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对于飞船核引擎

俄罗斯一直是,现在仍然是在核空间电源领域的领导者。 经验,在设计,施工,调试,并配备有核动力源的航天器的操作是等组织RSC“能源”和“俄罗斯联邦航天局”。 核引擎允许操作飞机多年,多次使他们更实际的适用性。

历史记录

使用核能的空间不再是上个世纪的70-IES虚构。 在1970年至1988年的第一次核引擎被发射到太空并在“US-A”的空间飞行器(SV)的观测成功应用。 它们适用于核电厂(NPP)“巴克” 3千瓦的电能的热电系统。

1987 - 1988年两个设备“等离子-A”与热离子NPP“黄玉” 5千瓦一直飞行测试空间,在此期间从核电源的电力的电力推进(ERE)的第一实现。

地面核动力试验热离子核设施“叶尼塞” 5千瓦功率的复杂。 基于这些技术开发的项目25-100千瓦的热离子核电装机容量。

MB“大力神”

RSC“能源”,在70年代就开始了科学与实践研究,其目的是创建interorbital拖船(MB)“大力神”威力强大的核空间引擎。 工作导致了很多年的核电推进(YAERDU)有几个热离子核电装机容量的基础 - 数百千瓦和几十电力推进单机容量到数百千瓦。

设计参数MB“大力神”:

  • 核电有用的电能 - 550千瓦;
  • 比冲电力推进 - 30公里/秒;
  • 电力推进推力 - 26 H;
  • 资源NPP和电力推进系统 - 16000小时;
  • 工作机构电力推进 - 氙气;
  • 重量(干)拖船 - 14,5-15,7吨,包括NEI - 6.9吨。

现代的

在二十一世纪,是时候建立一个新的核引擎的空间。 2009年10月,在该委员会的俄罗斯新项目的“交通和能源模块,具有兆瓦级安装核电的创造”的一次会议上已正式由总统委员会的现代化和技术发展俄罗斯经济的批准。 是领先的开发商:

  • 反应堆厂房 - JSC “NIKIET”。
  • 与燃气涡轮功率转换电路核电站的基础上,电力推进电机和离子electrorocket YAERDU一般 - SSC“研究中心。 M.五Keldysha”,这也是负责交通和能源模块(TEM)作为一个整体的发展计划的组织。
  • RSC“能源”作为一般TEM设计师必须开发一种自动机与该模块。

新安装的特性

空间俄罗斯新核引擎计划在未来几年开始商业运营。 燃气轮机YAERDU以下的投影特性。 反应器中使用气冷快中子增殖反应堆中,涡轮机之前的工作流体(他/ Xe的混合物)的温度 - 1500 K,将热能转换成电能的效率 - 35%,散热器型冷却器 - 滴注。 单位重量(反应器,防辐射,和转换系统,但没有制冷发射极) - 6800千克。

空间核引擎(核电,核电,与EPS一起)计划使用:

  • 作为未来空间飞行器的一部分。
  • 对于能源密集型系统和航天器的电力来源。
  • 为了解决交通和能源模块中的前两个问题,以确保重electrorocket飞船和车辆上的工作轨道和设备的进一步的长期能源供应交付。

核引擎的工作原理

或者基于核的合成或使用能量裂变核燃料的以形成 射流推力。 区分安装脉冲爆炸性和流体的类型。 高炉厂排放到太空微型原子弹引爆那几米远,爆炸推船前进。 在实践中,不使用这样的设备。

液体推进发动机,在另一方面,长期以来开发和测试。 早在上世纪60年代,苏联专家设计了一个可行的模式RD-0410。 这些系统在美国的发展。 其原理是基于液体核小型反应器的加热,它被转换成蒸汽并形成喷射流,其推动太空船。 尽管设备被称为液体作为工作流体时,使用通常为氢。 空间核系统的另一个目的 - 动力电动车载网络(设备)船舶和卫星。

重型电信设备全球空间通信

目前,工作是对空间的核引擎,将在重型设备空间通信中使用正在进行中。 RSC“能源公司”已经进行了研究和全球太空通信系统的设计是与应该达到“电话交换机”从地球传送到太空廉价手机具有经济竞争力。

他们创作的先决条件是:

  • 地球同步轨道(GEO)卫星操作和被动的几乎完全填充;
  • 频率资源的枯竭;
  • 创造和商业开发信息同步卫星“亚马尔”的积极经验。

当你创建一个“亚马尔”的平台,新的技术解决方案已经95%,这使这种设备成为空间服务在世界市场上的竞争力。

假定置换技术通讯设备大约每七年模块。 这将创建多3-4重型卫星的系统进入地球静止轨道的增加而他们所消耗的电能。 最初,飞船的设计太阳能发电30-80千瓦的基础上。 下一步将使用核发动机400千瓦与长达一年的传输模式(基本模块GSO的交货)和150-180千瓦操作的扩展模式(至少10 - 15年)作为动力源。

在antimeteoritnoy核引擎保护地球系统

已完成RKK“能源”,在90年代末设计的研究表明,在创造的彗星和小行星核电站YAERDU可用于的核antimeteoritnoy地球防御系统:

  1. 创建系统用于监控穿越地球轨道的小行星和彗星的轨迹。 对于这个建议安排配有光学和雷达设备,用于检测危险对象,计算它们的轨迹的参数和它们的特性的初步研究特殊航天器。 用150千瓦的双模热离子NPI容量的系统核空间引擎可能参与。 她的生活应该是至少10年。
  2. 影响(热核爆炸装置)的垃圾填埋场安全小行星的测试。 测试装置小行星多边形的YAERDU功率输送取决于所递送的有效载荷(150-500千瓦)的质量。
  3. 标准曝光的传送装置,用于将接近危险物世界(15-50吨拦截总质量)。 需要核 喷气发动机 的1-10 MW用于递送容量到了危险的小行星热核充电,其表面爆炸由于能够从危险的路径拒绝它喷射小行星材料。

在深空研究设备交付

科学设备空间物体(遥远的行星,周期彗星,小行星)的交付可以通过使用基于空间的LRE阶段进行。 使用核引擎空间飞行器是权宜之计,投入到任务输出到轨道卫星的天体时,有一个天体的直接接触,材料样品及要求质量增加研究复杂,包括着陆和起飞阶段的其他研究的选择。

参数引擎

航天器研究复杂的核引擎将展开“窗口开始”(由于身体的工作速度的控制放电),从而简化了规划,降低了工程成本。 研究开展RSC“能源公司”,表明YAERDU 150千瓦与长达三年是空间提供模块的一个有前途的手段 小行星带。

同时,在太阳系的遥远行星的轨道的一个研究单位的交付需要增加资源,核设施长达5 - 7年。 实践证明,YAERDU复杂,其容量为约1兆瓦作为研究的一部分,将允许飞船加速交付5 - 7年的轨道上的人造卫星最遥远的行星,这些行星的天然卫星的表面上的行星探测车,和交付地面地球与彗星,小行星,水星和木星和土星的卫星。

可重复使用的升降机(MB)

一,提高运输作业的空间效率的最重要的途径之一是运输系统的可重复使用的元素。 至少500千瓦的航天器动力核引擎可以创建可重用的牵引,从而显著提高多层空间运输系统的效率。 在程序这样的系统特别有用提供大量的年产货运。 一个例子是与创建和载人基础的维修月球探测计划正在不断加大和实验技术和工业园区。

营业额的计算

从地球载人月球基地的结构30米总货物,并参观了月球轨道站估计在700-800万吨 - 根据设计研究RSC“能源公司”,该基地在月球上建设应交付模块重约10吨,月球的轨道。并为基地的经营和发展,年货运量 - 400-500米

然而,核发动机的原则,不允许货船迅速分散。 由于运输时间长,因此,相当多的时间寻找有效载荷辐射带并不是所有的货物可以用拖轮核引擎交付。 因此,可以基于YAERDU所提供的货物只有100-300万吨/年的估计。

经济效益

由于经济效率轨道间运输系统的一个标准,建议使用每个有效载荷(GHG)的单位质量排放输送的单位成本的值从地球表面到目标轨道。 其中考虑到运输系统成本的主要组成部分RSC“能源公司”经济和数学模型,已经发展:

  • 创建和消除轨道拖船单位;
  • 购买运行核设施的;
  • 运营成本,以及对研发和可能的资本支出成本。

成本参数取决于MB的最佳参数。 利用该模型研究了大约1毫瓦的可重复使用的基于拖船YAERDU功率和一次性拖船的比较经济效率的先进液的基础上, 火箭发动机 的计划,以确保交付的100万吨/年百公里有效载荷总质量的地球月球轨道高度。 当使用相同的助力器承载能力等于占空比“质子M”和每使用核发动机的基础上,拖船有效负载的单位质量的传输系统的具体的运输成本的dvuhpuskovoy电路结构将使用一次性当低于三倍基于与所述型MM-3的液体火箭发动机拖船。

结论

空间有效的核推进有助于对地球,人类对火星的飞行环境问题的解决方案,创造了空间能量的无线传输系统,安全性得到增强葬在核能的空间高度危险的放射性废料地实施,建立一个载人月球基地和月亮的商业开发,以保证保护地球小行星和彗星的危险。

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