Транспортно-энергетический модуль

В России ведется разработка Транспортно-энергетического модуля (ТЭМ) с ядерной энергоустановкой. Проект может показаться чистой фантастикой, но разработка идет вполне уверенными темпами. Создание такого модуля позволит в разы увеличить эффективность межпланетных полетов по сравнению с химическими двигателями. Пилотируемый полет на Марс, вместо нескольких лет, вполне может продлится несколько месяцев.

В этой статье я расскажу о проекте и его перспективах.

123

Транспортно-энергетический модуль. Изображение: РКК «Энергия»

Хронология проекта

Указ о начале разработки Транспортно-энергетического модуля был подписан в 2010 году президентом России Д. Медведевым. Разработка разделена между структурами Росатома и Роскосмоса. От Росатома участвует ОАО «НИКИЭТ», которое создает реакторную установку. ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» занимается созданием электроракетных двигателей, а РКК «Энергия» — всего остального корабля. До 2018 года запланировано выделить 17 млрд. рублей, из которых 7,2 пойдут на реактор, 4 млрд. на двигатели, и 5,8 млрд. на корабль.

К началу 2013 года завершилось эскизное и началось рабочее проектирование оборудования. Разработчики начали изготавливать первые узлы для проведения испытаний. В НИИАР на исследовательском реакторе МИР в 2013 году начались испытания теплоносителя для реакторной установки. В июле 2014 года в ОАО «Машиностроительный завод» была завершена сборка первого тепловыделяющего элемента (ТВЭЛ) будущего реактора.

По плану прототип реакторной установки должен быть изготовлен в 2015 году. В 2018 году должны начаться испытания реактора в связке в двигательной установкой. Сборка первого ТЭМа и летные испытания возможны в 2020 году.

Описание проекта

Модуль оснащен высокотемпературным газоохлаждаемым реактором тепловой мощностью 4 МВт. Электроэнергия будет генерироваться двухконтурным турбомашинным преобразователем на основе газодинамического цикла Брайтона, электрической мощностью в 1 МВт. Он же будет выполнять функцию компрессора теплоносителя.

Энергетическая схема ТЭМ. Изображение: Центр Келдыша

Энергетическая схема ТЭМ. Изображение: Центр Келдыша

Транспортно-энергетический модуль будет оснащаться электроракетными двигателями большой мощности. Двигатели будут размещаться на четырех штангах, по шесть двигателей на каждой. Дополнительно будет установлено восемь двигателей меньшей мощности, для корректировки курса. Рабочим телом в двигателях будет ксенон, но рассматриваются и альтернативные варианты с использованием лития и натрия.

Расчетное время работы модуля составляет 10 лет. Запускаться он будет с помощью ракеты-носителя Ангара-А5. Предполагается, что модуль будет трансформируемым, то есть при запуске он будет находиться в сложенном виде под головным обтекателем ракеты-носителя, а на орбите раскладываться в рабочее положение.

Сфера применения

Варианты применения ТЭМ весьма обширны. Он может использоваться как орбитальный буксир для доставки спутников с низкой орбиты на геостационарную или любую другую. Это позволит уменьшить стоимость запуска спутников связи и других аппаратов, использующих ГСО.

Ядерный реактор, установленный на модуле. можно использовать как дополнительный источник энергии. Энергоустановка может передавать до 225 кВт для питания полезной нагрузки.

Наибольшие ожидания связаны конечно же с межпланетными путешествиями. Открываются реальные перспективы колонизации Луны. Стоимость отправки грузов на Луну на ядерном буксире, по сравнению с традиционными ракетами, уменьшится в два раза. Станет возможен пилотируемый полет на Марс и полеты к астероидам. Транспортно-энергетический модуль дает 20-кратное увеличение экономической эффективности и 10-кратное увеличение электрической мощности на космическом корабле.

В ТЭМ будут широко применяться нанокомпозитные материалы, устойчивые к износу и нагрузкам. Это большой шаг в материаловедении, и возможно эти элементы найдут свое применение в земных сферах деятельности. На основе энергетической установки возможно создание компактных электростанций для Луны или труднодоступных земных районов.

За рубежом

За рубежом также ведутся работы по созданию компактного реактора для космических кораблей. В Европейском Союзе они пока находятся в начальной стадии. Страны ЕС только разрабатывают «дорожную карту» подобного проекта. Вполне вероятно работают над этой темой и в Китае.

В 1970-е гг. СССР и США вели параллельную разработку реакторов, и надо сказать СССР выбился в лидеры в этой отрасли. Однако, позднее два наших реактора были проданы в США, и в 2003 году их разработки начались с новой силой. Этот случай еще должен получить свою оценку, но тем не менее Россия по прежнему сохраняет свои позиции и наши компактные энергоустановки являются самыми передовыми на сегодняшний день.