Um dos projetos mais ousados dos últimos anos no campo da tecnologia espacial está em desenvolvimento, e há motivos para boas notícias. Recentemente soube-se da conclusão das obras do projeto "Criação de um módulo de transporte e energia baseado numa central nuclear da classe megawatt". Agora, os cientistas precisam realizar uma série de trabalhos subsequentes, e o resultado final será o surgimento de um módulo completo adequado para uso.
Relatório de trabalho
No final de julho, a Roskosmos aprovou um relatório de 2018 indicando as principais áreas de atuação e os sucessos da organização. Entre outras coisas, o relatório menciona o projeto “Criação de um módulo de transporte e energia baseado em uma usina nuclear de classe megawatt”, desenvolvido no âmbito do Programa Estadual “Atividades espaciais da Rússia para 2013-2020”.
De acordo com o relatório, esse projeto foi concluído no ano passado. Como parte desse trabalho, a documentação do projeto foi preparada, produtos individuais foram fabricados e testados. Enquanto falamos sobre os componentes do layout futuro do protótipo de solo do módulo de transporte e energia (TEM).
O trabalho de criação do TEM não para por aí. Todas as atividades futuras serão realizadas no âmbito do programa espacial federal existente. Infelizmente, o relatório Roscosmos não fornece detalhes técnicos do projeto TEM em sua forma atual e também não indica o momento do trabalho. No entanto, esses dados são conhecidos de outras fontes.
História do problema
De acordo com o relatório da Roscosmos, o trabalho com TEM continua e deve entrar em uma nova etapa em breve. Isso significa que os planos para criar um foguete fundamentalmente novo e tecnologia espacial, aprovados há quase 10 anos, serão cumpridos em um futuro previsível.
A ideia de um módulo de transporte e energia baseado em uma central nuclear (NPP) na sua forma atual foi proposta em 2009. O desenvolvimento deste produto estava a cargo das empresas Roscosmos e Rosatom. O papel principal no projeto é desempenhado pela Rocket and Space Corporation Energia e o Federal State Unitary Enterprise Keldysh Center.
Em 2010, teve início o projeto, começaram os primeiros trabalhos de pesquisa e design. Na época, argumentou-se que os principais componentes da usina nuclear e do TEM estariam prontos até o final da década. O projeto preliminar do TEM foi preparado em 2013. Em 2014, os testes dos componentes da usina nuclear e do motor iônico ID-500 começaram. No futuro, houve inúmeros relatos de vários trabalhos e sucessos. Vários elementos de usina nuclear e TEM foram construídos e testados, bem como foi realizada uma busca por áreas de aplicação de novas tecnologias.
Conforme o projeto TEM foi desenvolvido, imagens mostrando a aparência aproximada deste produto foram publicadas regularmente em fontes abertas. A última vez que esses materiais apareceram em novembro do ano passado. É curioso que esta versão da aparência fosse marcadamente diferente das anteriores, embora tivesse alguma semelhança nas características básicas.
Características técnicas
O módulo de transporte e energia é considerado um veículo polivalente para trabalhar no espaço, tanto em órbitas terrestres como em outras trajetórias. Com sua ajuda, no futuro, pretende-se lançar a carga útil em órbitas ou enviar para outros corpos celestes. Além disso, TEM pode ser usado para manutenção de espaçonaves ou no combate a detritos espaciais.
O TEM receberá treliças portáteis deslizantes, devido às quais serão fornecidas as dimensões necessárias. Nas fazendas é proposta a montagem de uma unidade de energia com instalação de reator, complexo de instrumentação e montagem, docas, painéis solares, etc. Na seção da cauda do módulo, motores de foguetes elétricos de cruzeiro e de manobra estarão localizados. A carga útil será transportada por meio de dispositivos de encaixe.
O principal componente do TEM é a usina nuclear da classe megawatt, que vem sendo desenvolvida desde 2009. O reator da instalação deve se diferenciar pela resistência especial a cargas de temperatura, que está associada a modos especiais de seu funcionamento. Uma mistura de hélio-xenônio foi selecionada como refrigerante. A energia térmica da instalação chegará a 3,8 MW, e a energia elétrica - 1 MW. Para descarregar o excesso de calor, é proposto o uso de um refrigerador com radiador de gotejamento.
A eletricidade de uma instalação nuclear deve ser fornecida a um motor de foguete elétrico. Um promissor motor iônico ID-500 está em fase de testes. Com uma eficiência de até 75%, deve apresentar uma potência de 35 kW e um empuxo de até 750 mN. Durante os testes de 2017, o produto ID-500 funcionou no estande por 300 horas com potência de 35 kW.
De acordo com os dados de anos anteriores, o TEM na posição de trabalho terá um comprimento de mais de 50-52 m com um diâmetro (para treliças abertas e elementos sobre eles) acima de 20 m. A massa é de pelo menos 20 toneladas. Ou vários veículos de lançamento com montagem subsequente. Em seguida, a carga útil deve atracar com ele. A vida útil projetada, limitada pela vida útil do reator, é de 10 anos.
Grandes perspectivas
A principal característica de um TEM com uma usina nuclear, que fundamentalmente o distingue de outros foguetes e tecnologia espacial, é o impulso específico mais alto. A utilização de uma central elétrica especial e de um motor elétrico de foguete permite obter os parâmetros de empuxo necessários com um consumo mínimo de combustível nuclear. Assim, o TEM, em teoria, é capaz de resolver problemas inacessíveis aos sistemas tradicionais de foguetes movidos a combustível químico.
Graças a isso, é possível usar mais ativamente os motores de sustentação e manobra durante todo o vôo. Em particular, isso permite o uso de trajetórias de vôo mais favoráveis para outros corpos celestes. A vida útil de 10 anos permite que o TEM seja usado várias vezes em diferentes missões, reduzindo o custo de organizá-las. Em geral, o surgimento de sistemas como o TEM com uma usina nuclear dará à cosmonáutica novas oportunidades em todas as principais esferas de atividade.
Os motores TEM padrão devem usar apenas parte da eletricidade dos sistemas de geração. Consequentemente, permanece uma grande margem de energia adequada para uso pelo equipamento alvo.
No entanto, também existem desvantagens significativas. Em primeiro lugar, é a necessidade de desenvolver toda uma gama de novas tecnologias e a complexidade geral do projeto. Como resultado, a criação de um TEM requer muito tempo e financiamento adequado. Assim, o projeto Roscosmos vem sendo desenvolvido há cerca de 10 anos, mas a aplicação prática do TEM acabado ainda está em um futuro distante. O custo total do projeto é estimado em 17 bilhões de rublos.
O uso de uma usina nuclear leva a sérias restrições em vários estágios. Por exemplo, testar uma usina nuclear acabada ou TEM como um todo só é possível em órbitas, o que minimizará os danos de possíveis situações de emergência. O mesmo se aplica à operação de um módulo de transporte e energia pronto para uso.
Futuro próximo
De acordo com as últimas notícias, o desenvolvimento do projeto "Criação de um módulo de transporte e energia baseado em uma central nuclear da classe megawatt" foi concluído com sucesso. Algumas maquetes necessárias para teste já estão prontas. Nos próximos anos, as empresas da Roskosmos e da Rosatom terão que realizar uma série de trabalhos importantes com esses e outros produtos.
O protótipo de vôo do TEM está planejado para ser construído em 2022-23. Depois disso, vários testes devem ser iniciados, o que levará vários anos. O lançamento completo da operação TEM está previsto para 2030.
No final de junho, ficou sabendo da preparação do local para o funcionamento do TEM. Esses equipamentos serão lançados do cosmódromo de Vostochny. Não faz muito tempo, foi anunciado um concurso para o desenvolvimento e construção de um conjunto de instalações para a preparação de naves espaciais e um módulo de transporte e energia. A documentação do projeto do complexo técnico deve ser desenvolvida em 2025-26. A construção está prevista para começar em 2027 e o comissionamento ocorrerá em 2030. O custo do contrato é de RUB 13,2 bilhões.
Assim, vários trabalhos sobre o tema de foguetes avançados e tecnologia espacial com usinas nucleares continuarão ao longo da próxima década. Algumas organizações terão que concluir o desenvolvimento e testar o módulo de transporte e energia, enquanto outras irão preparar a infraestrutura para sua operação. Com base nos resultados de todos esses trabalhos, em 2030 a indústria espacial russa terá à sua disposição uma tecnologia fundamentalmente nova com amplas capacidades. No entanto, a complexidade de todas as etapas de um programa promissor pode levar a uma mudança no cronograma.
