หนึ่งในโครงการที่ท้าทายที่สุดในปีที่ผ่านมาในด้านเทคโนโลยีอวกาศกำลังพัฒนา และมีเหตุผลสำหรับข่าวดี เมื่อเร็ว ๆ นี้เป็นที่รู้จักเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของงานในโครงการ "การสร้างโมดูลการขนส่งและพลังงานโดยใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ระดับเมกะวัตต์" ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ต้องทำงานหลายอย่างต่อไป และผลลัพธ์ที่ได้ก็คือการเกิดขึ้นของโมดูลที่สมบูรณ์ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งาน
รายงานการทำงาน
ณ สิ้นเดือนกรกฎาคม Roskosmos อนุมัติรายงานปี 2018 ที่ระบุกิจกรรมหลักและความสำเร็จขององค์กร เหนือสิ่งอื่นใด รายงานกล่าวถึงโครงการ "การสร้างโมดูลการขนส่งและพลังงานโดยใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ระดับเมกะวัตต์" ซึ่งพัฒนาขึ้นภายใต้กรอบของโครงการของรัฐ "กิจกรรมอวกาศของรัสเซียในปี 2556-2563"
ตามรายงาน โครงการนี้เสร็จสมบูรณ์เมื่อปีที่แล้ว ส่วนหนึ่งของงานนี้ได้จัดทำเอกสารการออกแบบ ผลิตภัณฑ์แต่ละชิ้นได้รับการผลิตและทดสอบ ในขณะที่เรากำลังพูดถึงองค์ประกอบของเค้าโครงในอนาคตของต้นแบบภาคพื้นดินของโมดูลการขนส่งและพลังงาน (TEM)
งานเกี่ยวกับการสร้าง TEM ไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้น กิจกรรมเพิ่มเติมทั้งหมดจะดำเนินการภายใต้กรอบของโครงการอวกาศของรัฐบาลกลางที่มีอยู่ น่าเสียดายที่รายงานของ Roscosmos ไม่ได้ให้รายละเอียดทางเทคนิคของโครงการ TEM ในรูปแบบปัจจุบัน และไม่ได้ระบุระยะเวลาของงานด้วย อย่างไรก็ตาม ข้อมูลเหล่านี้ทราบจากแหล่งอื่น
ประวัติของปัญหา
ตามรายงานของ Roscosmos การทำงานเกี่ยวกับ TEM ยังคงดำเนินต่อไปและน่าจะเข้าสู่ระยะใหม่ในไม่ช้า ซึ่งหมายความว่าแผนการสร้างจรวดและเทคโนโลยีอวกาศใหม่ที่ได้รับอนุมัติเมื่อเกือบ 10 ปีที่แล้วจะสำเร็จในอนาคตอันใกล้
แนวคิดของโมดูลการขนส่งและพลังงานที่ใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (NPP) ในรูปแบบปัจจุบันถูกเสนอในปี 2552 การพัฒนาผลิตภัณฑ์นี้จะต้องดำเนินการโดยองค์กรของ Roscosmos และ Rosatom บทบาทนำในโครงการนี้เล่นโดย Rocket and Space Corporation Energia และ Federal State Unitary Enterprise Keldysh Center
ในปี 2010 โครงการเริ่มต้นขึ้น งานวิจัยและการออกแบบครั้งแรกเริ่มต้นขึ้น ในเวลานั้น เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าส่วนประกอบหลักของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และ TEM จะพร้อมใช้ภายในสิ้นทศวรรษนี้ การออกแบบเบื้องต้นของ TEM จัดทำขึ้นในปี 2556 และในปี 2557 ได้มีการทดสอบส่วนประกอบต่างๆ ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และเครื่องยนต์ไอออน ID-500 ในอนาคตมีรายงานผลงานและความสำเร็จต่างๆ มากมาย องค์ประกอบต่าง ๆ ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และ TEM ถูกสร้างและทดสอบ เช่นเดียวกับการค้นหาพื้นที่ของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่
เนื่องจากโครงการ TEM ได้รับการพัฒนา รูปภาพที่แสดงลักษณะโดยประมาณของผลิตภัณฑ์นี้จึงได้รับการเผยแพร่เป็นประจำในโอเพ่นซอร์ส ครั้งล่าสุดที่วัสดุดังกล่าวปรากฏในเดือนพฤศจิกายนปีที่แล้ว เป็นเรื่องน่าแปลกที่รูปลักษณ์ของรุ่นนี้แตกต่างจากรุ่นก่อนอย่างเห็นได้ชัด แม้ว่าจะมีความคล้ายคลึงกันในคุณสมบัติพื้นฐาน
คุณสมบัติทางเทคนิค
โมดูลการขนส่งและพลังงานถือเป็นยานพาหนะอเนกประสงค์สำหรับการทำงานในอวกาศ ทั้งในวงโคจรของโลกและในวิถีอื่นๆ ด้วยความช่วยเหลือของมัน ในอนาคต มีการวางแผนที่จะเปิดตัว payload ขึ้นสู่วงโคจรหรือส่งไปยังเทห์ฟากฟ้าอื่นนอกจากนี้ TEM ยังสามารถใช้สำหรับบริการยานอวกาศหรือในการต่อสู้กับเศษซากอวกาศ
TEM จะได้รับโครงถักแบบเลื่อนซึ่งจะมีขนาดที่จำเป็น ในฟาร์ม มีการเสนอให้ติดตั้งหน่วยพลังงานที่มีการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ ชุดเครื่องมือและการประกอบ อุปกรณ์เชื่อมต่อ แผงโซลาร์เซลล์ ฯลฯ ในส่วนท้ายของโมดูล เครื่องยนต์จรวดไฟฟ้าแบบล่องเรือและแบบแบ่งแยกจะตั้งอยู่ เพย์โหลดจะถูกขนส่งโดยใช้อุปกรณ์เชื่อมต่อ
องค์ประกอบหลักของ TEM คือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ระดับเมกะวัตต์ซึ่งได้รับการพัฒนามาตั้งแต่ปี 2552 เครื่องปฏิกรณ์ของการติดตั้งควรมีความโดดเด่นด้วยความต้านทานพิเศษต่ออุณหภูมิซึ่งเกี่ยวข้องกับโหมดพิเศษของการทำงาน ของผสมฮีเลียม-ซีนอนถูกเลือกเป็นสารหล่อเย็น พลังงานความร้อนของการติดตั้งจะสูงถึง 3.8 MW และพลังงานไฟฟ้า - 1 MW เพื่อระบายความร้อนส่วนเกิน ขอแนะนำให้ใช้ตู้เย็นแบบหม้อน้ำหยด
ไฟฟ้าจากการติดตั้งนิวเคลียร์จะต้องจ่ายให้กับเครื่องยนต์จรวดไฟฟ้า เครื่องยนต์ไอออนที่มีแนวโน้มดี ID-500 อยู่ในขั้นตอนการทดสอบ ด้วยประสิทธิภาพสูงสุดถึง 75% ควรแสดงกำลัง 35 กิโลวัตต์และแรงขับสูงสุด 750 mN ระหว่างการทดสอบในปี 2017 ผลิตภัณฑ์ ID-500 ทำงานที่แท่นยืนเป็นเวลา 300 ชั่วโมงโดยใช้กำลังไฟ 35 กิโลวัตต์
จากข้อมูลของปีที่แล้ว TEM ในตำแหน่งการทำงานจะมีความยาวมากกว่า 50-52 ม. โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง (สำหรับโครงถักแบบเปิดและองค์ประกอบบนนั้น) มากกว่า 20 ม. มวลอย่างน้อย 20 ตัน หรือ รถเปิดตัวหลายคันพร้อมการประกอบในภายหลัง จากนั้นเพย์โหลดจะต้องเชื่อมต่อกับมัน อายุการใช้งานออกแบบจำกัดโดยอายุการใช้งานของเครื่องปฏิกรณ์คือ 10 ปี
โอกาสที่ดี
คุณสมบัติหลักของ TEM ที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วทำให้แตกต่างจากเทคโนโลยีจรวดและอวกาศอื่นๆ คือแรงกระตุ้นที่เฉพาะเจาะจงสูงสุด การใช้โรงไฟฟ้าพิเศษและเครื่องยนต์จรวดไฟฟ้าทำให้ได้ค่าพารามิเตอร์แรงขับที่ต้องการโดยใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์น้อยที่สุด ดังนั้น ตามทฤษฎีแล้ว TEM มีความสามารถในการแก้ปัญหาที่ไม่สามารถเข้าถึงระบบจรวดแบบเดิมที่ใช้เชื้อเพลิงเคมีได้
ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะใช้เครื่องรักษาและสับเปลี่ยนตลอดเที่ยวบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วิธีนี้ช่วยให้สามารถใช้เส้นทางการบินไปยังเทห์ฟากฟ้าอื่นๆ ได้ดีกว่า อายุการใช้งาน 10 ปีช่วยให้สามารถใช้ TEM ได้หลายครั้งในภารกิจต่างๆ ซึ่งช่วยลดต้นทุนในการจัดระเบียบ โดยทั่วไป การเกิดขึ้นของระบบเช่น TEM กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะทำให้นักบินอวกาศมีโอกาสใหม่ๆ ในทุกกิจกรรมหลัก
เครื่องยนต์ TEM มาตรฐานต้องใช้ไฟฟ้าเพียงบางส่วนจากระบบผลิตไฟฟ้าเท่านั้น ดังนั้นจึงยังคงมีกำลังไฟฟ้าที่เพียงพอสำหรับใช้กับอุปกรณ์เป้าหมาย
อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อเสียที่สำคัญอีกด้วย ประการแรก จำเป็นต้องพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ทั้งหมดและความซับซ้อนโดยรวมของโครงการ ด้วยเหตุนี้ การสร้าง TEM จึงต้องใช้เวลาและเงินทุนที่เหมาะสมเป็นอย่างมาก ดังนั้นโครงการ Roscosmos จึงได้รับการพัฒนามาประมาณ 10 ปีแล้ว แต่การใช้งานจริงของ TEM ที่เสร็จสิ้นแล้วยังคงอยู่ในอนาคตอันไกล ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของโครงการอยู่ที่ประมาณ 17 พันล้านรูเบิล
การใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์นำไปสู่ข้อจำกัดที่ร้ายแรงในขั้นตอนต่างๆ ตัวอย่างเช่น การทดสอบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่สร้างเสร็จแล้วหรือ TEM โดยรวมสามารถทำได้ในวงโคจรเท่านั้น ซึ่งจะช่วยลดความเสียหายจากสถานการณ์ฉุกเฉินที่อาจเกิดขึ้นได้ เช่นเดียวกับการทำงานของโมดูลการขนส่งและพลังงานสำเร็จรูป
อนาคตอันใกล้
ตามข่าวล่าสุด การพัฒนาโครงการ "การสร้างโมดูลการขนส่งและพลังงานโดยใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ระดับเมกะวัตต์" เสร็จสมบูรณ์แล้ว หุ่นจำลองบางส่วนที่จำเป็นสำหรับการทดสอบพร้อมแล้วในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า องค์กรจาก Roskosmos และ Rosatom จะต้องดำเนินงานที่สำคัญหลายประการกับผลิตภัณฑ์เหล่านี้และผลิตภัณฑ์อื่นๆ
ต้นแบบการบินของ TEM มีแผนจะสร้างในปี 2022-23 หลังจากนั้นควรเริ่มการทดสอบต่างๆ ซึ่งจะใช้เวลาหลายปี คาดว่าจะมีการดำเนินการ TEM อย่างเต็มรูปแบบในปี 2573
เมื่อปลายเดือนมิถุนายน เป็นที่ทราบกันดีเกี่ยวกับการเตรียมสถานที่สำหรับการดำเนินงาน TEM อุปกรณ์ดังกล่าวจะเปิดตัวจาก Vostochny cosmodrome เมื่อไม่นานมานี้ มีการประกาศการแข่งขันเพื่อพัฒนาและสร้างชุดสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการเตรียมยานอวกาศและโมดูลการขนส่งและพลังงาน เอกสารการออกแบบสำหรับคอมเพล็กซ์ทางเทคนิคควรได้รับการพัฒนาในปี 2025-26 การก่อสร้างมีกำหนดจะเริ่มในปี พ.ศ. 2570 และเริ่มดำเนินการในปี พ.ศ. 2573 ค่าใช้จ่ายของสัญญาคือ RUB 13.2 พันล้าน
ดังนั้นงานต่าง ๆ ในหัวข้อจรวดขั้นสูงและเทคโนโลยีอวกาศที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะดำเนินต่อไปตลอดทศวรรษหน้า บางองค์กรจะต้องดำเนินการพัฒนาและทดสอบโมดูลการขนส่งและพลังงานให้เสร็จสิ้น ในขณะที่องค์กรอื่นๆ จะเตรียมโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการดำเนินงาน จากผลงานทั้งหมดเหล่านี้ ในปี 2030 อุตสาหกรรมอวกาศของรัสเซียจะมีเทคโนโลยีใหม่ขั้นพื้นฐานที่มีความสามารถอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนของทุกขั้นตอนของโปรแกรมที่มีแนวโน้มว่าจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในกำหนดการ
