Vesmírný jaderný remorkér. TEM na MAKS-2019
Výstava MAKS-2019
V posledních letech byly opakovaně publikovány různé materiály o TEM a jaderných elektrárnách pro něj. Vývojáři mimo jiné ukázali nákresy s možným vzhledem takového vzorku. Koncem srpna v rámci salonu MAKS-2019 proběhla první ukázka nového uspořádání TEM reflektující aktuální pohledy na tento projekt. Uspořádání bylo přítomno v pavilonu Roskosmos na stánku KB Arsenal.
Současná verze vzhledu TEM se znatelně liší od dříve předvedených verzí, ale zachovává si určité jejich vlastnosti. Zachována byla zejména obecná ustanovení pro uspořádání jednotek a přístupy k projektování. Existuje však řada charakteristických rozdílů.
Největším prvkem modulu prkénko je teleskopický čtyřdílný nosník kruhového průřezu, který je základem pro montáž jednotek. Jeho hlavová část je opatřena kuželovým vazníkem a uzavřeným oddílem. Na bocích farmy je upevněno šest panelů chladicího systému. Ocasní část TEM je vyrobena ve formě uzavřeného obdélníkového těla. Vpředu je na něm upevněna hlavní farma, po stranách jsou solární panely. Ve skříni je umístěn nový typ raketového motoru a další jednotky.
Nové a staré
Dříve se v publikacích na téma TEM a jaderné elektrárny objevovaly obrázky s technikou jiného vzhledu. Podle jedné z pozdějších verzí projektu by měl být dopravní a energetický modul založen na podélném roztažitelném příhradovém nosníku čtvercového průřezu a vysoké tažnosti, který usnadňuje vypuštění produktu na oběžnou dráhu. V jeho hlavové části je oddělení s reaktorem, v ocasní části - elektrický raketový motor a další systémy umístěné na roztažitelných podpěrách. Podél nosného vazníku bylo plánováno umístění chladicích zařízení.
Rozložení z KB "Arsenal" má řadu charakteristických rysů a liší se od starších obrázků. Především se vyznačuje designem hlavní farmy a uspořádáním jednotek. Nová verze TEM se vyznačuje masivnějším nosným vazníkem jiné konstrukce. Přišel také o ocasní výložníky ve tvaru X, které se za letu otevírají a nesou některé nástroje.
Návrh rozvržení umožňuje předpokládat změnu rozvržení. Je možné, že nyní velké ocasní těleso pojme nejen elektrický raketový motor, ale také jaderný reaktor se souvisejícími systémy. V tomto případě lze menší pouzdro hlavy použít k umístění řídicích systémů nebo jiného zařízení.
Různá schémata dříve představovala různé konfigurace chladicích systémů. Totéž platí pro nové rozložení. Tentokrát se pro vyzařování přebytečného tepla do prostoru navrhuje použít šest zářičových panelů instalovaných podél krovu ve formě tří rovnoběžných „rovin“. Dříve byly navrženy jiné konfigurace chladiče, vč. agregáty větší plochy, zabírající téměř celou délku nosného krovu.
V listopadu loňského roku zveřejnilo televizní studio Roskosmos video ukazující možnou podobu budoucího TEM s jadernými elektrárnami. Tato verze modulu se vážně lišila od těch, které byly předvedeny dříve. Při zachování lineární architektury založené na posuvném nosníku by takový TEM měl mít ocasní jednotky vyrobené ve formě otevřeného válce. V této podobě měla být dokončena elektrárna, chlazení atd.
Raná verze rozvržení TEM. RSC Energia drawing / kosmolenta.com
Je snadné vidět, že současné uspořádání TEM je také odlišné od "loňské" verze vzhledu. Svým vzhledem a provedením se přitom mnohem blíží dřívějším verzím projektu.
Technické výzvy
Projekt TEM se vyznačuje nejvyšší technickou náročností a pro jeho úspěšnou realizaci je nutné vyřešit spoustu speciálních úkolů. K vytvoření takového modulu jsou zapotřebí nové návrhy jednotek a sestav, nové technologie a materiály se speciálními vlastnostmi. Potřeba vyřešit všechny tyto problémy vedla k tomu, že vývoj jaderných elektráren a TEM provádí řada podniků z Roskosmosu a Rosatomu.
V různých dobách byly v publikovaných materiálech přítomny různé verze TEM a za důvod lze považovat obecnou složitost projektu. Úspěch při hledání řešení určitých problémů vedl k odpovídajícím změnám v celkovém vzhledu modulu. V souladu s tím nejnovější rozložení TEM od KB Arsenal zobrazuje aktuální pohledy na projekt.
Podle známých údajů byl jako základ jaderné elektrárny zvolen plynem chlazený rychlý neutronový jaderný reaktor. V prvním okruhu chladicího systému bude použita směs helia a xenonu. Palivo s vysokým stupněm obohacení bude umístěno v aktivní zóně. Teplota jádra dosáhne 1500°K. Plánuje se poskytnout nejvyšší konstrukční zdroj, který umožní TEM fungovat po dobu 10-12 let.
Jaderné elektrárny tohoto druhu as takovými vlastnostmi dosud nebyly vytvořeny a provozovány. Pro stavbu takové konstrukce jsou zapotřebí materiály s vysokou odolností proti tepelnému a mechanickému namáhání. Je potřeba vypracovat i samotný design, aby s požadovaným výkonem měl přijatelné rozměry a hmotnost.
V oblasti chladicích systémů jsou potíže. Jaderná elektrárna megawattové třídy by měla do vesmíru odvádět srovnatelné množství tepelné energie. Moderní radiátory pro kosmickou techniku se ještě nemohou pochlubit takovými vlastnostmi. Takže chladicí systém ISS vypustí cca. 70 kW tepelné energie je několikanásobně méně, než je potřeba pro jaderné elektrárny a TEM.
Vypracovávají se různé varianty chladičů pro TEM, což se odráží na výkresech a při sestavování maket. Zřejmě sestava plochých radiátorů na dispozičním řešení od Arsenalu je v současnosti považována za nejvýhodnější provedení s optimálním výkonem. Je však dost možné, že tento systém nebude finální verzí.
Se všemi obtížemi bylo v rámci projektu TEM dosaženo znatelného úspěchu. Před pár lety tedy začaly testy elektrického raketového motoru ID-500, navrženého speciálně pro budoucí jadernou elektrárnu. V roce 2017 takový výrobek pracoval na stánku 300 hodin a vykazoval výkon 35 kW.
Pravidelně jsou prováděny montáže a zkoušky jednotlivých komponent jaderné elektrárny a TEM. Například v loňském roce byl testován modelový vzorek systému kapkového chlazení. Testují se další komponenty reaktoru, pomocné systémy a dopravní a energetický modul jako celek.
Doprava vzdálené budoucnosti
Cílem současných projektů jaderné elektrárny a TEM je vytvořit perspektivní komplex schopný řešit nové problémy ve vesmíru. Dopravní a energetický modul s reaktorem a elektrickým pohonným motorem bude mít oproti tradičním raketovým systémům důležité výhody a umožní úspěšně organizovat nové mise.
Lety do jiných nebeských těles jsou považovány za hlavní oblast použití TEM. Jaderná elektrárna vykazuje nejvyšší palivovou účinnost a má unikátní specifický impuls, který zjednodušuje lety na Měsíc nebo Mars. Rovněž je možné zvýšit užitečné zatížení ve srovnání se současnými raketovými a vesmírnými systémy. Důležitou vlastností TEM je schopnost napájet zátěž pomocí standardních prostředků modulu.
Dosažení takových výsledků je však možné pouze ve vzdálené budoucnosti. Podle současných plánů začnou letové zkoušky plně vybaveného TEM nejdříve koncem dvacátých let. Spuštění provozu a zapojení modulu do reálné práce je možné až začátkem třicátých let.
Práce na TEM budou pokračovat ještě několik let a během této doby může projekt doznat znatelných změn. V tomto ohledu lze předpokládat, že rozložení modulu pro MAKS-2019 brzy přestane odrážet skutečný vzhled vytvářeného produktu. Měnící se pohledy na design a jeho prvky však povedou ke vzniku nových demonstračních materiálů – již na příštích výstavách.
informace