Borisov ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 15:10:51 |
ЦитатаЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА – КЛЮЧ К НАЧАЛУ ПИЛОТИРУЕМЫХ ПОЛЕТОВ НА МАРС
© 2020 г. А. С. Коротеев1, Н. И. Архангельский1, *, Е. И. Музыченко1,
В. М. Нестеров1, А. Г. Цветков1
1Государственный научный центр Российской Федерации – федеральное государственное унитарное
предприятие “Исследовательский центр им. М.В. Келдыша” (ГНЦ ФГУП “Центр Келдыша”),
Москва, Россия
*e-mail: kerc@elnet.msk.ru
Поступила в редакцию 16.02.2020 г.
После доработки 22.05.2020 г.
Принята к публикации 28.05.2020 г.
Проведен анализ рационального типа энергодвигательного обеспечения экспеди-
ций на начальном этапе пилотируемых полетов на Марс. Рассмотрены различные
типы двигательных и энергодвигательных установок большой и малой тяги, а также
сценарии экспедиций пилотируемых полетов по “ускоренным” и упрощенным схе-
мам при отсутствии поддерживающей марсианской базы. Показана рациональность
осуществления экспедиций на базе комбинации ЯРД + ЯЭУ. Определены облик и
возможные характеристики данного варианта экспедиционного комплекса, а также
состав средств выведения его элементов на орбиту сборки. Выполнена предвари-
тельная оценка стоимости разработки комплекса и стоимости подготовки единич-
ной экспедиции.
Ключевые слова: марсианский экспедиционный комплекс (МЭК), энергодвигатель-
ное обеспечение, пилотируемый полет, ядерный ракетный двигатель, ядерная энер-
гетическая установка
DOI: 10.31857/S0002331020030036
jamaze1 ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 16:38:07 |
Цитата: Borisov от 25.08.2020 15:10:51
ЦитатаОценка затрат на создание элементов МЭК выполнена в предположении, что к началу работ над проектом МЭК в рамках других проектов, включая программу пилотируемого исследования Луны и проекта [3], будут созданы:
1) пилотируемая РН “Ангара-А5П”;
2) грузовые РН “Ангара-А5В” и “Енисей” со стартовыми комплексами;
3) варианты РБ типа “Фрегат” повышенной грузоподъемности как для довыведения элементов МЭК на орбиту сборки, так и для торможения КВЗ;
4) КВЗ на базе пилотируемого транспортного корабля нового поколения “Орел”;
5) ЯЭУ электрической мощностью 200 кВт;
6) орбитальный комплекс для сборки МЭК с системой хранения топлива;
7) наземная инфраструктура по хранению, техническому обслуживанию, подготовке и запуску на орбиту ЯЭУ и ЯРД.
К вновь разрабатываемым основным элементам МЭК отнесены:
1. марсианские ОК и ВПК суммарной стоимостью создания ~260 млрд руб;
2. модульный ЯРД со стоимостью создания 24–55 млрд руб;
3. водородные баки со стоимостью создания их производства ~150 млрд руб (с учетом затрат на создание крупнотоннажного производства жидкого водорода, системы его хранения и транспортировки, завода в районе космодрома “Восточный” по производству и сборке крупногабаритных элементов и прочей наземной инфраструктуры).
Фёдор144 ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 17:46:57 |
Цитата: jamaze1 от 25.08.2020 16:38:07
Topgun ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 18:05:50 |
Цитата: jamaze1 от 25.08.2020 16:38:07
Волжанин ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 16:39:51 |
Цитата: Borisov от 25.08.2020 15:10:51
Волжанин ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 18:13:34 |
Цитата: Фёдор144 от 25.08.2020 17:51:21
Фёдор144 ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 18:40:50 |
Цитата: Волжанин от 25.08.2020 18:13:34
Волжанин ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 18:54:41 |
Цитата: Фёдор144 от 25.08.2020 18:40:50
Borisov ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 19:03:26 |
Цитата: Волжанин от 25.08.2020 18:13:34
ЦитатаИспользование в составе МЭК комбинации ЯРД + ЯЭУ является более простым техническим решением, позволяющим к тому же в полной мере реализовать присущие выбранным (для ЯРД и ЯЭУ) различным типам реакторов потенциальные возможности в плане достижения наилучших энергомассогабаритных характеристик. В частности, значительно лучшее, в сравнении с бимодальной установкой, соотношение тяги и массы ЯРД, а также его компактность, обеспечивают возможность реализации МЭК с более высокой начальной тяговооруженностью. Это позволит минимизировать количество орбитальных витков и ускорить прохождение радиационных поясов Земли при отлете к Марсу, либо организовать дополнительное резервирование двигательной установки с целями повышения ее надежности и ограничения требуемого ресурса модульных ЯРД. Кроме того, для этого варианта МЭК имеет место относительно высокая степень отработанности прототипов двигательной и энергетической установок. Разработка в 1965–1985 годах в КБХА ЯРД 11Б91 (РД-0410) тягой 35 кН была доведена до серии огневых испытаний на Семипалатинском ядерном полигоне [2]. ЯЭУ требуемой электрической мощности может быть реализована на базе технологий, разрабатываемых в рамках проекта ядерной энергодвигательной установки КА [3]. Соответственно, для дальнейшего анализа “ускоренных” перелетов выбраны однокорабельные варианты МЭК на базе ЖРД и комбинации ЯРД + ЯЭУ.
Волжанин ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 22:42:40 |
Цитата: Borisov от 25.08.2020 19:03:26
mich ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 22:51:01 |
Цитата: Волжанин от 25.08.2020 22:42:40
Волжанин ( Слушатель ) | |
25 авг 2020 23:16:58 |
Цитата: mich от 25.08.2020 22:51:01
caSmith ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 06:20:26 |
Цитата: Волжанин от 25.08.2020 23:16:58
aspb ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 10:18:24 |
Цитата: caSmith от 26.08.2020 06:20:26
Волжанин ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 10:30:16 |
Цитата: caSmith от 26.08.2020 06:20:26
sharp89 ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 11:32:25 |
Цитата: Волжанин от 25.08.2020 23:16:58
Волжанин ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 12:05:27 |
Цитата: sharp89 от 26.08.2020 11:32:25
сапёрный танк ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 12:19:01 |
Цитата: Волжанин от 26.08.2020 12:05:27
basilevs ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 12:34:20 |
сапёрный танк ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 12:39:02 |
Цитата: basilevs от 26.08.2020 12:34:20
Волжанин ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 12:59:29 |
EugeneZ ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 13:07:28 |
Цитата: basilevs от 26.08.2020 12:34:20
sharp89 ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 13:00:18 |
Цитата: Волжанин от 26.08.2020 12:05:27
Волжанин ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 13:36:44 |
Цитата: mse от 26.08.2020 13:26:52
sharp89 ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 13:54:30 |
Цитата: Волжанин от 26.08.2020 13:36:44
Alexxey ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 14:43:12 |
Цитата: sharp89 от 26.08.2020 13:54:30
Цитата: sharp89 от 26.08.2020 13:54:30
sharp89 ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 11:25:22 |
Цитата: Волжанин от 25.08.2020 22:42:40
Волжанин ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 12:14:18 |
Цитата: sharp89 от 26.08.2020 11:25:22
sharp89 ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 13:34:05 |
Суть эффекта Оберта в том, что включение двигателя имеет максимальную эффективность на низкой орбите или в перигее высокоэллиптической орбиты.Цитата: Волжанин от 26.08.2020 12:14:18
ЦитатаЯ не знаю, применим ли этот эффект к электрореактивным двигателям.Не очень применим именно из-за того, что ионнику требуются дни работы, чтобы сообщить кораблю существенное приращение скорости. А эффект Оберта работает, когда можно краткосрочным ускорением успеть передать большой импульс.
ЦитатаНо сейчас скорость истечения рабочего газа у нашего ионника - 70 км/сек. (и это не предел, в перспективе можно и до 200 км/сек).Такие скорости могли бы иметь практическое значение только для дальней межпланетки - типа перелётов к Марсу и дальше. Но и там ионник сталкивается с определёнными проблемами: приближаясь к целевой планете, корабль в любом случае движется по гиперболической траектории, и снизить скорость ниже 2-й космической он просто физически не успеет за время пролёта. То есть нужны тормозные двигатели высокой тяги дополнительно к ионникам, вместе с соответствующим запасом топлива.
Соответственно, если корабль достигнет скорости 20-30 км/сек, это даст новые возможности в космосе.
Волжанин ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 13:41:22 |
Цитата: sharp89 от 26.08.2020 13:34:05
sharp89 ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 15:14:56 |
Цитата: Волжанин от 26.08.2020 13:41:22
basilevs ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 14:26:01 |
Цитата: sharp89 от 26.08.2020 13:34:05
Borisov ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 12:22:55 |
Цитата: Волжанин от 25.08.2020 22:42:40
ЦитатаМожно отметить и наличие у рассматриваемой комбинации ЯРД + ЯЭУ определенного резерва в улучшении характеристик МЭК за счет введения на этапе возвращения комплекса к Земле дополнительно к режиму большой тяги ЯРД длительного режима малой тяги ЭРДУ, питание которой обеспечивается ЯЭУ. Этим может быть обеспечено как снижение расхода водорода и начальной массы МЭК [7], так и создание более благоприятных условий для последующего входа КВЗ в атмосферу Земли.
Волжанин ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 12:36:20 |
Цитата: Borisov от 26.08.2020 12:22:55
Borisov ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 13:05:36 |
Borisov ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 14:14:10 |
Цитата: Волжанин от 26.08.2020 12:36:20
Цитатапри этом его перестали разрабатывать в 70-х.
Если вернутся к разработке ЯРД - будет предмет для разговора, а пока только схемы.
ЦитатаРазработка в 1965–1985 годах в КБХА ЯРД 11Б91 (РД-0410) тягой 35 кН была доведена до серии огневых испытаний на Семипалатинском ядерном полигоне [2].
ЯЭУ требуемой электрической мощности может быть реализована на базе технологий, разрабатываемых в
рамках проекта ядерной энергодвигательной установки КА [3].
Sergey_64 ( Слушатель ) | |
26 авг 2020 15:02:44 |
Цитата: Borisov от 26.08.2020 14:14:10
basilevs ( Слушатель ) | |
27 авг 2020 15:12:46 |
Цитата: Luddit от 27.08.2020 13:45:41