Viens no pēdējo gadu drosmīgākajiem projektiem kosmosa tehnoloģiju jomā attīstās, un ir labas ziņas. Nesen kļuva zināms par darba pabeigšanu projektā "Transporta un enerģētikas moduļa izveide, pamatojoties uz megavatu klases atomelektrostaciju". Tagad zinātniekiem ir jāveic vairāki turpmākie darbi, un gala rezultāts būs pilnvērtīga izmantošanai piemērota moduļa parādīšanās.
Darba atskaite
Jūlija beigās Roskosmos apstiprināja 2018. gada ziņojumu, norādot galvenās darbības jomas un organizācijas panākumus. Cita starpā ziņojumā minēts projekts “Transporta un enerģētikas moduļa izveide, pamatojoties uz megavatu klases atomelektrostaciju”, kas izstrādāts valsts programmas “Krievijas kosmosa aktivitātes 2013.-2020. Gadam” ietvaros.
Saskaņā ar ziņojumu šis projekts tika pabeigts pagājušajā gadā. Šī darba ietvaros tika sagatavota projektēšanas dokumentācija, izgatavoti un pārbaudīti atsevišķi produkti. Kamēr mēs runājam par transporta un enerģijas moduļa (TEM) zemes prototipa nākotnes izkārtojuma komponentiem.
Darbs pie TEM izveides nebeidzas. Visas turpmākās darbības tiks veiktas esošās federālās kosmosa programmas ietvaros. Diemžēl Roscosmos ziņojumā nav sniegta tehniska informācija par TEM projektu tā pašreizējā formā, kā arī nav norādīts darba laiks. Tomēr šie dati ir zināmi no citiem avotiem.
Problēmas vēsture
Saskaņā ar Roscosmos ziņojumu darbs pie TEM turpinās, un drīz tam vajadzētu sākt jaunu posmu. Tas nozīmē, ka plāni izveidot principiāli jaunu raķešu un kosmosa tehnoloģiju, kas tika apstiprināti gandrīz pirms 10 gadiem, tiks īstenoti pārskatāmā nākotnē.
2009. gadā tika ierosināta ideja par transporta un enerģētikas moduli, kura pamatā būtu atomelektrostacija (AES). Šī produkta izstrādi bija jāveic Roscosmos un Rosatom uzņēmumiem. Projektā vadošo lomu spēlē Raķešu un kosmosa korporācija Energia un Federālais valsts vienotais uzņēmums Keldišas centrs.
2010. gadā sākās projekts, sākās pirmie izpētes un projektēšanas darbi. Toreiz tika apgalvots, ka atomelektrostacijas un TEM galvenās sastāvdaļas būs gatavas līdz desmitgades beigām. TEM provizoriskais projekts tika sagatavots 2013. gadā. 2014. gadā sākās atomelektrostacijas sastāvdaļu un ID-500 jonu dzinēja testēšana. Nākotnē bija daudz ziņojumu par dažādiem darbiem un panākumiem. Tika uzbūvēti un pārbaudīti dažādi atomelektrostacijas un TEM elementi, kā arī veikta jaunu tehnoloģiju pielietojuma jomu meklēšana.
Izstrādājot TEM projektu, attēli, kas parāda šī produkta aptuveno izskatu, regulāri tika publicēti atklātos avotos. Pēdējo reizi šādi materiāli parādījās pagājušā gada novembrī. Interesanti, ka šī izskata versija ievērojami atšķīrās no iepriekšējām, lai gan tai bija dažas līdzības pamatiezīmēs.
Tehniskās īpašības
Transporta un enerģijas modulis tiek uzskatīts par daudzfunkcionālu transportlīdzekli darbam kosmosā gan Zemes orbītā, gan citās trajektorijās. Ar tās palīdzību nākotnē ir paredzēts palaist lietderīgo kravu orbītā vai nosūtīt citiem debess ķermeņiem. TEM var izmantot arī kosmosa kuģu apkalpošanai vai kosmosa gružu apkarošanai.
TEM saņems bīdāmas nesošās kopnes, kuru dēļ tiks nodrošināti nepieciešamie izmēri. Saimniecībās tiek ierosināts uzstādīt barošanas bloku ar reaktora iekārtu, instrumentu un montāžas kompleksu, dokstacijām, saules paneļiem utt. Moduļa astes daļā tiks izvietoti kruīza un manevrēšanas elektriskie raķešu dzinēji. Lietderīgā krava tiks transportēta, izmantojot dokstacijas.
TEM galvenā sastāvdaļa ir megavatu klases atomelektrostacija, kas izstrādāta kopš 2009. gada. Iekārtas reaktors jāizceļ ar īpašu izturību pret temperatūras slodzēm, kas ir saistīta ar īpašiem tās darbības režīmiem. Kā dzesēšanas šķidrums tika izvēlēts hēlija-ksenona maisījums. Iekārtas siltuma jauda sasniegs 3,8 MW, bet elektriskā jauda - 1 MW. Lai izgāztu lieko siltumu, tiek piedāvāts izmantot pilienu radiatora ledusskapi.
Elektroenerģija no kodoliekārtas jāpiegādā elektriskajai raķešu dzinējai. Pārbaudes stadijā ir daudzsološs jonu dzinējs ID-500. Ar efektivitāti līdz 75%tam vajadzētu parādīt jaudu 35 kW un vilces spēku līdz 750 mN. 2017. gada testu laikā ID-500 produkts stendā strādāja 300 stundas ar 35 kW jaudu.
Saskaņā ar iepriekšējo gadu datiem TEM darba stāvoklī būs garāks par 50–52 m un diametrs (atvērtām kopnēm un elementiem uz tiem) ir lielāks par 20 m. Masa ir vismaz 20 tonnas. Vai vairākas nesējraķetes ar vēlāku montāžu. Tad ar to ir jāsadodas kravnesībai. Projektētais kalpošanas laiks, ko ierobežo reaktora kalpošanas laiks, ir 10 gadi.
Lieliskas izredzes
TEM ar atomelektrostaciju galvenā iezīme, kas to būtiski atšķir no citām raķešu un kosmosa tehnoloģijām, ir augstākais īpatnējais impulss. Izmantojot īpašu spēkstaciju un elektrisko raķešu dzinēju, ir iespējams iegūt vajadzīgos vilces parametrus ar minimālu kodoldegvielas patēriņu. Tādējādi TEM teorētiski spēj atrisināt problēmas, kas nav pieejamas tradicionālajām raķešu sistēmām, kuras darbina ķīmiskā degviela.
Pateicoties tam, kļūst iespējams aktīvāk izmantot uzturēšanas un manevrēšanas dzinējus visa lidojuma laikā. Jo īpaši tas ļauj izmantot labvēlīgākus lidojuma ceļus uz citiem debess ķermeņiem. 10 gadu kalpošanas laiks ļauj TEM izmantot vairākas reizes dažādās misijās, samazinot to organizēšanas izmaksas. Kopumā tādu sistēmu kā TEM parādīšanās ar atomelektrostaciju dos kosmonautikai jaunas iespējas visās galvenajās darbības jomās.
Standarta TEM dzinējiem ir jāizmanto tikai daļa no ģenerējošo sistēmu elektroenerģijas. Attiecīgi joprojām ir liela jaudas rezerve, kas piemērota mērķa aprīkojuma izmantošanai.
Tomēr ir arī būtiski trūkumi. Pirmkārt, tā ir nepieciešamība izstrādāt veselu virkni jaunu tehnoloģiju un vispārējā projekta sarežģītība. Rezultātā TEM izveidei nepieciešams daudz laika un atbilstošs finansējums. Tādējādi Roscosmos projekts ir izstrādāts apmēram 10 gadus, bet gatavā TEM praktiskā pielietošana vēl ir tālā nākotnē. Projekta kopējās izmaksas tiek lēstas 17 miljardu rubļu apmērā.
Atomelektrostacijas izmantošana dažādos posmos rada nopietnus ierobežojumus. Piemēram, gatavas atomelektrostacijas vai TEM testēšana kopumā ir iespējama tikai orbītā, tādējādi samazinot iespējamo ārkārtas situāciju radīto kaitējumu. Tas pats attiecas uz gatava transporta un enerģijas moduļa darbību.
Tuvākajā nākotnē
Saskaņā ar jaunākajām ziņām veiksmīgi pabeigta projekta "Transporta un enerģētikas moduļa izveide, pamatojoties uz megavatu klases atomelektrostaciju" izstrāde. Daži testēšanai nepieciešamie maketi jau ir gatavi. Tuvākajos gados Roskosmos un Rosatom uzņēmumiem būs jāveic vairāki svarīgi darbi ar šiem un citiem produktiem.
TEM lidojuma prototipu plānots uzbūvēt 2022.-23. Pēc tam jāsāk dažādi testi, kas prasīs vairākus gadus. Paredzams, ka TEM operācija tiks pilnībā uzsākta 2030.
Jūnija beigās kļuva zināms par vietas sagatavošanu TEM darbībai. Šāds aprīkojums tiks palaists no Vostočnija kosmodroma. Ne tik sen tika izsludināts konkurss par kosmosa kuģu un transporta un enerģētikas moduļa sagatavošanas telpu kompleksa izstrādi un būvniecību. Tehniskā kompleksa projektēšanas dokumentācija jāizstrādā 2025.-26. Būvniecību plānots sākt 2027. gadā, bet nodošana ekspluatācijā notiks 2030. gadā. Līguma izmaksas ir 13,2 miljardi rubļu.
Tādējādi dažādi darbi par modernu raķešu un kosmosa tehnoloģiju tēmu ar atomelektrostacijām turpināsies visu nākamo desmitgadi. Dažām organizācijām būs jāpabeidz izstrāde un jāpārbauda transporta un enerģētikas modulis, bet citām jāsagatavo infrastruktūra tā darbībai. Pamatojoties uz visu šo darbu rezultātiem, 2030. gadā Krievijas kosmosa industrijas rīcībā būs principiāli jauna tehnoloģija ar plašām iespējām. Tomēr daudzsološās programmas visu posmu sarežģītība var izraisīt izmaiņas grafikā.
