В последнее время много ворят о российском ядерном космическом буксире. Насколько он нужен, выведет ли Россию снова в лидеры космонавтики?
1. Космический буксир - что за фейки с названием?
Для начала разберёмся, почему все путаются с названием - "Зевс", "Нуклон" или "Зевс-Нуклон"?
Когда корпорации поручают опытно-конструкторскую тему, этой теме присваивается название, в данном случае - "Нуклон-АП".
Сам же космический буксир называется "Зевс", а не "Нуклон", как пишут многие.
2. Каков сам по себе буксир?
Судя по последней модели буксира,
состоять он будет из 2-х частей - транспортно-энергетического модуля (ТЭМ) и модуля полезной нагрузки (МПН).
3. Транспортно-энергетический модуль
ТЭМ массой 35 т. будет выведен РН «Ангара-А5В» с грузоподъёмностью 37,5 т. на НОО на радиационно-безопасную орбиту высотой не менее 900 км и наклонением 51,7°.
Всё чаще встречается такая модель "Зевса".
Общий принцип работы ТЭМ.
Его двигателем (устройством, вырабатывающим энергию) или ЯЭУ (ядерным энергетическим устройством) будет высокотемпературный газоохлаждаемый реактор на быстрых нейтронах, выдерживающий температуры до 1500 К. Теплоноситель - гелий-ксеноновая смесь. Капельный холодильник-излучатель, турбокомпрессор, трубы из молибденового сплава для рабочих органов системы и защиты реакторной установки. ЯЭУ в составе ТЭМ должна обеспечивать выработку электроэнергии с мощностью 500 кВт, из которых до 450 кВт будут потребляться МПН. Онако, 25 января 2022 г. генконструктор РКК "Энергия" Владимир Соловьев, на Королёвских чтениях в Москве сообщил, что в России ведется разработка космического ядерного буксира мощностью до 6 мегаватт (МВт).
Высокооборотный турбокомпрессор-генератор для энергоблока ТЭМ.
Испытательный стенд всей установки.
Движитель - ионный ИД-500 с удельным импульсом для межпланетных перелётов 7000 секунд, турбомашинное преобразование энергии для экономии общей массы комплекса. 13 мая 2022 г. штатно прошли очередные испытания с температурой рабочего тела на входе в турбину более 1200К и частотой вращения 34000 оборотов в минуту. В последующих испытаниях планируется выйти на проектные 60000 оборотов в минуту. Ведётся работа над лопатками турбин, рассчитанными на ещё большую температуру рабочего тела - до 1500К и выше. Специалисты рассматривают несколько материалов-кандидатов: от спецсплавов до керамики и композитов, что позволит значительно уменьшить площади панелей теплосброса. Разработчик - ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша».
Испытания движителей ИД-200 и ИД-500.
На орбите ТЭМ ожидают трансформации: он должен уместиться в головном обтекателе РН, а потом "раскрыться".
Уже сейчас происходит сборка отдельных элементов ТЭМ и их испытания. Видно, что основой ТЭМ является цилиндрическая конструкция - силовые элементы, позволяющие удалить ЯЭУ от полезной нагрузки на максимальное расстояние в десятки метров.
Вот здесь видны кадры с испытаний в "Арсенале" трансформации - как одну цилиндрическую часть конструкции пробуют вытаскивать из другой.
Более сложный вариант испытаний.
На эту основу навешиваются внешние элементы, которые хорошо видны на рисунках.
Так, судя по всему, часть конструкции выглядит в собранном виде. Собранные радиаторы-излучатели для сброса избыточного тепла в космос.
Ведётся сборка и других элементов конструкции ТЭМ.
Видимо, изучают вот эту часть установки.
Макет двигательной установки также готов и испытывается - на фото.Судя по всему. кто-то неверно подписал фото - мне кажется, что это - один и тот же блок в разобранном (справа) и собранном (слева) вариантах.
Вот он на модели.
4. Модуль полезной нагрузки
МПН будет намного меньше и легче ТЭМ, потому его планируют запустить РН «Ангара-А5» с грузоподъёмностью 25 т. на НОО.
5. Модификации вдогонку
Ещё не готов полностью сам аппарат, а ему уже готовят модификации. 5 апреля 2022 г. на открытом научном семинаре Госкорпорации «Росатом» «Управляемый термоядерный синтез и плазменные технологии» было заявлено, что Троицкий ТРИНИТИ планирует к 2024 г. завершить разработку прототипа плазменного ракетного двигателя взамен испытываемому ионному ИД-500. Их планируют применять на последующих версиях ТЭМ или при его апгрейдах.
22 июля 2022 г. Владимир Кошлаков (гендиректор Центра Келдыша) в интервью РИА Новости сказал, что продолжаются работы над холловскими и ионными двигателями при условии их применения в рамках 1-й планируемой миссии ТЭМ в 2030 г. Эксперимент «Капля-2-2» намечен на 2024 г., и в случае подтверждения создания замкнутого контура охлаждения (генерация капель - улавливание в приёмнике), можно будет приступать к строительству штатного изделия. А реализации такой технологии позволит в дальнейшем увеличить мощность минимум вдвое. Для защиты радиаторов охлаждения от микрометеоритов в Центре Келдыша ведётся отработка использования самовосстанавливающегося материала. Он обладает высокой скоростью залечивания - меньше, чем за секунды может устранять дефекты размерами 1-3 мм. Когда такой материал чем-то пробивается, он становится не хрупким, а пластичным, а образованное отверстие постепенно затягивается.
6. Способ эксплуатации
Полёты на "Зевсе" будут сильно отличаться от полётов на предыдущих аппаратах.
7. 2 первые миссии "Зевса"
В 2022 г. исполнительный директор "Роскосмоса" Александр Блошенко заявил, что:
1) 1-я миссия ("лунная") буксира состоится в 2030 г., ТЭМ и МПН будут выведены на НОО с космодрома "Восточный". Затем будет проведена стыковка и осуществлён облёт Луны и возврат к Земле. Перелёт с околоземной орбиты комплекса на орбиту Луны с полезной нагрузкой до 10 т. займёт около 200 суток.
2) 2-я миссия ("венерианско-юпитерианская"). После стыковки ТЭМ на НОО Земли с другим МПН «Зевс» полетит в сторону Венеры, совершит там гравитационный маневр и направится к спутникам Юпитера. его задачей станет поиск жизни на спутниках Юпитера. В планах "Роскосмоса" - изучить атмосферу, магнитосферу и внутренние источники энергии Юпитера, подлёдные океаны Европы и Ганимеда. Длительность миссии оценивают в 50 месяцев, она завершится в 2034 г. Да, и чтобы было понятно - о пилотируемом полёте никто не говорит. Это - автоматическая миссия.
После того, как ресурс ЯЭУ (около 10 лет), будет исчерпан, ТЭМ будет переведён на орбиту захоронения. Учитывая, что 2 первые миссии займут 4 года, хватит модуля на 2 такие миссии и работу на маршруте к Луне в течение 2-х лет.
Подведём итоги: мы пока опережаем США и других конкурентов в создании этого инновационного проекта, который способен перевернуть все представления о перелётах космических аппаратов внутри Солнечной системы. Выйдя на серию, мы сможем изготавливать ТЭМы уже серийно, снижая их стоимость и развивая их возможности. Ни в к оем случае нельзя прекращать или снижать темп работ в этом направлении - Россия может вернуть себе владение передовыми технологиями в космосе, что и на Земле принесёт результаты.
Бонус для дочитавших: видео про наш буксир "Зевс".
Смотрите мои публикации, ставьте лайки и подписывайтесь на мой канал, а я постараюсь и далее разбирать с непривычных точек зрения подобные исторические ситуации.
Автор: Глеб Алексушин