Dự án TEM: lò phản ứng hạt nhân và động cơ điện trong không gian
Một trong những dự án táo bạo nhất trong những năm gần đây trong lĩnh vực công nghệ vũ trụ đang phát triển, và có những lý do để Tin tức. Gần đây, người ta đã biết về việc hoàn thành công việc trong dự án "Tạo mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên một nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt." Giờ đây, các nhà khoa học phải thực hiện một số công việc tiếp theo, và kết quả cuối cùng sẽ là sự xuất hiện của một mô-đun chính thức phù hợp để vận hành.
Một trong những tùy chọn để bố trí mô-đun vận tải và năng lượng
Vào cuối tháng 2018, Roscosmos đã thông qua báo cáo cho năm 2013, chỉ ra các hoạt động chính và thành công của tổ chức. Trong số những nội dung khác, báo cáo đề cập đến dự án "Tạo mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt", được phát triển trong khuôn khổ Chương trình Nhà nước "Các hoạt động không gian của Nga giai đoạn 2020-XNUMX".
Theo báo cáo, dự án này đã được hoàn thành vào năm ngoái. Là một phần của các công việc này, tài liệu thiết kế đã được chuẩn bị, các sản phẩm riêng lẻ đã được sản xuất và thử nghiệm. Cho đến nay, chúng ta đang nói về các thành phần của cách bố trí trong tương lai của nguyên mẫu mặt đất của mô-đun năng lượng và vận tải (TEM).
Công việc tạo ra TEM không dừng lại ở đó. Tất cả các hoạt động tiếp theo sẽ được thực hiện trong khuôn khổ của chương trình vũ trụ liên bang hiện có. Thật không may, báo cáo của Roskosmos không cung cấp chi tiết kỹ thuật của dự án TEM ở dạng hiện tại, cũng như không chỉ ra khung thời gian cho công việc. Tuy nhiên, những dữ liệu này được biết đến từ các nguồn khác.
Theo báo cáo của Roskosmos, công việc về chủ đề TEM vẫn tiếp tục và sẽ sớm bước sang một giai đoạn mới. Điều này có nghĩa là các kế hoạch tạo ra một tên lửa và công nghệ vũ trụ mới về cơ bản, đã được phê duyệt gần 10 năm trước, sẽ được thực hiện trong tương lai gần.
Ý tưởng về một mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên một nhà máy điện hạt nhân (NPP) ở dạng hiện tại được đề xuất vào năm 2009. Việc phát triển sản phẩm này do các doanh nghiệp của Roscosmos và Rosatom thực hiện. Tập đoàn Tên lửa và Không gian Energia và Xí nghiệp Hợp nhất Nhà nước Liên bang Trung tâm Keldysh đóng vai trò chủ đạo trong dự án.
Năm 2010, dự án khởi động, công việc nghiên cứu và thiết kế đầu tiên bắt đầu. Vào thời điểm đó, người ta tuyên bố rằng các thành phần chính của nhà máy điện hạt nhân và TEM sẽ sẵn sàng vào cuối thập kỷ này. Thiết kế sơ bộ của TEM được chuẩn bị vào năm 2013. Vào năm 2014, quá trình thử nghiệm các bộ phận của nhà máy điện hạt nhân và động cơ ion ID-500 đã bắt đầu. Trong tương lai, các báo cáo về nhiều công trình và thành công khác nhau liên tục xuất hiện. Nhiều yếu tố khác nhau của nhà máy điện hạt nhân và TEM đã được xây dựng và thử nghiệm, cũng như việc tìm kiếm các lĩnh vực ứng dụng công nghệ mới đã được thực hiện.
Khi dự án TEM đang được phát triển, các hình ảnh cho thấy diện mạo gần đúng của sản phẩm này thường xuyên được xuất bản trong các nguồn mở. Lần cuối cùng những vật liệu như vậy xuất hiện vào tháng XNUMX năm ngoái. Người ta tò mò rằng phiên bản này có ngoại hình khác biệt đáng kể so với những phiên bản trước, mặc dù nó có một số điểm tương đồng về các tính năng cơ bản.
Mô-đun vận chuyển và năng lượng được coi là một công cụ đa năng để làm việc trong không gian, cả trên quỹ đạo Trái đất và trên các quỹ đạo khác. Với sự giúp đỡ của nó, trong tương lai, nó được lên kế hoạch phóng một tải trọng lên quỹ đạo hoặc gửi nó đến các thiên thể khác. Ngoài ra, TEM có thể được sử dụng để phục vụ tàu vũ trụ hoặc trong cuộc chiến chống lại các mảnh vỡ không gian.
TEM sẽ nhận các giàn chịu lực trượt, do đó các kích thước cần thiết sẽ được cung cấp. Tại các trang trại, người ta đề xuất gắn một đơn vị điện với một nhà máy lò phản ứng, một tổ hợp thiết bị và lắp ráp, các cơ sở lắp ghép, các tấm pin mặt trời, v.v. Trong phần đuôi của mô-đun sẽ được bố trí các động cơ tên lửa hành quân và điều khiển tên lửa điện. Trọng tải sẽ được vận chuyển bằng các thiết bị lắp ghép.
Thành phần chính của TEM là một nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt, được phát triển từ năm 2009. Lò phản ứng lắp đặt phải đặc biệt chịu được tải nhiệt độ, có liên quan đến các chế độ vận hành đặc biệt của lò. Hỗn hợp heli-xenon được chọn làm chất làm mát. Nhiệt điện của nhà máy đạt 3,8 MW, điện năng đạt 1 MW. Để thải nhiệt dư thừa, người ta đề xuất sử dụng bộ làm mát nhỏ giọt.
Điện từ cơ sở lắp đặt hạt nhân phải được cấp cho động cơ tên lửa điện. Một động cơ ion đầy hứa hẹn ID-500 đang ở giai đoạn thử nghiệm. Với hiệu suất lên đến 75%, nó sẽ hiển thị công suất 35 kW và lực đẩy lên tới 750 mN. Trong các thử nghiệm vào năm 2017, sản phẩm ID-500 đã hoạt động trên giá đỡ trong 300 giờ với công suất 35 kW.
Theo số liệu của các năm trước, TEM ở vị trí làm việc sẽ có chiều dài hơn 50-52 m với đường kính (theo giàn đã mở và các phần tử trên chúng) trên 20 m. Trọng lượng - ít nhất là 20 tấn. hoặc một số phương tiện khởi động với quá trình lắp ráp tiếp theo. Sau đó, tải trọng phải gắn với nó. Thời gian sử dụng ước tính, bị giới hạn bởi tài nguyên lò phản ứng, là 10 năm.
Đặc điểm chính của TEM với các nhà máy điện hạt nhân, về cơ bản phân biệt nó với các công nghệ tên lửa và vũ trụ khác, là xung cụ thể cao nhất. Việc sử dụng một nhà máy điện đặc biệt và một động cơ tên lửa điện giúp nó có thể đạt được các thông số lực đẩy cần thiết với mức tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân tối thiểu. Do đó, về lý thuyết, TEM có khả năng giải quyết các vấn đề không thể tiếp cận đối với các hệ thống tên lửa sử dụng nhiên liệu hóa học truyền thống.
Nhờ đó, có thể sử dụng tích cực hơn các động cơ duy trì và chuyển động cơ trong suốt chuyến bay. Đặc biệt, điều này giúp nó có thể sử dụng các đường bay thuận lợi hơn tới các thiên thể khác. Tuổi thọ 10 năm giúp bạn có thể sử dụng TEM nhiều lần trong các nhiệm vụ khác nhau, giảm chi phí tổ chức chúng. Nhìn chung, sự xuất hiện của các hệ thống như TEM với các nhà máy điện hạt nhân sẽ mang lại cho các nhà du hành vũ trụ những cơ hội mới trong tất cả các lĩnh vực hoạt động chính.
Các động cơ TEM thông thường chỉ nên sử dụng một phần điện năng từ các hệ thống phát điện. Theo đó, vẫn còn một lượng lớn sức mạnh có sẵn để sử dụng bởi thiết bị mục tiêu.
Tuy nhiên, cũng có những mặt hạn chế đáng kể. Trước hết, đó là nhu cầu phát triển một số công nghệ mới và mức độ phức tạp tổng thể của dự án. Do đó, việc tạo ra TEM đòi hỏi nhiều thời gian và kinh phí thích hợp. Như vậy, dự án Roskosmos đã được phát triển khoảng 10 năm, nhưng ứng dụng thực tế của TEM đã hoàn thành vẫn còn trong tương lai xa. Tổng chi phí của dự án ước tính khoảng 17 tỷ rúp.
Biến thể của sự xuất hiện của TEM, được trình chiếu vào mùa thu năm ngoái
Việc sử dụng nhà máy điện hạt nhân dẫn đến những hạn chế nghiêm trọng ở các giai đoạn khác nhau. Ví dụ, các cuộc thử nghiệm của một nhà máy điện hạt nhân đã hoàn thành hoặc toàn bộ TEM chỉ có thể thực hiện trên quỹ đạo, điều này sẽ giảm thiểu thiệt hại do các tình huống khẩn cấp có thể xảy ra. Điều tương tự cũng áp dụng cho hoạt động của mô-đun năng lượng và vận chuyển đã hoàn thành.
Theo tin tức mới nhất, sự phát triển của dự án "Tạo ra một mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên một nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt" đã được hoàn thành thành công. Một số mẫu mô phỏng cần thiết để thử nghiệm đã sẵn sàng. Trong những năm tới, các doanh nghiệp của Roskosmos và Rosatom sẽ phải thực hiện một số công việc quan trọng với các sản phẩm này và các sản phẩm khác.
Nguyên mẫu chuyến bay TEM dự kiến được chế tạo vào năm 2022-23. Sau đó, các thử nghiệm khác nhau sẽ bắt đầu, sẽ mất vài năm. Dự kiến sẽ vận hành toàn bộ hoạt động TEM vào năm 2030.
Vào cuối tháng 2025, đã có thông tin về việc chuẩn bị địa điểm cho hoạt động của TEM. Thiết bị như vậy sẽ được phóng từ vũ trụ Vostochny. Cách đây không lâu, một cuộc thi đã được công bố về việc phát triển và xây dựng một tổ hợp cơ sở vật chất để chuẩn bị cho tàu vũ trụ và một mô-đun vận tải và năng lượng. Tài liệu thiết kế cho khu phức hợp kỹ thuật cần được phát triển vào năm 26-2027. Quá trình xây dựng dự kiến bắt đầu vào năm 2030 và việc vận hành sẽ diễn ra vào năm 13,2. Giá trị của hợp đồng là XNUMX tỷ rúp.
Do đó, các công trình khác nhau về chủ đề tên lửa và công nghệ vũ trụ tiên tiến với các nhà máy điện hạt nhân sẽ tiếp tục trong suốt thập kỷ tới. Một số tổ chức sẽ phải hoàn thành việc phát triển và thử nghiệm mô-đun vận tải và năng lượng, trong khi những tổ chức khác sẽ chuẩn bị cơ sở hạ tầng cho hoạt động của nó. Dựa trên kết quả của tất cả các công trình này, vào năm 2030, ngành công nghiệp vũ trụ Nga sẽ có một công nghệ mới về cơ bản với các khả năng rộng rãi. Tuy nhiên, sự phức tạp của tất cả các giai đoạn của một chương trình hứa hẹn có thể dẫn đến sự thay đổi trong lịch trình.
Một trong những tùy chọn để bố trí mô-đun vận tải và năng lượng
Báo cáo công việc
Vào cuối tháng 2018, Roscosmos đã thông qua báo cáo cho năm 2013, chỉ ra các hoạt động chính và thành công của tổ chức. Trong số những nội dung khác, báo cáo đề cập đến dự án "Tạo mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt", được phát triển trong khuôn khổ Chương trình Nhà nước "Các hoạt động không gian của Nga giai đoạn 2020-XNUMX".
Theo báo cáo, dự án này đã được hoàn thành vào năm ngoái. Là một phần của các công việc này, tài liệu thiết kế đã được chuẩn bị, các sản phẩm riêng lẻ đã được sản xuất và thử nghiệm. Cho đến nay, chúng ta đang nói về các thành phần của cách bố trí trong tương lai của nguyên mẫu mặt đất của mô-đun năng lượng và vận tải (TEM).
Công việc tạo ra TEM không dừng lại ở đó. Tất cả các hoạt động tiếp theo sẽ được thực hiện trong khuôn khổ của chương trình vũ trụ liên bang hiện có. Thật không may, báo cáo của Roskosmos không cung cấp chi tiết kỹ thuật của dự án TEM ở dạng hiện tại, cũng như không chỉ ra khung thời gian cho công việc. Tuy nhiên, những dữ liệu này được biết đến từ các nguồn khác.
hồ sơ lịch sử
Theo báo cáo của Roskosmos, công việc về chủ đề TEM vẫn tiếp tục và sẽ sớm bước sang một giai đoạn mới. Điều này có nghĩa là các kế hoạch tạo ra một tên lửa và công nghệ vũ trụ mới về cơ bản, đã được phê duyệt gần 10 năm trước, sẽ được thực hiện trong tương lai gần.
Ý tưởng về một mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên một nhà máy điện hạt nhân (NPP) ở dạng hiện tại được đề xuất vào năm 2009. Việc phát triển sản phẩm này do các doanh nghiệp của Roscosmos và Rosatom thực hiện. Tập đoàn Tên lửa và Không gian Energia và Xí nghiệp Hợp nhất Nhà nước Liên bang Trung tâm Keldysh đóng vai trò chủ đạo trong dự án.
Năm 2010, dự án khởi động, công việc nghiên cứu và thiết kế đầu tiên bắt đầu. Vào thời điểm đó, người ta tuyên bố rằng các thành phần chính của nhà máy điện hạt nhân và TEM sẽ sẵn sàng vào cuối thập kỷ này. Thiết kế sơ bộ của TEM được chuẩn bị vào năm 2013. Vào năm 2014, quá trình thử nghiệm các bộ phận của nhà máy điện hạt nhân và động cơ ion ID-500 đã bắt đầu. Trong tương lai, các báo cáo về nhiều công trình và thành công khác nhau liên tục xuất hiện. Nhiều yếu tố khác nhau của nhà máy điện hạt nhân và TEM đã được xây dựng và thử nghiệm, cũng như việc tìm kiếm các lĩnh vực ứng dụng công nghệ mới đã được thực hiện.
Khi dự án TEM đang được phát triển, các hình ảnh cho thấy diện mạo gần đúng của sản phẩm này thường xuyên được xuất bản trong các nguồn mở. Lần cuối cùng những vật liệu như vậy xuất hiện vào tháng XNUMX năm ngoái. Người ta tò mò rằng phiên bản này có ngoại hình khác biệt đáng kể so với những phiên bản trước, mặc dù nó có một số điểm tương đồng về các tính năng cơ bản.
Tính năng kỹ thuật
Mô-đun vận chuyển và năng lượng được coi là một công cụ đa năng để làm việc trong không gian, cả trên quỹ đạo Trái đất và trên các quỹ đạo khác. Với sự giúp đỡ của nó, trong tương lai, nó được lên kế hoạch phóng một tải trọng lên quỹ đạo hoặc gửi nó đến các thiên thể khác. Ngoài ra, TEM có thể được sử dụng để phục vụ tàu vũ trụ hoặc trong cuộc chiến chống lại các mảnh vỡ không gian.
TEM sẽ nhận các giàn chịu lực trượt, do đó các kích thước cần thiết sẽ được cung cấp. Tại các trang trại, người ta đề xuất gắn một đơn vị điện với một nhà máy lò phản ứng, một tổ hợp thiết bị và lắp ráp, các cơ sở lắp ghép, các tấm pin mặt trời, v.v. Trong phần đuôi của mô-đun sẽ được bố trí các động cơ tên lửa hành quân và điều khiển tên lửa điện. Trọng tải sẽ được vận chuyển bằng các thiết bị lắp ghép.
Thành phần chính của TEM là một nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt, được phát triển từ năm 2009. Lò phản ứng lắp đặt phải đặc biệt chịu được tải nhiệt độ, có liên quan đến các chế độ vận hành đặc biệt của lò. Hỗn hợp heli-xenon được chọn làm chất làm mát. Nhiệt điện của nhà máy đạt 3,8 MW, điện năng đạt 1 MW. Để thải nhiệt dư thừa, người ta đề xuất sử dụng bộ làm mát nhỏ giọt.
Điện từ cơ sở lắp đặt hạt nhân phải được cấp cho động cơ tên lửa điện. Một động cơ ion đầy hứa hẹn ID-500 đang ở giai đoạn thử nghiệm. Với hiệu suất lên đến 75%, nó sẽ hiển thị công suất 35 kW và lực đẩy lên tới 750 mN. Trong các thử nghiệm vào năm 2017, sản phẩm ID-500 đã hoạt động trên giá đỡ trong 300 giờ với công suất 35 kW.
Theo số liệu của các năm trước, TEM ở vị trí làm việc sẽ có chiều dài hơn 50-52 m với đường kính (theo giàn đã mở và các phần tử trên chúng) trên 20 m. Trọng lượng - ít nhất là 20 tấn. hoặc một số phương tiện khởi động với quá trình lắp ráp tiếp theo. Sau đó, tải trọng phải gắn với nó. Thời gian sử dụng ước tính, bị giới hạn bởi tài nguyên lò phản ứng, là 10 năm.
Triển vọng lớn
Đặc điểm chính của TEM với các nhà máy điện hạt nhân, về cơ bản phân biệt nó với các công nghệ tên lửa và vũ trụ khác, là xung cụ thể cao nhất. Việc sử dụng một nhà máy điện đặc biệt và một động cơ tên lửa điện giúp nó có thể đạt được các thông số lực đẩy cần thiết với mức tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân tối thiểu. Do đó, về lý thuyết, TEM có khả năng giải quyết các vấn đề không thể tiếp cận đối với các hệ thống tên lửa sử dụng nhiên liệu hóa học truyền thống.
Nhờ đó, có thể sử dụng tích cực hơn các động cơ duy trì và chuyển động cơ trong suốt chuyến bay. Đặc biệt, điều này giúp nó có thể sử dụng các đường bay thuận lợi hơn tới các thiên thể khác. Tuổi thọ 10 năm giúp bạn có thể sử dụng TEM nhiều lần trong các nhiệm vụ khác nhau, giảm chi phí tổ chức chúng. Nhìn chung, sự xuất hiện của các hệ thống như TEM với các nhà máy điện hạt nhân sẽ mang lại cho các nhà du hành vũ trụ những cơ hội mới trong tất cả các lĩnh vực hoạt động chính.
Các động cơ TEM thông thường chỉ nên sử dụng một phần điện năng từ các hệ thống phát điện. Theo đó, vẫn còn một lượng lớn sức mạnh có sẵn để sử dụng bởi thiết bị mục tiêu.
Tuy nhiên, cũng có những mặt hạn chế đáng kể. Trước hết, đó là nhu cầu phát triển một số công nghệ mới và mức độ phức tạp tổng thể của dự án. Do đó, việc tạo ra TEM đòi hỏi nhiều thời gian và kinh phí thích hợp. Như vậy, dự án Roskosmos đã được phát triển khoảng 10 năm, nhưng ứng dụng thực tế của TEM đã hoàn thành vẫn còn trong tương lai xa. Tổng chi phí của dự án ước tính khoảng 17 tỷ rúp.
Biến thể của sự xuất hiện của TEM, được trình chiếu vào mùa thu năm ngoái
Việc sử dụng nhà máy điện hạt nhân dẫn đến những hạn chế nghiêm trọng ở các giai đoạn khác nhau. Ví dụ, các cuộc thử nghiệm của một nhà máy điện hạt nhân đã hoàn thành hoặc toàn bộ TEM chỉ có thể thực hiện trên quỹ đạo, điều này sẽ giảm thiểu thiệt hại do các tình huống khẩn cấp có thể xảy ra. Điều tương tự cũng áp dụng cho hoạt động của mô-đun năng lượng và vận chuyển đã hoàn thành.
Tương lai gần
Theo tin tức mới nhất, sự phát triển của dự án "Tạo ra một mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên một nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt" đã được hoàn thành thành công. Một số mẫu mô phỏng cần thiết để thử nghiệm đã sẵn sàng. Trong những năm tới, các doanh nghiệp của Roskosmos và Rosatom sẽ phải thực hiện một số công việc quan trọng với các sản phẩm này và các sản phẩm khác.
Nguyên mẫu chuyến bay TEM dự kiến được chế tạo vào năm 2022-23. Sau đó, các thử nghiệm khác nhau sẽ bắt đầu, sẽ mất vài năm. Dự kiến sẽ vận hành toàn bộ hoạt động TEM vào năm 2030.
Vào cuối tháng 2025, đã có thông tin về việc chuẩn bị địa điểm cho hoạt động của TEM. Thiết bị như vậy sẽ được phóng từ vũ trụ Vostochny. Cách đây không lâu, một cuộc thi đã được công bố về việc phát triển và xây dựng một tổ hợp cơ sở vật chất để chuẩn bị cho tàu vũ trụ và một mô-đun vận tải và năng lượng. Tài liệu thiết kế cho khu phức hợp kỹ thuật cần được phát triển vào năm 26-2027. Quá trình xây dựng dự kiến bắt đầu vào năm 2030 và việc vận hành sẽ diễn ra vào năm 13,2. Giá trị của hợp đồng là XNUMX tỷ rúp.
Do đó, các công trình khác nhau về chủ đề tên lửa và công nghệ vũ trụ tiên tiến với các nhà máy điện hạt nhân sẽ tiếp tục trong suốt thập kỷ tới. Một số tổ chức sẽ phải hoàn thành việc phát triển và thử nghiệm mô-đun vận tải và năng lượng, trong khi những tổ chức khác sẽ chuẩn bị cơ sở hạ tầng cho hoạt động của nó. Dựa trên kết quả của tất cả các công trình này, vào năm 2030, ngành công nghiệp vũ trụ Nga sẽ có một công nghệ mới về cơ bản với các khả năng rộng rãi. Tuy nhiên, sự phức tạp của tất cả các giai đoạn của một chương trình hứa hẹn có thể dẫn đến sự thay đổi trong lịch trình.
tin tức