Nuclear xyaw rau lub dav hlau

2024 Tus sau: Howard Calhoun | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-17 10:28

Russia tau ua thiab tseem tseem yog tus thawj coj hauv thaj chaw nuclear lub zog. Cov koom haum xws li RSC Energia thiab Roskosmos muaj kev paub dhau los hauv kev tsim, tsim, xa tawm thiab ua haujlwm lub dav hlau nruab nrog lub zog hluav taws xob nuclear. Lub tshuab hluav taws xob ua rau nws tuaj yeem ua haujlwm dav hlau tau ntau xyoo, ua rau lawv qhov kev ua tau zoo ntau zaus dhau.

History record

Kev siv hluav taws xob nuclear hauv qhov chaw tsis muaj kev xav rov qab rau xyoo 70s ntawm lub xyoo pua xeem. Thawj lub tshuab hluav taws xob nuclear tau tshaj tawm rau hauv qhov chaw hauv xyoo 1970-1988 thiab ua tiav ntawm US-A kev soj ntsuam spacecraft. Lawv siv lub tshuab nrog lub thermoelectric nuclear fais fab nroj tsuag (NPP) "Buk" nrog lub zog hluav taws xob ntawm 3 kW.

Nyob rau xyoo 1987-1988, ob lub Plasma-A tsheb nrog 5 kW Topaz thermionic nuclear fais fab nroj tsuag underwed davhlau thiab qhov chaw sim, thaum lub sij hawm uas hluav taws xob foob pob hluav taws cav (EP) tau powered los ntawm ib tug nuclear zog qhov chaw thawj zaug.

Ua tiav qhov kev sib tw ntawm av-raws li nuclearKev ntsuas hluav taws xob ntawm lub thermionic nuclear installation "Yenisei" nrog lub peev xwm ntawm 5 kW. Raws li cov thev naus laus zis no, cov phiaj xwm ntawm thermionic nuclear fais fab nroj tsuag nrog lub peev xwm ntawm 25-100 kW tau tsim.

MB Hercules

Nyob rau xyoo 1970, RSC Energia pib tshawb fawb thiab ua haujlwm, lub hom phiaj yog los tsim lub tshuab hluav taws xob muaj zog rau lub interorbital tug (MB) Hercules. Kev ua haujlwm tau ua rau nws muaj peev xwm ua kom muaj peev xwm khaws cia tau ntau xyoo nyob rau hauv cov nqe lus ntawm lub tshuab hluav taws xob hluav taws xob hluav taws xob (NEP) nrog lub thermionic nuclear fais fab nroj tsuag nrog lub zog ntawm ob peb mus rau ntau pua kilowatts thiab hluav taws xob foob pob hluav taws cav nrog lub zog ntawm kaum thiab ntau pua. ntawm kilowatts.

Design parameters of MB "Hercules":

• net hluav taws xob ntawm nuclear fais fab nroj tsuag - 550 kW;
• tshwj xeeb impulse ntawm EPS - 30 km / s;
• projector thrust - 26 N;
• peev txheej ntawm nuclear fais fab nroj tsuag thiab hluav taws xob propulsion - 16,000 teev;
• ua haujlwm lub cev ntawm EPS - xenon;
• nyhav (qhuav) ntawm tus tug - 14.5-15.7 tons, suav nrog nuclear fais fab nroj tsuag - 6.9 tons.

Lub Sijhawm Tsis ntev los no

Nyob rau xyoo pua 21st, nws yog lub sijhawm los tsim lub tshuab hluav taws xob tshiab rau qhov chaw. Nyob rau hauv Lub kaum hli ntuj 2009, nyob rau hauv lub rooj sib tham ntawm lub Commission nyob rau hauv tus thawj tswj hwm ntawm lub Lavxias teb sab Federation rau lub modernization thiab technology kev loj hlob ntawm Lavxias teb sab kev khwv nyiaj txiag, ib tug tshiab Lavxias teb sab project "Tsim kev thauj thiab lub zog module siv ib tug megawatt-chav kawm nuclear fais fab nroj tsuag" raug pom zoo. Lead developers yog:

• Reactor cog - OJSC NIKIET.
• Nuclear fais fab nroj tsuag nrog roj turbine zog hloov tswv yim, EPSRaws li lub hauv paus ntawm ion hluav taws xob foob pob hluav taws cav thiab nuclear propulsion systems tag nrho - Lub Xeev Scientific Center "Research Center muaj npe tom qab A. I. M. V. Keldysh”, uas tseem yog lub luag haujlwm lub koom haum rau kev txhim kho kev thauj mus los thiab lub zog module (TEM) tag nrho.
• RKK Energia ua tus tsim qauv ntawm TEM yuav tsum tsim lub tsheb tsis siv neeg nrog cov qauv no.

yam ntxwv ntawm kev teeb tsa tshiab

Lub tshuab hluav taws xob tshiab rau qhov chaw Russia npaj yuav muab tso rau hauv kev lag luam hauv xyoo tom ntej. Cov yam ntxwv xav tau ntawm cov roj turbine NEP yog raws li hauv qab no. Raws li ib tug reactor, ib tug roj-txias ceev neutron reactor yog siv, qhov kub ntawm cov dej ua hauj lwm (He / Xe sib tov) nyob rau hauv pem hauv ntej ntawm lub turbine yog 1500 K, efficiency ntawm converting thermal rau hauv hluav taws xob zog yog 35%, hom. cooler-radiator yog drip. Qhov loj ntawm chav tsev fais fab (reactor, hluav taws xob tiv thaiv thiab kev hloov pauv, tab sis tsis muaj lub tshuab hluav taws xob radiator) yog 6,800 kg.

Space nuclear engines (NPP, NPP ua ke nrog EPS) tau npaj yuav siv:

• Raws ib feem ntawm lub tsheb nyob rau yav tom ntej.
• Raws li qhov chaw hluav taws xob rau lub zog siv zog thiab siv dav hlau.
• txhawm rau daws thawj ob txoj haujlwm hauv kev thauj mus los thiab lub zog module kom ntseeg tau tias lub foob pob hluav taws xob xa hluav taws xob ntawm lub dav hlau hnyav thiab tsheb mus rau kev ua haujlwm orbits thiab txuas ntxiv lub zog mus sij hawm ntev rau lawv cov khoom siv.

Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm nuclearengine

Raws li ntawm fusion ntawm nuclei, lossis ntawm kev siv lub zog fission ntawm cov roj nuclear los tsim lub dav hlau thrust. Muaj kev teeb tsa ntawm mem tes-explosive thiab kua hom. Lub foob pob tawg cuam tshuam me me atomic foob pob rau hauv qhov chaw, uas, detonating ntawm qhov deb ntawm ob peb meters, thawb lub nkoj mus rau pem hauv ntej nrog cov nthwv dej tawg. Hauv kev xyaum, cov khoom siv no tseem tsis tau siv.

Cov kua-roj hluav taws xob nuclear, ntawm qhov tod tes, tau tsim thiab sim ntev. Rov qab rau xyoo 60s, cov kws tshaj lij Soviet tau tsim qauv ua haujlwm tau zoo RD-0410. Cov tshuab zoo sib xws tau tsim nyob hauv Tebchaws Meskas. Lawv lub hauv paus ntsiab lus yog ua raws li cua sov cov kua nrog lub nuclear mini-reactor, nws hloov mus rau hauv chav thiab tsim ib lub dav hlau kwj, uas thawb lub spacecraft. Txawm hais tias lub cuab yeej hu ua kua, hydrogen feem ntau yog siv los ua cov kua dej ua haujlwm. Lwm lub hom phiaj ntawm kev teeb tsa hauv qhov chaw nuclear yog los txhawb lub zog hluav taws xob onboard network (struments) ntawm cov nkoj thiab satellites.

Lub tsheb sib txuas hnyav rau kev sib txuas lus thoob ntiaj teb

Tam sim no, kev ua haujlwm tab tom ua haujlwm ntawm lub tshuab hluav taws xob nuclear rau qhov chaw, uas tau npaj los siv rau hauv cov tsheb sib txuas lus hnyav. RSC Energia tau ua tiav kev tshawb fawb thiab tsim kev tsim kho ntawm kev lag luam thoob ntiaj teb kev sib txuas lus chaw sib txuas lus nrog cov xov tooj ntawm tes pheej yig, uas yuav tsum tau ua tiav los ntawm kev xa xov "chaw nres tsheb" los ntawm lub ntiaj teb mus rau qhov chaw.

Qhov yuav tsum tau ua ua ntej rau lawv qhov kev tsim yog:

• yuav ua tiav puv ntawm geostationary orbit (GSO) nrog kev ua haujlwm thiabtus phooj ywg passive;
• frequency exhaustion;
• kev paub zoo hauv kev tsim thiab kev lag luam siv cov ntaub ntawv geostationary satellites ntawm Yamal series.

Thaum tsim lub Yamal platform, cov kev daws teeb meem tshiab suav nrog 95%, uas tau tso cai rau cov tsheb no los ua kev sib tw hauv ntiaj teb qhov chaw pabcuam kev lag luam.

Nws xav tias yuav hloov cov modules nrog cov cuab yeej siv kev sib txuas lus kwv yees li txhua xya xyoo. Qhov no yuav ua rau nws muaj peev xwm tsim cov tshuab ntawm 3-4 hnyav multifunctional GEO satellites nrog kev nce hauv hluav taws xob siv los ntawm lawv. Thaum xub thawj, lub dav hlau tau tsim los ntawm cov hnub ci vaj huam sib luag nrog lub peev xwm ntawm 30-80 kW. Nyob rau theem tom ntej, nws tau npaj yuav siv 400 kW nuclear xyaw nrog cov peev txheej txog li ib xyoos hauv kev thauj mus los (rau kev xa tawm ntawm lub hauv paus module rau GSO) thiab 150-180 kW hauv kev ua haujlwm ntev. (tsawg kawg 10-15 xyoos) ua qhov hluav taws xob.

Nuclear xyaw hauv ntiaj teb tiv thaiv kev tiv thaiv huab cua

Cov kev tshawb fawb tsim los ntawm RSC Energia thaum xyoo 90s tau pom tias hauv kev tsim cov txheej txheem tiv thaiv meteorite los tiv thaiv lub ntiaj teb los ntawm nuclei ntawm comets thiab asteroids, nuclear-hluav taws xob installation thiab nuclear propulsion systems tuaj yeem ua tau. siv rau:

1. Tsim ib lub kaw lus rau kev saib xyuas cov xwm txheej ntawm asteroids thiab comets hla lub ntiaj teb lub orbit. Txhawm rau ua qhov no, nws tau thov kom npaj lub dav hlau tshwj xeeb uas muaj cov cuab yeej kho qhov muag thiab radar txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawmxam cov parameters ntawm lawv trajectories thiab thawj kev kawm ntawm lawv cov yam ntxwv. Lub kaw lus tuaj yeem siv lub tshuab hluav taws xob nuclear nrog ob hom thermionic nuclear fais fab nroj tsuag nrog lub zog ntawm 150 kW lossis ntau dua. Nws cov peev txheej yuav tsum muaj tsawg kawg yog 10 xyoo.
2. Kev sim txhais tau tias muaj kev cuam tshuam (kev tawg ntawm lub tshuab hluav taws xob thermonuclear) ntawm lub hnub qub polygon nyab xeeb. Lub zog ntawm NEP xa cov cuab yeej ntsuas mus rau qhov chaw kuaj lub hnub qub nyob ntawm qhov loj ntawm cov khoom xa tuaj (150-500 kW).
3. Kev xa cov kev cuam tshuam tsis tu ncua (interceptor nrog tag nrho qhov hnyav ntawm 15-50 tons) rau cov khoom txaus ntshai los ze lub ntiaj teb. Lub tshuab dav hlau nuclear nrog lub peev xwm ntawm 1-10 MW yuav tsum tau xa cov nqi thermonuclear rau lub hnub qub txaus ntshai, qhov tawg ntawm qhov chaw uas, vim yog lub dav hlau ntws ntawm cov khoom siv asteroid, tuaj yeem cuam tshuam nws los ntawm txoj kev txaus ntshai.

Kev xa khoom siv tshawb fawb mus rau qhov tob tob

Kev xa cov cuab yeej tshawb fawb mus rau cov khoom siv hauv qhov chaw (cov ntiaj chaw nyob deb, lub hnub qub comets, asteroids) tuaj yeem ua tiav siv qhov chaw theem raws li LRE. Nws raug nquahu kom siv lub tshuab hluav taws xob nuclear rau lub dav hlau thaum lub luag haujlwm yog nkag mus rau lub orbit ntawm lub satellite ntawm lub cev ntawm lub hnub qub, kev sib cuag ncaj qha nrog lub cev ntuj ceeb tsheej, piv txwv cov tshuaj thiab lwm yam kev tshawb fawb uas yuav tsum tau nce hauv qhov loj ntawm kev tshawb fawb complex, suav nrog cov theem tsaws thiab tawm mus.

motor parameters

Nuclear cav rau lub dav hlauKev tshawb fawb complex yuav nthuav dav "pib qhov rais" (vim qhov kev tswj cov dej ntws tawm ntawm cov dej ua haujlwm), uas yooj yim rau kev npaj thiab txo tus nqi ntawm qhov project. Kev tshawb fawb ua los ntawm RSC Energia tau pom tias 150 kW nuclear propulsion system nrog rau kev pab cuam lub neej txog li peb xyoos yog ib qho kev cog lus ntawm kev xa cov chaw seem mus rau asteroid siv.

Tib lub sijhawm, kev xa cov cuab yeej tshawb fawb mus rau lub orbit ntawm cov ntiaj chaw nyob deb ntawm lub hnub ci yuav tsum muaj kev nce ntxiv ntawm cov peev txheej ntawm kev teeb tsa nuclear txog li 5-7 xyoo. Nws tau raug pov thawj tias lub complex nrog ib tug nuclear propulsion system nrog lub hwj chim ntawm txog 1 MW raws li ib feem ntawm ib tug tshawb fawb spacecraft yuav tso cai rau kom ceev ceev xa ntawm dag satellites ntawm lub ntiaj chaw nyob deb tshaj plaws, planetary rovers rau saum npoo ntawm ntuj satellites ntawm cov ntiaj chaw. thiab xa cov av los ntawm comets, asteroids, Mercury thiab hli ntawm Jupiter thiab Saturn.

Reusable tug (MB)

Ib txoj hauv kev tseem ceeb tshaj plaws los txhim kho kev ua haujlwm ntawm kev thauj mus los hauv qhov chaw yog qhov rov siv tau ntawm cov ntsiab lus ntawm kev thauj mus los. Lub tshuab hluav taws xob nuclear rau lub dav hlau nrog lub zog tsawg kawg yog 500 kW ua rau nws muaj peev xwm los tsim ib tug reusable tug thiab yog li ua rau kom cov efficiency ntawm ib tug multi-link chaw thauj system. Xws li ib tug system yog tshwj xeeb tshaj yog pab tau nyob rau hauv ib tug kev pab cuam los xyuas kom meej cov khoom loj txhua xyoo ntws. Ib qho piv txwv yog qhov kev tshawb nrhiav lub hli nrog kev tsim thiab kev saib xyuas ntawm lub hauv paus loj hlob zuj zus thiab kev sim siv thev naus laus zis thiab ntau lawm complexes.

Xaiv cov khoom xa tuaj

Raws li RKK tsim kev tshawb fawb"Energia", thaum lub sij hawm tsim kho ntawm lub hauv paus, modules hnyav txog 10 tons yuav tsum tau xa mus rau saum npoo ntawm lub hli, mus txog 30 tons rau lub orbit ntawm lub hli. t.

Txawm li cas los xij, lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm lub tshuab hluav taws xob tsis tso cai rau cov neeg thauj khoom tawg sai txaus. Vim lub sij hawm ntev ntawm kev thauj mus los thiab, raws li, lub sij hawm tseem ceeb tau siv los ntawm kev them nyiaj hauv cov hlua hluav taws xob ntawm lub ntiaj teb, tsis yog txhua lub tsheb thauj khoom tuaj yeem raug xa los ntawm cov khoom siv hluav taws xob nuclear. Yog li, cov khoom thauj khoom tuaj yeem muab tau raws li NEP kwv yees tsuas yog 100-300 tons / xyoo.

Nyiaj tau zoo

Raws li cov txheej txheem rau kev lag luam kev ua haujlwm ntawm kev thauj mus los ntawm interorbital, nws raug nquahu kom siv tus nqi ntawm cov nqi thauj mus los ntawm ib chav tsev loj ntawm payload (PG) los ntawm lub ntiaj teb nto mus rau lub hom phiaj orbit. RSC Energia tau tsim cov qauv kev lag luam thiab lej uas suav nrog cov nqi tseem ceeb hauv kev thauj mus los:

• los tsim thiab tso tus qauv rau hauv lub voj voog;
• rau kev yuav khoom ntawm kev ua haujlwm nuclear;
• tus nqi khiav lag luam, nrog rau cov nqi R&D thiab cov nqi peev.

Tus nqi ntsuas nyob ntawm qhov pom tsis zoo ntawm MB. Siv cov qauv no, kev sib piveconomic efficiency ntawm kev siv ib tug reusable tug raws li NEP nrog lub hwj chim ntawm txog 1 MW thiab ib tug pov tseg tug raws li siab heev kua foob pob ua ntxaij cav nyob rau hauv qhov kev pab cuam rau xa ib tug payload nrog tag nrho cov loj ntawm 100 t / xyoo los ntawm lub ntiaj teb mus rau lub hli lub orbit. nrog qhov siab ntawm 100 km. Thaum siv tib lub tsheb thauj khoom nrog lub peev xwm nqa tau sib npaug nrog lub peev xwm nqa ntawm Proton-M tso lub tsheb thiab ob lub phiaj xwm xa mus rau kev tsim lub tsheb thauj mus los, tus nqi ntawm kev xa ib chav tsev loj ntawm payload siv lub tshuab hluav taws xob nuclear. yuav yog peb zaug qis dua thaum siv cov khoom siv pov tseg raws li cov foob pob hluav taws nrog cov tshuab ua kua hom DM-3.

Zaj lus

Lub tshuab hluav taws xob muaj txiaj ntsig zoo rau qhov chaw pab daws teeb meem ib puag ncig ntawm lub ntiaj teb, kev tsav dav hlau mus rau Mars, tsim kom muaj lub zog xa hluav taws xob wireless hauv qhov chaw, ua kom muaj kev nyab xeeb ntxiv rau kev pov tseg tshwj xeeb tshaj yog txaus ntshai radioactive pov tseg hauv av. nuclear zog nyob rau hauv qhov chaw, tsim kom muaj lub hauv paus nyob rau hauv lunar thiab pib muaj kev tshawb fawb ntawm lub hli, xyuas kom meej kev tiv thaiv ntawm lub ntiaj teb los ntawm asteroid-comet txaus ntshai.