Москва. 13 сентября.
ИНТЕРФАКС - Прототип безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД) мощностью 100 кВт разработает Курчатовский институт до конца 2021 года, следует из данных системы "Спарк-Маркетинг".
Согласно проекту договора, заказчиком выступает АО "Наука и инновации" (дочернее предприятие "Росатома"), исполнителем - Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт").
За 750 млн рублей институт должен к декабрю 2021 года создать макет прототипа БПРД с введением электрической мощности до 100 кВт для исследований основных характеристик (тяга до 3 Ньютонов, удельный импульс до 5000 секунд) на модернизированном стенде Е-1 в импульсном режиме.
Кроме того, будет разработан конструктивный облик прототипа лётного варианта такого двигателя и стенда для его испытания.
Также договором предусмотрена обязанность Курчатовского института сформулировать технические требования к стенду для обеспечения работ по плазменному двигателю мощностью 1 мегаватт.
По окончании работ должен быть создан и испытан лабораторный макет двигателя со сверхпроводящей магнитной системой, разработан облик его лётного варианта.
Необходимость создания плазменных двигателей объясняется грядущим освоением дальнего космоса. Нынешние ракетные двигатели на химическом топливе эффективны при выведении космических аппаратов на орбиту, однако в условиях длительного полёта, требующих экономии выбрасываемой массы, двигатели должны обладать более скоростным импульсом, недоступным для жидкостных ракетных двигателей. "Существенное увеличение скорости истечения рабочего тела требует увеличения его удельного энергосодержания, то есть перевода в плазменное состояние", - говорится в проекте договора на создание двигателя.
В настоящее время наибольшее распространение получили ионный двигатель (в основном, в США) и стационарный плазменный (холловский) двигатель (в основном, СССР/РФ и другие страны). Однако они маломощны и используются, в основном, для коррекции орбит спутников околоземных группировок.
"На повестке дня стоит проблема создания мощных плазменных ракетных двигателей, способных обеспечить выполнение гораздо более масштабных задач по освоению ресурсов космического пространства", - отмечается в документе.
В нем говорится, что в практическом решении этой проблемы в наибольшей степени продвинулись разработчики компании AdASTRA (США), работающие под патронажем NASA. В рамках проекта VASIMR был разработан прототип лётного варианта двигателя, который уже проходит заключительную стадию наземных испытаний, после завершения которых планируется создание специального космического корабля для испытаний в условиях космоса.
В будущем возможно масштабирование конструкции БПРД "в широком диапазоне мощностей (0,1 МВт ... 10 МВт и более) без изменения его физической схемы".
Комментарии
Парсят закупочную документацию на zakupki.gov.ru, никаких других особо вариантов не просматривается.
Целых 3 Ньютона! – Имперский флот можно начать строить...
тяга движков современных спутников вообще в миллиньютонах измеряется)
Для спутников - выше крыши.
Так УИ 5000с.
Можно запросить/сделать двигатель и на куда бОльшую тягу... но питать его тогда - чем? Вот, скажем, VASIMIR мог бы и 10Н выдать, но только его мощность потребляемая при этом - 300кВт, а полная мощность всех СБ МКС - что-то там около 170 (160кВт главная + по мелочи на "Звезде"). Так то МКС: самый крупный человеческий объект в космосе...
Так было ж в новостях. Тот же Курчатник сделал 3х тонный реактор на 10 мегаватт, как раз для питания плазменного двигла и внепланетных баз
Не помню я про 10МВт. Был 3МВт(т) = 1МВт(э). Только турбину к нему ещё не сделали.
а 2 мегавата тепла куда предполагают скидывать?
Говорили про капельное охлаждение. Типа даже матмодель сделали, осталось протестировать в космосе. С тех пор тишина, года два.
Не только матмодель, железо тоже кое-какое. Напоролись на неприятности с гидродинамикой, сложно сделать сверхточные сверхстабильные сопла: периодически капельки улетают не туда и промахиваются мимо сборщика, если брать интересные расстояния. То есть, потери масла, что неприемлимо. А снижать расстояние нельзя - потеряется выигрыш перед обычным холодильником по массе. В общем, нетривиальная технологически и научно задача оказалась.
Нормальное ТЗ для Курчатовского. И жители района будут довольны безвредностью, наконец-то хоть что то сделают в НИИ научного, кроме перепродажи газов разных.
А прикольно кстати)
Получается что Роскосмос не справляется и теперь уже и двигатели атомщикам заказали?
Ну в принципе правильное решение)
Судя по ТЗ прорабатывают альтернативу для ионного двигателя мегаваттной ЯЭДУ. Видимо до конца не определились с оптимальным движителем
Похоже на то.
А то на существующих ионниках ТЭМ получается ну оооооочень медленный не смотря на мегаватт на борту)
Вчера эта навость уже проходила. Там фигурировал роторный магнитоплазмодинамический двигатель.
Потому и медленный, что всего мегаватт. Есть старая добрая формула E=mv2/2.
Удельный импульс 5000 с - это скорость истечения рабочего тела 50 км/с. Для получения тяги в 100 кг нужно вбрасывать по 20 г/с рабочего тела. Подставляем в формулу, получаем требуемую мощность 25 МВт. Это при 100% КПД.
Тяга в 100 кг для агрегата в 100 тонн дает ускорение всего 1 см/c2. Значит на 1 м/с скорость увеличится за 100 сек, за час на 36 м/с, за сутки на 864 м/с. До того набрать "лунную" скорость такой реактор должен непрерывно работать 3,5 сутки и отбросить 6 тонн рабочего тела, "марсианскую" - 7 суток и 12 тонн.
Короче даже с 25 МВт о межпланетных полетах думать еще рано. Не говоря о мегаваттнике. Надо наращивать и мощность, и удельный импульс.
Да это просто болид формулы 1!
В реальности тяга ионников на проектируемом ТЭМе горааааааздо меньше чем 100кг.
С рабочей орбиты высотой 800км на геостационар по проекту он должен заползти за 4 месяца))) Вместе с грузом.
Обратно вниз - за 2 месяца.
Ну так ставим в формулу 1 МВт и получаем максимальную тягу
E = mv2/2
m = 2E/v2 = 8*10-4 кг = 0,8 г
При импульсе в 5000 сек это тяга 4 кг или 40 Н. Была инфа что удельный импульс для ТЭМ достигает 7000 сек, т.е 70 км/с. Это значит тяга еще ниже. Законы физики, их не обманешь.
пр мировым меркам - почти даром) Да и тяга - в сотни раз больше чем у имеющихся образцов
Ага, на солнечных панелях такую для имульса в 5000 не получишь. Только ядерный реактор.
Сложный вопрос. Для небольших солнечных батарей в космосе реально достигнута удельная мощность порядка 15кВт/кг. У обещанного ТЭМ - порядка 0.2кВт/кг, в 75 раз меньше. А реально достигнутая на ядерном реакторе - ещё в 10 раз меньше.
У солнечной батареи удельная мощность с ростом мощности, конечно, падает (масса поддерживающих конструкций растёт), а у реактора - чуть растёт... но в целом тут всё именно что сложно. На мегаватте выигрыш реактора ещё не то чтоб очевиден.
Мегаватт там начало разговора. Это прототип фактически. Для реального межорбитального буксира или межпланетного перевозчика нужна мощность в десятки, а лучше сотни мегаватт.
Ну, пока есть мегаватт. А при увеличении мощности возникнут те же структурные проблемы, что и у СБ. Только уже не со светоулавливающей, а теплорассеивающей площадью.
Короче, холодильники тяжёлые.
Я не говорю, что реактор прям бесполезен. Я говорю, что очевидных прям преимуществ в космосе нифига не видно. Это на Земле АЭС заведомо компактнее поля СБ на равную мощность (холодильник-то халявный и вынесен за скобки - река, море, атмосфера). А в космосе - наоборот: у реактора появляется холодильник, а вот СБ сильно легчают - ветра нет, гравитации нет, воды и воздуха, от которых нужно защищаться толстным стеклом - нет, солнце мощнее, ориентироваться легче, да и доступные по цене технологии для космоса уже совсем не те, что для Земли.
Рассеивание тепла это конечно главная проблема. Решается увеличением температуры и площади рассеивания. Но здесь есть серьезное поле для развития,из СБ уже вытянули практически все что можно.
Солнечные батареи это приземленный космос и компактные спутники. Для дальнего космоса и серьезных по массе аппаратов однозначно реактор.
Наоборот: у СБ ещё поле непаханое, а главное - это же тонкие технологии, много что можно придумать. А удельная мощность холодильника - грубая термодинамика и формула Стефана-Больцмана. Что там сделаешь?
Солнечная постоянная на орбите Земли 1,3 кВт/м2. Это предельная мощность солнечных батарей при 100% КПД. Реально достижимое КПД - максимум 50%, мощность излучения распределена по широкому спектру излучения. Сделать панели слишком тонкими нельзя, снижается КПД. Так что рассчитывать на кардинальное повышение весовой отдачи СБ не позволяет физика.
А вот с рассеиванием тепла вариантов множество - капельное охлаждение, испарение с ионизацией и последующей сборкой. Та же формула Стефана-Больцмана говорит что интенсивность излучения пропорциональна четвертой степени температуры. Т.е. увеличиваем температуру в 2 раза, скорость охлаждения увеличивается в 16 раз, температура в 3 раз, скорость охлаждения в 81 раз. Как вариант сделали кольцо из тугоплавкого металла на некотором удалении от корпуса, вывели туда контур с жидким металлом от реактора и получили высокоэффективный холодильник. В более дальней перспективе удерживаемое электрическим полем кольцо плазмы.
Так нам же не реактор надо охлаждать, а рабочее тело турбины, причем желательно до фазового перехода . Поэтому холодильник должен быть холодным, а не нагретым добела
уже на орбита Марса солярки теряют в эффективности внушительно...
Это - да. Дальний космос (если его понимать, как всё что "выше" Земли и дальше от Солнца) без ядерной энергии осваивать очень неудобно.
КПД к толщине вообще имеет мало отношения. :) Для прямозонного полупроводника, чтобы поглотить близко-к-100% солнечного излучения достаточно первых микрон, толщина нынешних космических солнечных батарей определяется почти исключительно их механической прочностью. Так что если хочется поговорить о фундаментальных пределах для известных принципов и материалов - то вот они: порядка миллиграмм-десятков миллиграмм на квадратный метр (ну или около того же на киловатт). Или, в перевёрнутом виде, порядка сотен кВт на килограмм (что, с оговорками на массу проводников-коллекторов, в принципе, реально, если плёночные СБ разворачивать и стабилизировать в плоскости вращением). Это очень высокая массовая отдача. Сложно представить себе, как эти пределы обойти, но ведь они достижимы и ну очень велики.
Да, Вы правы: в этом и есть главная проблема реакторов в космосе - высокие требуемые температуры холодильника. Из-за чего для хоть сколь-нить приемлимого КПД требуется очень высокая температура АЗ, которой есть предел (выше 4.6кК нет твёрдых материалов).А снижать КПД нельзя, потому что растёт масса реактора и требуемые запасы топлива. Приплыли.
Поэтому для околоземных условий СБ имеют массу преимуществ и до сих пор выигрывали.
Это как так вы посчитали?
Масса реактора для ТЭМа - 1700 кг без защиты. Там явно не 0,2)
И что это за солнечные панели такие которые дают 15 при массе 1?
Какая нужна площадь что-б снять 15 кВт солнечной энергии? И это будет весить 1кг?!
Реактор без турбины и холодильника - просто грелка. Неработоспособная при том: расплавится. Обещанная масса энергомодуля на 1МВт - 5.5т. Арифметикой владеете?
Тонкоплёночные, аморфный/микроморфный наводороженный кремний с HJT. 4п арсенид-галлий, впрочем, уже близок к этому.
Как я сказал уже, проблемы начинаются на больших конструкциях: опоры, кабели. Но сами СБ в сотни раз легче реактора. Почему реакторы и перестали летать в ближнем космосе.
Ну, т.е. вы согласны что солнечная панель мегаваттной мощности будет весить явно больше чем 5,5 тонн?
Честно? Понятия вот не имею. Вообще. Возможно, больше. Возможно меньше. Масса конструкций вообще много от чего зависит (как её разворачивать в космосе, например, какие нагрузки и ускорения/локальные ускорения она должна держать, куда прикладываются силы и т.п.).
Когда в конце 80-х в "Энергии" считали разгон марсианского корабля СБ, они исходили из энерговооружённости 3МВт(э) и 10 тонн на СБ, а на тот момент лучшая доступная им технология была - плёнка из аморфного кремния (с 6% КПД). Но предполагаю, что прикидки по прочности и массам там делать умели.
Всё, что я хотел сказать: стереотип "реактор удельно даёт больше энергии, чем СБ" в космосе на земной орбите - неверен.
Может быть, и может больше. Но примеров не было, масса примеров обратного, и зависимости далеко не тривиальны.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Старая пестня - вот...вот...вот...через 5 лет...вот...вот...вот
Что нам стоит дом построить. Нарисуем, будем жить.
Вы представляете какой там объем работ и сколько технических проблем надо решить? Это принципиально новое устройство. И про старую песню не понял. Проект утвердили в 2009-м, на уровне общей идеи. Реальные работы начались в 2010-м. Датой окончания работ стоял 2019-й год. К этому времени надо было подготовить рабочий макет.
Бумажный эскиз был готов в 2012-м. Производство отельных агрегатов для стендов началось в 2013-м. Испытание рабочего макета планируется сейчас в 2020-м году. Т.е просрочка всего на год. Для проектов такого масштаба это скорее исключение, чем норма.
Да не полетит он.
Нет задач под него и экономическая составляющая хромает. Плюс там столько технических проблем... Замахнулись на большее чем способны сделать.
Потому-то Роскосмос очень прохладно к этому ТЭМу теперь относится. Вы заметили что в последние годы все новости по ТЭМу идут от Росатома? А вот от Роскосмоса - тишинаааа.... Макет показаный на последнем МАКСе - это вообще что-то с чем-то. Дети лучше сделают.
Плюс Роскосмосу финансирование постоянно урезают. Думаю что ТЭМ в скором времени пойдет под нож с формулировкой "нет денег".
Не полетит в каком интервале времени? 5 лет, 10 лет, 50 лет, 200 лет, 1200 лет?
Кстати проект финансируется не по линии Роскосмоса, а сидит на бюджете Администрации Президента. Планы на испытание макета в 1 квартале 2020 оформлены документально.
Макет двигателя для космического «ядерного буксира» испытают в России
ТЭМ не полетит скорее всего никогда.
Администрация президента? Да вы с ума сошли)
Она такими вещами никогда не занималась. Это вообще не их работа.
То что Росатом сделает макет, я в общем и не сомневаюсь. Это вам не Роскосмос)))
Только вот куда его потом ставить-то?
ТЭМ-а то нет. И вряд-ли будет.
Всё просто: атомщики свою часть сделали, а "Арсенал", который должен был в кооперации делать турбину, сделать турбину не смог (или не захотел), и долго пропихивал термоэмиссию, которые он с советских времён умеет делать. С термоэмиссионным преобразованием резко падает КПД, мощность, удельная мощность, и вся затея сразу теряет смысл целиком и полностью... этот реактор только сам себя сможет таскать, и то - долгими годами, в чём смысл?
До "Роскосмоса" там дело даже не дошло ещё, НЯП.
Отлично. Теперь надо бы с антигравитацией разобраться.
Пора-то пора, но кто нам даст? В науке запрещены вечные двигатели, ртуть объявлена супер-ядовитым веществом, школьникам внедряют в сознание основы британской и еврейской науки. Пока военные с их закрытыми исследованиями ни придут к пониманию, что вся нынешняя наука - мошенничество в глобальном масштабе, ничего антигравитационного и вечнодвигательного не родится.
Мда.... успехи безусловно налицо, но результаты унылы...
Электроракетные двигатели должны были снизить массу таскаемого с собой топлива, а вместо этого мы получили массу таскаемого с собой реактора.
Шило на мыло....
Имхо, надо учиться использовать энергию звезды. На орбите Земли плотность солнечного ветра и плотность излучения на квадратный метр маловата....
Думаю аппараты надо направлять к Солнцу, и когда...
Кроме того, солнечный ветер он же из протонов основном состоит, т.е. это ещё и ток. Значит можно использовать по отдельности или в комбинации солнечный парус и петлю или кабель с током, чтоб использовать для разгона еще и силу Ампера.....
И уже ускорившись за несколько витков вокруг Солнца, только тогда лететь на переферию... а может и перефирию пока оставить в покое, решая задачи на внутренних орбитах....
Вот вы вроде умный человек, а строите свои рассуждения на основе научных представлений времен Ньютона. Разве не очевидно, что британская наука создавалась под ограничение возможностей человечества, а не для их раскрытия? Пока это открыто ни признают, никаких прорывов ждать не стоит. Метод научного тыка (он-же правила постановки эксперимента) не позволяет выйти за границы познания устройства материи.
А что прикажете делать? Пока только Официальная наука, при всех её системных недостатках дает нам возможность создавать надежно работающие и надежно повторяемые конструкции.
Альтернативщики и неофициалы, увы, пока не достигли такого качества своих экспериментов и теорий.
Кроме того, если официальная наука уже научилась фильтровать избавляться от информационного мусора, то неофициальный с их методологической анархией,напротив, стали территорией моментального мусора и откровенных сумашедших, в медицинском смысле слова.
Так что как бы я не был с вами согласен на уровне эмоций, на уровне практических решений пока обязан опираться на надежно повторяемые технологии.
Это с сайта госзакупок инфа, скорее всего.
https://tass.ru/kosmos/6885573
Роскосмос планирует в 2020 году испытать макет двигателя для космического ядерного буксира.
Испытания макета двигателя для космического ядерного буксира, на который установят ядерную энергоустановку мегаваттного класса, планируются в 2020 году, следует из информации на сайте госзакупок.
Роскосмос заказал работы по теме "Прикладные инновационные исследования технологий создания ракетных двигателей, двигательных и энергетических установок изделий перспективной ракетно-космической техники и их ключевых элементов (НИР "Форсаж")". Цена контракта составляет 525,6 млн рублей.
"Экспериментальное подтверждение работоспособности макета роторного магнитоплазмодинамического двигателя - 30 марта 2020 года", - говорится в документации к тендеру.
Исполнитель по контракту также должен представить предложения по проектному облику электроракетного роторного двигателя в составе ядерной энергодвигательной установки межорбитального буксира.
Ранее сообщалось о планах Росатома изготовить к 2018 году опытный образец ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса, предназначенной для полетов в дальнем космосе. Изначально установка проектировалась для космического аппарата с рабочим названием транспортно-энергетический модуль (ТЭМ). Работы по созданию установки были начаты в 2009 году.
Ядерная энергетика в освоении космического пространства нашей страной используется не впервые. В период с 1970 по 1988 год в СССР был осуществлен запуск 32 космических аппаратов с термоэлектрической ядерной энергоустановкой, а в период с 1960 по 1980 год разработан и прошел испытания на Семипалатинском полигоне ядерный ракетный двигатель.
Собственно сама закупка : http://zakupki.gov.ru/epz/order/notice/ok504/view/common-info.html?regNu...
Документация здесь : http://zakupki.gov.ru/epz/order/notice/ok504/view/documents.html?regNumb...
Вы будете смеятся, но это не тот тендер)))
За сутки появилось две очень похожие (но разные!) новости из-за которых возникла некоторая каша.
То что вы указали - это работы по линии Роскосмоса.
А теперь есть ещё и заказ на двигатели по линии Росатома) О чем и говорится в начале этого обсуждения.
Разные двигатели которые будут делать не то что разные организации а даже разные ведомства.
70 лет прогресса, пипец 🤣
В смысле?
Хотя, как мне кажется, я понимаю источник вашего "опечаливания". Быстрое развитие информационных технологий, в поледнии лет 30-ть, пресловутый "Закон Мура" создало ложное впечатление об общей скорости технического прогресса. Хотя на самом деле мы наблюдаем прогресс микроэлектроники и вычислительной техники, что не вся техника. В других областях не было таких "скачков" как указанной области. В выплавке стали, например, ничего нового не придумано. Ракетоносители стартуют с земли на ЖРД и т.д. Процессам развития техники безразличны наши хотелки, особенно основанные на наших заблуждениях о скорости технического проресса.
Страницы