Ядерный космический буксир

13 сентября 2020 года в России в КБ «Арсенал» началась сборка ядерного космического буксира, предназначенного для межпланетных перелетов, прежде всего для полета на Марс.

Основное назначение данного космического корабля - быстрая доставка грузов на орбиту Марса. Он не сможет приземляться на планету, но зато способен развивать очень большие скорости за счет использования ионных двигателей. Время полета на Марс сократится с 7-8 месяцев до 4-5 недель.

К буксиру можно будет пристыковывать грузовые корабли и многократно летать от Земли к Марсу. Правда "Федерация" или "Орел" по габаритам не подходят. Скорее всего буксир будет беспилотный.

На нем отрабатываются технологии, которые лягут в основу освоения космического пространства нашей солнечной системы в ближайшем будущем. Здоровенные ракеты окажутся не нужны. Тихоходные летающие по инерции утюги канут в Лету.

Принцип работы ядерного буксира таков: в головной части размещается ядерный реактор, который разогревается до температуры 1600 градусов по Цельсию и вырабатывает тепло. С помощью турбины (См. "Центростремительная турбина, разработка центра им. Келдыша"), работающей по циклу Брайтона, крутится генератор, преобразовывающий механическое движение в электричество. Электричество создает плазму в 4 ионных двигателях высокой мощности диаметром 450 мм, которые в свою очередь медленно, но очень долго ускоряют всю конструкцию.

Самая главная сложность с ядерной установкой в космосе - это не выработать энергию, а охладить машину. Для этого служат панели-излучатели. См. "Исследование возможности использования углеродного материала в конструкции холодильника-излучателя космического аппарата"

Тепловые панели аналогичные, разработкам проекта JIMO (Юпитерианский исследовательский корабль для изучения ледяных лун). Технология припаивания углеродных панелей к трубкам для создания легкого высокоэффективного радиатора охлаждения. К трубке приваривается сетчатая (тканная) конструкция из углеродистого волокна и за счет плотного контакта через развернутую ткань происходит излучение тепла. Ткань не боится метеоритов, т.к. ей не страшны дырки. См. описание конструкции подробней: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20140016906/downloads/20140016906.pdf

панели радиаторов систем охлаждения

См. Конструкция панелей-излучателей (статья КБ Арсенал)

Панели соединяются между собой интересными сильфонами. См. "Узел соединения панелей (холодильника-излучателя) и панели-излучатели (с приваренным углеродным полотном)", 6 февраля 2020.

Топлива в ядерном реакторе хватает на 10 лет неприрывной работы. На этот же срок рассчитана турбина.

После вывода на орбиту Земли, на первом этапе, сначала раскрываются солнечные батареи, чтобы энергетика заработала на всем планетолете и позволила произвести его запуск: развернуть конструкцию, запитать бортовую электронику, завести всю систему управления. Солнечные батареи новой конструкции, позволяющие получить мощность в стартовом объеме 30-50 кВт на куб.метр.

См. Tombulian Briana: Light-weight High Temperature Radiator for In-Space Nuclear-Electric Power and Propulsion. Doctoral Dissertation

фермы для крепления систем охлаждения

защитные экраны

агрегатный отсек, внизу ионные двигатели

сложенные фермы

Интересный эффект при движении планетолета. Оказывается, когда он летит, то вокруг него создается собственная внешняя атмосфера. В вакууме ядерный планетолет окружен облаком. Облако состоит из пыли, собственной пыли, которая идет от панелей, постоянно бомбордируемых микро пылью из космоса. Он увлекает за собой облако космической пыли, эта космическая пыль долбит по его панелям, отламывает от них мельчайшие невидимые пылинки и это никуда не девается, они же имеют такую же скорость. Он весь окружен этим облаком и это облако еще радиацию, по ней ионизация идет. Это называется собственная внешняя атмосфера. И её изучают, см. статью "Как ведёт себя СВА (собственная внешняя атмосфера) ядерного буксира".

Непосредственно конструкция, показанная на фотографиях, скорее всего, не полетит в космос. Это опытный образец, который будет использоваться, по видимому, как технологический макет на земле, для испытаний, отработки, примерки, чтобы посмотреть как будет выглядеть и функционировать изделие в металле.