Se está desarrollando uno de los proyectos más atrevidos de los últimos años en el campo de la tecnología espacial, y hay razones para tener buenas noticias. Recientemente se conoció sobre la finalización de los trabajos del proyecto "Creación de un módulo de transporte y energía basado en una planta de energía nuclear de una clase de megavatios". Ahora los científicos deben llevar a cabo una serie de trabajos posteriores, y el resultado final será la aparición de un módulo completo adecuado para su uso.
Reporte de trabajo
A finales de julio, Roskosmos aprobó un informe de 2018 que indica las principales áreas de actividad y los éxitos de la organización. Entre otras cosas, el informe menciona el proyecto “Creación de un módulo de transporte y energía basado en una central nuclear de clase megavatio”, desarrollado en el marco del Programa Estatal “Actividades espaciales de Rusia para 2013-2020”.
Según el informe, este proyecto se completó el año pasado. Como parte de este trabajo, se preparó la documentación de diseño, se fabricaron y probaron productos individuales. Mientras hablamos de los componentes del futuro diseño del prototipo terrestre del módulo de transporte y energía (TEM).
El trabajo en la creación de TEM no se detiene ahí. Todas las demás actividades se llevarán a cabo en el marco del programa espacial federal existente. Desafortunadamente, el informe Roscosmos no proporciona detalles técnicos del proyecto TEM en su forma actual y tampoco indica el momento del trabajo. Sin embargo, estos datos se conocen de otras fuentes.
Historia del problema
Según el informe de Roscosmos, el trabajo en TEM continúa y pronto debería entrar en una nueva etapa. Esto significa que los planes para crear una tecnología espacial y de cohetes fundamentalmente nuevos, aprobados hace casi 10 años, se cumplirán en un futuro previsible.
En 2009 se propuso la idea de un módulo de transporte y energía basado en una central nuclear (CN) en su forma actual. El desarrollo de este producto iba a ser realizado por las empresas de Roscosmos y Rosatom. El papel principal en el proyecto lo desempeñan Rocket and Space Corporation Energia y el Federal State Unitary Enterprise Keldysh Center.
En 2010 se inició el proyecto, se iniciaron los primeros trabajos de investigación y diseño. En ese momento, se argumentó que los componentes principales de la central nuclear y TEM estarían listos para fines de la década. El diseño preliminar del TEM se elaboró en 2013. En 2014 se iniciaron las pruebas de los componentes de la central nuclear y del motor iónico ID-500. En el futuro, hubo numerosos informes de diversos trabajos y éxitos. Se construyeron y probaron diversos elementos de central nuclear y TEM, así como se realizó una búsqueda de áreas de aplicación de nueva tecnología.
A medida que se desarrolló el proyecto TEM, las imágenes que mostraban la apariencia aproximada de este producto se publicaron regularmente en fuentes abiertas. La última vez que aparecieron estos materiales fue en noviembre del año pasado. Es curioso que esta versión del aspecto fuera marcadamente diferente a las anteriores, aunque tenía cierta similitud en características básicas.
Características técnicas
El módulo de transporte y energía se considera un vehículo polivalente para trabajar en el espacio, tanto en órbitas terrestres como en otras trayectorias. Con su ayuda, en el futuro, está previsto lanzar la carga útil a órbitas o enviarla a otros cuerpos celestes. Además, TEM se puede utilizar para dar servicio a naves espaciales o para combatir los desechos espaciales.
TEM recibirá armaduras de carga deslizantes, por lo que se proporcionarán las dimensiones necesarias. En las fincas se propone montar una unidad de potencia con instalación de reactor, complejo de instrumentación y montaje, instalaciones de atraque, placas solares, etc. En la sección de cola del módulo, se ubicarán los motores de cohetes eléctricos de crucero y maniobra. La carga útil se transportará mediante dispositivos de acoplamiento.
El componente principal del TEM es la planta de energía nuclear de una clase de megavatios, que se ha desarrollado desde 2009. El reactor de la instalación debe distinguirse por una resistencia especial a las cargas de temperatura, que está asociada con modos especiales de su operación. Se seleccionó una mezcla de helio-xenón como refrigerante. La potencia térmica de la instalación alcanzará los 3,8 MW y la potencia eléctrica, 1 MW. Para descargar el exceso de calor, se propone utilizar un refrigerador con radiador por goteo.
La electricidad de una instalación nuclear debe suministrarse a un motor de cohete eléctrico. Un prometedor motor de iones ID-500 se encuentra en la etapa de prueba. Con una eficiencia de hasta el 75%, debería mostrar una potencia de 35 kW y un empuje de hasta 750 mN. Durante las pruebas en 2017, el producto ID-500 funcionó en el stand durante 300 horas a una potencia de 35 kW.
Según los datos de años anteriores, el TEM en posición de trabajo tendrá una longitud superior a 50-52 m con un diámetro (para cerchas abiertas y elementos sobre ellas) superior a 20 m. La masa será de al menos 20 toneladas. O varios vehículos de lanzamiento con posterior montaje. Entonces la carga útil debe acoplarse con él. La vida útil de diseño, limitada por la vida útil del reactor, es de 10 años.
Grandes perspectivas
La característica principal de un TEM con una central nuclear, que lo distingue fundamentalmente de otras tecnologías espaciales y de cohetes, es el impulso específico más alto. El uso de una central eléctrica especial y un motor cohete eléctrico permite obtener los parámetros de empuje requeridos con un consumo mínimo de combustible nuclear. Por lo tanto, TEM, en teoría, es capaz de resolver problemas que son inaccesibles para los sistemas tradicionales de cohetes alimentados por combustible químico.
Gracias a esto, es posible utilizar de forma más activa los motores de apoyo y maniobras durante todo el vuelo. En particular, esto permite el uso de trayectorias de vuelo más favorables a otros cuerpos celestes. La vida útil de 10 años permite que TEM se use varias veces en diferentes misiones, lo que reduce el costo de organizarlas. En general, la aparición de sistemas como TEM con una planta de energía nuclear brindará a la cosmonáutica nuevas oportunidades en todas las esferas principales de actividad.
Los motores TEM estándar deben utilizar solo una parte de la electricidad de los sistemas de generación. En consecuencia, queda un gran margen de potencia adecuado para su uso por el equipo objetivo.
Sin embargo, también existen importantes desventajas. En primer lugar, es la necesidad de desarrollar toda una gama de nuevas tecnologías y la complejidad general del proyecto. Como resultado, la creación de un TEM requiere mucho tiempo y una financiación adecuada. Por lo tanto, el proyecto Roscosmos se ha desarrollado durante aproximadamente 10 años, pero la aplicación práctica del TEM terminado aún está en un futuro lejano. El costo total del proyecto se estima en 17 mil millones de rublos.
El uso de una central nuclear conlleva graves restricciones en varias etapas. Por ejemplo, probar una central nuclear terminada o TEM en su conjunto solo es posible en órbitas, lo que minimizará los daños de posibles situaciones de emergencia. Lo mismo se aplica al funcionamiento de un módulo de transporte y energía confeccionado.
Futuro cercano
Según las últimas noticias, se ha completado con éxito el desarrollo del proyecto "Creación de un módulo de transporte y energía basado en una central nuclear de clase megavatio". Algunas maquetas necesarias para las pruebas ya están listas. En los próximos años, las empresas de Roskosmos y Rosatom deberán realizar una serie de trabajos importantes con estos y otros productos.
Está previsto que el prototipo de vuelo del TEM se construya en 2022-23. Después de eso, deberían comenzar varias pruebas, que tomarán varios años. Se espera el lanzamiento completo de la operación TEM en 2030.
A fines de junio, se conoció sobre la preparación del sitio para el funcionamiento del TEM. Dicho equipo se lanzará desde el cosmódromo de Vostochny. No hace mucho se convocó un concurso para el desarrollo y construcción de un conjunto de instalaciones para la preparación de naves espaciales y un módulo de transporte y energía. La documentación de diseño para el complejo técnico debe desarrollarse en 2025-26. Está previsto que la construcción comience en 2027 y la puesta en servicio se llevará a cabo en 2030. El costo del contrato es de 13.200 millones de rublos.
Así, durante la próxima década continuarán varios trabajos sobre el tema de tecnología espacial y de cohetes avanzados con centrales nucleares. Algunas organizaciones deberán completar el desarrollo y probar el módulo de transporte y energía, mientras que otras prepararán la infraestructura para su operación. Con base en los resultados de todos estos trabajos, en 2030 la industria espacial rusa tendrá a su disposición una tecnología fundamentalmente nueva con amplias capacidades. Sin embargo, la complejidad de todas las etapas de un programa prometedor puede llevar a un cambio en el cronograma.
