En nuestro país continúa el desarrollo de un módulo de transporte y energía TEM con una central nuclear de clase megavatio (NPPU). La aparición de un modelo de este tipo, adecuado para la operación, tendrá un impacto grave en el desarrollo futuro de la astronáutica nacional y mundial. Mientras tanto, TEM se encuentra en la etapa de trabajo de diseño, y recientemente se mostró nuevamente al público un modelo de dicho producto en su forma actual.
Anexo MAKS-2019
En los últimos años, se han publicado repetidamente varios materiales sobre TEM y sistemas de propulsión de energía nuclear para él. Entre otras cosas, los desarrolladores mostraron dibujos con la posible aparición de tal muestra. A finales de agosto, en el marco del salón MAKS-2019, tuvo lugar la primera demostración del nuevo diseño TEM, reflejando las opiniones actuales sobre este proyecto. La modelo estuvo presente en el pabellón Roscosmos del stand del Arsenal KB.
La versión actual del diseño TEM difiere notablemente de las versiones demostradas anteriormente, pero conserva ciertas características. En particular, se han conservado las disposiciones generales del montaje de unidades y enfoques de diseño. Al mismo tiempo, hay una serie de diferencias características.
El elemento más grande del módulo de tablero es un truss telescópico de cuatro secciones con una sección transversal circular, que es la base para ensamblar las unidades. Su cabeza está equipada con un truss cónico y un compartimento cerrado. A los lados de la armadura hay seis paneles de enfriamiento. La sección de cola del TEM tiene la forma de un cuerpo rectangular cerrado. La armadura principal está fijada en el frente, los paneles solares están en los lados. El casco alberga un nuevo tipo de motor cohete y otras unidades.
Nuevo y viejo
Anteriormente, en publicaciones sobre el tema TEM y sistemas de propulsión de energía nuclear, aparecían imágenes con equipos de un aspecto diferente. Según una de las últimas versiones del proyecto, el módulo de transporte-energía debería basarse en un truss longitudinal deslizante de sección cuadrada y gran alargamiento, que facilite la puesta en órbita del producto. Se coloca un compartimiento con un reactor en su sección de cabeza, un motor de cohete eléctrico y otros sistemas colocados sobre soportes desplegables en la sección de cola. Se planeó colocar equipos de enfriamiento a lo largo de la armadura de soporte.
El diseño de KB "Arsenal" tiene una serie de características y se diferencia de las imágenes más antiguas. En primer lugar, se distingue por el diseño de la armadura principal y el diseño de las unidades. La nueva versión del TEM se caracteriza por una armadura de soporte de carga más masiva de un diseño diferente. También perdió los brazos de cola en forma de X, desplegados en vuelo y llevando algunos de los instrumentos.
El diseño del diseño permite un cambio en el diseño. Quizás ahora el gran cuerpo de la cola contenga no solo un motor de cohete eléctrico, sino también un reactor nuclear con sistemas de acompañamiento. En este caso, el cuerpo de la cabeza más pequeño se puede utilizar para acomodar sistemas de control u otros equipos.
Anteriormente, diferentes diagramas presentaban diferentes configuraciones de sistemas de enfriamiento. Lo mismo se aplica al nuevo diseño. Esta vez, para irradiar el exceso de calor al espacio, se propone utilizar seis paneles-emisores instalados a lo largo del truss en forma de tres "planos" paralelos. Anteriormente, se ofrecían otras configuraciones más frías, incl. agregados de un área mayor, ocupando casi toda la longitud de la armadura de cojinetes.
En noviembre del año pasado, el estudio de televisión de Roskosmos publicó un video que mostraba la posible aparición de un futuro TEM con una planta de energía nuclear. Esta versión del módulo era muy diferente de las demostradas anteriormente. Si bien conservaba la arquitectura lineal basada en un truss deslizante, tal TEM tenía que tener unidades de cola en forma de cilindro abierto. De esta forma, se debería haber realizado la central eléctrica, refrigeración, etc.
Es fácil ver que el diseño actual del TEM también difiere de la versión del aspecto del "año pasado". Al mismo tiempo, en apariencia y diseño, está mucho más cerca de versiones anteriores del proyecto.
Desafíos técnicos
El proyecto TEM se distingue por la mayor complejidad técnica y para su implementación exitosa es necesario resolver muchos problemas especiales. Para crear dicho módulo, se necesitan nuevos diseños de componentes y ensamblajes, nuevas tecnologías y materiales con características especiales. La necesidad de resolver todos estos problemas ha llevado al hecho de que el desarrollo de la central nuclear y TEM lo llevan a cabo varias empresas de Roscosmos y Rosatom.
En diferentes momentos, los materiales publicados contenían diferentes versiones de TEM, y la razón de esto puede considerarse precisamente la complejidad general del proyecto. El éxito en la búsqueda de soluciones a ciertos problemas condujo a los correspondientes cambios en la apariencia general del módulo. En consecuencia, el diseño más reciente del TEM de KB "Arsenal" muestra las vistas actuales del proyecto.
Según datos conocidos, se eligió un reactor nuclear de neutrones rápidos refrigerado por gas como base para la central nuclear. Se utilizará una mezcla de helio-xenón en el primer circuito del sistema de refrigeración. Se colocará combustible con un mayor grado de enriquecimiento en el núcleo. La temperatura central alcanzará los 1500 ° K. Está previsto que proporcione el recurso de diseño más alto, lo que permitirá que el TEM funcione durante 10 a 12 años.
Todavía no se han creado ni operado centrales nucleares de este tipo y con tales características. Para la construcción de dicha estructura, se requieren materiales con alta resistencia al estrés térmico y mecánico. También es necesario elaborar el diseño en sí para que, con la potencia requerida, tenga dimensiones y peso aceptables.
Existen dificultades en el campo de los sistemas de refrigeración. La planta de energía nuclear de una clase de megavatios debe disipar volúmenes comparables de energía térmica en el espacio. Los radiadores modernos para tecnología espacial aún no pueden presumir de tales características. Entonces, el sistema de enfriamiento ISS cae en el espacio aprox. 70 kW de energía térmica es varias veces menor que la requerida para la central nuclear y TEM.
Se están elaborando diferentes variantes de refrigeradores para TEM, lo que se refleja en las figuras y durante el montaje de los modelos. Aparentemente, un conjunto de radiadores planos en el diseño del Arsenal se considera actualmente el diseño más rentable con características óptimas. Sin embargo, es muy posible que este sistema no sea la versión final.
A pesar de todas las dificultades, se han logrado éxitos notables dentro del proyecto TEM. Entonces, hace varios años, comenzaron las pruebas en el motor cohete eléctrico ID-500, creado específicamente para la futura planta de energía nuclear. En 2017, un producto de este tipo funcionó en el stand durante 300 horas, mostrando una potencia de 35 kW.
El montaje y la prueba de los componentes individuales de la central nuclear y TEM se llevan a cabo de forma periódica. Por ejemplo, el año pasado se probó un prototipo de sistema de enfriamiento por goteo. Se están probando otros componentes del reactor, los sistemas auxiliares y el módulo de transporte y potencia en su conjunto.
Transporte del futuro lejano
El objetivo de los proyectos actuales de central nuclear y TEM es crear un complejo prometedor capaz de resolver nuevos problemas en el espacio ultraterrestre. El módulo de transporte y potencia con reactor y motor de cohete eléctrico tendrá importantes ventajas sobre los sistemas de cohetes de diseño tradicional y permitirá organizar con éxito nuevas misiones.
Se considera que la esfera principal de aplicación de TEM son los vuelos a otros cuerpos celestes. El NPP muestra la mayor eficiencia de combustible y tiene un impulso específico único, que simplifica los vuelos a la Luna o Marte. También es posible aumentar la carga útil en comparación con los sistemas espaciales y de cohetes actuales. Una característica importante del TEM es la capacidad de suministrar energía a la carga utilizando los medios estándar del módulo.
Sin embargo, obtener tales resultados solo es posible en un futuro lejano. Según los planes actuales, las pruebas de vuelo del TEM en configuración completa no comenzarán antes de finales de los años veinte. El inicio de la operación y la participación del módulo en el trabajo real son posibles solo a principios de los años treinta.
El trabajo de TEM continuará durante varios años más, y durante este tiempo el proyecto puede sufrir cambios significativos. En este sentido, se puede suponer que el diseño del módulo para MAKS-2019 pronto dejará de reflejar la apariencia real del producto que se está creando. Sin embargo, un cambio en las opiniones sobre la estructura y sus elementos conducirá a la aparición de nuevos materiales de demostración, ya en las próximas exposiciones.
