Ядерная электродвигательная установка Ядерная электродвигательная установка (ЯЭДУ) — двигательная установка космического аппарата, включающая в себя комплекс бортовых систем космического аппарата (КА), таких как: электрический ракетный двигатель (ЭРД), система электропитания, обеспечиваемого ядерным реактором, система хранения и подачи рабочего тела (СХиП), система автоматического управления (САУ). Общее описаниеЯЭДУ иногда путают с ядерным ракетным двигателем, что не совсем корректно, так как ядерный реактор в ЯЭДУ используется только для выработки электроэнергии[1]. Она, в свою очередь, используется для запуска и питания электрического ракетного двигателя (ЭРД), а также обеспечивает электропитание бортовых систем космического аппарата[1][2]. ЯЭДУ состоит из трёх основных устройств: реакторной установки с рабочим телом и вспомогательными устройствами (теплообменник-рекуператор и турбогенератор-компрессор), электроракетной двигательной установки, холодильника-излучателя[3][4][5][6]. Достоинствами ЯЭДУ являются возможность 10-летней эксплуатации, большой межремонтный интервал и продолжительное время работы на одном включении[4]. С физической точки зрения ЯЭДУ — компактный газоохлаждаемый реактор на быстрых нейтронах.[4][1]. ИсторияНачало работ над ядерными двигателями приходится на 1960-е годы[3][7] Ряд предприятий советской отрасли, в частности центр Келдыша, КБХА, Институт Доллежаля, принимали участие в этих работах, в результате был накоплен колоссальный опыт не только по работе с ядерными двигателями, но и по термоэмиссионным и термоэлектрическим энергоустановкам, а также по материалам и топливу[3][8][9]. В советское время c 1968 по 1988 гг. была выпущена серия спутников «Космос» с ядерными реакторами. Несколько аварий спутников этой серии вызвали большой резонанс[10][11].  Установки первого поколения до начала XXI в. отличались невысокой мощностью[9]: установки типа «Бук», производимые в 1970-е годы НПО «Красная звезда», имели мощность 5 киловатт, в то время как установка начала XXI в. имеет по проекту мощность в 200 раз выше — 1 мегаватт[9]. Отличие от ядерного ракетного двигателя, в котором реактор был нужен для разогрева рабочего тела и создания реактивной тяги[9][3], реактор ЯЭДУ вырабатывал тепловую энергию, которая преобразуется в электрическую и далее расходуется на работу двигателя, установка работает по замкнутому циклу без выброса радиоактивных веществ[3][9], специально для ЯЭДУ в СССР[нет в источнике] был создан стационарный плазменный двигатель СПД-290, тягой до 1500 мН[12][13][14]. Также для ЯЭДУ рассматривался[когда?] вариант ионного двигателя (ИД) высокой мощности разработанный исследовательским центром Келдыша — ИД-500[4]. Его параметры: мощность 32-35 кВт, тяга 375—750 мН, удельный импульс 70000 м/с, коэффициент полезного действия 0,75[4]; он имеет электроды ионно-оптической системы, выполненные из титана с диаметром перфорированной отверстиями зоны 500 мм, катод газоразрядной камеры, который обеспечивает ток разряда в диапазоне 20-70 А и катод-нейтрализатор, способный обеспечить нейтрализацию ионного пучка в диапазоне токов 2-9 А[4]. На следующем этапе разработки двигатель будет оснащен электродами из углерод-углеродного композиционного материала и катодом с поджигающим электродом, выполненным из графита[4]. Современные разработкиПосле того как подобная программа в США (проект NERVA) была свёрнута в 1971 году, в 2020 году американцы вновь вернулись к данной теме, заказав разработку ядерного теплового двигателя (Nuclear Thermal Propulsion, NTP) компании Gryphon Technologies, для военных космических рейдеров на атомных двигателях для патрулирования окололунного и околоземного пространства[15], также с 2015 г. идут работы по проекту Kilopower. В 2021 г. Космическое агентство Великобритании заключило соглашение с компанией Rolls-Royce, в рамках которого планируется создать ядерный силовой двигатель для космических аппаратов дальнего действия.[16] в РоссииВ 2009 году проект ЯЭДУ мегаваттного класса для космических транспортных систем (сейчас — космический буксир «Нуклон») утвердила Комиссия по модернизации и технологическому развитию экономики России при президенте России[17][18]. Проект направлен на то, чтобы вывести Россию на лидирующие позиции в создании энергетических комплексов космического назначения, способных решать широкий спектр задач в космосе, таких как исследование Луны и дальних планет с созданием на них автоматических баз[19]. Особенность проекта 2009—2018 гг. заключается в использовании специального теплоносителя — гелий-ксеноновой смеси[9], а также то, что рабочие органы системы и защиты реакторной установки выполнены из труб, изготовленных из молибденового сплава[20][21]. С 2010 года в России начались работы над проектом. Главным предприятием конструктором считается «НИКИЭТ», во главе с директором — генеральным конструктором Юрием Драгуновым.[1] На начало 2016 года завершено эскизное проектирование[1], проектная документация[22], завершены испытания системы управления реактором[23], проведены испытания ТВЭЛ[4], проведены испытания корпуса реактора[24], проведены испытания полномасштабных макетов радиационной защиты реакторной установки[25]. На 2021 г. ведётся отработка макета; к 2025 году планируется создать опытные образцы данной энергоустановки; заявлена плановая дата лётных испытаний космического тягача с ЯЭДУ — 2030 год. ПерспективыПо оценкам российских учёных ядерный ракетный двигатель может добраться до Плутона за 2 месяца[26][27] и вернуться обратно за 4 месяца с затратой 75 тонн топлива, до Альфы Центавра за 12 лет, а до Эпсилон Эридана за 24,8 года[28]. См. также
Примечания
Литература
|
Portal di Ensiklopedia Dunia
