U nás pokračuje vývoj transportního a energetického modulu TEM s jadernou elektrárnou megawattové třídy (NPPU). Vzhled takového modelu, vhodného k provozu, bude mít vážný dopad na další vývoj domácí i světové astronautiky. Mezitím je TEM ve fázi projekčních prací a nedávno byla veřejnosti opět ukázán model takového produktu v jeho současné podobě.
Výstava MAKS-2019
V posledních letech byly opakovaně publikovány různé materiály o TEM a jaderných pohonných systémech. Vývojáři mimo jiné ukázali kresby s možným vzhledem takového vzorku. Na konci srpna proběhla v rámci salonu MAKS-2019 první ukázka nového rozvržení TEM, která odráží aktuální názory na tento projekt. Model byl přítomen v pavilonu Roscosmos na stánku Arsenal KB.
Aktuální verze designu TEM se výrazně liší od dříve předvedených verzí, ale zachovává si určité funkce. Zejména byla zachována obecná ustanovení o sestavování jednotek a přístupech k návrhu. Současně existuje řada charakteristických rozdílů.
Největším prvkem breadboardového modulu je teleskopický čtyřdílný vazník s kruhovým průřezem, který je základem pro sestavení jednotek. Jeho hlava je vybavena kónickým vazníkem a uzavřenou přihrádkou. Na bocích krovu je šest chladicích panelů. Ocasní část TEM je vyrobena ve formě uzavřeného obdélníkového těla. Vepředu je na něm upevněn hlavní vazník, po stranách jsou solární panely. V trupu je nový typ raketového motoru a další jednotky.
Nové i staré
Dříve se v publikacích na téma pohonných systémů TEM a jaderné energie objevovaly obrázky s vybavením jiného vzhledu. Podle jedné z pozdějších verzí projektu by měl být modul transportní energie založen na podélném posuvném vazníku se čtvercovým průřezem a velkým prodloužením, které usnadňuje vypuštění produktu na oběžnou dráhu. Oddíl s reaktorem je umístěn v jeho hlavní části, elektrický raketový motor a další systémy umístěné na výsuvných podpěrách v zadní části. Bylo plánováno umístění chladicího zařízení podél nosného vazníku.
Rozložení od KB „Arsenal“má řadu charakteristických vlastností a liší se od starších obrázků. Především se vyznačuje konstrukcí hlavního krovu a rozložením jednotek. Nová verze TEM se vyznačuje masivnějším nosným vazníkem jiného provedení. Ztratil také ocasní výložníky ve tvaru X, nasazené za letu a nesoucí některé nástroje.
Design rozložení umožňuje změnu rozložení. Možná nyní velké ocasní tělo obsahuje nejen elektrický raketový motor, ale také jaderný reaktor s doprovodnými systémy. V tomto případě může být menší tělo hlavy použito pro umístění řídicích systémů nebo jiného vybavení.
Různé diagramy dříve uváděly různé konfigurace chladicího systému. Totéž platí pro nové rozložení. Tentokrát se k vyzařování přebytečného tepla do prostoru navrhuje použít šest panelových emitorů instalovaných podél krovu ve formě tří rovnoběžných „rovin“. Dříve byly nabízeny další konfigurace chladičů, vč. agregáty větší plochy, zabírající téměř celou délku nosného vazníku.
V listopadu loňského roku zveřejnilo televizní studio Roskosmos video ukazující možný vzhled budoucího TEM s jadernou elektrárnou. Tato verze modulu se výrazně lišila od těch, které byly ukázány dříve. Při zachování lineární architektury založené na kluzném příhradovém nosníku musel takový TEM mít ocasní jednotky vyrobené ve formě otevřeného válce. V této podobě měla být provedena elektrárna, chlazení atd.
Je snadné vidět, že aktuální rozložení TEM se také liší od verze vzhledu „v loňském roce“. Zároveň se vzhledem i designem mnohem blíže dřívějším verzím projektu.
Technické výzvy
Projekt TEM se vyznačuje nejvyšší technickou náročností a pro jeho úspěšnou implementaci je nutné vyřešit spoustu speciálních problémů. K vytvoření takového modulu jsou zapotřebí nové návrhy součástí a sestav, nové technologie a materiály se zvláštními vlastnostmi. Potřeba vyřešit všechny tyto problémy vedla k tomu, že vývoj jaderné elektrárny a TEM provádí řada podniků z Roscosmosu a Rosatomu.
V různých dobách publikované materiály obsahovaly různé verze TEM a za důvod lze považovat právě obecnou složitost projektu. Úspěch při hledání řešení určitých problémů vedl k odpovídajícím změnám v celkovém vzhledu modulu. V souladu s tím nejnovější rozložení TEM od KB „Arsenal“ukazuje aktuální pohledy na projekt.
Podle známých údajů byl jako základ jaderné elektrárny zvolen plynem chlazený rychle neutronový jaderný reaktor. V prvním okruhu chladicího systému bude použita směs helium-xenon. Do jádra bude umístěno palivo se zvýšeným stupněm obohacení. Teplota jádra dosáhne 1 500 ° K. Plánuje se poskytnout nejvyšší konstrukční zdroj, který umožní TEM fungovat 10–12 let.
Jaderné elektrárny tohoto druhu as takovými charakteristikami dosud nebyly vytvořeny a provozovány. Pro konstrukci takové konstrukce jsou zapotřebí materiály s vysokou odolností vůči tepelnému a mechanickému namáhání. Je také nutné vypracovat samotný design tak, aby s požadovaným výkonem měl přijatelné rozměry a hmotnost.
V oblasti chladicích systémů existují potíže. Jaderná elektrárna třídy megawattů musí rozptýlit srovnatelné objemy tepelné energie do vesmíru. Moderní radiátory pro vesmírnou technologii se zatím nemohou pochlubit takovými vlastnostmi. Chladicí systém ISS tedy klesá do prostoru přibližně. 70 kW tepelné energie je několikrát méně, než je nutné pro jadernou elektrárnu a TEM.
Jsou zpracovávány různé varianty chladičů pro TEM, což se odráží na obrázcích a během montáže modelů. Zdá se, že sada plochých radiátorů v rozvržení od Arsenalu je v současné době považována za nejziskovější design s optimálními charakteristikami. Je však dost možné, že tento systém nebude finální verzí.
Přes všechny potíže bylo v rámci projektu TEM dosaženo znatelných úspěchů. Před několika lety tedy začaly testy elektrického raketového motoru ID-500, vytvořeného speciálně pro budoucí jadernou elektrárnu. V roce 2017 pracoval takový výrobek na stánku 300 hodin a vykazoval výkon 35 kW.
Montáž a testování jednotlivých komponent jaderné elektrárny a TEM probíhá pravidelně. V loňském roce byl například testován prototyp odkapávacího chladicího systému. Testují se další součásti reaktoru, pomocné systémy a transportní a napájecí modul jako celek.
Transport daleké budoucnosti
Cílem současných projektů jaderné elektrárny a TEM je vytvořit slibný komplex schopný řešit nové problémy ve vesmíru. Transportní a napájecí modul s reaktorem a elektrickým raketovým motorem bude mít oproti raketovým systémům tradičního provedení důležité výhody a umožní úspěšně organizovat nové mise.
Za hlavní sféru aplikace TEM jsou považovány lety do jiných nebeských těles. JE vykazuje nejvyšší palivovou účinnost a má jedinečný specifický impuls, který zjednodušuje lety na Měsíc nebo Mars. Ve srovnání se současnými raketovými a vesmírnými systémy je také možné zvýšit užitečné zatížení. Důležitou vlastností TEM je schopnost dodávat energii zátěži pomocí standardních prostředků modulu.
Získání takových výsledků je však možné pouze ve vzdálené budoucnosti. Podle současných plánů začnou letové zkoušky TEM v plné konfiguraci nejdříve na konci dvacátých let. Zahájení provozu a zapojení modulu do reálné práce je možné až na počátku třicátých let.
Práce TEM budou pokračovat ještě několik let a během této doby může projekt projít významnými změnami. V tomto ohledu lze předpokládat, že rozložení modulu pro MAKS-2019 brzy přestane odrážet skutečný vzhled vytvářeného produktu. Změna v názorech na strukturu a její prvky však povede ke vzniku nových předváděcích materiálů - již na příštích výstavách.
