НАУКА-АТ

Проект направлен на разработку надежной и эффективной энергоустановки для космических целей на базе свободнопоршневого двигателя Стирлинга (СПДС), являющегося наиболее эффективным тепловым двигателем для использования в космосе, надежно работающим без технического обслуживания в течении всего срока службы. Проект будет разработан для обеспечения источника питания для космических кораблей или других космических приложений.

Разработка энергомодуля на основе технологии СПДС будет наиболее эффективным и оптимальным решением для предстоящих космических миссий, особенно предстоящей миссии по колонизации Луны. Привлекательность предлагаемого модуля заключается в технологии СПДС, используемой для преобразования тепла от ядерного реактора в полезную электрическую энергию. Основными конкурентными характеристиками СПДС являются: • Во-первых, его высокая термодинамическая эффективность, которая объясняется схожестью термодинамического цикла Стирлинга с циклом Карно. • Во-вторых, низкие рабочие отношения температур (Thot / Tcold), которые существенно уменьшают требуемую площадь радиатора. • В-третьих, его высокая надежность, основанная на том факте, что СПДС имеет мало движущихся частей, что продлевает срок его службы. • В-четвертых, герметичность двигателя, поскольку рабочая жидкость циркулирует внутри двигателя, что также продлевает срок службы двигателя и предотвращает загрязнение окружающей среды, например, лунной пылью. • В-пятых, СПДС преобразуют тепло в электричество напрямую с помощью линейных генераторов переменного тока, что исключает необходимость в дополнительных системах для преобразования механической энергии в электрическую. • И последнее, но не менее важное, множество возможных источников энергии для питания двигателя, любой источник тепла может поставляться при соответствующей температуре, чтобы двигатель работал. В июле 2018 года НАСА признало СПДС самым надежным тепловым двигателем в истории цивилизации. Блок СПДС начал работу в Гленне, США, в 2002 году и непрерывно работал более 14 лет без каких-либо признаков деградации. По словам начальника отдела преобразования тепловой энергии исследовательского центра NASA Glenn Research Center, технология СПДС имеет более длительный срок службы и использует только одну четвертую количества радиоизотопного топлива по сравнению с РИТЭГами. Соответственно, все эти привлекательные особенности делают технологию СПДС наиболее подходящим и предпочтительным двигателем для использования в предстоящих космических миссиях. В рамках проекта планируется разработать высокоэффективный и надежный энергомодуль на основе технологии СПДС для планируемой российской лунной базы. При разработке такого модуля для выработки электроэнергии будет использован накопленный опыт ООО «Наук-Энерготех», которое внедряет технологию СПДС уже несколько лет. На первых этапах разработки команда сосредоточится на разработке основных систем, включенных в энергомодуль, с учетом условий окружающей среды на Луне. Поскольку модуль выработки энергии будет расположен в вакууме, и поскольку отвод отработанного тепла считается жизненно важным аспектом номинальной работы любого теплового двигателя, а конвекция невозможна для отвода тепла, единственный механизм отвода тепла в космос — это излучение. Из-за экстремально низких температур и суровых условий окружающей среды в космосе процесс отвода тепла считается довольно сложным и предъявляет высокие требования к конструкции. Следовательно, разработка высокоэффективной системы отвода тепла имеет решающее значение для номинальной производительности и максимальной эффективности энергомодуля. В настоящее время в космосе используется несколько систем отвода тепла, одна из которых широко используется, система с жидкостным контуром. Система может быть однофазным контуром, управляемым насосом, или двухфазным контуром, состоящим из тепловых трубок. Еще одна важная составляющая энергомодуля - это система подвода тепла. В нашем случае система будет спроектирована и рассчитана на базе нового ядерного реактора, который будет разрабатываться Роскосмосом и Росатомом. Разработанный энергомодуль должен обеспечить максимальную надежность с точки зрения энергетической безопасности на поверхности Луны. Наличие надежного и эффективного источника энергии на лунной базе считается крайне важным