TEM projekt: atomreaktor és elektromos meghajtás az űrbe
A közlekedési és energiamodul elrendezésének egyik lehetősége
Munkajelentés
A Roscosmos július végén jóváhagyta a 2018-as jelentést, amely a szervezet fő tevékenységeit és sikereit jelzi. A jelentés többek között megemlíti az „Oroszország űrtevékenységei 2013-2020-ra” című állami program keretében kidolgozott „Megawatt-osztályú atomerőműre épülő közlekedési és energiamodul létrehozása” című projektet.
A jelentés szerint ez a projekt tavaly fejeződött be. E munkák keretében tervdokumentáció készült, az egyes termékek legyártása és tesztelése megtörtént. Egyelőre a közlekedési és energiamodul (TEM) földi prototípusának jövőbeni elrendezésének összetevőiről beszélünk.
A TEM létrehozásának munkája nem áll meg itt. Minden további tevékenység a meglévő szövetségi űrprogram keretében történik. Sajnos a Roskosmos jelentés nem közöl technikai részleteket a jelenlegi formájában a TEM projektről, és nem jelzi a munka időkeretét sem. Ezek az adatok azonban más forrásokból is ismertek.
kórtörténet
A Roskosmos jelentése szerint a TEM témájával kapcsolatos munka folytatódik, és hamarosan új szakaszba kell lépnie. Ez azt jelenti, hogy a közel 10 éve jóváhagyott, alapvetően új rakéta- és űrtechnológia megalkotására vonatkozó tervek belátható időn belül megvalósulnak.
Az atomerőműre (Atomerőműre) épülő közlekedési és energiamodul ötlete jelenlegi formájában 2009-ben merült fel. Ennek a terméknek a fejlesztését a Roscosmos és a Rosatom vállalkozásoknak kellett elvégezniük. A projektben vezető szerepet tölt be az Energia Rocket and Space Corporation és a Keldysh Center Federal State Unitary Enterprise.
2010-ben elindult a projekt, megkezdődtek az első kutatási és tervezési munkák. Akkoriban azt állították, hogy az évtized végére elkészülnek az atomerőmű és a TEM fő elemei. A TEM előzetes tervezése 2013-ban készült el. 2014-ben megkezdődött az atomerőmű alkatrészeinek és az ID-500-as ionmotor tesztelése. A jövőben többször is megjelentek a különféle munkákról és sikerekről szóló beszámolók. Az atomerőmű és a TEM különböző elemei megépítésre és tesztelésre kerültek, valamint az új technológia alkalmazási területeinek felkutatására is sor került.
A TEM projekt fejlesztése során a termék hozzávetőleges megjelenését bemutató képeket rendszeresen publikáltak nyílt forrásokból. Utoljára tavaly novemberben jelentek meg ilyen anyagok. Érdekes, hogy ez a megjelenési változat észrevehetően eltért a korábbiaktól, bár az alapvető jellemzőkben volt némi hasonlóság.
Műszaki jellemzők
A közlekedési és energiamodult többcélú eszköznek tekintik az űrben végzett munkához, mind a Föld körüli pályákon, mind más pályákon. Segítségével a jövőben a tervek szerint hasznos terhet pályára bocsátanak, vagy más égitestekhez küldenek. Ezenkívül a TEM felhasználható űrhajók kiszolgálására vagy az űrszemét elleni küzdelemben.
A TEM csúszó teherhordó rácsokat kap, aminek köszönhetően a szükséges méretek biztosítva lesznek. A gazdaságokban javasolt reaktorteleppel, műszer- és szerelőkomplexummal, dokkoló létesítményekkel, napelemekkel stb. A modul farokrészében menet- és tolatóvillamos rakétahajtóművek kapnak helyet. A rakomány szállítása dokkoló eszközökkel történik.
A TEM fő eleme egy megawatt osztályú atomerőmű, amelyet 2009 óta fejlesztettek ki. A telepítési reaktornak különösen ellenállónak kell lennie a hőmérsékleti terhelésekkel szemben, ami speciális működési módokhoz kapcsolódik. Hűtőfolyadékként hélium-xenon keveréket választottunk. Az erőmű hőteljesítménye eléri a 3,8 MW-ot, a villamos teljesítménye pedig az 1 MW-ot. A felesleges hő levezetéséhez csepegtető hűtő-kibocsátó használata javasolt.
A nukleáris létesítményből származó villamos energiát elektromos rakétahajtóműhöz kell táplálni. Egy ígéretes ID-500 ionmotor tesztelési szakaszban van. Akár 75%-os hatásfokkal 35 kW teljesítményt és 750 mN tolóerőt kell mutatnia. A 2017-es teszteken az ID-500 termék 300 órát dolgozott az állványon 35 kW teljesítménnyel.
A korábbi évek adatai szerint a munkahelyzetben lévő TEM hossza meghaladja az 50-52 métert, átmérője (a nyitott rácsos rácsok és a rajtuk lévő elemek szerint) több mint 20 m. Súly - legalább 20 tonna vagy több hordozórakéta utólagos összeszereléssel. Ezután a rakománynak dokkolnia kell vele. A becsült élettartam, amelyet a reaktor erőforrása korlátoz, 10 év.
Nagyszerű kilátások
Az atomerőművekkel működő TEM fő jellemzője, ami alapvetően megkülönbözteti a többi rakéta- és űrtechnológiától, a legmagasabb fajlagos impulzus. Egy speciális erőmű és egy elektromos rakétamotor használata lehetővé teszi a szükséges tolóerő-paraméterek elérését minimális nukleáris üzemanyag-fogyasztás mellett. Így elméletileg a TEM képes megoldani azokat a problémákat, amelyek a hagyományos vegyi üzemanyaggal működő rakétarendszerek számára elérhetetlenek.
Ennek köszönhetően lehetővé válik a fenntartó és tolatómotorok aktívabb használata a repülés során. Ez különösen lehetővé teszi más égitestek számára előnyösebb repülési útvonalak használatát. A 10 éves élettartam lehetővé teszi a TEM többszöri használatát különböző küldetésekben, csökkentve azok szervezési költségeit. Összességében az olyan rendszerek megjelenése, mint a TEM-ek atomerőművekkel, új lehetőségeket fog adni a kozmonautikának minden fő tevékenységi területen.
A hagyományos TEM-motorok a termelőrendszerekből származó villamos energiának csak egy részét használják fel. Ennek megfelelően továbbra is nagy teljesítménytartalék áll rendelkezésre a célberendezés számára.
Vannak azonban jelentős hátrányok is. Mindenekelőtt számos új technológia kifejlesztésének szükségessége és a projekt általános összetettsége. Ennek eredményeként a TEM létrehozása sok időt és megfelelő finanszírozást igényel. Így a Roskosmos projekt mintegy 10 éve fejlesztés alatt áll, de a kész TEM gyakorlati alkalmazása még a távoli jövőben van. A projekt teljes költségét 17 milliárd rubelre becsülik.
Egy atomerőmű használata komoly korlátokhoz vezet a különböző szakaszokban. Például egy kész atomerőmű vagy a TEM egészének tesztelése csak a pályán lehetséges, ami minimálisra csökkenti az esetleges vészhelyzetekből származó károkat. Ugyanez vonatkozik a kész közlekedési és energiamodul működésére is.
Közeljövőben
A legfrissebb hírek szerint sikeresen lezárult a „Megawatt osztályú atomerőműre épülő közlekedési és energetikai modul létrehozása” projekt fejlesztése. A teszteléshez szükséges makett minták már készen állnak. A következő években a Roskosmos és a Rosatom vállalatainak számos fontos munkát kell elvégezniük ezekkel és más termékekkel.
A TEM-repülés prototípusát 2022-23-ban tervezik megépíteni. Ezt követően el kell kezdeni a különféle teszteket, amelyek több évig tartanak. A TEM üzem teljes üzembe helyezése 2030-ban várható.
Június végén ismertté vált a helyszín előkészítése a TEM működéséhez. Ilyen berendezéseket a Vosztocsnij kozmodromból indítanak majd. Nem is olyan régen hirdettek pályázatot egy űrhajók előkészítését szolgáló létesítménykomplexum, valamint egy közlekedési és energetikai modul fejlesztésére és megépítésére. A műszaki komplexum tervdokumentációját 2025-26-ban kell kidolgozni. Az építkezés a tervek szerint 2027-ben kezdődik, az üzembe helyezésre 2030-ban kerül sor. A szerződés értéke 13,2 milliárd rubel.
Így a fejlett rakéta- és űrtechnológia témájában az atomerőművekkel különböző munkák folytatódnak a következő évtizedben. Egyes szervezeteknek a fejlesztést és a közlekedési és energetikai modul tesztelését kell befejezniük, míg másoknak az infrastruktúrát kell felkészíteni a működéséhez. Mindezen munkák eredményei alapján 2030-ban az orosz űripar egy alapvetően új, széles körű képességekkel rendelkező technológiával áll majd a rendelkezésére. Egy ígéretes program minden szakaszának összetettsége azonban az ütemterv változásához vezethet.
- Rjabov Kirill
- RSC Energia, Roscosmos televíziós stúdió
Információk