Rozvíjí se jeden z nejtrúfalejších projektů posledních let v oblasti vesmírných technologií a důvody pro dobré zprávy jsou. Nedávno vyšlo najevo dokončení prací na projektu „Vytvoření dopravního a energetického modulu založeného na jaderné elektrárně megawattové třídy“. Nyní musí vědci provést řadu následných prací a konečným výsledkem bude vznik plnohodnotného modulu vhodného k použití.
Pracovní zpráva
Na konci července Roskosmos schválil zprávu za rok 2018, která uvádí hlavní oblasti činnosti a úspěchy organizace. Zpráva mimo jiné zmiňuje projekt „Vytvoření dopravního a energetického modulu na základě jaderné elektrárny o megawattové třídě“, který byl vypracován v rámci státního programu „Vesmírné aktivity Ruska na období 2013–2020“.
Podle zprávy byl tento projekt dokončen v loňském roce. V rámci této práce byla zpracována projektová dokumentace, byly vyrobeny a testovány jednotlivé výrobky. Zatímco mluvíme o součástech budoucího uspořádání pozemního prototypu transportního a energetického modulu (TEM).
Práce na vytvoření TEM tím nekončí. Všechny další činnosti budou prováděny v rámci stávajícího federálního vesmírného programu. Zpráva Roscosmos bohužel neposkytuje technické podrobnosti o projektu TEM v jeho současné podobě a také neuvádí načasování prací. Tyto údaje jsou však známy z jiných zdrojů.
Historie problému
Podle zprávy Roscosmos práce na TEM pokračují a brzy by měly vstoupit do nové etapy. To znamená, že plány na vytvoření zásadně nové raketové a vesmírné technologie, schválené téměř před 10 lety, budou v dohledné době splněny.
Myšlenka transportního a energetického modulu založeného na současné jaderné elektrárně (JE) byla navržena v roce 2009. Vývoj tohoto produktu měly provádět podniky Roscosmos a Rosatom. Vedoucí roli v projektu hrají Rocket and Space Corporation Energia a Federal State Unitary Enterprise Keldysh Center.
V roce 2010 byl projekt zahájen, byly zahájeny první výzkumné a projekční práce. V té době se tvrdilo, že hlavní součásti jaderné elektrárny a TEM budou hotové do konce tohoto desetiletí. Předběžný návrh TEM byl připraven v roce 2013. V roce 2014 bylo zahájeno testování komponent jaderné elektrárny a iontového motoru ID-500. V budoucnu se objevilo mnoho zpráv o různých dílech a úspěších. Byly postaveny a testovány různé prvky jaderné elektrárny a TEM a bylo provedeno hledání oblastí aplikace nové technologie.
Při vývoji projektu TEM byly v otevřených zdrojích pravidelně publikovány obrázky ukazující přibližný vzhled tohoto produktu. Naposledy se takové materiály objevily v listopadu loňského roku. Je zvláštní, že tato verze vzhledu byla výrazně odlišná od předchozích, i když v základních funkcích měla určitou podobnost.
Technické vlastnosti
Transportní a energetický modul je považován za víceúčelové vozidlo pro práci ve vesmíru, a to jak na oběžných drahách Země, tak na jiných trajektoriích. S jeho pomocí se v budoucnu plánuje vypuštění nákladu na oběžné dráhy nebo odeslání do jiných nebeských těles. TEM lze také použít pro servis kosmických lodí nebo v boji proti vesmírnému odpadu.
TEM obdrží kluzné nosné vazníky, díky kterým budou zajištěny potřebné rozměry. Na farmách se navrhuje namontovat energetickou jednotku s instalací reaktoru, komplexem přístrojů a montáží, dokovacími zařízeními, solárními panely atd. V zadní části modulu budou umístěny tempomatové a posunovací elektrické raketové motory. Užitečné zatížení bude přepravováno pomocí dokovacích zařízení.
Hlavní součástí TEM je jaderná elektrárna třídy megawattů, která byla vyvíjena od roku 2009. Reaktor zařízení by se měl vyznačovat zvláštní odolností vůči teplotním zatížením, která je spojena se speciálními režimy jeho provozu. Jako chladivo byla vybrána směs helium-xenon. Tepelný výkon zařízení dosáhne 3,8 MW a elektrický výkon - 1 MW. Pro odvádění přebytečného tepla se navrhuje použít lednici s kapajícím radiátorem.
Elektřina z jaderného zařízení musí být dodávána do elektrického raketového motoru. Slibný iontový motor ID-500 je ve fázi testování. S účinností až 75%by měl vykazovat výkon 35 kW a tah až 750 mN. Během testů v roce 2017 pracoval produkt ID-500 na stánku 300 hodin při výkonu 35 kW.
Podle údajů z minulých let bude mít TEM v pracovní poloze délku více než 50–52 m s průměrem (u otevřených vazníků a prvků na nich) přes 20 m. Hmotnost je minimálně 20 tun. Popř. několik nosných raket s následnou montáží. Poté s ním musí ukotvit užitečné zatížení. Konstrukční životnost omezená životností reaktoru je 10 let.
Velké vyhlídky
Hlavním rysem TEM s jadernou elektrárnou, která jej zásadně odlišuje od ostatních raketových a vesmírných technologií, je nejvyšší specifický impuls. Použití speciální elektrárny a elektrického raketového motoru umožňuje získat požadované parametry tahu s minimální spotřebou jaderného paliva. TEM je tedy teoreticky schopen řešit problémy, které jsou pro tradiční raketové systémy poháněné chemickým palivem nedostupné.
Díky tomu je možné aktivněji využívat udržovací a posunovací motory během letu. Zejména to umožňuje použití příznivějších letových cest k jiným nebeským tělesům. Desetiletá životnost umožňuje použít TEM vícekrát v různých misích, což snižuje náklady na jejich organizaci. Obecně platí, že vznik systémů jako TEM s jadernou elektrárnou poskytne kosmonautice nové příležitosti ve všech hlavních oblastech činnosti.
Standardní motory TEM musí využívat pouze část elektřiny z výrobních systémů. V souladu s tím zůstává velké rozpětí výkonu vhodné pro použití cílovým zařízením.
Existují však také značné nevýhody. Předně je to potřeba vyvinout celou řadu nových technologií a celková komplexnost projektu. Výsledkem je, že vytvoření TEM vyžaduje spoustu času a odpovídající financování. Projekt Roscosmos je tedy vyvíjen zhruba 10 let, ale praktické využití hotového TEM je ještě v daleké budoucnosti. Celkové náklady na projekt se odhadují na 17 miliard rublů.
Využití jaderné elektrárny vede v různých fázích k vážným omezením. Například testování hotové jaderné elektrárny nebo TEM jako celku je možné pouze na oběžných drahách, což minimalizuje škody z možných nouzových situací. Totéž platí pro provoz hotového přepravního a energetického modulu.
Blízká budoucnost
Podle nejnovějších zpráv byl úspěšně dokončen vývoj projektu „Vytvoření dopravního a energetického modulu na základě jaderné elektrárny třídy megawattů“. Některé makety požadované k testování jsou již připraveny. V nadcházejících letech budou muset podniky z Roskosmosu a Rosatomu provést řadu důležitých prací s těmito a dalšími produkty.
Letový prototyp TEM se plánuje postavit v letech 2022-23. Poté by měly začít různé testy, které budou trvat několik let. Úplné zahájení provozu TEM se očekává v roce 2030.
Na konci června se stalo známým příprava místa na provoz TEM. Takové zařízení bude vypuštěno z kosmodromu Vostočnyj. Není to tak dávno, co byla vyhlášena soutěž na vývoj a stavbu sady zařízení pro přípravu kosmických lodí a dopravního a energetického modulu. Projektová dokumentace technického komplexu by měla být vypracována v letech 2025-26. Zahájení stavby je plánováno na rok 2027 a zprovoznění proběhne v roce 2030. Náklady na zakázku jsou 13,2 miliardy RUB.
Různé práce na téma pokročilé raketové a vesmírné technologie s jadernými elektrárnami budou tedy pokračovat po celé příští desetiletí. Některé organizace budou muset dokončit vývoj a otestovat dopravní a energetický modul, zatímco jiné připraví infrastrukturu na její provoz. Na základě výsledků všech těchto prací bude mít ruský vesmírný průmysl v roce 2030 k dispozici zásadně novou technologii s širokými možnostmi. Složitost všech fází slibného programu však může vést ke změně harmonogramu.
