Dans notre pays, le développement d'un module de transport et de puissance TEM avec une centrale nucléaire de classe mégawatt (NPPU) se poursuit. L'apparition d'un tel modèle, adapté à l'exploitation, aura un impact sérieux sur le développement futur de l'astronautique nationale et mondiale. En attendant, TEM est au stade des travaux de conception, et récemment le public a de nouveau vu un modèle d'un tel produit dans sa forme actuelle.
Exposition MAKS-2019
Ces dernières années, divers documents sur le TEM et les systèmes de propulsion nucléaire ont été publiés à plusieurs reprises. Entre autres choses, les développeurs ont montré des dessins avec l'apparence possible d'un tel échantillon. Fin août, dans le cadre du salon MAKS-2019, a eu lieu la première démonstration du nouvel aménagement TEM, reflétant les vues actuelles sur ce projet. Le modèle était présent dans le pavillon Roscosmos sur le stand Arsenal KB.
La version actuelle de la conception TEM diffère nettement des versions précédemment démontrées, mais conserve certaines caractéristiques. En particulier, les dispositions générales de l'assemblage des unités et des approches de conception ont été préservées. En même temps, il existe un certain nombre de différences caractéristiques.
L'élément le plus grand du module de maquette est un treillis télescopique à quatre sections avec une section transversale circulaire, qui sert de base à l'assemblage des unités. Sa tête est équipée d'un truss conique et d'un compartiment fermé. Sur les côtés de la ferme se trouvent six panneaux de refroidissement. La section de queue du TEM est réalisée sous la forme d'un corps rectangulaire fermé. La poutre principale y est fixée à l'avant, les panneaux solaires sont sur les côtés. La coque abrite un nouveau type de moteur-fusée et d'autres unités.
Nouveau et ancien
Auparavant, dans des publications sur le thème des systèmes de propulsion TEM et nucléaires, des images avec des équipements d'un aspect différent sont apparues. Selon l'une des versions ultérieures du projet, le module de transport-énergie devrait être basé sur un treillis coulissant longitudinal de section carrée et d'un grand allongement, ce qui facilite le lancement du produit en orbite. Un compartiment avec un réacteur est placé dans sa section de tête, un moteur-fusée électrique et d'autres systèmes placés sur des supports déployables dans la section de queue. Il était prévu de placer des équipements de refroidissement le long de la poutre de support.
La mise en page de KB "Arsenal" présente un certain nombre de caractéristiques et diffère des images plus anciennes. Tout d'abord, il se distingue par la conception de la ferme principale et la disposition des unités. La nouvelle version du TEM se caractérise par un treillis porteur plus massif d'une conception différente. Il a également perdu les poutres de queue en forme de X, déployées en vol et transportant certains des instruments.
La conception de la mise en page permet un changement de mise en page. Peut-être que maintenant le grand corps de queue contient non seulement un moteur de fusée électrique, mais aussi un réacteur nucléaire avec des systèmes d'accompagnement. Dans ce cas, le corps de tête plus petit peut être utilisé pour accueillir des systèmes de contrôle ou d'autres équipements.
Différents diagrammes présentaient auparavant différentes configurations de système de refroidissement. La même chose s'applique à la nouvelle mise en page. Cette fois, pour irradier l'excès de chaleur dans l'espace, il est proposé d'utiliser six panneaux-émetteurs installés le long du treillis sous la forme de trois "plans" parallèles. Auparavant, d'autres configurations de refroidisseurs étaient proposées, incl. agrégats d'une plus grande surface, occupant presque toute la longueur de la ferme porteuse.
En novembre de l'année dernière, le studio de télévision Roskosmos a publié une vidéo montrant l'apparition possible d'un futur TEM avec une centrale nucléaire. Cette version du module était très différente de celles présentées précédemment. Tout en conservant l'architecture linéaire basée sur un treillis coulissant, un tel TEM devait avoir des empennages réalisés sous la forme d'un cylindre ouvert. Sous cette forme, la centrale électrique, le refroidissement, etc. auraient dû être effectués.
Il est facile de voir que la disposition actuelle du TEM diffère également de la version "l'année dernière" du look. En même temps, en apparence et en conception, il est beaucoup plus proche des versions antérieures du projet.
Défis techniques
Le projet TEM se distingue par la plus grande complexité technique et pour sa mise en œuvre réussie, il est nécessaire de résoudre de nombreux problèmes particuliers. Pour créer un tel module, de nouvelles conceptions de composants et d'assemblages, de nouvelles technologies et de nouveaux matériaux avec des caractéristiques spéciales sont nécessaires. La nécessité de résoudre tous ces problèmes a conduit au fait que le développement de la centrale nucléaire et du TEM est réalisé par un certain nombre d'entreprises de Roscosmos et Rosatom.
À différents moments, les documents publiés contenaient différentes versions de TEM, et la raison en est précisément la complexité générale du projet. Le succès à trouver des solutions à certains problèmes a conduit à des changements correspondants dans l'apparence générale du module. En conséquence, la dernière mise en page du TEM de KB "Arsenal" montre les vues actuelles sur le projet.
Selon des données connues, un réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi au gaz a été choisi comme base pour la centrale nucléaire. Un mélange hélium-xénon sera utilisé dans le premier circuit du système de refroidissement. Du combustible avec un degré d'enrichissement accru sera placé dans le cœur. La température à cœur atteindra 1500°K. Il est prévu de fournir la ressource de conception la plus élevée, permettant au TEM de fonctionner pendant 10 à 12 ans.
Des centrales nucléaires de ce type et avec de telles caractéristiques n'ont pas encore été créées et exploitées. Pour la construction d'une telle structure, des matériaux à haute résistance aux contraintes thermiques et mécaniques sont nécessaires. Il est également nécessaire d'élaborer la conception elle-même afin qu'avec la puissance requise, elle ait des dimensions et un poids acceptables.
Il existe des difficultés dans le domaine des systèmes de refroidissement. La centrale nucléaire d'une classe de mégawatts doit dissiper des volumes comparables d'énergie thermique dans l'espace. Les radiateurs modernes pour la technologie spatiale ne peuvent pas encore se vanter de telles caractéristiques. Ainsi, le système de refroidissement de l'ISS tombe dans l'espace env. 70 kW d'énergie thermique, c'est plusieurs fois moins que celui requis pour la centrale nucléaire et le TEM.
Différentes variantes de refroidisseurs pour TEM sont en cours d'élaboration, ce qui se reflète dans les figures et lors de l'assemblage des modèles. Apparemment, un ensemble de radiateurs plats sur le tracé d'Arsenal est actuellement considéré comme la conception la plus rentable avec des caractéristiques optimales. Cependant, il est fort possible que ce système ne soit pas la version finale.
Malgré toutes les difficultés, des succès notables ont été obtenus au sein du projet TEM. Ainsi, il y a plusieurs années, les essais ont commencé sur le moteur-fusée électrique ID-500, créé spécifiquement pour la future centrale nucléaire. En 2017, un tel produit a fonctionné sur le stand pendant 300 heures, affichant une puissance de 35 kW.
L'assemblage et les essais des composants individuels de la centrale nucléaire et du MET sont effectués régulièrement. Par exemple, un prototype de système de refroidissement goutte à goutte a été testé l'année dernière. D'autres composants du réacteur, des systèmes auxiliaires et du module de transport et de puissance dans son ensemble sont en cours d'essai.
Transport du futur lointain
L'objectif des projets actuels de centrale nucléaire et de TEM est de créer un complexe prometteur capable de résoudre de nouveaux problèmes dans l'espace. Le module de transport et de puissance avec un réacteur et un moteur-fusée électrique aura des avantages importants par rapport aux systèmes de fusée de conception traditionnelle et permettra d'organiser avec succès de nouvelles missions.
La sphère principale d'application TEM est considérée comme les vols vers d'autres corps célestes. La centrale nucléaire affiche le rendement énergétique le plus élevé et a une impulsion spécifique unique, qui simplifie les vols vers la Lune ou Mars. Il devient également possible d'augmenter la charge utile par rapport aux systèmes fusées et spatiaux actuels. Une caractéristique importante du TEM est la possibilité d'alimenter la charge en utilisant les moyens standard du module.
Cependant, l'obtention de tels résultats n'est possible que dans un avenir lointain. Selon les plans actuels, les essais en vol du TEM en configuration complète commenceront au plus tôt à la fin des années vingt. Le démarrage de l'exploitation et l'implication du module dans un travail réel ne sont possibles qu'au début des années trente.
Les travaux TEM se poursuivront encore pendant plusieurs années, et pendant ce temps, le projet pourrait subir des changements importants. À cet égard, on peut supposer que la disposition du module pour MAKS-2019 cessera bientôt de refléter l'apparence réelle du produit en cours de création. Cependant, un changement de regard sur la structure et ses éléments conduira à l'émergence de nouveaux matériaux de démonstration - dès les prochaines expositions.
