П.2.1.9. Доставка научного оборудования в мировое пространство и к космическим объектам

Доставка научного оборудования в мировое пространство к космическим объектам [60], например, к дальним планетам, периодическим кометам, астероидам и т. д. может решаться с использованием космических ступеней на основе ЖРД. Применение ЯЭУ становится целесообразным, когда ставится задача выхода на орбиту спутника небесного тела, прямого контакта с небесным телом, отбора проб вещества и других подобных исследований, требующих увеличения массы полезного груза, включения в него посадочной и взлетной ступени и т.д. Важным преимуществом использования ЯЭУ является расширение «окна времени старта» (вследствие управляемой скорости истечения рабочего тела), что упрощает планирование и снижает цену проекта. Показано, что применение ЯЭУ мощностью 150 кВтЭл с ресурсом до 3 лет является мощным средством для исследования астероидов [60].

Рис.12. Планетарная ядерная энергетическая установка: 1 – герметичная камера; 2 – термоэмиссионный реактор-преобразователь; 3 – излучатель; 4 – теплоизоляция; 5 – отсек электрооборудования; 6,8 – токовыводы; 7 – панели охлаждения отсека оборудования; 9 – низковольтная шина; 10 – теплообменники тепловых труб; 11 – электромагнитные насосы; 12 – приводы органов регулирования ТРП; 13 – РЗ; 14 – посадочный двигатель; 15 – сборник продуктов деления

В то же время доставка груза на орбиты дальних планет Солнечной системы требует увеличения ресурса такого ЯЭУ до 5...7 лет. Применительно к универсальному КА начальной массой 20…40 т, включающему в свой состав орбитальный аппарат массой до 1500 кг, спускаемый аппарат массой 800…1500 кг и планетоход массой 800 кг, при использовании РН «Энергия» и ЯЭУ электрической мощностью до 600 кВтЭл с ресурсом 5…7 лет решаются практически все научные задачи по исследованию комет, астероидов, планет-гигантов и их естественных спутников. Ракетно-космический комплекс с ЯЭУ мощностью 1 МВтЭл в составе исследовательского КА обеспечивает ускоренную доставку за 5…7 лет (вместо 30 и более лет при использовании комплексов на базе ЖРД) искусственных спутников на орбиты наиболее удаленных планет, планетоходов на поверхность естественных спутников этих планет и доставку на Землю грунта с комет, астероидов, Меркурия и спутников Юпитера и Сатурна [6].

П.2.1.10. Ядерная электроракетная двигательная установка (ЯЭРДУ) для пилотируемой экспедиции к Марсу в различных схемах полета

Проектные исследования возможных принципов осуществления пилотируемой экспедиции на Марс проводятся в России и в США начиная с 60-х годов.

Первоначальные исследования вариантов энергодвигательных установок были направлены на выявление сравнительных характеристик химической, ядерной тепловой и ядерной электроракетной двигательных установок так называемой неразделенной экспедиции. Показано, что для осуществления экспедиции за время примерно 1.5 года, когда весь Марсианский экспедиционный комплекс (МЭК) массой в 150 т составляет единый транспорт, стартующий с орбиты искусственного спутника Земли, потребуется ЯЭРДУ мощностью примерно 15 МВтЭл или 2 ЯЭРДУ мощностью по 7.5 МВтЭл каждая, рис.13. При этом стартовая масса комплекса будет минимальна относительно всех возможных типов двигательных установок (ДУ) [66]. Рассмотрена комбинированная схема ДУ, состоящая из двигательных ступеней ЖРД, обеспечивающих движение в поле тяготения планет (Земли и Марса), и ЯЭРДУ, создающая тягу на межпланетных участках траектории. При этом решается проблема быстрого прохода радиационных поясов и сокращается суммарная длительность экспедиции за счет некоторого увеличения стартовой массы на околоземной орбите. Для реализации этой схемы потребуется ЯЭРДУ мощностью примерно 5 МВтЭл с ресурсом до 1.5 лет.

Проведены проектные исследования ЯЭРДУ для осуществления разделенной схемы экспедиции, когда экипаж доставляется как к Марсу, так и от Марса к Земле за относительно короткое время (суммарно не более 1 года) с помощью КА с ДУ на основе ЖРД, а Марсианский посадочный корабль, возвратная ступень и необходимое для работы оборудование (массой от 60 т) доставляется к Марсу заранее с помощью грузовых кораблей с ЯЭРДУ. Исследования показали, что для такой транспортной операции достаточна ЯЭРДУ электрической мощностью 1-1.5 МВтЭл и ресурсом до 3 лет [66].

Рис.13. Общая компоновка пилотируемого марсианского комплекса

Дата добавления: 2015-05-08