Ядерный двигатель для космоса принцип работы

Ядерный ракетный двигатель

Следует разделять две принципиально разные установки: ядерные энергетические установки (ЯЭУ) на космических аппаратах и ядерные ракетные двигатели (ЯРД). Первые предназначены для выработки энергии на борту космического корабля (когда необходимое количество энергии невозможно получить другими способами, например с помощью солнечных батарей или изотопных источников энергии). Вторые обеспечивают разгон и движение самих ракет.

Вначале кратко рассмотрим историю создания ядерных энергетических установок для использования на космических аппаратах. Первым такого рода ядерным реактором стал американский SNAP-10А, созданный компанией Boeing по заказу Комиссии по атомной энергии США по программе Systems for Nuclear Auxiliary Power (SNAP). Тепловая мощность реактора составляла 40 кВт, а электрическая мощность, обеспечиваемая термоэлектрическим преобразователем энергии, составляла от 500 до 650 Вт. Реактор SNAP-10А был установлен на борту аппарата Snapshot, запущенного 3 апреля 1965 года ракетой-носителем «Атлас». Планировалось провести летные испытания реактора в течение 90 суток. Реактор успешно проработал 43 дня — до 16 мая 1965 года. В этот день был включен установленный на борту спутника ионный двигатель, запитываемый от реактора. Но работа двигателя сопровождалась многочисленными высоковольтными пробоями, нарушившими работу бортовой аппаратуры. SNAP-10A стал первым и последним космическим реактором США, запущенным в космос, хотя проектов и наземных опытных ЯЭУ различные группы в США наплодили очень немало, и продолжают разрабатывать их по настоящее время.

В конце 2017 года в США начали испытание демонстрационного прототипа реакторной энергетической установки Kilopower, предназначенной для выработки электроэнергии с выходной мощностью до 10 кВт с ресурсом 10 лет на поверхности Марса (NASA to test prototype Kilopower reactor. Портал World Nuclear News. 2017-11-17).

Первый в СССР термоэлектрический реактор-преобразователь «Ромашка» был запущен в Институте атомной энергии 14 августа 1964 года. Реактор на быстрых нейтронах имел тепловую мощность 40 кВт (топливом служил оружейный уран) и был оснащен термоэлектрическим преобразователем энергии мощностью до 800 Вт. В планы С.П.Королева входило использовать ЯЭУ «Ромашку» на космических аппаратах в сочетании с импульсными плазменными двигателями. Испытания «Ромашки» закончились в середине 1966 года, уже после смерти Королева, но реактор так никогда не побывал в космосе.

За «Ромашкой» последовала серия ядерных реакторов-преобразователей энергии «Бук» и «Топаз». «Бук» разрабатывался с 1960 года в НПО «Красная звезда» для использования на спутнике радиолокационной разведки УС-А, предназначенном для слежения за авианосцами США. Общая масса урана в реакторе составила 30 кг, обогащение по 235-му изотопу урана — до 90 %. Первый аппарат этой серии был запущен 3 октября 1970 года с Байконура («Космос-367»). На орбите находился в течение 8 лет, причем планировалось сгорание ядерных твэлов реактора при схождении с орбиты. Однако этого не произошло вследствие неудачного спуска, завершившегося ядерным заражением местности разрушившимся «Буком». Поэтому в последующих модификациях «Бука» был запланирован принудительный сброс твэлов специальным газовым исполнительным механизмом (Демидов А.С., Конструкция энергосиловых установок космических аппаратов. — М.: МАИ, 2011.).

Следующей советской космической ядерной энергетической установкой стала ТЭУ-5 «Тополь» или «Топаз-1». Работа над «Топазом» велась с 1960-х годов. Наземные испытания были начаты в 1970 году. Реактор имел тепловую мощность 150 кВт, причем количество 235U в реакторе было снижено до 11,5 кг по сравнению с 30 кг в БЭС-5 «Бук». «Топаз» проработал на орбите более 11 месяцев.

Последний запуск советской ЯЭУ состоялся 14 марта 1988 года. И хотя полет прошел более-менее нормально, от эксплуатации аппаратов с ЯЭУ было решено отказаться. Основной причиной этого стало давление со стороны США и международных организаций, требовавших от Советского Союза «прекратить загрязнение космоса». Но немаловажным фактором стали и сравнительно низкие технические характеристики ЯЭУ.

За все годы запусков советских ЯЭУ на орбиту было отправлено 32 установки. Одна из них не долетела до космоса, две возвратились назад, а остальные до сего дня продолжают пребывать на высоте 700-800 км от Земли. Большой резонанс вызывало известное падение остатков реактора Космос-954 на территории Канады в январе 1978 года, что привело к радиоактивному заражению и международному скандалу.

Здесь следует упомянуть доклад Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» от 10 декабря 1993 года, в котором где особо отмечено, что проблема имеет международный, глобальный характер: засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны. К этому следует добавить ужесточающиеся требования ООН по ядерно-безопасным орбитам, которые запрещают запуск ядерных реакторов ниже орбиты в 800 км над поверхностью Земли. Параллельно происходит стремительный прогресс солнечных батарей, мощности которых увеличился с десятков ватт в начале 60-х до единиц киловатт к 1990 году. Их простота и изученность перекрывает путь ЯЭУ мощностью в единицы и даже десятки киловатт.

Упомяну также так называемый «каскадный эффект», который может возникнуть от взаимного столкновения объектов и частиц «космического мусора». При экстраполяции существующих условий засорения низких околоземных орбит этот эффект может в долгосрочной перспективе привести к катастрофическому росту количества объектов орбитального космического мусора и, как следствие, к практической невозможности дальнейшего освоения космоса. Вклад в создание космического мусора на 2014 г. составил: Россия — 39,7 %; США — 28,9 %; Китай — 22,8 %, остальные страны — 8,6 % (Космический мусор и его коллеги — И. Черный // «Новости космонавтики», № 10, 2014 г.).

Обращаю внимание на многочисленные происшествия и аварии при работе с энергетическими установками:

25 апреля 1973 года вследствие выхода из строя двигательной установки запуск советского спутника радиолокационной разведки с ядерной энергетической установкой на борту завершился неудачей. Аппарат не был выведен на расчетную орбиту и упал в Тихий океан.

12 декабря 1975 года сразу после выхода на орбиту вышла из строя система ориентации советского спутника радиолокационной разведки «Космос-785» с ЯЭУ на борту. Началось хаотичное вращение аппарата, что грозило его падением на Землю. Активная зона реактора была успешно отделена и переведена на орбиту захоронения, где и находится в настоящее время.

(Под эвфемизмом «орбита захоронения» понимают орбиту искусственных космических объектов, на которую осуществляется их увод после окончания активной работы для уменьшения вероятности столкновений и освобождения места на геостационарной орбите. Хотя срок жизни ЯЭУ на этих орбитах составляет порядка 2 тысяч лет, рано или поздно начиненный оружейным ураном реактор сгорает в высших слоях атмосферы со всеми вытекающими отсюда последствиями… Следует также напомнить, что период полураспада урана-235 составляет 710 миллионов (. ) лет.)

24 января 1978 года в северо-западных районах Канады упал советский спутник радиолокационной разведки «Космос-954» с ядерной энергетической установкой на борту. При прохождении плотных слоёв земной атмосферы произошло разрушение спутника и поверхности Земли достигли лишь некоторые его фрагменты. Произошло радиоактивное загрязнение поверхности.
28 апреля 1981 года на советском спутнике радиолокационной разведки «Космос-1266» с ЯЭУ на борту зафиксирован выход из строя бортового оборудования. Активная зона реактора была успешно отделена и переведена на орбиту захоронения, где и находится в настоящее время.

7 февраля 1983 года в пустынных районах Южной Атлантики упал советский спутник радиолокационной разведки «Космос-1402» с ЯЭУ на борту. Конструктивные доработки после предыдущей аварии позволили отделить активную зону от термостойкого корпуса реактора и предотвратить компактное падение обломков. Тем не менее, было зафиксировано заметное повышение естественного радиационного фона.

Апрель 1988 года — вышел из-под контроля советский спутник радиолокационной разведки «Космос-1900» с ЯЭУ на борту. Космический аппарат медленно терял высоту, постепенно приближаясь к Земле. 30 сентября, за несколько дней до расчетного момента входа в плотные слои атмосферы, сработала аварийная защитная система, и активная зона реактора была успешно отделена и переведена на орбиту захоронения.

4 июля 2008 года, согласно данным NASA, произошла фрагментация спутника «Космос-1818» на орбите. Предположительно, отделившиеся фрагменты сферической формы в количестве около 30 — капли металлического теплоносителя из разрушившегося по какой-то причине контура охлаждения реактора.

Специалисты отмечают весьма ограниченные итоги полувековых исследований по созданию ядерных энергетических реакторов на космических аппаратах и несоизмеримость практических результатов с затраченными усилиями и колоссальными средствами. Это связано со спецификой работы реакторов в космосе, их недостаточной надежностью и значительной опасностью радиационного заражения в случае аварийного падения. Отмечу, что еще в конце 1980-х была заключена договоренность не запускать больше спутники с такими энергоустановками.

Перейдем к рассмотрению проблемы ядерных ракетных двигателей, использующих энергию деления ядер не для выработки энергии, а для создания реактивной тяги. В традиционных ЯРД рабочее тело (как правило — водород) подается из бака с сжиженным газом в активную зону реактора, где разогревается до высоких температур и затем, расширяясь, выбрасывается через сверхзвуковое сопло двигателя, создавая реактивную тягу. Удельный импульс ЯРД, по оценкам, составляет 8000-9000 и даже 15000 м/с, что гораздо выше показателей наиболее совершенных химических ракетных двигателей.

В СССР постановление по созданию ЯРД было подписано в далеком 1958 году. Руководство проектом было тогда возложено на академиков М.В.Келдыша, И.В.Курчатова и С.П.Королева, а к работам были подключены десятки исследовательских, проектных, конструкторских, строительных и монтажных организаций. К концу 1970-х гг в СССР был создан и активно проходил испытания на стендовой базе в районе Семипалатинска ядерный ракетный двигатель РД-0410. Основу этого двигателя с тягой 3,6 т составлял ядерный реактор ИР-100 с топливными элементами из твердого раствора карбида урана и карбида циркония. Температура водорода достигала 3000 К при мощности реактора

В США космические разработки с использованием ЯРД осуществлялись с 1958 года в рамках проекта «Орион» по заказу ВВС США. Программа была рассчитана на 12 лет, расчетная стоимость составила 24 миллиарда долларов, что было сопоставимо с запланированными расходами на лунную программу «Аполлон» («Apollo»). Американцы создали ЯРД «NERVA», двигатель которой должен был нагреваться до температуры более 2000 °C. Реактор был готов к использованию в качестве двигателя третьей ступени ракеты-носителя «Сатурн V», однако лунную программу к этому времени закрыли, а других задач для этих ЯРД тогда не было. Космические затраты и трудности выполнения подобных проектов привели к тому, что к 1970 году подобные проекты как в США, так и в СССР, были закрыты. В феврале 2018 года появились сообщения о том, что НАСА возобновляет научно-исследовательские работы по ядерному ракетному двигателю (Даниил Ревадзе//NASA возвращается к идее ядерного двигателя для космических кораблей. Портал hightech.fm. 17 февраля 2018)

На конец 1-го десятилетия XXI в. не известно ни одного случая практического применения ядерных ракетных двигателей, несмотря на то, что основные технические проблемы создания такого двигателя были худо-бедно решены полвека тому назад. Основным препятствием на пути практического применения ЯРД являются оправданные опасения того, что авария летательного аппарата с ЯРД может создать значительное радиационное загрязнение атмосферы и некоторого участка поверхности Земли, нанеся как прямой вред, так и осложнив геополитическую ситуацию.

Здесь надо иметь в виду, что можно говорить о потенциале применении ЯРД для космолетов, где химические ракетные двигатели достигли практического предела своей эффективности и их потенциал развития весьма ограничен, то есть ЯРД представляют потенциальный интерес для создания скоростного, долговременно работающего и экономически оправданного межпланетного транспорта (скажем, при полетах на Марс). Но мне представляется безумием использовать ЯРД в ракетах военного назначения, так как сами реакторы ЯРД являются более грозным и «грязным» оружием, чем атомные заряды, поскольку разрушение реактора на земле и выброс десятков килограмм ядерного топлива далеко оставляет позади Чернобыльскую катастрофу и Фукусиму-1. (Здесь я веду речь о «крылатой ракете со сверхмощной ядерной установкой», которая, по определению, является абсурдом или плодом психопатического сознания).

В ноябре 2017 года Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (China Aerospace Science and Technology Corporation, CASC) опубликовала дорожную карту развития космической программы КНР на период 2017-2045 годы. Она предусматривает, в частности, создание многоразового корабля, работающего на ядерном ракетном двигателе.

С 2010 года в России начались работы над проектом ядерной электродвигательной установки (ЯЭДУ) мегаваттного класса для космических транспортных систем. Для реализации задуманного в период с 2010 по 2018 год было обещано 17 млрд рублей. Из этих средств 7,245 млрд рублей предназначались госкорпорации «Росатом» на создание самого реактора. Другие 3,955 млрд — ФГУП «Центр Келдыша» на создание ядерной энергодвигательной установки. Еще 5,8 млрд рублей — для РКК «Энергия», где в те же сроки предстоит сформировать рабочий облик всего транспортно-энергетического модуля. По словам директора и генерального конструктора ОАО «НИКИЭТ» Юрия Драгунова, чье предприятие конструирует реакторную установку, согласно плану ЯЭДУ должна быть готова в 2018 году. На начало 2016 года проведены испытания корпуса реактора и испытания полномасштабных макетов радиационной защиты реакторной установки. Комментируя последнее, я заявляю, что современные военные разработки РФ — это горький плач по совку, по разрушенной военной промышленности СССР. И в заключение цитата из «Дневника писателя» Ф.М.Достоевского: «Положим, мы и есть великая держава, но я только хочу сказать, что это нам слишком дорого стоит — гораздо дороже, чем другим великим державам, а это предурной признак. Так что даже оно как бы и ненатурально выходит».

Источник

Ядерные двигатели для космических кораблей

Россия была и сейчас остается лидером в области ядерной космической энергетики. Опыт проектирования, строительства, запуска и эксплуатации космических аппаратов, оснащенных ядерным источником электроэнергии, имеют такие организации, как РКК «Энергия» и «Роскосмос». Ядерный двигатель позволяет эксплуатировать летательные аппараты многие годы, многократно повышая их практическую пригодность.

Историческая летопись

Использование ядерной энергетики в космосе перестало быть фантастикой еще в 70-х годах прошедшего столетия. Первые ядерные двигатели в 1970-1988 запускались в космос и успешно эксплуатировались на космических аппаратах (КА) наблюдения «УС-А». В них применялась система с термоэлектрической ядерно-энергетической установкой (ЯЭУ) «Бук» электрической мощностью 3 кВт.

В 1987-1988 два аппарата «Плазма-А» с термоэмиссионной ЯЭУ «Топаз» мощностью 5 кВт прошли летно-космические испытания, во время которых впервые было осуществлено питание электроракетных двигателей (ЭРД) от ядерного источника энергии.

Выполнен комплекс наземных ядерно-энергетических испытаний термоэмиссионной ядерной установкой «Енисей» мощностью 5 кВт. На основе этих технологий разработаны проекты термоэмиссионных ЯЭУ мощностью 25-100 кВт.

МБ «Геркулес»

РКК «Энергия» в 70-х приступила к научно-практическим изысканиям, целью которых было создать мощный ядерный космический двигатель для межорбитального буксира (МБ) «Геркулес». Работы позволили сделать задел на многие годы в части ядерной электроракетной двигательной установки (ЯЭРДУ) с термоэмиссионной ЯЭУ мощностью несколько – сотен киловатт и электроракетных двигателей единичной мощностью десятки и сотни киловатт.

Проектные параметры МБ «Геркулес»:

• полезная электрическая мощность ЯЭУ – 550 кВт;
• удельный импульс ЭРДУ – 30 км/с;
• тяга ЭРДУ – 26 Н;
• ресурс ЯЭУ и ЭРДУ – 16 000 ч;
• рабочее тело ЭРДУ – ксенон;
• масса (сухая) буксира – 14,5-15,7 т, в том числе ЯЭУ – 6,9 т.

Новейшее время

В XXI веке настало время создать новый ядерный двигатель для космоса. В октябре 2009 года на заседании Комиссии при президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России был официально утвержден новый российский проект «Создание транспортно-энергетического модуля с использованием ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса». Головными разработчиками являются:

• Реакторной установки – ОАО «НИКИЭТ».
• Ядерно-энергетической установки с газотурбинной схемой преобразования энергии, ЭРДУ на основе ионных электроракетных двигателей и ЯЭРДУ в целом – ГНЦ «Исследовательский центр им. М. В. Келдыша», который является также ответственной организацией по программе разработки транспортно-энергетического модуля (ТЭМ) в целом.
• РКК «Энергия» в качестве генерального конструктора ТЭМ должна разработать автоматический аппарат с этим модулем.

Характеристики новой установки

Новый ядерный двигатель для космоса Россия планирует запустить в коммерческую эксплуатацию в ближайшие годы. Предполагаемые характеристики газотурбинной ЯЭРДУ следующие. В качестве реактора используется газоохлаждаемый реактор на быстрых нейтронах, температура рабочего тела (смесь He/Xe) перед турбиной — 1500 К, КПД преобразования тепловой в электрическую энергию — 35%, тип холодильника-излучателя – капельный. Масса энергоблока (реактор, радиационная защита и система преобразования, но без холодильника-излучателя) – 6 800 кг.

Космические ядерные двигатели (ЯЭУ, ЯЭУ совместно с ЭРДУ) планируется использовать:

• В составе будущих космических транспортных средств.
• Как источников электроэнергии для энергоемких комплексов и космических аппаратов.
• Для решения первых двух задач в транспортно-энергетическом модуле по обеспечению электроракетной доставки тяжелых космических кораблей и аппаратов на рабочие орбиты и дальнейшее длительное энергоснабжение их аппаратуры.

Принцип работы ядерного двигателя

Основывается либо на синтезе ядер, либо на использовании энергии деления ядерного топлива для формирования реактивной тяги. Различают установки импульсно-взрывного и жидкостного типов. Взрывная установка выбрасывает в космос миниатюрные атомные бомбы, которые детонируя на расстоянии нескольких метров, взрывной волной толкают корабль вперед. На практике такие устройства пока не используются.

Жидкостные ядерные двигатели, напротив, давно разработаны и испытаны. Еще в 60-х годах советские специалисты сконструировали работоспособную модель РД-0410. Подобные системы разрабатывались и в США. Их принцип основан на нагревании жидкости ядерным мини-реактором, она превращается в пар и формирует реактивную струю, которая и толкает космический аппарат. Хотя устройство называют жидкостным, в качестве рабочего тела, как правило, используют водород. Еще одно назначение ядерных космических установок – питание электрической бортовой сети (приборов) кораблей и спутников.

Тяжелые телекоммуникационные аппараты глобальной космической связи

На данный момент ведутся работы по ядерному двигателю для космоса, который планируется использовать в тяжелых аппаратах космической связи. РКК «Энергия» были выполнены исследования и проектные разработки системы глобальной космической связи экономически конкурентоспособной с дешевой сотовой связью, что предполагалось достичь переносом «телефонной станции» с Земли в космос.

Предпосылками к их созданию являются:

• практически полное заполнение геостационарной орбиты (ГСО) работающими и пассивными спутниками;
• исчерпание частотного ресурса;
• положительный опыт создания и коммерческого использования информационных геостационарных спутников серии «Ямал».

При создании платформы «Ямал» новые технические решения составили 95%, что и позволило таким аппаратам стать конкурентоспособными на мировом рынке космических услуг.

Предполагается замена модулей с технологическим связным оборудованием примерно каждые семь лет. Это позволило бы создавать системы из 3-4 тяжелых многофункциональных спутников на ГСО с увеличением потребляемой ими электрической мощности. Первоначально были спроектированы КА на основе солнечных батарей мощностью 30-80 кВт. На следующем этапе в качестве источника электроэнергии планируется использовать ядерные двигатели на 400 кВт с ресурсом до одного года в транспортном режиме (для доставки базового модуля на ГСО) и 150-180 кВт в режиме длительного функционирования (не менее 10-15 лет).

Ядерные двигатели в системе антиметеоритной защиты Земли

Выполненные РКК «Энергия» в конце 90-х проектные исследования показали, что в создании антиметеоритной системы защиты Земли от ядер комет и астероидов ядерно-электрические установки и ЯЭРДУ могут быть использованы для:

1. Создания системы мониторинга траекторий астероидов и комет, пересекающих орбиту Земли. Для этого предлагается расставить специальные космические аппараты, оснащенные оптической и радиолокационной аппаратурой для обнаружения опасных объектов, вычисления параметров их траекторий и первичного исследования их характеристик. В системе может быть задействован ядерный космический двигатель с двухрежимной термоэмиссионной ЯЭУ мощностями от 150 кВт. Ее ресурс должен быть не менее 10 лет.
2. Испытания средств воздействия (взрыв термоядерного устройства) на полигонном безопасном астероиде. Мощность ЯЭРДУ для доставки испытательного устройства к астероиду-полигону зависит от массы доставляемого полезного груза (150-500 кВт).
3. Доставки штатных средств воздействия (перехватчика суммарной массой 15-50 т) к приближающемуся к Земле опасному объекту. Потребуется ядерный реактивный двигатель мощностью 1-10 МВт для доставки к опасному астероиду термоядерного заряда, поверхностный взрыв которого за счет реактивной струи материала астероида сможет отклонить его от опасной траектории.

Доставка исследовательского оборудования в дальний космос

Доставка научного оборудования к космическим объектам (дальним планетам, периодическим кометам, астероидам) может осуществляться с использованием космических ступеней на основе ЖРД. Применять ядерные двигатели для космических аппаратов целесообразно, когда ставится задача выхода на орбиту спутника небесного тела, прямого контакта с небесным телом, отбора проб веществ и прочих исследований, требующих увеличения массы исследовательского комплекса, включения в него посадочной и взлетной ступеней.

Параметры двигателей

Ядерный двигатель для космических кораблей исследовательского комплекса позволит расширить «окно старта» (вследствие управляемой скорости истечения рабочего тела), что упрощает планирование и снижает цену проекта. Исследования, выполненные РКК «Энергия», показали, что ЯЭРДУ 150 кВт с ресурсом до трех лет является перспективным средством доставки космических модулей в пояс астероидов.

В то же время доставка исследовательского аппарата на орбиты дальних планет Солнечной системы требует увеличения ресурса такой ядерной установки до 5-7 лет. Доказано, что комплекс с ЯЭРДУ мощностью порядка 1 МВт в составе исследовательского КА позволит обеспечить ускоренную доставку за 5-7 лет на орбиты искусственных спутников наиболее удаленных планет, планетоходов на поверхность естественных спутников этих планет и доставку на Землю грунта с комет, астероидов, Меркурия и спутников Юпитера и Сатурна.

Многоразовый буксир (МБ)

Одним из важнейших способов повышения эффективности транспортных операций в космосе является многоразовое использование элементов транспортной системы. Ядерный двигатель для космических кораблей мощностью не менее 500 кВт позволяет создать многоразовый буксир и тем самым значительно повысить эффективность многозвенной космической транспортной системы. Особенно полезна такая система в программе обеспечения больших годовых грузопотоков. Примером может стать программа освоения Луны с созданием и обслуживанием постоянно наращиваемой обитаемой базы и экспериментальных технологических и производственных комплексов.

Расчет грузооборота

Согласно проектным проработкам РКК «Энергия», при строительстве базы на поверхность Луны должны доставляться модули массой порядка 10 т, на орбиту Луны – до 30 т. Суммарный грузопоток с Земли при строительстве обитаемой лунной базы и посещаемой лунной орбитальной станции оценивается в 700-800 т, а годовой грузопоток для обеспечения функционирования и развития базы – 400-500 т.

Однако принцип работы ядерного двигателя не позволяет разогнать транспортник достаточно быстро. Из-за длительного времени транспортировки и, соответственно, значительного времени нахождения полезного груза в радиационных поясах Земли не все грузы могут быть доставлены с использованием буксиров с ядерным двигателем. Поэтому грузопоток, который может быть обеспечен на основе ЯЭРДУ, оценивается лишь в 100-300 т/год.

Экономическая эффективность

В качестве критерия экономической эффективности межорбитальной транспортной системы целесообразно использовать значение удельной стоимости транспортировки единицы массы полезного груза (ПГ) с поверхности Земли на целевую орбиту. РКК «Энергия» была разработана экономико-математическая модель, учитывающая основные составляющие затрат в транспортной системе:

• на создание и выведение на орбиту модулей буксира;
• на закупку рабочей ядерной установки;
• эксплуатационные затраты, а также расходы на проведение НИОКР и возможные капитальные затраты.

Стоимостные показатели зависят от оптимальных параметров МБ. С использованием этой модели была исследована сравнительная экономическая эффективность применения многоразового буксира на основе ЯЭРДУ мощностью порядка 1 МВт и одноразового буксира на основе перспективных жидкостных ракетных двигателей в программе обеспечения доставки с Земли на орбиту Луны высотой 100 км полезного груза суммарной массой 100 т/год. При использовании одной и той же ракеты-носителя грузоподъемностью, равной грузоподъемности РН «Протон-М», и двухпусковой схемы построения транспортной системы удельная стоимость доставки единицы массы полезного груза с помощью буксира на основе ядерного двигателя будет в три раза ниже, чем при использовании одноразовых буксиров на основе ракет с жидкостными двигателями типа ДМ-3.

Вывод

Эффективный ядерный двигатель для космоса способствует решению экологических проблем Земли, полету человека к Марсу, созданию системы беспроводной передачи энергии в космосе, реализации с повышенной безопасностью захоронения в космосе особо опасных радиоактивных отходов наземной атомной энергетики, созданию обитаемой лунной базы и началу промышленного освоения Луны, обеспечению защиты Земли от астероидно-кометной опасности.

Источник