Недавно презентованный космический ядерный планетолёт "Роскосмоса" – это уникальный космической аппарат, призванный открыть новый этап космической экспансии.
Однако Россия в этом направлении не первая. Ещё в начале 2000-х годов в США стартовал амбициозный проект по изучению ледяных спутников Юпитера – JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter). Проект “JIMO” поразительно похож на российский: тот же ядерный реактор, такие же ионные двигатели, излучающий радиатор и телескопическая система. Всё очень похоже на российский планетолёт. Даже миссии похожи. Полёт “JIMO” был запланирован на 2017 год. Однако проект посчитали слишком амбициозным, 12 ключевых проблем так и не были решены, а смена приоритетов НАСА по космическим полётам окончательно подкосила проект. “JIMO” был закрыт в 2005 году, а окончательно программа была свёрнута в 2015 году.
Но то, что не получилось у американцев, обычно всегда получается у русских.
Россия начала работы над аналогичным проектом в 2009 году и столкнулась с аналогичными проблемами. Однако, словно команда супергероев, мы их преодолевали одну за другой, применяя новейшие разработки и решения. Так, в планетолёте используются патенты технологий за 2016-2019 годы!
Зачем вообще был выбран данный курс развития отечественной космонавтики, если США потерпели в этом направлении фиаско?
Тут всё просто. Что американцы, что мы понимаем и осознаём, каким должен быть следующий шаг в развитии космонавтики. И это не свистелки-перделки Илона Макса, и не совершенствование ракет-носителей, а быстрые и безопасные полёты в космос.
Никакие химические и даже ядерные ракетные двигатели не позволят исследовать Солнечную систему в разумные сроки. Даже до Марса нам на них не долететь, не подцепив максимальную дозу радиации.
Для этого нужны электрические ракетные двигатели: плазменные, ионные, магнитоплазмодинамические и т.п. То есть двигатели, обладающие огромным импульсом и способные работать годами.
Недостаток ЭРД – маленькая тяга, которая зависит от мощности самого двигателя, и чтобы применять такие двигатели в качестве маршевых, требуется очень много электрической энергии – сотни киловатт.
Для примера, мощность всех солнечных панелей МКС составляет 110 кВт.
Решить эту задачу энергопитания с помощью солнечных панелей возможно только до обриты Марса, и то там уже будет сказываться значительный дефицит электроэнергии. Никаких других вариантов энергоснабжения, кроме ядерного реактора, в ближайшей перспективе не прослеживается. Именно ядерный реактор и стал технологией, которую требовалось адаптировать к космическим путешествиям.
Ядерный реактор, по существу, является котлом, который производит тепло. Оно, в свою очередь, может совершать работу, если есть разница потенциалов в виде температурного градиента.
В проектах “JIMO” и “ТЭМ” электроэнергию вырабатывает турбогенератор, который и будет запитывать ЭРД. Однако для подобной работы требуется разница температур, а, следовательно, тепловатые контуры должны эффективно охлаждаться. В космосе единственный метод передачи тепла – это излучение. А излучательная способность тела по Закону Стефана — Больцмана пропорциональна четвёртой степени его абсолютной температуры, что делает этот метод охлаждения крайне неэффективным.
Конкретно, в проекте “JIMO” для ядерного реактора мощностью 200 кВт для эффективного охлаждения требовалась активная площадь излучателей в 422 кв.м. Таким образом, можно примерно заключить, что для отвода тепла излучением требуется 2,11 кв.м площади радиатора на 1 кВт мощности.
Однако любая космическая пылинка, попавшая в этот радиатор, может проделать в нем дыру размером с кулак. Поэтому требуется ещё и обезопасить систему излучателей от подобного сценария. США так не смогли решить совокупность подобных проблем, а в России её решили путём дальнейшего развития идеи использования углеродного волокна холодильника излучателя проекта “JIMO”.
Однако в Российском аппарате применено дополнительное «утепление» панелей, что делает их более эффективным источником излучения. Газово-ксеноновая смесь не циркулирует по углеволокну, а идёт лишь по трубкам, к котором это углеволокно припаяно. Получается, что подобная панель, даже будучи превращённой в «решето», будет оставаться эффективным излучателем, охлаждающим тепловые контуры ядерного реактора.
Вообще, российский ядерный планетолёт, или Космический транспортно-энергетический модуль - это гениальная инженерная машина. В техническом плане она минимум на 15 лет опередила американские аналогичные разработки.
То, что создает Россия, – это будущие мировой космонавтики, в том числе и пилотируемой.
Подобный аппарат может облететь всю Соленную систему за 10 лет, доставив к каждой планете научные спутники, планетоходы и прочие спускаемые аппараты. До Марса на нём можно в пилотируемом режиме долететь всего за 2 месяца.
Конечно, у американцев знатно подгорает, так как подобный космический аппарат сделает Россию полностью независимой в космосе как в коммерческом и научном плане, так и в военном. Не зря после премьеры “ТЭМ” Россия отказалась от международного сотрудничества по программе исследования Венеры - «Венера-Д» - и заявила, что первый полёт “ТЭМ” состоится в 2030 году и будет проходить с полезной научной нагрузкой. Маршрут будет такой: ЛУНА – ВЕНЕРА – Ледяные спутники Юпитера.
В последнее время информации о ядерном планетолёте Роскосмоса стало настолько много, что, изучив её, можно сделать определённые выводы о перспективах и планах по освоению космического пространства, а также о технических характеристиках космического аппарата.
В отличии от всех своих конкурентов Россия начала сборку прототипа ТЭМ, предположительно мощностью на 200 кВт.
Попробую проанализировать свободный материал о ядерном планетолёте, как я сделал это с центрифугами по обогащению урана (почитать данный анализ можно тут).
