Jeden z najtrúfalejších projektov posledných rokov v oblasti vesmírnych technológií sa vyvíja a existujú dôvody na dobré správy. Nedávno sa dozvedelo o dokončení prác na projekte „Vytvorenie dopravného a energetického modulu na základe jadrovej elektrárne triedy megawattov“. Teraz musia vedci vykonať niekoľko následných prác a konečným výsledkom bude vznik plnohodnotného modulu vhodného na použitie.
Pracovná správa
Koncom júla Roskosmos schválil správu za rok 2018, v ktorej sú uvedené hlavné oblasti činnosti a úspechy organizácie. V správe sa okrem iného spomína projekt „Vytvorenie dopravného a energetického modulu na základe jadrovej elektrárne triedy megawattov“, ktorý bol vyvinutý v rámci štátneho programu „Vesmírne aktivity Ruska na roky 2013-2020“.
Podľa správy bol tento projekt dokončený minulý rok. V rámci tejto práce bola pripravená projektová dokumentácia, vyrobené a testované jednotlivé výrobky. Keď už hovoríme o komponentoch budúceho usporiadania pozemného prototypu dopravného a energetického modulu (TEM).
Práca na vytvorení TEM tým nekončí. Všetky ďalšie činnosti sa budú vykonávať v rámci existujúceho federálneho vesmírneho programu. Správa Roscosmos bohužiaľ neposkytuje technické podrobnosti o projekte TEM v súčasnej podobe a taktiež neuvádza načasovanie prác. Tieto údaje sú však známe z iných zdrojov.
História problému
Podľa správy Roscosmosu práce na TEM pokračujú a čoskoro by mali vstúpiť do novej etapy. To znamená, že plány na vytvorenie zásadne novej raketovej a vesmírnej technológie, schválené pred takmer 10 rokmi, budú v dohľadnej dobe splnené.
Myšlienka dopravného a energetického modulu založeného na jadrovej elektrárni (JE) v súčasnej podobe bola navrhnutá v roku 2009. Vývoj tohto produktu mali uskutočniť podniky Roscosmos a Rosatom. Vedúcu úlohu v projekte zohráva spoločnosť Rocket and Space Corporation Energia a federálne štátne jednotné podnikové centrum Keldysh.
V roku 2010 sa projekt začal, začali sa prvé výskumné a projekčné práce. V tom čase sa tvrdilo, že hlavné komponenty jadrovej elektrárne a TEM budú hotové do konca desaťročia. Predbežný návrh TEM bol pripravený v roku 2013. V roku 2014 sa začalo testovanie komponentov jadrovej elektrárne a iónového motora ID-500. V budúcnosti existovalo množstvo správ o rôznych dielach a úspechoch. Boli postavené a testované rôzne prvky jadrovej elektrárne a TEM, ako aj vyhľadávanie oblastí použitia novej technológie.
Pri vývoji projektu TEM boli obrázky, ktoré ukazujú približný vzhľad tohto produktu, pravidelne uverejňované v otvorených zdrojoch. Naposledy sa takéto materiály objavili v novembri minulého roku. Je zvláštne, že táto verzia vzhľadu bola výrazne odlišná od predchádzajúcich, aj keď mala určitú podobnosť v základných črtách.
Technické vlastnosti
Transportný a energetický modul je považovaný za viacúčelové vozidlo na prácu vo vesmíre na obežných dráhach Zeme aj na iných trajektóriách. S jeho pomocou sa v budúcnosti plánuje vypustiť užitočné zaťaženie na obežné dráhy alebo poslať do iných nebeských telies. TEM je možné použiť aj na údržbu vesmírnych lodí alebo na boj proti vesmírnym odpadkom.
TEM dostane klzné nosné väzníky, vďaka ktorým budú k dispozícii potrebné rozmery. Na farmách sa navrhuje namontovať energetickú jednotku s inštaláciou reaktora, komplexom prístrojov a montáže, dokovacími zariadeniami, solárnymi panelmi atď. V chvostovej časti modulu budú umiestnené cruise a posunovacie elektrické raketové motory. Náklad bude prepravovaný pomocou dokovacích zariadení.
Hlavnou súčasťou TEM je jadrová elektráreň triedy megawattov, ktorá bola vyvinutá od roku 2009. Reaktor zariadenia by sa mal vyznačovať špeciálnou odolnosťou voči teplotným zaťaženiam, ktorá je spojená so špeciálnymi režimami jeho prevádzky. Ako chladivo bola zvolená zmes hélia a xenónu. Tepelný výkon zariadenia dosiahne 3,8 MW a elektrický výkon - 1 MW. Na odvádzanie prebytočného tepla sa navrhuje použiť chladničku s odkvapkávacím radiátorom.
Elektrická energia z jadrového zariadenia musí byť dodávaná do elektrického raketového motora. Sľubný iónový motor ID-500 je v štádiu testovania. S účinnosťou až 75%by mal vykazovať výkon 35 kW a ťah až 750 mN. Pri testoch v roku 2017 pracoval produkt ID-500 na stánku 300 hodín pri výkone 35 kW.
Podľa údajov z predchádzajúcich rokov bude mať TEM v pracovnej polohe dĺžku viac ako 50-52 m s priemerom (pre otvorené priehradové nosníky a prvky na nich) nad 20 m. Hmotnosť je najmenej 20 ton. Alebo niekoľko nosných rakiet s následnou montážou. Potom s ním musí nakladať užitočné zaťaženie. Projektovaná životnosť obmedzená životnosťou reaktora je 10 rokov.
Veľké vyhliadky
Hlavnou črtou TEM s jadrovou elektrárňou, ktorá ho zásadne odlišuje od ostatných raketových a vesmírnych technológií, je najvyšší špecifický impulz. Použitie špeciálnej elektrárne a elektrického raketového motora umožňuje dosiahnuť požadované parametre ťahu s minimálnou spotrebou jadrového paliva. TEM je teda teoreticky schopný riešiť problémy, ktoré sú pre tradičné raketové systémy poháňané chemickým palivom nedostupné.
Vďaka tomu je možné aktívnejšie využívať udržiavacie a posunovacie motory počas celého letu. Najmä to umožňuje využiť priaznivejšie letové trasy k iným nebeským telesám. 10-ročná životnosť umožňuje TEM použiť viackrát v rôznych misiách, čím sa znížia náklady na ich organizáciu. Všeobecne platí, že vznik systémov ako TEM s jadrovou elektrárňou poskytne kozmonautike nové príležitosti vo všetkých hlavných oblastiach činnosti.
Štandardné motory TEM musia používať iba časť elektriny z výrobných systémov. V súlade s tým zostáva veľká rezerva energie vhodná na použitie cieľovým zariadením.
Existujú však aj značné nevýhody. V prvom rade je to potreba vyvinúť celý rad nových technológií a celková komplexnosť projektu. Výsledkom je, že vytvorenie TEM si vyžaduje veľa času a primerané financovanie. Projekt Roscosmos je teda vyvíjaný zhruba 10 rokov, ale praktické využitie hotového TEM je ešte len v ďalekej budúcnosti. Celkové náklady na projekt sa odhadujú na 17 miliárd rubľov.
Využívanie jadrovej elektrárne vedie v rôznych fázach k vážnym obmedzeniam. Napríklad testovanie hotovej jadrovej elektrárne alebo TEM ako celku je možné len na obežných dráhach, ktoré minimalizujú škody z možných núdzových situácií. To isté platí pre prevádzku hotového dopravného a energetického modulu.
Blízka budúcnosť
Podľa najnovších správ bol vývoj projektu „Vytvorenie dopravného a energetického modulu na základe jadrovej elektrárne triedy megawattov“úspešne ukončený. Niektoré makety potrebné na testovanie sú už pripravené. V nasledujúcich rokoch budú musieť podniky z Roskosmosu a Rosatomu vykonať niekoľko dôležitých prác s týmito a ďalšími výrobkami.
Letový prototyp TEM sa plánuje postaviť v rokoch 2022-23. Potom by mali začať rôzne testy, ktoré budú trvať niekoľko rokov. Úplné spustenie prevádzky TEM sa očakáva v roku 2030.
Koncom júna sa začalo hovoriť o príprave lokality na prevádzku TEM. Takéto zariadenie bude vypustené z kozmodrómu Vostočnyj. Nie je to tak dávno, bola vyhlásená súťaž na vývoj a výstavbu súboru zariadení na prípravu kozmických lodí a dopravného a energetického modulu. Projektová dokumentácia technického komplexu by mala byť vypracovaná v rokoch 2025-26. Začiatok stavby je naplánovaný na rok 2027 a kolaudácia sa uskutoční v roku 2030. Náklady na zmluvu sú 13,2 miliardy RUB.
Rôzne práce na tému pokročilých raketových a vesmírnych technológií s jadrovými elektrárňami budú teda pokračovať počas celého nasledujúceho desaťročia. Niektoré organizácie budú musieť dokončiť vývoj a otestovať dopravný a energetický modul, zatiaľ čo iné pripravia infraštruktúru na jeho prevádzku. Na základe výsledkov všetkých týchto prác bude mať ruský vesmírny priemysel v roku 2030 k dispozícii zásadne novú technológiu so širokými možnosťami. Zložitosť všetkých fáz sľubného programu však môže viesť k zmene harmonogramu.
