El sistema de propulsión eléctrica nuclear (NPP) es un sistema de propulsión de naves espaciales , que incluye un complejo de sistemas a bordo de naves espaciales (SC), tales como: un motor de cohete eléctrico (EP), un sistema de suministro de energía proporcionado por un reactor nuclear , un almacenamiento de fluido de trabajo y sistema de suministro (SHiP), sistema de control automático (ACS).
La planta de energía nuclear a veces se confunde con un motor de cohete nuclear , lo que no es del todo correcto, ya que el reactor nuclear en la planta de energía nuclear se usa solo para generar electricidad [1] . A su vez, se utiliza para arrancar y alimentar el motor de cohete eléctrico (EP) y también proporciona energía a los sistemas a bordo de la nave espacial [1] [2] .
La central nuclear consta de tres dispositivos principales: una planta de reactor con un fluido de trabajo y dispositivos auxiliares (un intercambiador de calor-recuperador y un turbogenerador-compresor), un sistema de propulsión eléctrica, un refrigerador-emisor [3] [4] [5 ] [6] .
Las ventajas de las centrales nucleares son la posibilidad de funcionamiento durante 10 años, un intervalo de revisión prolongado y un tiempo de funcionamiento prolongado en un interruptor [4] . Desde un punto de vista físico, una central nuclear es un reactor compacto de neutrones rápidos refrigerado por gas . [4] [1] .
Según científicos rusos, un motor de cohete nuclear puede llegar a Plutón en 2 meses [7] [8] y regresar en 4 meses utilizando 75 toneladas de combustible, a Alpha Centauri en 12 años y a Epsilon Eridani en 24,8 años [9 ] .
El comienzo del trabajo sobre los [10][3]1960losenrecaenuclearesmotores [3] [11] [12] .
En la época soviética, de 1968 a 1988. se estrenó una serie de satélites "Cosmos" con reactores nucleares . Varios accidentes de satélites de esta serie provocaron una gran resonancia [13] [14] .
Instalaciones de primera generación antes de principios del siglo XXI. diferían en baja potencia [12] : las instalaciones del tipo " Buk ", producidas en la década de 1970 por NPO Krasnaya Zvezda, tenían una potencia de 5 kilovatios, mientras que la instalación de principios del siglo XXI. según el proyecto, tiene una capacidad 200 veces mayor - 1 megavatio [12] .
A diferencia de un motor de cohete nuclear , en el que se necesitaba el reactor para calentar el fluido de trabajo y crear empuje de chorro [12] [3] , el reactor de la planta de energía nuclear generaba energía térmica, que se convertía en energía eléctrica y luego se usaba para hacer funcionar el motor. , la instalación opera en ciclo cerrado sin emisión de sustancias radiactivas [3] [12] , específicamente para las centrales nucleares de la URSS , se creó un motor de plasma estacionario SPD-290, con un empuje de hasta 1500 mN [15] [16] [17] .
También para la central nuclear se consideró[ ¿cuándo? ] versión de alta potencia del motor de iones (ID) desarrollado por el Keldysh Research Center - ID-500 [4] . Sus parámetros son: potencia 32-35 kW, empuje 375-750 mN, impulso específico 70.000 m/s, eficiencia 0,75 [4] ; tiene electrodos del sistema ion-óptico fabricados en titanio con una zona perforada con orificios de 500 mm de diámetro, un cátodo de cámara de descarga de gas que proporciona una corriente de descarga en el rango de 20-70 A y un cátodo neutralizador capaz de neutralizando el haz de iones en el rango actual de 2-9 A [4] . En la próxima etapa de desarrollo, el motor estará equipado con electrodos de material compuesto de carbono-carbono y un cátodo con un electrodo de encendido de grafito [4] .
Después de que un programa similar en los EE . UU . (Proyecto NERVA ) se redujera en 1971, en 2020 los estadounidenses volvieron a este tema nuevamente, ordenando el desarrollo de un motor térmico nuclear (Propulsión Térmica Nuclear, NTP) de Gryphon Technologies para asaltantes espaciales militares en nucleares. motores para patrullar el espacio cercano a la Luna y a la Tierra [18] , también desde 2015 se trabaja en el proyecto Kilopower .
En 2021, la Agencia Espacial del Reino Unido firmó un acuerdo con Rolls-Royce , en virtud del cual se planea crear un motor de propulsión nuclear para naves espaciales de largo alcance. [19]
En 2009, el proyecto de la planta de energía nuclear de megavatios para sistemas de transporte espacial (ahora el remolcador espacial Nuklon ) fue aprobado por la Comisión para la Modernización y el Desarrollo Tecnológico de la Economía Rusa bajo la Presidencia de Rusia [20] [21] . El proyecto tiene como objetivo llevar a Rusia a una posición de liderazgo en la creación de complejos de energía basados en el espacio capaces de resolver una amplia gama de tareas en el espacio, como la exploración de la Luna y planetas distantes con la creación de bases automáticas en ellos [ 22] . Característica del proyecto 2009-2018 consiste en el uso de un refrigerante especial, una mezcla de helio y xenón [12] , así como en el hecho de que los cuerpos de trabajo del sistema y la protección de la planta del reactor están hechos de tuberías hechas de aleación de molibdeno [23] [24] .
Desde 2010, el trabajo en el proyecto comenzó en Rusia . Se considera que el diseñador principal de la empresa es NIKIET , encabezado por el director - diseñador general Yuri Dragunov. [1] A principios de 2016 se completó el diseño preliminar [1] , la documentación de diseño [25] , se completaron las pruebas del sistema de control del reactor [26] , se realizaron las pruebas TVEL [4] , se realizaron las pruebas de la vasija del reactor [27] , se probaron maquetas a gran escala de la protección radiológica de la planta del reactor [28] .
Para 2021, se está elaborando el diseño; para 2025, se planea crear prototipos de esta central; se anunció la fecha prevista para las pruebas de vuelo de un tractor espacial con una planta de energía nuclear: 2030.