Uzay teknolojisi alanında son yılların en cesur projelerinden biri gelişiyor ve iyi haber için sebepler var. Son zamanlarda, "Megawatt sınıfı bir nükleer santrale dayalı bir ulaşım ve enerji modülünün oluşturulması" projesi üzerindeki çalışmaların tamamlandığı biliniyordu. Şimdi bilim adamlarının bir dizi sonraki çalışma yapması gerekiyor ve sonuç, kullanıma uygun tam teşekküllü bir modülün ortaya çıkması olacak.
Çalışma raporu
Temmuz ayının sonunda, Roskosmos, ana faaliyet alanlarını ve organizasyonun başarılarını gösteren bir 2018 raporunu onayladı. Raporda, diğer şeylerin yanı sıra, “Rusya'nın 2013-2020 Uzay Faaliyetleri” Devlet Programı çerçevesinde geliştirilen “Megawatt sınıfında bir nükleer santrale dayalı bir ulaşım ve enerji modülünün oluşturulması” projesinden bahsediliyor.
Rapora göre, bu proje geçen yıl tamamlandı. Bu çalışma kapsamında tasarım dokümantasyonu hazırlanmış, bireysel ürünler üretilmiş ve test edilmiştir. Ulaştırma ve enerji modülünün (TEM) yer prototipinin gelecekteki düzeninin bileşenlerinden bahsediyoruz.
TEM'in yaratılmasıyla ilgili çalışmalar burada bitmiyor. Diğer tüm faaliyetler, mevcut federal uzay programı çerçevesinde gerçekleştirilecektir. Ne yazık ki Roscosmos raporu, TEM projesinin mevcut haliyle teknik detaylarını sunmuyor ve ayrıca çalışmanın zamanlamasını da belirtmiyor. Ancak, bu veriler başka kaynaklardan bilinmektedir.
Sorunun geçmişi
Roscosmos raporuna göre, TEM ile ilgili çalışmalar devam ediyor ve yakında yeni bir aşamaya girmelidir. Bu, neredeyse 10 yıl önce onaylanan temelde yeni bir roket ve uzay teknolojisi yaratma planlarının öngörülebilir gelecekte yerine getirileceği anlamına geliyor.
Mevcut haliyle bir nükleer santrale (NPP) dayalı bir ulaşım ve enerji modülü fikri 2009 yılında önerildi. Bu ürünün geliştirilmesi, Roscosmos ve Rosatom'un işletmeleri tarafından gerçekleştirilecekti. Projedeki lider rol, Roket ve Uzay Şirketi Energia ve Federal Devlet Üniter Girişim Keldysh Merkezi tarafından oynanıyor.
2010 yılında proje başladı, ilk araştırma ve tasarım çalışmaları başladı. O zaman, nükleer santralin ve TEM'in ana bileşenlerinin on yılın sonunda hazır olacağı tartışıldı. TEM'in ön tasarımı 2013 yılında hazırlandı. 2014 yılında nükleer santral ve ID-500 iyon motorunun bileşenlerinin testlerine başlandı. Gelecekte, çeşitli çalışmalar ve başarılar hakkında çok sayıda rapor vardı. Nükleer santral ve TEM'in çeşitli unsurları inşa edildi ve test edildi, ayrıca yeni teknolojinin uygulama alanları arandı.
TEM projesi geliştirilirken, bu ürünün yaklaşık görünümünü gösteren görseller düzenli olarak açık kaynaklarda yayınlandı. Bu tür materyaller en son geçen yıl Kasım ayında ortaya çıktı. Temel özelliklerde bazı benzerliklere sahip olmasına rağmen, görünümün bu versiyonunun öncekilerden belirgin şekilde farklı olması ilginçtir.
Teknik özellikler
Taşıma ve enerji modülü, hem Dünya yörüngelerinde hem de diğer yörüngelerde uzayda çalışmak için çok amaçlı bir araç olarak kabul edilir. Yardımı ile gelecekte, yükün yörüngelere fırlatılması veya diğer gök cisimlerine gönderilmesi planlanıyor. Ayrıca TEM, uzay aracına hizmet vermek veya uzay enkazıyla mücadele etmek için kullanılabilir.
TEM, gerekli boyutların sağlanacağı kayar yük taşıyıcı makaslar alacaktır. Çiftliklerde, reaktör kurulumu, enstrümantasyon ve montaj kompleksi, yerleştirme tesisleri, güneş panelleri vb. Modülün kuyruk kısmında seyir ve manevra yapan elektrikli roket motorları yer alacak. Yük, yerleştirme cihazları kullanılarak taşınacaktır.
TEM'in ana bileşeni, 2009'dan beri geliştirilen megawatt sınıfının nükleer santralidir. Tesisin reaktörü, çalışmasının özel modlarıyla ilişkili sıcaklık yüklerine karşı özel direnç ile ayırt edilmelidir. Soğutma sıvısı olarak bir helyum-ksenon karışımı seçilmiştir. Tesisatın termal gücü 3,8 MW'a ve elektrik gücü - 1 MW'a ulaşacak. Fazla ısıyı boşaltmak için bir damla radyatörlü buzdolabı kullanılması önerilir.
Nükleer bir tesisten gelen elektrik, bir elektrikli roket motoruna sağlanmalıdır. Umut verici bir iyon motoru ID-500 test aşamasındadır. %75'e varan verimlilik ile 35 kW'lık bir güç ve 750 mN'ye kadar bir itme göstermelidir. 2017 yılında yapılan testler sırasında ID-500 ürünü, 35 kW gücünde 300 saat stantta çalıştı.
Önceki yılların verilerine göre, çalışma pozisyonundaki TEM, 50-52 m'den daha uzun bir çapa (açık makaslar ve üzerlerindeki elemanlar için) 20 m'den fazla kütleye sahip olacaktır. Kütlesi en az 20 tondur. müteakip montaj ile birkaç fırlatma aracı. O zaman yük onunla kenetlenmelidir. Reaktörün hizmet ömrü ile sınırlı olan tasarım hizmet ömrü 10 yıldır.
Büyük umutlar
Nükleer santralli bir TEM'in, onu diğer roket ve uzay teknolojisinden temel olarak ayıran ana özelliği, en yüksek özgül dürtüdür. Özel bir elektrik santralinin ve bir elektrikli roket motorunun kullanılması, minimum nükleer yakıt tüketimi ile gerekli itme parametrelerinin elde edilmesini mümkün kılar. Böylece, TEM, teorik olarak, kimyasal yakıtla çalışan geleneksel roket sistemlerinin erişemeyeceği sorunları çözme yeteneğine sahiptir.
Bu sayede uçuş boyunca sustainer ve şönt motorları daha aktif kullanmak mümkün hale geliyor. Özellikle bu, diğer gök cisimlerine daha elverişli uçuş yollarının kullanılmasına izin verir. 10 yıllık hizmet ömrü, TEM'in farklı görevlerde birden çok kez kullanılmasına izin vererek, bunları organize etme maliyetini azaltır. Genel olarak, nükleer santralli TEM gibi sistemlerin ortaya çıkması, kozmonotiğe tüm ana faaliyet alanlarında yeni fırsatlar sunacaktır.
Standart TEM motorları, üretim sistemlerinden gelen elektriğin yalnızca bir kısmını kullanmalıdır. Buna göre, hedef ekipman tarafından kullanıma uygun büyük bir güç marjı kalır.
Bununla birlikte, önemli dezavantajları da vardır. Her şeyden önce, bir dizi yeni teknoloji geliştirme ihtiyacı ve projenin genel karmaşıklığı. Sonuç olarak, bir TEM'in oluşturulması çok zaman ve uygun finansman gerektirir. Böylece, Roscosmos projesi yaklaşık 10 yıldır geliştirildi, ancak bitmiş TEM'in pratik uygulaması hala uzak bir gelecekte. Projenin toplam maliyetinin 17 milyar ruble olduğu tahmin ediliyor.
Nükleer santral kullanımı çeşitli aşamalarda ciddi kısıtlamalara yol açmaktadır. Örneğin, bitmiş bir nükleer santralin veya TEM'in bir bütün olarak test edilmesi, olası acil durumlardan kaynaklanan hasarı en aza indirecek şekilde yalnızca yörüngelerde mümkündür. Aynısı, hazır bir taşıma ve enerji modülünün çalışması için de geçerlidir.
Yakın gelecek
Son gelen haberlere göre, "Megawatt sınıfı nükleer santrale dayalı bir ulaşım ve enerji modülünün oluşturulması" projesinin geliştirilmesi başarıyla tamamlandı. Test için gerekli bazı maketler zaten hazır. Önümüzdeki yıllarda Roskosmos ve Rosatom'dan işletmeler bu ve diğer ürünlerle bir dizi önemli çalışma yapmak zorunda kalacaklar.
TEM'in uçuş prototipinin 2022-23'te yapılması planlanıyor. Bundan sonra, birkaç yıl sürecek çeşitli testler başlamalıdır. TEM operasyonunun tam lansmanı 2030'da bekleniyor.
Haziran ayı sonunda TEM'in işletilmesi için sahanın hazırlandığı öğrenildi. Bu tür ekipmanlar Vostochny kozmodromundan fırlatılacak. Çok uzun zaman önce, uzay aracı ve bir ulaşım ve enerji modülünün hazırlanması için bir dizi tesisin geliştirilmesi ve inşası için bir yarışma ilan edildi. Teknik kompleksin tasarım belgeleri 2025-26'da geliştirilmelidir. İnşaatın 2027'de başlaması planlanıyor ve işletmeye alma 2030'da gerçekleşecek. Sözleşmenin maliyeti 13,2 milyar RUB.
Böylece nükleer santraller ile ileri roket ve uzay teknolojisi konusunda çeşitli çalışmalar önümüzdeki on yıl boyunca devam edecek. Bazı kuruluşlar, ulaştırma ve enerji modülünün geliştirmesini tamamlamak ve test etmek zorunda kalırken, diğerleri altyapıyı işletimi için hazırlayacaktır. Tüm bu çalışmaların sonuçlarına dayanarak, 2030'da Rus uzay endüstrisi, geniş yeteneklere sahip temelde yeni bir teknolojiye sahip olacak. Bununla birlikte, gelecek vaat eden bir programın tüm aşamalarının karmaşıklığı, programda bir değişikliğe yol açabilir.
