Nel nostro paese continua lo sviluppo di un modulo di trasporto e potenza TEM con una centrale nucleare di classe megawatt (NPPU). L'aspetto di un tale modello, adatto al funzionamento, avrà un grave impatto sull'ulteriore sviluppo dell'astronautica domestica e mondiale. Nel frattempo, TEM è in fase di progettazione e recentemente è stato nuovamente mostrato al pubblico un modello di tale prodotto nella sua forma attuale.
Mostra MAKS-2019
Negli ultimi anni, sono stati ripetutamente pubblicati vari materiali su TEM e sistemi di propulsione nucleare per esso. Tra le altre cose, gli sviluppatori hanno mostrato disegni con il possibile aspetto di un tale campione. Alla fine di agosto, nell'ambito del salone MAKS-2019, si è svolta la prima dimostrazione del nuovo layout TEM, che riflette le opinioni attuali su questo progetto. Il modello era presente nel padiglione Roscosmos presso lo stand dell'Arsenal KB.
L'attuale versione del design TEM differisce notevolmente dalle versioni precedentemente dimostrate, ma conserva alcune caratteristiche. In particolare, sono state preservate le disposizioni generali sull'assemblaggio delle unità e gli approcci alla progettazione. Allo stesso tempo, ci sono una serie di differenze caratteristiche.
L'elemento più grande del modulo breadboard è un traliccio telescopico a quattro sezioni a sezione circolare, che è la base per l'assemblaggio delle unità. La sua testata è dotata di una capriata conica e di un vano chiuso. Ai lati del traliccio ci sono sei pannelli di raffreddamento. La sezione di coda del TEM è realizzata sotto forma di un corpo rettangolare chiuso. Il traliccio principale è fissato su di esso nella parte anteriore, i pannelli solari sono sui lati. Lo scafo ospita un nuovo tipo di motore a razzo e altre unità.
Nuovo e vecchio
In precedenza, nelle pubblicazioni sul tema del TEM e dei sistemi di propulsione nucleare, apparivano immagini con apparecchiature di aspetto diverso. Secondo una delle versioni successive del progetto, il modulo trasporto-energia dovrebbe essere basato su una travatura longitudinale scorrevole a sezione quadrata e di grande allungamento, che faciliti il lancio del prodotto in orbita. Un compartimento con un reattore è posto nella sua sezione di testa, un motore a razzo elettrico e altri sistemi posti su supporti dispiegabili nella sezione di coda. È stato pianificato di posizionare l'attrezzatura di raffreddamento lungo la travatura di supporto.
Il layout di KB "Arsenal" ha una serie di caratteristiche e differisce dalle immagini precedenti. Innanzitutto si distingue per il disegno della travatura principale e la disposizione delle unità. La nuova versione del TEM è caratterizzata da un traliccio portante più massiccio di diverso design. Perse anche i bracci di coda a forma di X, schierati in volo e trasportando alcuni degli strumenti.
Il design del layout consente un cambiamento nel layout. Forse ora il grande corpo della coda contiene non solo un motore a razzo elettrico, ma anche un reattore nucleare con sistemi di accompagnamento. In questo caso, il corpo della testa più piccolo può essere utilizzato per ospitare sistemi di controllo o altre apparecchiature.
Diversi diagrammi in precedenza presentavano diverse configurazioni del sistema di raffreddamento. Lo stesso vale per il nuovo layout. Questa volta, per irradiare il calore in eccesso nello spazio, si propone di utilizzare sei pannelli-emettitori installati lungo la travatura sotto forma di tre "piani" paralleli. In precedenza, venivano offerte altre configurazioni di raffreddamento, incl. aggregati di area più ampia, occupando quasi l'intera lunghezza della travatura portante.
Nel novembre dello scorso anno, lo studio televisivo Roskosmos ha pubblicato un video che mostra la possibile comparsa di un futuro TEM con una centrale nucleare. Questa versione del modulo era seriamente diversa da quelle mostrate in precedenza. Pur mantenendo l'architettura lineare basata su un traliccio scorrevole, un tale TEM doveva avere unità di coda realizzate a forma di cilindro aperto. In questa forma, avrebbero dovuto essere eseguiti la centrale elettrica, il raffreddamento, ecc.
È facile vedere che l'attuale layout del TEM differisce anche dalla versione "l'anno scorso" del look. Allo stesso tempo, nell'aspetto e nel design, è molto più vicino alle versioni precedenti del progetto.
Sfide tecniche
Il progetto TEM si distingue per la massima complessità tecnica e per la sua implementazione di successo è necessario risolvere molti problemi speciali. Per creare un tale modulo sono necessari nuovi design di componenti e assiemi, nuove tecnologie e materiali con caratteristiche speciali. La necessità di risolvere tutti questi problemi ha portato al fatto che lo sviluppo della centrale nucleare e del TEM è svolto da un certo numero di imprese di Roscosmos e Rosatom.
In tempi diversi, i materiali pubblicati contenevano diverse versioni di TEM, e la ragione di ciò può essere considerata proprio la complessità generale del progetto. Il successo nella ricerca di soluzioni a determinati problemi ha portato a corrispondenti cambiamenti nell'aspetto generale del modulo. Di conseguenza, l'ultimo layout del TEM di KB "Arsenal" mostra le viste attuali sul progetto.
Secondo dati noti, come base per la centrale nucleare è stato scelto un reattore nucleare a neutroni veloci raffreddato a gas. Nel primo circuito dell'impianto di raffreddamento verrà utilizzata una miscela elio-xeno. Il carburante con un maggiore grado di arricchimento verrà inserito nel nucleo. La temperatura interna raggiungerà i 1500°K. Si prevede di fornire la più alta risorsa di progettazione, consentendo al TEM di funzionare per 10-12 anni.
Centrali nucleari di questo tipo e con tali caratteristiche non sono ancora state realizzate e gestite. Per la costruzione di una tale struttura sono necessari materiali con elevata resistenza alle sollecitazioni termiche e meccaniche. È anche necessario elaborare il progetto stesso in modo che, con la potenza richiesta, abbia dimensioni e peso accettabili.
Ci sono difficoltà nel campo dei sistemi di raffreddamento. La centrale nucleare di classe megawatt deve dissipare nello spazio volumi comparabili di energia termica. I moderni radiatori per la tecnologia spaziale non possono ancora vantare tali caratteristiche. Quindi, il sistema di raffreddamento della ISS cade nello spazio per ca. 70 kW di energia termica sono parecchie volte inferiori a quelli richiesti per la centrale nucleare e TEM.
Sono in fase di elaborazione diverse varianti di refrigeratori per TEM, che si riflette nelle figure e durante l'assemblaggio dei modelli. Apparentemente, un set di radiatori piatti sul layout dell'Arsenal è attualmente considerato il design più redditizio con caratteristiche ottimali. Tuttavia, è del tutto possibile che questo sistema non sarà la versione finale.
Nonostante tutte le difficoltà, sono stati ottenuti notevoli successi all'interno del progetto TEM. Così, diversi anni fa, sono iniziati i test sul motore a razzo elettrico ID-500, creato appositamente per la futura centrale nucleare. Nel 2017, un tale prodotto ha lavorato allo stand per 300 ore, mostrando una potenza di 35 kW.
L'assemblaggio e il collaudo dei singoli componenti della centrale nucleare e del TEM vengono eseguiti regolarmente. Ad esempio, l'anno scorso è stato testato un prototipo di sistema di raffreddamento a goccia. Sono in fase di test altri componenti del reattore, i sistemi ausiliari e il modulo di trasporto e potenza nel suo insieme.
Trasporto di un lontano futuro
L'obiettivo degli attuali progetti di centrale nucleare e TEM è creare un complesso promettente in grado di risolvere nuovi problemi nello spazio. Il modulo di trasporto e potenza con un reattore e un motore a razzo elettrico avrà importanti vantaggi rispetto ai sistemi a razzo di design tradizionale e consentirà di organizzare con successo nuove missioni.
La sfera principale dell'applicazione TEM è considerata come i voli verso altri corpi celesti. L'NPP mostra la massima efficienza del carburante e ha un impulso specifico unico, che semplifica i voli verso la Luna o Marte. Diventa anche possibile aumentare il carico utile rispetto agli attuali sistemi a razzo e spazio. Una caratteristica importante del TEM è la capacità di fornire alimentazione al carico utilizzando i mezzi standard del modulo.
Tuttavia, ottenere tali risultati è possibile solo in un lontano futuro. Secondo i piani attuali, i test di volo del TEM in configurazione completa inizieranno non prima della fine degli anni venti. L'inizio dell'attività e il coinvolgimento del modulo nel lavoro reale sono possibili solo nei primi anni Trenta.
Il lavoro di TEM continuerà per diversi anni e durante questo periodo il progetto potrebbe subire cambiamenti significativi. A questo proposito, si può presumere che il layout del modulo per MAKS-2019 cesserà presto di riflettere l'aspetto reale del prodotto in fase di creazione. Tuttavia, un cambiamento di vedute sulla struttura e sui suoi elementi porterà alla nascita di nuovi materiali dimostrativi - già alle prossime mostre.
