На фото: тягач КамАЗ-5490 в беспилотном исполнении. Все мы знаем про автобуксиры, предназначенные для перевозки тяжелых грузов. Например, на Автомалиновке достаточно часто можно встретить седельные тягачи, которые везут большие полуприцепы и автопоезда. Вот такой тягач КамАЗ-5490, бестселлер мирового автомобильного рынка, готовится к выпуску в беспилотном исполнении. Автопоезд КамАЗ сможет двигаться по дорогам без водителя, а права категории “Е” ему выпишут современные технологии искусственного интеллекта, которые сейчас находятся в стадии становления. Но в этой статье мы поговорим о буксирах, которые работают по правам категории “К” – “Космос”. У этих аппаратов нет права передвижения по дорогам и даже по воздуху – они работают там, где кончается земная атмосфера, доставляемые туда мощными ракетами-носителями (РН). И только по завершению работы некоторые из них возвращаются в атмосферу – где сгорают, как метеоры, чтобы не остаться в виде “космического мусора” на околоземной орбите. Но многие из них все-таки навеки остаются в космосе – ближнем на т.к. орбите захоронения или дальнем на околосолнечных орбитах. А что общего есть у этих космических странников с земными тягачами – мы узнаем из статьи.

Блок “Д” РН Н-1

Разгонные блоки и ракетные ступени

Конечно же, все космические буксиры изначально работают в беспилотном режиме, предвосхищая эру всеобщего беспилотного транспорта. Он называются, в зависимости от их предназначения, разгонными блоками (РБ) или разгонно-тормозными блоками (РТБ). Например, это РТБ “Д” советской ракеты-носителя H-1, ставший прародителем серии известных разгонных блоков серии “ДМ”. Его назначение заключилось в выводе пилотируемого лунного комплекса на орбиту Луны и отправке к ней посадочного лунного корабля. По завершении своей миссии блок “Д” должен был выключиться и остаться на окололунной орбите – до тех пор, пока он не разбивался о поверхность Луны из-за гравитационных возмущений.

Так получилось, что большая часть космических тягачей – разгонных блоков создавалась именно в рамках советской и позднее – российской космической программы. Эти блоки имеют морские названия – “Фрегат”, “Бриз” или буквенные обозначения – “Л” для РН “Луна” и “Молния”, “Д” для РН Н-1, и, наконец, “ДМ” – “Д” модифицированный для ракет “Протон”, “Зенит” и в будущем – “Ангара”.

В отличие от этого, в США предпочитают наделять функциями разгонных блоков верхние ступени (ВС) ракет-носителей, обеспечивая их возможностью многократного включения ракетных двигателей (РД) – сначала для выхода на околоземную орбиту, а затем для последующих маневров. К примеру, именно так отправили по направлению к Марсу родстер “Тесла” – трехкратным включением РД верхней ступени ракеты – носителя Falcon Heavy. Это был испытательный запуск.

Американский подход имеет свои достоинства и недостатки, на которых мы здесь не будем задерживаться. Но в нашей ракетной технике до сих пор принято включать РД верхней ступени РН только один раз, а функцией многократного включения наделять РД разгонного блока – который вместе со спутником прячется под головной обтекатель, образуя т.н. “космическую головную часть” (КГЧ). Эти обеспечивает большую гибкость в проектировании РБ, оптимального для решаемой задачи.

Почему ядерные космические буксиры – это будущее космонавтики?

И вот теперь на повестку дня встает задача полета человека к Венере, Марсу, астероидам, спутникам Юпитера и другим интересным объектам Солнечной системы. Специфика этой задачи в том, что лететь надо далеко и на более высокой скорости, чем при полете к Луне и потом еще и возвращаться с экипажем на Землю, преодолевая сотни миллионов километров космического пространства.

Разгонно-тормозной блок решает эту задачу по реактивному принципу, за счет расхода т.н. “рабочего тела”, образующегося в ракетных двигателях. Здесь ключевое значение имеет скорость истечения рабочего тела, которая определяет возможный эффект разгона ракеты. Рабочего тела требуется много, вплоть до того, что его масса может на порядок превысить массу конструкции блока – этот важный параметр у ракетчиков называется конструктивным совершенством (КС).

Вид топлива или тип ДУ	РБ или ВС РД	Удельная тяга в вакууме	Скорость истечения в вакууме м/с	КС	ХС м/c	Время работы ч
AT- НДМГ	Бриз-М 14Д30	0.09	3226	8	7088	0.91
кислород- керосин	ДМ-03 11Д58М	0.4	3540	8	7778	0.22
кислород- метан	Starship Raptor	0.93	3727	10	8937	>0.1
кислород- водород	Delta RL10B2	0.36	4531	7.8	9854	0.31
твердофазный ЯРД	РД-0410	0.19	8924	3.2	12800	1
плазменный РД	Геркулес ДАС-200	0.000085	30000	1	20800	5000
	Нуклон СПД-290	0.000030	33000	1	22900	16000
ионный РД	JIMO Herakles	0.000035	70000	0.5	28400	20000
	ТЭМ ИД-500	0.000045	70000	1	48500	21500

В таблице приведены характеристики современных российских разгонных блоков Бриз-М и ДМ-03, верхней ступени американской РН “Дельта”, а также анонсированные характеристики орбитальной ступени Starship и перспективных космических буксиров. Они иллюстрируют возможности применяемых сейчас химических ракетных топлив в сравнении с будущими ядерными установками.

Удельная тяга рассчитывается как отношение тяги двигательной установки (ДУ) к начальной массе заправленной топливом ракетной ступени. От нее зависит время работы ракетных двигателей для решения поставленной задачи, которое может изменяться в широких пределах.

Скорость истечения рабочего тела I и конструктивное совершенство К (отношение массы рабочего тела к массе конструкции) являются основанием для расчета характеристической скорости V по формуле Циолковского:

V = I ln (1 + K)

Характеристической называется предельная скорость, на которую может разогнать себя космический аппарат (КА) без учета веса полезной нагрузки. Эта скорость суммируется с орбитальной скоростью КА и позволяет ему покинуть пределы гравитационного поля планеты, чтобы отправиться в дальнее космическое путешествие. Естественно, что характеристическая скорость (XC) может расходоваться не только на отлет с орбиты Земли, но и на коррекции траектории движения и торможение у целевого небесного тела. А также на обратный путь к Земле, если он предусмотрен заданием.

Понятно, что с полезной нагрузкой предельная скорость КА будет меньше – точь в точь, как у автомобилей, но даже и для обычного седельного тягача бывает полезно знать его скорость и пробег порожняком. Точно также и ХС ракетного блока дает первое представление о его возможностях.

Наконец, в графе “время работы” указано время, в течение которого ДУ расходует весь запас топлива в режиме номинальной тяги. Не следует путать это параметр с заявленным ресурсом работы КА, который обычно больше, потому что тяга в различных режимах работы ДК может отличаться от номинальной. А также некоторые КА могут быть дозаправлены и использованы повторно.

Предупреждение: не следует использовать нашу таблицу, как источник справочной информации – поскольку точные параметры незавершенных и перспективных разработок нам неизвестны. Оценочные и расчетные значения даны нами только для того, чтобы читатели Автомалиновки могли узнать их примерную величину и соотношение.

С теорией все, теперь перейдем к конструкциям. Мы рассказали минимум того, что необходимо для понимания основной части статьи и в дальнейшем постараемся обойтись без углубления в сложности.

Ограничения химических РД

Starship тормозит в атмосфере Марсе

Химические РД разгоняют космический аппарат с помощью сжигания компонент ракетного топлива (КРТ) – горючего и окислителя. Эти РД создают большую тягу, которой хватает не только на маневры в космосе, но и для т.н. довыведения КГЧ на орбиту после завершения работы верхней ступени. Но обеспечиваемая химическими РД скорость мала и, несмотря на все конструктивные ухищрения, ее вполне хватает только для полета к планетам Солнечной системы в один конец.

Перспективную метановую ракету Starship для возвращения с Марса на Землю предполагается заправлять метаном и кислородом… на Марсе, для чего там надо организовать соответствующее производство. Вот так – сначала колонизация Марса и создание там местной марсианской промышленности, а уже затем возможность вернуться на Землю! Не сумели освоить промышленное производство КРТ? Оставайтесь на Марсе, земляне про вас не забудут и будут слать продуктовые посылки. При этом открытым остается вопрос о сохранности криогенных КРТ во время долгого межпланетного перелета. Поэтому вся эта американская затея с освоением Марса пока выглядит больше как научно-техническая фантастика с вкраплениями пиар-шоу, чем как реальное предприятие.

Химическое ракетное топливо позволяет изучать Солнечную систему с помощью автоматических межпланетных станций (АМС), которые имеют небольшую массу и обычно летят в один конец. Но оно плохо подходит для межпланетных экспедиций человека – здесь нужны ракетные двигатели, построенные на новых принципах.

Ядерный РД-0410

Ядерные РД

Идея ядерных РД (ЯРД) заключается в применении рабочего тела с малой молярной массой, благодаря чему повышается скорость истечения реактивных газов. Если в химических РД реактивная сила создается продуктами сгорания ракетного топлива – водой, углекислым газом, азотом (H₂O, CO₂, N₂ и т.п.), то в ЯРД реактивная тяга создается нагретым в ядерном реакторе водородом (H₂), молярная масса которого на порядок меньше молярной массы продуктов сгорания. Поэтому достигается более высокая скорость истечения и, несмотря на большую массу ядерной ДУ, более высокая характеристическая скорость.

Поскольку в ЯРД нет окислителя, то нагрев водорода выполняется в ядерном реакторе, работающем на высокообогащенном уране-235. При этом скорость истечения ЯРД определяется температурой, до которой можно нагреть водород в активной зоне реактора. Поэтому рассматриваются три типа ЯРД – твердофазный, жидкофазный и газофазный в зависимости от агрегатного состояния активной зоны и ее температуры. В 60-70-x годах были созданы и испытаны только твердофазные ЯРД с относительно малой скоростью истечения – но вдвое превосходящей ту, которую удается получить в самых совершенных химических РД. Полет к Марсу с помощью твердофазного ЯРД по-прежнему занимает много времени (2-3 года в зависимости от выбранной схемы), но для него уже не приходится строить межпланетный космический “бензовоз” мегалитической массы.

Ограничения ядерных РД

Известным недостатком ЯРД является невозможность старта с поверхности Земли из-за большой массы ядерного реактора и фактора радиоактивного загрязнения местности.

Иначе было бы очень хорошо стартовать с Земли именно на ЯРД, потому что ядерным ракетам подходит простейшая одноступенчатая схема выведения (SSTO – Single Stage to Orbit). Но земных ядерных ракет нет по той же причине, по которой нет ядерных автомобилей и ядерных самолетов.

Космические ядерные буксиры должны выводиться на орбиту с помощью обычных “химических” ракет-носителей, которые должны быть надежным, чтобы не “уронить” свой радиационно опасный груз на Землю. Заметим, что создание надежных РН – это отдельная тема для серьезного разговора, поскольку нынешние РН теряют свою ПН весьма часто (представьте себе грузовик, который ломается в каждой 20-й поездке – станет ли шофер возить на таком не то что ядерный, а любой обычный груз)? Дополнительно должны быть приняты меры для предотвращения аварийного схода ЯРД буксира с околоземной орбиты – для этого хорошо подходят опорные орбиты высотой около 650 км или выше, где спутник может находиться в течении нескольких тысячелетий.

По совокупности причин (опасения начет ядерных реакторов и отсутствие подавляющего преимущества по ХС над ракетами с химическими двигателями), ЯРД пока еще не нашли применения в космосе. И поскольку космические аппараты с ними еще не созданы, то в нашей таблице даны ориентировочные характеристики гипотетического ядерного межпланетного буксира – определенные исходя из заявленного времени работы советского РД-0410.

Электрические РД с ядерной энергетической установкой

Альтернативой ядерным РД являются ионные РД, в которых реактивная тяга создается за счет разгона заряженных ионов в электрическом поле до фантастической скорости – которая теоретически может составлять 250 км/сек. В качестве рабочего тела применяется инертный газ (ксенон, аргон и т.п.) или ртуть. А энергия для работы ионного РД получается от солнечных батарей или от ядерной энергетической установки (ЯЭУ).

Другим типом электрических РД является плазменные РД на эффекте Холла. В отличие от высоковольтных ионных РД, плазменные РД относятся к сильноточному классу. Их тяга выше, чем у ионных РД но достигаемая скорость истечения вдвое ниже.

ДУ ядерного космического буксира “Нуклон”

Особенностью всех электрических РД (ЭРД) является малая тяга, которая измеряется десятками грамм и большое, очень большое время работы. Любителям автомобильного драйва разгон на ЭРД покажется ездой не на ослике, и даже не на черепахе – на улитке! Но итоговая скорость электрореактивной “улитки” получается намного выше, чем с химическими или даже ядерными РД, потому что те очень быстро, за время менее часа, расходуют весь запас ракетного топлива и в дальнейшем оказываются совершенно бесполезными. А ЭРД работают, работают и работают – неделями, месяцами и, если потребуется – даже годами. Рабочее тело расходуется исключительно экономно и время работы ограничивается не сколько его возможным запасом, сколько ресурсом двигательной установки. Это в перспективе радикально ускорит межпланетное перелеты, причем при увеличении расстояния в четыре раза время перелета с нарастающей скоростью увеличивается примерно вдвое – поэтому появляется возможность за относительно небольшое время долететь до любой планеты Солнечной системы.

В Росатоме сгоряча пообещали, что на их новой ядерной установке можно будет долететь до Марса за 1.5 месяца и потом вернуться обратно. Второе – правда, а первое теоретически возможно, но с более мощными и тяговооруженными межпланетными буксирами, нежели те, которые сейчас создаются в Росатоме и Роскосмосе. Что касается проектируемых ныне аппаратов, то они будут разгоняться слишком медленно, особенно много времени проводя в “гравитационных ямах” вблизи планет. Где только для выхода из сферы влияния Земли потребуется много месяцев. Т.е. создаваемые ныне “электрореактивные улитки” пока еще слишком “улиточные” – но с присущей им неторопливостью они будут решать задачи, недоступные для ракет с химическими РД.

Для применения в тяжелых космических буксирах в России создавался ионный РД ИД-500 (центр Келдыша) и плазменный РД СПД-290 (ОКБ “Факел”). Исходя из заявленных параметров данных ЭРД и доступных в открытых источниках сведений, нами определены предположительные параметры космических буксиров. А так же для сравнения приведены целевые параметры советского межорбитального буксира “Геркулес” и американской ядерной межпланетной станции JIMO, которые являются предшественниками современных ядерных буксиров.

Насколько реальны аппараты с электрическими РД и ядерной энергетической установкой?

Ионные и плазменные РД уже давно и активно применяются в космосе, причем одним из основных их поставщиков на мировой рынок является Россия. Отработана и технология ядерных энергетических установок. Поэтому задача поначалу кажется простой – надо отмасштабировать существующие технологии по мощности, подняв отдачу ядерной энергетической установки до мегаваттного класса и увеличив тягу РД.

Вот здесь и возникает основная проблема. Ядерные ЭУ работают с ограниченным КПД, например, порядка 25%. Остальные 75% выделяемой тепловой энергии надо отводить от установки, чтобы она не раскалилась, как маленькое Солнце. На Земле автомобили охлаждаются воздухом, электростанции – водой из отстойников и водохранилищ. Но в безвоздушном и безводном пространстве космоса нет ни того, ни другого. Если говорить о химических и ядерных РД, то они эффективно охлаждаются за счет истечения нагретой реактивной струи, которая уносит с собой избыточную тепловую энергию. Но реактивная струя ионного или плазменного РД уносит с собой только ту часть энергии, которая определяется его собственным КПД, и то не всю. Что же касается тепла ЯЭУ, то его надо сбрасывать за счет теплового излучения.

Транспортно-энергетический модуль (ТЭМ)

Вот мы и подобрались к главным лозунгам современности. В 2010 году Роскосмос утвердил техническое задание на создание ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) мегаваттного класса. Эскизный проект был подготовлен РКК “Энергия” в 2013 году, а в 2014 году начались испытания ионных двигателей ИД-500 с изменяемой тягой в диапазоне 375 – 750 мН. Всего на ЯЭДУ устанавливается до 24 РД ИД-500 с суммарной тягой 18 ньютонов (1.8355 кгс). Энергетический бюджет каждого РД ИД-500 составляет 35 кВт, а их суммарная мощность – 840 кВт. Мощность обеспечивающей энергии ЯЭДУ – 1 МВт, тепловая мощность – 3.8 МВт при КПД преобразования энергии 26%. Полезная нагрузка (блок научной аппаратуры, спутники, посадочный модули и т.п.) пристыковываются к кормовой части ТЭМа, подальше от радиоактивной ядерной установки и получают от нее питание до 225 кВт.

Ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса

По главному вопросу – охлаждению ЯЭДУ было предложено использовать инновационную капельную систему. Ее идея немного похожа на идею системы капельного полива в наших теплицах. Теплоноситель (кремнийорганическая жидкость) проходит в виде капельных струй через космический вакуум и улавливается специальными приемниками для замыкания цикла. Работа системы капельного охлаждения видна на плакате ЯЭДУ в виде четырех плоских потоков. За счет большой площади поверхности капель установка получается исключительно эффективной – с охлаждением теплоносителя до 320 градусов Кельвина (всего около 50 градусов Цельсия в сравнении с 80 градусами в автомобильном радиаторе), легкой конструкцией и естественной защитой от пролетов микрометеоритов. Только габариты получались большими, но это общее свойство любых систем охлаждения космической ЯЭДУ. Из-за габаритов ТЭМ должен выводится на орбиту Земли в сложенном состоянии и затем разворачиваться в космосе в рабочее состояние. Надо сказать, что сам ТЭМ на орбиту пока не попал, но эксперименты по проверке идеи капельного охлаждения были проведены на МКС (Капля и Капля-2).

Еще одной особенностью ТЭМа стало применение турбогенераторной схемы выработки электроэнергии вместо принятого в нынешних космических ядерных реакторах термоэмиссионного преобразования. Принятые решения позволили увеличить КПД преобразования энергии до очень высокой величины в 26%. А на этапе обсуждения идеи даже ставилась задача довести КПД до 34%, что очень недурственно в сравнении, например, с нынешними автомобильным двигателями. Подумайте сами – расход топлива измеряется не граммами в секунду, как в автомоторе, а граммами в неделю, потому что оно ядерное. Мощность установки – как у гоночного грузовика МАЗ-6440RR, а скорость… см. нашу таблицу.

На этом супергоночном КА можно прилететь куда угодно – от Венеры до Плутона и объектов пояса Копейра. Причем не только пролететь, но и затормозить около них, собрать образцы вещества и доставить их для изучения на Землю. Невиданные возможности!

В реактор на быстрых нейтронах с гелиево-ксеноновым теплоносителем загружается высокообогащенный уран-235. Установка, т.е. реактор, турбина, генератор и система охлаждения должны работать в космосе 10 лет без какого-либо технического обслуживания, что само по себе является нетривиальной инженерно-конструкторской задачей. Кроме того, проблемой является подъем ресурса ионных РД с нынешних 5000 до требуемых 50000 часов.

Вес космического аппарата ТЭМ – транспортно-энергетического модуля ограничен возможностями самой мощной российской ракеты-носителя Ангара-А5 (22 тонны). На горизонте нарисованы и более мощные ракеты, но это финансовыми вилами на воде писано, поэтому надо умещаться в весовой бюджет. По факту он существенно меньше 22 тонн, поскольку по соображениям радиационной безопасности требуется доставка ТЭМ не на самую низкую 200 км, а на более высокую монтажную орбиту высотой 400 км. Орбита базирования ТЭМ находится еще выше – 800 км.

Современное состояние – Нуклон

В сентябре 2020 года был анонсирован проект “Нуклон”, который во многом отличается от исходного ТЭМа. Основное конструктивное изменение – это отказ от капельной системы охлаждения в пользу традиционных панельных радиаторов и от турбогенераторной схемы в пользу проверенной термоэмиссионной схемы с КПД порядка 10%.

Насколько можно предположить, изменение концепции связано с проблемами, возникшими при решении инновационных задач по созданию новой системы охлаждения и работающей в космосе турбины. Использование уже проверенных решений сделало задачи разработки ЯЭДУ более реальными.

Невысокий КПД термоэмиссионной схемы в самом деле не является большой проблемой. Она решается путем увеличения загрузки ядерного топлива, вес которого составляет малую часть массы ТЭМа, а рассеиваемая в космосе энергия увеличивается благодаря увеличению выходной температуры теплоносителя. Более существенные трудности создает невысокое выходное напряжения термоэмиссионных преобразователей – около 48 вольт, как в известной автомобильной схеме Mild Hybrid. Но в автотехнике от 48-вольтовой сети запитываются только слабые электромоторы, а при необходимости поднять мощность электрического привода напряжение бортовой сети электромобиля увеличивают до 400 и даже 800 вольт. В ЯЭДУ напряжение “бортовой сети” ионных РД ИД-500 должно составлять 4500 вольт! Это делает необходимым наличие мощной системы передачи и преобразования энергии, надежно защищенной от радиации ядерного реактора. Поэтому есть вероятность, что на “Нуклоне” будут работать низковольтные плазменные РД СПД-230 или перспективные СПД-290 с тягой 1500 мН и мощностью 30 кВт. Конструктивные решения, закладываемые в ядерный буксир “Нуклон”, станут известны после завершения аванпроекта, который стартует в конце 2020 года.

Цели полета “Нуклона” – Луна, Венера, Юпитер и его спутник Каллисто

Проект “Нуклон” рассчитан на старт первой межпланетной миссии в 2030 году, т.е. через 10 лет после начала проектирования. Полет будет непилотируемым. На первом этапе испытаний буксир, выведенный в космос с космодрома “Восточный”, состыкуется c модулем полезной нагрузки и отправится с ней к Луне, где оставит научно-исследовательский спутник. На втором этапе испытаний “Нуклон” полетит в Венере, куда также доставит исследовательский спутник. Совершив гравитационный маневр около Венеры, зонд последовательно пересечет орбиты Земли, Марса, пояс астероидов и направится к самой большой планете Солнечной системы – Юпитеру. Там пройдет третий этап – “Нуклон” выйдет на орбиту Юпитера и затем – на орбиту его спутника Каллисто, где выполнит программу научных исследований с целью подготовки к созданию обитаемой базы(!).

Почему Каллисто?

JIMO (Jupiter Icy Moon Orbiter)

Каллисто имеет несколько большие по сравнению с Луной размеры. Это самый удаленный от Юпитера галилеев спутник с небольшим радиационным фоном. Его интересной особенностью является наличие остаточных следов атмосферы и океана из холодной (-20 градусов) жидкой воды под давлением на глубине 100-200 км. Каллисто, как и все другие большие спутники Юпитера, повернута к планете одной стороной, что удобно для наблюдения за этим гигантом Солнечной системы. И не только за ним – именно с Каллисто можно круглосуточно наблюдать за всеми остальными галилеевыми спутниками – Ио, Европой и Ганимедом.

Проект полета к спутникам Юпитера на ядерном аппарате не так давно прорабатывался в США. Это был JIMO (Jupiter Icy Moon Orbiter – спутник ледяных лун Юпитера). Финансирование американского проекта было прекращено в 2005 году не этапе решения концептуальных технических проблем. Ядерный аппарат JIMO должен был быть очень тяжелым (более 36 тонн), из которых 12 тонн приходится на ксенон для ионных РД Herakles. Электрическая мощность реактора должна была составить 200 кВт. К Юпитеру данный беспрецедентно тяжелый КА должен был доставить груз научных приборов весом 1.5 тонны. А сама миссия JIMO включала в себя изучение Каллисто, Ганимеда и финальную “парковку” около Европы.

Технические решения “Нуклона” также близки к проекту советского межорбитального буксира “Геркулес”, который собственно и стал отправной точкой для проекта ТЭМа. Так что история попыток создания ядерного космического буксира достаточно долгая и насчитывает не одно десятилетие.

Полетит или не полетит?

В настоящее время созданием ядерного планетолета занимаются только в России. И разработка идет непросто. ТЭМ создавали в течении 10 лет и в итоге в апреле 2020 года проект был остановлен. Заявленной причиной остановки является неготовность стендово-испытательной базы для макета наземного прототипа ТЭМ, которую должны были создать в Центре Келдыша. Но понятно, что стенд можно построить только под готовый прототип. А о готовности прототипа ТЭМ в соответствии с заявленными техническими решениями и заданием не сообщалось.

Зато уже есть отдельные конструкции “Нуклона”, который построен на совсем других технических принципах – общего у него с изначальным ТЭМом, пожалуй, один только ядерный реактор. И то реактор придется сделать с 2.5 раза большей загрузкой ядерного топлива и соответственно выросшей тепловой мощностью, чтобы скомпенсировать уменьшение КПД преобразования энергии. Или перевести аппарат из мегаваттного класса в более скромный 200-400 киловаттный. На видеоролике “Нуклона” видны всего 4 РД – если это будут, как мы предполагаем, перспективные плазменные СПД-290, то их суммарная энергетическая мощность составит всего 120 кВт и тяга – всего 6 ньютонов (около 600 грамм), что явно недостаточно для решения задач космического буксира. А ионные РД и того слабее. Но мы полагаем, что более вероятен вариант с 8 плазменными ЭРД общей мощностью 240 кВт.

Полетит ли ТЭМ-2 “Нуклон”? На его создание вновь выделено 10 лет, за которые надо детально проработать все технические решения. И думается, что мы еще не скоро узнаем о результатах его разработки, которая началась заново. Но работа будет продолжаться вплоть до проведения летных испытаний аппарата – залогом того служит внимание, которое уделяется в России развитию всевозможных ядерных технологий. Другой вопрос – насколько подойдет этот будущий ядерный буксир для изучения дальнего космоса? Поскольку известной проблемой советской и российской космических программ является создание надежных КА и АМС с длительным сроком работы. Возможно, что этот буксир будет поначалу работать не “планетарным дальнобойщиком”, а “лунным трактором” ближнего радиуса действия для доставки спутников на геостационарную и лунные орбиты. И только потом, после отработки технологий и в рамках международного сотрудничества он начнет совершать полеты к планетам.

Спутник Юпитера – Каллисто

Что касается межпланетных полетов человека, то это дело еще более далекого будущего (и намного более мощных космических аппаратов). Перед тем, как создавать базу на спутнике Юпитера – надо построить базы на полюсах Луны, а это отдельная запутанная история, которая рассказывается в одной из наших прежних статей – “Космические гонки XX и XXI века: возвращение на Луну”.

Технологии ЯЭДУ	ТЭМ 2010-2020	Нуклон 2020-2030
преобразование энергии	турбогенераторное	термоэмиссионное
охлаждение	капельное	радиаторное
реактивные двигатели	ионные	ионные или плазменные

Вот такой ядерный аппарат создается для космоса – с КПД как у паровоза, странно выглядящий и совершенно непохожий на стремительные ракеты… Межпланетным электромобилям 30-х годов будет очень далеко до совершенства земной автомобильной техники, но именно им предстоит осваивать Солнечную систему. Надо также отметить, что и обычные земные электромобили еще только начали развитие к своему техническому совершенству и доминированию – в XXI веке мы станем свидетелями перевода Земли и космоса на электротягу!

Видео про “Нуклон”

Сокращения:

• РН – ракета-носитель
• РБ – разгонный блок
• РТБ – разгонно-тормозной блок
• РД – ракетный двигатель
• ЯРД – ядерный двигатель
• ЭРД – электрический ракетный двигатель
• КГЧ – космическая головная часть
• КРТ – компоненты ракетного топлива
• КС – конструктивное совершенство
• ХС – характеристическая скорость
• КА – космический аппарат
• КК – космический корабль
• УИ – удельный импульс
• ДУ – двигательная установка
• ЯЭУ – ядерная энергетическая установка
• ЯЭДУ- ядерная энергодвигательная установка
• АМС -автоматическая межпланетная станция

Автор: sergio99
Источник: https://www.ao.by/

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!