U nás pokračuje vývoj dopravného a energetického modulu TEM s jadrovou elektrárňou triedy megawattov (NPPU). Vzhľad takého modelu, vhodného na prevádzku, bude mať vážny vplyv na ďalší rozvoj domácej a svetovej astronautiky. Medzitým je TEM vo fáze projektovania a nedávno bola verejnosti opäť ukázaná predloha takéhoto výrobku v súčasnej podobe.
Výstava MAKS-2019
V posledných rokoch boli opakovane publikované rôzne materiály o TEM a pohonných systémoch jadrovej energie. Vývojári okrem iného ukázali výkresy s možným vzhľadom takejto vzorky. Koncom augusta sa v rámci salónu MAKS-2019 uskutočnila prvá ukážka nového rozloženia TEM, ktorá odzrkadľuje aktuálne názory na tento projekt. Model bol prítomný v pavilóne Roscosmos v stánku Arsenal KB.
Aktuálna verzia dizajnu TEM sa výrazne líši od predtým predstavených verzií, zachováva si však určité vlastnosti. Zachovali sa najmä všeobecné ustanovenia o zostavovaní jednotiek a prístupoch k návrhu. Súčasne existuje množstvo charakteristických rozdielov.
Najväčším prvkom breadboardového modulu je teleskopický štvordielny priehradový nosník s kruhovým prierezom, ktorý je základom pre zostavenie jednotiek. Jeho hlava je vybavená kónickým priehradovým nosníkom a uzavretou priehradkou. Po stranách krovu je šesť chladiacich panelov. Chvostová časť TEM je vyrobená vo forme uzavretého obdĺžnikového tela. Vpredu je na ňom upevnený hlavný priehradový nosník, na bokoch sú solárne panely. V trupu je uložený nový typ raketového motora a ďalšie jednotky.
Nové aj staré
Predtým sa v publikáciách na tému pohonných systémov TEM a jadrovej energie objavili obrázky s vybavením iného vzhľadu. Podľa jednej z neskorších verzií projektu by mal byť transportno-energetický modul založený na pozdĺžnom posuvnom priehradovom nosníku so štvorcovým prierezom a veľkým predĺžením, ktoré uľahčuje vypustenie produktu na obežnú dráhu. Oddelenie s reaktorom je umiestnené v jeho hlavnej časti, elektrickom raketovom motore a ďalších systémoch umiestnených na výsuvných podperách v zadnej časti. Plánovalo sa umiestnenie chladiaceho zariadenia pozdĺž nosného krovu.
Rozloženie od KB „Arsenal“má množstvo charakteristických vlastností a líši sa od starších obrázkov. V prvom rade sa líši dizajnom hlavného priehradového nosníka a rozložením jednotiek. Nová verzia TEM sa vyznačuje masívnejším nosným priehradovým nosníkom iného dizajnu. Prišiel aj o chvostové ramená v tvare X, nasadené za letu a nesúce niektoré nástroje.
Dizajn rozloženia umožňuje zmenu rozloženia. Možno teraz veľké telo chvosta obsahuje nielen elektrický raketový motor, ale aj jadrový reaktor so sprievodnými systémami. V tomto prípade môže byť menšie telo hlavy použité na umiestnenie riadiacich systémov alebo iného zariadenia.
Rôzne diagramy predtým uvádzali rôzne konfigurácie chladiaceho systému. To isté platí pre nové rozloženie. Tentoraz sa na vyžarovanie prebytočného tepla do priestoru navrhuje použiť šesť panelových žiaričov inštalovaných pozdĺž priehradového nosníka vo forme troch rovnobežných „rovín“. Predtým boli ponúkané iné konfigurácie chladičov, vrátane agregáty väčšej plochy, zaberajúce takmer celú dĺžku nosného krovu.
V novembri minulého roku zverejnilo televízne štúdio Roskosmos video, ktoré ukazuje možný vzhľad budúceho TEM s jadrovou elektrárňou. Táto verzia modulu sa výrazne líšila od tých, ktoré boli uvedené vyššie. Pri zachovaní lineárnej architektúry založenej na posuvnom priehradovom nosníku musel taký TEM mať chvostové jednotky vyrobené vo forme otvoreného valca. V tejto forme mala byť vykonaná elektráreň, chladenie a pod.
Je ľahké vidieť, že súčasné rozloženie TEM sa líši od verzie vzhľadu „v minulom roku“. Súčasne je vzhľadom a dizajnom oveľa bližšie k predchádzajúcim verziám projektu.
Technické výzvy
Projekt TEM sa vyznačuje najvyššou technickou náročnosťou a pre jeho úspešnú implementáciu je potrebné vyriešiť mnoho špeciálnych problémov. Na vytvorenie takého modulu sú potrebné nové návrhy komponentov a zostáv, nové technológie a materiály so špeciálnymi vlastnosťami. Potreba vyriešiť všetky tieto problémy viedla k tomu, že vývoj jadrovej elektrárne a TEM vykonáva niekoľko spoločností z Roscosmosu a Rosatomu.
Publikované materiály v rôznych časoch obsahovali rôzne verzie TEM a za dôvod možno považovať práve všeobecnú zložitosť projektu. Úspech pri hľadaní riešení určitých problémov viedol k zodpovedajúcim zmenám v celkovom vzhľade modulu. Podľa toho najnovšie rozloženie TEM od KB „Arsenal“zobrazuje aktuálne názory na projekt.
Podľa známych údajov bol ako základ jadrovej elektrárne zvolený plynom chladený rýchlo neutrónový jadrový reaktor. V prvom okruhu chladiaceho systému bude použitá zmes hélia a xenónu. Do jadra bude vložené palivo so zvýšeným stupňom obohatenia. Teplota jadra dosiahne 1500 ° K. Plánuje sa poskytnutie najvyššieho konštrukčného zdroja, ktorý umožní prevádzke TEM 10-12 rokov.
Jadrové elektrárne tohto druhu as takýmito vlastnosťami ešte neboli vytvorené a prevádzkované. Na stavbu takejto konštrukcie sú potrebné materiály s vysokou odolnosťou voči tepelnému a mechanickému namáhaniu. Je tiež potrebné vypracovať samotný dizajn, aby s potrebným výkonom mal prijateľné rozmery a hmotnosť.
V oblasti chladiacich systémov existujú ťažkosti. Jadrová elektráreň triedy megawattov musí rozptýliť porovnateľné objemy tepelnej energie do vesmíru. Moderné radiátory pre vesmírnu technológiu sa zatiaľ nemôžu pochváliť takýmito charakteristikami. Chladiaci systém ISS teda klesá do priestoru približne. 70 kW tepelnej energie je niekoľkokrát menej, ako je potrebné pre jadrovú elektráreň a TEM.
Rozpracovávajú sa rôzne varianty chladičov pre TEM, čo sa odráža na obrázkoch a pri montáži modelov. Zdá sa, že sada plochých radiátorov v usporiadaní od Arsenalu je v súčasnosti považovaná za najziskovejší dizajn s optimálnymi vlastnosťami. Je však celkom možné, že tento systém nebude konečnou verziou.
Napriek všetkým ťažkostiam boli v rámci projektu TEM dosiahnuté viditeľné úspechy. Pred niekoľkými rokmi sa teda začali testy elektrického raketového motora ID-500, vytvoreného špeciálne pre budúcu jadrovú elektráreň. V roku 2017 pracoval takýto výrobok na stánku 300 hodín a vykazoval výkon 35 kW.
Montáž a testovanie jednotlivých komponentov jadrovej elektrárne a TEM prebieha pravidelne. Minulý rok bol napríklad testovaný prototyp systému kvapkajúceho chladenia. Testujú sa ďalšie komponenty reaktora, pomocné systémy a transportný a energetický modul ako celok.
Transport ďalekej budúcnosti
Cieľom súčasných projektov jadrovej elektrárne a TEM je vytvoriť sľubný komplex schopný riešiť nové problémy vo vesmíre. Transportný a energetický modul s reaktorom a elektrickým raketovým motorom bude mať dôležité výhody oproti raketovým systémom tradičnej konštrukcie a umožní úspešne organizovať nové misie.
Za hlavnú oblasť aplikácie TEM sa považujú lety do iných nebeských telies. JE ukazuje najvyššiu palivovú úspornosť a má jedinečný špecifický impulz, ktorý zjednodušuje lety na Mesiac alebo Mars. V porovnaní so súčasnými raketovými a vesmírnymi systémami je tiež možné zvýšiť užitočné zaťaženie. Dôležitou vlastnosťou TEM je schopnosť dodávať energiu záťaži pomocou štandardných prostriedkov modulu.
Získanie takýchto výsledkov je však možné iba vo vzdialenej budúcnosti. Podľa súčasných plánov sa letové testy TEM v plnej konfigurácii začnú najskôr koncom dvadsiatych rokov. Začiatok prevádzky a zapojenie modulu do reálnej práce sú možné až na začiatku tridsiatych rokov.
Práce TEM budú pokračovať ešte niekoľko rokov a počas tejto doby môže projekt prejsť významnými zmenami. V tejto súvislosti je možné predpokladať, že rozloženie modulu pre MAKS-2019 čoskoro prestane odrážať skutočný vzhľad vytváraného produktu. Zmena názorov na štruktúru a jej prvky však povedie k vzniku nových ukážkových materiálov - už na ďalších výstavách.
