Vizualizace jaderného kosmického tahače TEM FOTO: KB Arsenal
FOTO: KB Arsenal
Po letech prakticky úplného mlčení se ruský výrobce armádních družic rozhodl zveřejnit první obrázky obřího kosmického transportéru, který vzniká ve výrobním závodě v Sankt-Petěrburgu. Konstrukční kancelář KB Arsenal, která slouží jakožto přední dodavatel celého projektu, je známá především díky svým družicím s jaderným zdrojem, z nichž jedna dopadla v roce 1977 do arktických oblastí Kanady. Na internetu se v nedávné době objevila série fotografií a počítačově vytvořených vizualizací, které pocházejí právě od KB Arsenal. Je na nich jasně vidět nejnovější verze plánovaného a opravdu hodně velkého kosmického tahače, který by měl využívat iontové motory krmené jaderným zdrojem.
Celý projekt je oficiálně označován zkratkou TEM (Transport and Energy Module), přičemž zdroje seznámené s ruským kosmickým programem o něm vědí již zhruba deset let. Prapůvod celého projektu se dá vystopovat už do éry úsvitu kosmonautiky, kdy se inženýři snažili skloubit jaderný reaktor s elektrickým pohonem.
Právě elektrický pohon je v tomto případě klíčovým prvkem – pracuje na principu ohřevu a urychlování ionizovaného plynu, čímž vzniká tah, a proto se tento pohon někdy označuje též jako iontový či plazmový.
Pokud bychom tento pohon porovnávali z hlediska spotřebovaného množství pohonných látek, jsou elektrické pohony efektivnější než tradiční motory na tuhé či kapalné palivo. Jejich okamžitý tah je však relativně nízký a k provozu navíc vyžadují velké množství elektrické energie. Právě z tohoto důvodu se použití elektrického pohonu zatím omezovalo pouze na systémy upravující oběžnou dráhu nebo na pohon misí v hlubším vesmíru, kde si sondy mohou dovolit luxus v podobě nízkého tahu po velmi dlouhou dobu.
Aby bylo možné rozšířit možnosti nasazení energeticky hladových elektrických pohonů, snaží se inženýři již dlouho nahradit těžké a rozměrné fotovoltaické panely jadernými zdroji, které by poskytly luxusní množství energie po dobu několika let či spíše desetiletí.
Zároveň by takový systém nebyl závislý na slunečním záření a mohl by se využít i v chladných a vzdálených končinách Sluneční soustavy, kde již pracovaly sondy jako Voyager, Cassini a další. Zde je již slunečního světla nedostatek a jiné zdroje energie jsou nezbytné.
K vývoji jaderných reaktorů pro využití v kosmickém prostoru však stále musí docházet na Zemi, a tak tento pokrok zpomalily obavy o životní prostředí a bezpečnost. Na začátku 21. století však došlo k obnovení zájmu ruské armády o jaderné reaktory s velkou kapacitou, které by zvládly dodávat energii nejen pohonným systémům, ale i dalšímu vybavení na palubě velkých sond a družic – třeba rozměrným radarovým anténám pro průzkumné družice.
Díky pestrému portfoliu jaderných technologií a také díky slušnému rozpočtu v zádech se ruské ministerstvo obrany zjevně stalo primárním podporovatelem prvního postsovětského pokusu o vytvoření jaderného systému pro generování elektrické energie v kosmickém prostoru. Samozřejmě není tajemstvím, že práce na reaktoru byly utajené, ale v letošním roce konstrukční kancelář KB Arsenal uvolnila fotografie ukazující konstrukci zařízení, které je buďto plnorozměrovým prototypem, nebo rovnou prvním exemplářem stroje TEL. K tomu pak ještě přidala několik vizualizací rozkládání konstrukce v kosmickém prostoru.
Srdcem tahače TEM má být jaderný reaktor, který generuje teplo. Toto teplo je následně mechanickou turbínou, nebo tepelnou emisní metodou, která nevyžaduje žádné pohyblivé části, převedeno na elektrickou energii.
Ačkoliv je druhá metoda méně efektivní než turbína, je jednodušší a ruský kosmický průmysl s ní má více zkušeností – proto se odhaduje, že právě tepelná emisní metoda má být použita na stroji, který byl nyní představen. Jeho animaci najdete v přiloženém videu.
Přebytek tepla generovaný fungováním reaktoru by měl být uvolněn do okolního prostoru systémem radiátorů, které mohou využívat další technologie provozované v mikrogravitaci mimo atmosféru. Uvolněné snímky naznačují, že by tento exemplář mohl obsahovat trojici hlavních a trojici záložních radiátorů. Menší panely by měly sloužit tradičním potřebám systémů kosmických lodí, zatímco větší radiátory (ať už výklopné, či stacionární) mají být zřejmě primárně určeny k odvodu tepla z reaktoru. Animace navíc ukazuje opravdu komplexní třífázový proces rozkládání hlavních radiátorů na TEM.
Podle všeho se zdá, že představený stroj by měl využívat chladicí kapalinu, kterou by systémem prohánělo čerpadlo. Je to méně pokročilá technologie než systém kapilárních trubic s vyzařováním tepla, který Rusové původně pro tento systém plánovali a dokonce jej na začátku 21. století testovali na kosmické stanici Mir.
K ochraně všech palubních systémů před škodlivým ionizujícím zářením by měl být reaktor umístěn za jehlanovitým štítem, který odstiňuje nebezpečné částice. K další ochraně bezpečné oblasti má být reaktor připojen k něčemu, co připomíná čtyřdílnou teleskopickou konstrukci z kompozitních lehkých materiálů. Tento nosník by se měl roztáhnout na plnou délku po oddělení od nosné rakety na oběžné dráze.
Podle zveřejněných materiálů by měl být jaderný reaktor na TEM aktivován až ve chvíli, kdy se zařízení dostane na oběžnou dráhu ve výšce 600–800 kilometrů. To je dost daleko od řídkých vrstev atmosféry, aby se zabránilo přirozenému rozpadu a návratu zastavené družice. V mezidobí by mohly všechny systémy vesmírného tahače a jeho užitečného vybavení přijímat energii z dvojice fotovoltaických panelů umístěných po stranách pohonného modulu, které by začaly fungovat ihned po dosažení oběžné dráhy.
Snímky uvolněné KB Arsenal v letošním roce ukazují klíčové prvky celé obří konstrukce – včetně pohonného modulu, stacionárních i výklopných radiátorů nebo teleskopického nosníku, který by držel reaktor. K dispozici sice nejsou žádné fotografie reaktoru samotného, nicméně základní představu si lze udělat z letos prezentované animace vložené do článku výše.
Zdá se, že i bez užitečného nákladu by TEM vážil zhruba 20–30 tun. To opravdu není málo a takový cvalík by k dopravě na oběžnou dráhu vyžadoval těžké rakety Angara-5M nebo Angara-5V, které by zvládly doručit takový náklad na oběžnou dráhu z kosmodromu Vostočnyj. V roce 2016 byla konstrukční kanceláří Chruničeva prezentována možnost dopravy TEM na oběžnou dráhu pomocí nosné rakety Angara-5V s horním stupněm Briz.
Převzato s laskavým svolením serveru Kosmonautix.cz.
