Ở nước ta, việc phát triển mô-đun vận tải và điện TEM với nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt (NPPU) vẫn đang tiếp tục. Sự xuất hiện của một mô hình như vậy, phù hợp để hoạt động, sẽ có ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển hơn nữa của du hành vũ trụ trong nước và thế giới. Trong khi đó, TEM đang ở giai đoạn thiết kế, và gần đây công chúng lại được xem một mẫu sản phẩm như vậy ở dạng hiện tại.
Triển lãm MAKS-2019
Trong những năm gần đây, nhiều tài liệu khác nhau về TEM và hệ thống đẩy năng lượng hạt nhân cho nó đã được xuất bản nhiều lần. Trong số những thứ khác, các nhà phát triển đã đưa ra các bản vẽ với sự xuất hiện có thể có của một mẫu như vậy. Vào cuối tháng 8, trong khuôn khổ salon MAKS-2019, buổi trình diễn đầu tiên về bố cục TEM mới, phản ánh quan điểm hiện tại về dự án này, đã diễn ra. Người mẫu đã có mặt trong gian hàng Roscosmos tại khán đài Arsenal KB.
Phiên bản hiện tại của thiết kế TEM có sự khác biệt rõ rệt so với các phiên bản đã được trình diễn trước đó, nhưng vẫn giữ được một số tính năng nhất định. Đặc biệt, các quy định chung về tập hợp các đơn vị và cách tiếp cận thiết kế đã được giữ nguyên. Đồng thời, có một số điểm khác biệt đặc trưng.
Phần tử lớn nhất của mô-đun breadboard là một giàn bốn phần dạng kính thiên văn với mặt cắt tròn, là cơ sở để lắp ráp các đơn vị. Đầu của nó được trang bị một giàn hình nón và một khoang kín. Ở hai bên của giàn là sáu tấm làm mát. Phần đuôi của TEM được làm dưới dạng một thân hình chữ nhật khép kín. Các giàn chính được cố định trên nó ở phía trước, các tấm pin mặt trời ở hai bên. Thân tàu chứa một loại động cơ tên lửa mới và các đơn vị khác.
Mới và cũ
Trước đây, trong các ấn phẩm về chủ đề TEM và hệ thống đẩy năng lượng hạt nhân, đã xuất hiện những hình ảnh với thiết bị có diện mạo khác. Theo một trong những phiên bản sau của dự án, mô-đun năng lượng vận chuyển nên dựa trên một giàn trượt dọc có tiết diện vuông và độ giãn dài lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phóng sản phẩm lên quỹ đạo. Một khoang có lò phản ứng được đặt ở phần đầu, động cơ tên lửa điện và các hệ thống khác được đặt trên các giá đỡ có thể triển khai ở phần đuôi. Người ta đã lên kế hoạch đặt thiết bị làm mát dọc theo giàn đỡ.
Bố cục từ KB "Arsenal" có một số tính năng đặc trưng và khác với các hình ảnh cũ hơn. Trước hết, nó được phân biệt bởi thiết kế của giàn chính và cách bố trí của các đơn vị. Phiên bản mới của TEM được đặc trưng bởi một giàn chịu lực lớn hơn với thiết kế khác biệt. Anh ta cũng mất đuôi hình chữ X, được triển khai khi bay và mang theo một số thiết bị.
Thiết kế của bố cục cho phép thay đổi bố cục. Có lẽ bây giờ phần thân đuôi lớn không chỉ chứa động cơ tên lửa điện mà còn chứa cả lò phản ứng hạt nhân với các hệ thống đi kèm. Trong trường hợp này, phần thân đầu nhỏ hơn có thể được sử dụng để chứa hệ thống điều khiển hoặc thiết bị khác.
Các sơ đồ khác nhau trước đây có các cấu hình hệ thống làm mát khác nhau. Điều tương tự cũng áp dụng cho bố cục mới. Lần này, để tỏa nhiệt dư thừa vào không gian, người ta đề xuất sử dụng sáu tấm phát nhiệt được lắp đặt dọc theo giàn dưới dạng ba "mặt phẳng" song song. Trước đây, các cấu hình mát hơn khác đã được cung cấp, bao gồm. tập hợp có diện tích lớn hơn, chiếm gần như toàn bộ chiều dài của giàn chịu lực.
Vào tháng 11 năm ngoái, hãng phim truyền hình Roskosmos đã công bố một đoạn video cho thấy khả năng xuất hiện của TEM trong tương lai với một nhà máy điện hạt nhân. Phiên bản này của mô-đun khác biệt nghiêm trọng so với những phiên bản đã trình bày trước đó. Trong khi giữ lại kiến trúc tuyến tính dựa trên giàn trượt, một TEM như vậy phải có các đơn vị đuôi được làm dưới dạng một hình trụ mở. Trong hình thức này, nhà máy điện, làm mát, v.v. đáng lẽ phải được thực hiện.
Có thể dễ dàng nhận thấy rằng bố cục hiện tại của TEM cũng khác với giao diện của phiên bản "năm ngoái". Đồng thời, về ngoại hình và thiết kế, nó gần gũi hơn nhiều so với các phiên bản trước đó của dự án.
Những thách thức kỹ thuật
Dự án TEM được phân biệt bởi độ phức tạp kỹ thuật cao nhất và để thực hiện thành công, cần phải giải quyết rất nhiều vấn đề đặc biệt. Để tạo ra một mô-đun như vậy, cần có các thiết kế mới của các thành phần và cụm lắp ráp, công nghệ mới và vật liệu có các đặc tính đặc biệt. Sự cần thiết phải giải quyết tất cả những vấn đề này đã dẫn đến thực tế là việc phát triển nhà máy điện hạt nhân và TEM được thực hiện bởi một số doanh nghiệp từ Roscosmos và Rosatom.
Vào những thời điểm khác nhau, các tài liệu được xuất bản chứa các phiên bản khác nhau của TEM, và lý do cho điều này có thể được coi chính xác là độ phức tạp chung của dự án. Thành công trong việc tìm kiếm giải pháp cho một số vấn đề nhất định đã dẫn đến những thay đổi tương ứng trong diện mạo tổng thể của mô-đun. Theo đó, bố cục mới nhất của TEM từ KB "Arsenal" cho thấy quan điểm hiện tại về dự án.
Theo dữ liệu đã biết, một lò phản ứng hạt nhân neutron nhanh làm mát bằng khí đã được chọn làm cơ sở cho nhà máy điện hạt nhân. Hỗn hợp helium-xenon sẽ được sử dụng trong mạch đầu tiên của hệ thống làm mát. Nhiên liệu có mức độ làm giàu tăng lên sẽ được đưa vào lõi. Nhiệt độ lõi sẽ đạt 1500 ° K. Nó được lên kế hoạch để cung cấp nguồn lực thiết kế cao nhất, cho phép TEM hoạt động trong 10-12 năm.
Các nhà máy điện hạt nhân thuộc loại này và với các đặc điểm như vậy vẫn chưa được thành lập và vận hành. Để xây dựng một kết cấu như vậy, cần phải có các vật liệu có khả năng chống ứng suất nhiệt và cơ học cao. Cũng cần phải tự thiết kế sao cho với công suất cần thiết, nó có kích thước và trọng lượng chấp nhận được.
Có khó khăn trong lĩnh vực hệ thống làm mát. Nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt phải tiêu tán khối lượng nhiệt năng tương đương vào không gian. Các bộ tản nhiệt hiện đại cho công nghệ vũ trụ vẫn chưa thể tự hào về những đặc điểm như vậy. Vì vậy, hệ thống làm mát ISS rơi vào khoảng không gian. 70 kW năng lượng nhiệt ít hơn vài lần so với yêu cầu đối với nhà máy điện hạt nhân và TEM.
Các biến thể khác nhau của bộ làm mát cho TEM đang được nghiên cứu, điều này được phản ánh trong các hình và trong quá trình lắp ráp các mô hình. Rõ ràng, một bộ tản nhiệt phẳng trên bố trí từ Arsenal hiện được coi là thiết kế có lợi nhất với các đặc tính tối ưu. Tuy nhiên, rất có thể hệ thống này sẽ không phải là phiên bản cuối cùng.
Bất chấp những khó khăn, dự án TEM đã đạt được những thành công đáng chú ý. Vì vậy, vài năm trước, các cuộc thử nghiệm đã bắt đầu trên động cơ tên lửa điện ID-500, được tạo ra đặc biệt cho nhà máy điện hạt nhân trong tương lai. Vào năm 2017, một sản phẩm như vậy đã hoạt động ở chân đế trong 300 giờ, cho thấy công suất là 35 kW.
Việc lắp ráp và thử nghiệm các bộ phận riêng lẻ của nhà máy điện hạt nhân và TEM được thực hiện thường xuyên. Ví dụ, một hệ thống làm mát nhỏ giọt nguyên mẫu đã được thử nghiệm vào năm ngoái. Các thành phần khác của lò phản ứng, các hệ thống phụ trợ và toàn bộ mô-đun vận tải và năng lượng đang được thử nghiệm.
Vận chuyển của tương lai xa
Mục tiêu của các dự án hiện tại của nhà máy điện hạt nhân và TEM là tạo ra một khu phức hợp đầy hứa hẹn có khả năng giải quyết các vấn đề mới trong không gian vũ trụ. Mô-đun vận tải và năng lượng với lò phản ứng và động cơ tên lửa điện sẽ có những lợi thế quan trọng so với các hệ thống tên lửa có thiết kế truyền thống và sẽ giúp nó có thể tổ chức thành công các nhiệm vụ mới.
Quả cầu chính của ứng dụng TEM được coi là các chuyến bay tới các thiên thể khác. NPP cho thấy hiệu suất nhiên liệu cao nhất và có một xung cụ thể duy nhất, giúp đơn giản hóa các chuyến bay đến Mặt trăng hoặc sao Hỏa. Nó cũng có thể tăng trọng tải so với các hệ thống tên lửa và vũ trụ hiện tại. Một tính năng quan trọng của TEM là khả năng cung cấp điện cho tải bằng cách sử dụng các phương tiện tiêu chuẩn của mô-đun.
Tuy nhiên, việc đạt được kết quả như vậy chỉ có thể xảy ra trong tương lai xa. Theo kế hoạch hiện tại, các chuyến bay thử nghiệm TEM với cấu hình đầy đủ sẽ bắt đầu không sớm hơn cuối những năm 20. Việc bắt đầu hoạt động và sự tham gia của mô-đun vào công việc thực tế chỉ có thể vào đầu những năm ba mươi.
Công việc TEM sẽ tiếp tục trong vài năm nữa, và trong thời gian này, dự án có thể trải qua những thay đổi đáng kể. Về vấn đề này, có thể giả định rằng bố cục của mô-đun cho MAKS-2019 sẽ sớm ngừng phản ánh diện mạo thực của sản phẩm đang được tạo ra. Tuy nhiên, sự thay đổi trong quan điểm về cấu trúc và các yếu tố của nó sẽ dẫn đến sự xuất hiện của các tài liệu trình diễn mới - đã có tại các cuộc triển lãm tiếp theo.
