WikiSort.ru - Космос

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).

По оценкам А. В. Багрова, М. А. Смирнова и С. А. Смирнова ядерный ракетный двигатель может добраться до Плутона за 2 месяца^[1][2] 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^[3].

История

Начало работ над ядерными двигателями приходится на 1960-е гг.^[4][5] 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^[4][6][7].

В советское время c 1968 по 1988 гг. была выпущена серия спутников «Космос» с ядерными реакторами. Несколько аварий спутников этой серии вызвали большой резонанс^[8][9].

Установки первого поколения от начала XXI в. отличались невысокой мощностью^[7]: установки типа «Бук», производимые в 1970-е гг. 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^[7].

Отличие от ядерного ракетного двигателя в котором реактор был нужен для разогрева рабочего тела и создания реактивной тяги^[7][4], реактор ЯЭДУ установки вырабатывал тепловую энергию, которая преобразуется в электрическую и далее расходуется на работу двигателя, установка работает по замкнутому циклу без выброса радиоактивных веществ^[4][7], специально для ЯЭДУ в СССР^{[нет в источнике]} был создан стационарный плазменный двигатель СПД-290, тягой до 1500 мН^[10][11].

Также для ЯЭДУ рассматривался вариант ионного двигателя (ИД) высокой мощности разработанный исследовательским центром Келдыша ИД-500^[12]. Его параметры: мощность 32-35 кВт, тяга 375—750 мН, удельный импульс 70000 м/с, коэффициент полезного действия 0,75^[12]. ИД-500 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^[12]. На следующем этапе разработки двигатель будет оснащен электродами из углерод-углеродного композиционного материала и катодом с поджигающим электродом, выполненным из графита^[12]. Однако от ИД-500 отказались из-за быстрой деградации электродов,^{[источник не указан 684 дня]} относительно СПД.

Общее описание

Внешние изображения
	Перспективные космические аппараты КБ «Арсенал» с ядерной энергетической установкой

ЯЭДУ иногда путают с ядерным ракетным двигателем, что не совсем корректно, так как ядерный реактор в ЯЭДУ используется только для выработки электроэнергии^[13]. Она, в свою очередь, используется для запуска и питания электрического ракетного двигателя (ЭРД), а также обеспечивает электропитание бортовых систем космического аппарата^[13][14].

ЯЭДУ состоит из трех основных устройств: реакторной установки с рабочим телом и вспомогательными устройствами (теплообменник-рекуператор и турбогенератор-компрессор), электроракетной двигательной установки, холодильника-излучателя^{[4][12][15][16]}.

Достоинствами ЯЭДУ являются возможность 10-летней эксплуатации, большой межремонтный интервал и продолжительное время работы на одном включении^[12] С физической точки зрения ЯЭДУ — компактный газоохлаждаемый реактор на быстрых нейтронах.^[12][13].

ЯЭДУ мегаваттного класса

В 2009 году проект ЯЭДУ мегаваттного класса утвердила Комиссия по модернизации и технологическому развитию экономики России при президенте России^[17][18]. Главным предприятием конструктором считается «НИКИЭТ», во главе с директором — генеральным конструктором Юрием Драгуновым.^[13] 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 заключается в использовании специального теплоносителя — гелий-ксеноновой смеси.^[7] А также то, что рабочие органы системы и защиты реакторной установки выполнены из труб, изготовленных из молибденового сплава.^[20][21] На начало 2016 года завершено эскизное проектирование^[13], проектная документация^[22], завершены испытания системы управления реактором^[23], проведены испытания ТВЭЛ^[12], проведены испытания корпуса реактора^[24], проведены испытания полномасштабных макетов радиационной защиты реакторной установки^[25]. На выставке «Госзаказ — ЗА честные закупки 2016», которая прошла с 23 по 25 марта в Москве, АО «НИКИЭТ» представило макет реакторной установки для ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса.^[26]

См. также

В Википедии есть портал «Космонавтика»

• Первая космическая ядерная электродвигательная установка мегаваттного класса
• Двигательная установка космического аппарата
• Электроракетная двигательная установка
• Электрический ракетный двигатель
• Ядерная силовая установка
• Ядерный ракетный двигатель

Примечания

Литература

• Гудилин В. Е., Слабкий Л. И. Ядерные ракетные двигатели // Ракетно-космические системы (История. Развитие. Перспективы). — М., 1996. — 326 с.
• Александр Железняков. Ядерное созвездие: история создания и эксплуатации отечественных космических аппаратов с ядерными энергетическими установками (неопр.). Портал "Космический мир" (сентябрь 2004). Проверено 29 ноября 2016. Архивировано 29 ноября 2016 года.
• П.А.Карасев. Ядерные энергетические установки в космосе (неопр.). Агентство ПРоАтом (1 июня 2007). Проверено 29 ноября 2016.
• Синявский В. В. Ядерная энергетика в околоземном космосе // Земля и Вселенная : журнал. — 2015. — № 3. — С. 36-47. — ISSN 0044-3948.