Một trong những dự án táo bạo nhất trong những năm gần đây trong lĩnh vực công nghệ vũ trụ đang phát triển, và có những lý do cho tin tốt. Gần đây, người ta biết đến việc hoàn thành công việc trong dự án "Tạo mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt". Giờ đây, các nhà khoa học phải thực hiện một số công việc tiếp theo, và kết quả cuối cùng sẽ là sự xuất hiện của một mô-đun chính thức phù hợp để sử dụng.
Báo cáo công việc
Vào cuối tháng 7, Roskosmos đã thông qua một báo cáo năm 2018 chỉ ra các lĩnh vực hoạt động chính và những thành công của tổ chức. Ngoài ra, báo cáo còn đề cập đến dự án “Tạo mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt”, được phát triển trong khuôn khổ Chương trình Nhà nước “Hoạt động vũ trụ của Nga giai đoạn 2013-2020”.
Theo báo cáo, dự án này đã được hoàn thành vào năm ngoái. Là một phần của công việc này, tài liệu thiết kế đã được chuẩn bị, các sản phẩm riêng lẻ được sản xuất và thử nghiệm. Trong khi chúng ta đang nói về các thành phần của cách bố trí trong tương lai của nguyên mẫu mặt đất của mô-đun năng lượng và vận tải (TEM).
Công việc tạo ra TEM không dừng lại ở đó. Tất cả các hoạt động tiếp theo sẽ được thực hiện trong khuôn khổ của chương trình vũ trụ liên bang hiện có. Thật không may, báo cáo của Roscosmos không cung cấp chi tiết kỹ thuật của dự án TEM ở dạng hiện tại, và cũng không cho biết thời gian thực hiện. Tuy nhiên, những dữ liệu này được biết đến từ các nguồn khác.
Lịch sử của vấn đề
Theo báo cáo của Roscosmos, công việc về TEM vẫn tiếp tục và sẽ sớm bước sang một giai đoạn mới. Điều này có nghĩa là các kế hoạch tạo ra một tên lửa và công nghệ vũ trụ mới về cơ bản, đã được phê duyệt gần 10 năm trước, sẽ được thực hiện trong tương lai gần.
Ý tưởng về một mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên một nhà máy điện hạt nhân (NPP) ở dạng hiện tại được đề xuất vào năm 2009. Việc phát triển sản phẩm này do các doanh nghiệp của Roscosmos và Rosatom thực hiện. Vai trò dẫn đầu trong dự án do Tập đoàn Tên lửa và Không gian Energia và Trung tâm Keldysh Enterprise Unitary State đóng.
Năm 2010, dự án khởi động, công việc nghiên cứu và thiết kế đầu tiên bắt đầu. Vào thời điểm đó, có ý kiến cho rằng các thành phần chính của nhà máy điện hạt nhân và TEM sẽ sẵn sàng vào cuối thập kỷ này. Thiết kế sơ bộ của TEM được chuẩn bị vào năm 2013. Vào năm 2014, quá trình thử nghiệm các bộ phận của nhà máy điện hạt nhân và động cơ ion ID-500 đã bắt đầu. Trong tương lai, có rất nhiều báo cáo về các công trình và thành công khác nhau. Nhiều phần tử của nhà máy điện hạt nhân và TEM đã được xây dựng và thử nghiệm, cũng như việc tìm kiếm các lĩnh vực ứng dụng công nghệ mới đã được thực hiện.
Khi dự án TEM được phát triển, các hình ảnh cho thấy sự xuất hiện gần đúng của sản phẩm này thường xuyên được công bố trên các nguồn mở. Lần cuối cùng những vật liệu như vậy xuất hiện vào tháng 11 năm ngoái. Người ta tò mò rằng phiên bản này có ngoại hình khác biệt rõ rệt so với những phiên bản trước, mặc dù nó có một số điểm tương đồng về các tính năng cơ bản.
Đặc tính kỹ thuật
Mô-đun vận chuyển và năng lượng được coi như một phương tiện đa năng để làm việc trong không gian, cả trên quỹ đạo Trái đất và trên các quỹ đạo khác. Với sự giúp đỡ của nó, trong tương lai, nó được lên kế hoạch phóng tải trọng lên quỹ đạo hoặc gửi đến các thiên thể khác. Ngoài ra, TEM có thể được sử dụng để bảo dưỡng tàu vũ trụ hoặc chống lại các mảnh vỡ không gian.
TEM sẽ nhận các giàn chịu lực trượt, do đó các kích thước cần thiết sẽ được cung cấp. Tại các trang trại, người ta đề xuất lắp đặt một đơn vị điện có lắp đặt lò phản ứng, một tổ hợp thiết bị và lắp ráp, các cơ sở lắp ghép, các tấm pin mặt trời, v.v. Trong phần đuôi của mô-đun, các động cơ tên lửa hành trình và phóng điện sẽ được bố trí. Trọng tải sẽ được vận chuyển bằng các thiết bị lắp ghép.
Thành phần chính của TEM là nhà máy điện hạt nhân cấp megawatt, được phát triển từ năm 2009. Lò phản ứng của việc lắp đặt cần được phân biệt bởi khả năng chịu tải nhiệt độ đặc biệt, có liên quan đến các chế độ vận hành đặc biệt của lò. Hỗn hợp heli-xenon được chọn làm chất làm mát. Nhiệt điện của việc lắp đặt sẽ đạt 3,8 MW và điện năng - 1 MW. Để thải nhiệt dư thừa, người ta đề xuất sử dụng tủ lạnh tản nhiệt nhỏ giọt.
Điện từ cơ sở lắp đặt hạt nhân phải được cung cấp cho động cơ tên lửa điện. Một động cơ ion đầy hứa hẹn ID-500 đang ở giai đoạn thử nghiệm. Với hiệu suất lên đến 75%, nó sẽ thể hiện công suất 35 kW và lực đẩy lên tới 750 mN. Trong các cuộc thử nghiệm vào năm 2017, sản phẩm ID-500 đã hoạt động ở chân đế trong 300 giờ với công suất 35 kW.
Theo số liệu của các năm trước, TEM ở vị trí làm việc sẽ có chiều dài từ 50-52 m với đường kính (đối với giàn hở và các phần tử trên chúng) trên 20 m, khối lượng ít nhất là 20 tấn trở lên. một số phương tiện khởi động với việc lắp ráp tiếp theo. Sau đó, trọng tải phải gắn với nó. Tuổi thọ thiết kế, bị giới hạn bởi tuổi thọ của lò phản ứng, là 10 năm.
Triển vọng tuyệt vời
Đặc điểm chính của TEM với nhà máy điện hạt nhân, về cơ bản phân biệt nó với các công nghệ tên lửa và vũ trụ khác, là xung cụ thể cao nhất. Việc sử dụng một nhà máy điện đặc biệt và một động cơ tên lửa điện giúp nó có thể đạt được các thông số lực đẩy cần thiết với mức tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân tối thiểu. Vì vậy, về lý thuyết, TEM có khả năng giải quyết các vấn đề không thể tiếp cận đối với các hệ thống tên lửa truyền thống được chạy bằng nhiên liệu hóa học.
Nhờ đó, có thể sử dụng tích cực hơn các động cơ duy trì và chuyển động cơ trong suốt chuyến bay. Đặc biệt, điều này cho phép sử dụng các đường bay thuận lợi hơn tới các thiên thể khác. Tuổi thọ 10 năm cho phép TEM được sử dụng nhiều lần trong các nhiệm vụ khác nhau, giảm chi phí tổ chức chúng. Nói chung, sự xuất hiện của các hệ thống như TEM với một nhà máy điện hạt nhân sẽ mang lại cho các nhà du hành vũ trụ những cơ hội mới trong tất cả các lĩnh vực hoạt động chính.
Động cơ TEM tiêu chuẩn chỉ được sử dụng một phần điện năng từ các hệ thống phát điện. Theo đó, vẫn còn một lượng lớn sức mạnh phù hợp để sử dụng cho trang bị mục tiêu.
Tuy nhiên, cũng có những nhược điểm đáng kể. Trước hết, đó là nhu cầu phát triển một loạt các công nghệ mới và sự phức tạp tổng thể của dự án. Do đó, việc tạo ra một TEM đòi hỏi nhiều thời gian và kinh phí thích hợp. Như vậy, dự án Roscosmos đã được phát triển khoảng 10 năm, nhưng việc ứng dụng thực tế của TEM đã hoàn thành vẫn còn trong tương lai xa. Tổng chi phí của dự án ước tính khoảng 17 tỷ rúp.
Việc sử dụng nhà máy điện hạt nhân dẫn đến những hạn chế nghiêm trọng ở nhiều giai đoạn khác nhau. Ví dụ, việc thử nghiệm một nhà máy điện hạt nhân đã hoàn thành hoặc toàn bộ TEM chỉ có thể thực hiện được trong quỹ đạo, điều này sẽ giảm thiểu thiệt hại do các tình huống khẩn cấp có thể xảy ra. Điều tương tự cũng áp dụng cho hoạt động của mô-đun năng lượng và vận chuyển làm sẵn.
Tương lai gần
Theo tin tức mới nhất, sự phát triển của dự án "Tạo ra một mô-đun vận tải và năng lượng dựa trên một nhà máy điện hạt nhân lớp megawatt" đã được hoàn thành thành công. Một số mô hình giả cần thiết để thử nghiệm đã sẵn sàng. Trong những năm tới, các doanh nghiệp từ Roskosmos và Rosatom sẽ phải thực hiện một số công việc quan trọng với các sản phẩm này và các sản phẩm khác.
Nguyên mẫu bay của TEM dự kiến được chế tạo vào năm 2022-23. Sau đó, các thử nghiệm khác nhau sẽ bắt đầu, sẽ mất vài năm. Dự kiến sẽ khởi động toàn bộ hoạt động TEM vào năm 2030.
Vào cuối tháng 6, đã có thông tin về việc chuẩn bị địa điểm cho hoạt động của TEM. Thiết bị như vậy sẽ được phóng từ vũ trụ Vostochny. Cách đây không lâu, một cuộc thi đã được công bố để phát triển và xây dựng một bộ cơ sở vật chất cho việc chuẩn bị tàu vũ trụ và một mô-đun vận tải và năng lượng. Tài liệu thiết kế cho khu phức hợp kỹ thuật nên được phát triển vào năm 2025-26. Việc xây dựng được lên kế hoạch bắt đầu vào năm 2027 và việc vận hành sẽ diễn ra vào năm 2030. Chi phí của hợp đồng là 13,2 tỷ rúp.
Do đó, các công trình khác nhau về chủ đề tên lửa và công nghệ vũ trụ tiên tiến với các nhà máy điện hạt nhân sẽ tiếp tục trong suốt thập kỷ tới. Một số tổ chức sẽ phải hoàn thành việc phát triển và thử nghiệm mô-đun vận tải và năng lượng, trong khi những tổ chức khác sẽ chuẩn bị cơ sở hạ tầng cho hoạt động của nó. Dựa trên kết quả của tất cả các công trình này, vào năm 2030, ngành công nghiệp vũ trụ Nga sẽ có một công nghệ mới về cơ bản với các khả năng rộng lớn. Tuy nhiên, sự phức tạp của tất cả các giai đoạn của một chương trình hứa hẹn có thể dẫn đến sự thay đổi trong lịch trình.
