17 juli 2019

‘YaEDU’ een nucleaire raketmotor voor Ruslands toekomstig ruimtevliegtuig à la SpaceShipTwo

Een nucleaire raketmotor kan een revolutionaire omwenteling betekenen in verre ruimtereizen binnen het zonnestelsel. Al ruim tien jaar zijn Russische ruimtevaart ingenieurs bezig een nucleair aandrijvingssysteem genaamd ‘YaEdU’ te ontwikkelen voor de ruimtevaart. YaEDU (Nuclear Propulsion and Power Engine System) bestaat uit een kleine snelle neutronenreactor (FNR), een elektriciteitsgenerator gevoed door de reactor warmte en stuwmotoren die voorzien worden van stroom door de generator.  De nucleaire kernreactor heeft een elektrisch vermogen van 1 MW en wordt gebouwd door het Russische Keldysh Space Center i.s.m. Rosatom. Volgens het Russisch persbureau RIA Novosti is eind vorig jaar een cruciaal component (drop emitter radiator) succesvol getest voor YaEDU en hiermee weer een stap gezet in de ontwikkeling van het systeem waarop Roskosmos al vooruit denkt aan toepassingen in onder andere een toekomstig ruimtevliegtuig à la SpaceShipTwo en een nucleaire raket ‘TEM’ (Transport and Energy unit/NPPS).

Artistieke impressie TEM raket. De vier grote vinnen zijn de radiator credits; Wikimedia / RT news

Anders dan chemische raketmotoren die hun brandstof er binnen no time doorheen jagen zal de YaEDU in staat zijn om duizenden uren operationeel te zijn voordat de kern in de reactor versleten is. Tevens is de kernreactor een zeer betrouwbare energiebron voor de stroomvoorzieningen aan boord van het schip. Een van de technische uitdagingen die de ingenieurs de nodige hoofdbrekens kostte is wel dat het systeem veel overtollige warmte genereert. Daar het ruimteschip in het vacuüm van de ruimte opereert moet de restwarmte naar de ruimte afgevoerd worden. Reguliere radiatoren voor nucleaire aandrijving in de ruimtevaart bestaat uit lange buizen die buiten het schip uitkomen waar de koelvloeistof doorheen loopt totdat de temperatuur genoeg gedaald is. Deze aanpak is veel te zwaar en log voor de YaEDU. Het is daarom dat de Russische ingenieurs een zogeheten ‘liquid drop emitter’ radiator systeem als oplossing voor dit probleem hebben bedacht. Dit apparaat genereert een stroom druppeltjes water die collectief een groot oppervlak bestrijken en een grote hoeveelheid warmte aan de ruimte kunnen afgeven. De druppels worden vervolgens verzameld en terug gepompt in het systeem. Roskosmos overweegt, zo is inmiddels recent ook via RIA Novosti naar buiten gekomen, een herbruikbaar ruimtevliegtuig te bouwen uitgerust met een YaEDU nucleaire reactor, enigszins gelijkenis tonend met de Russische Buran shuttle en de SpaceShipTwo van Virgin Galactic. Een citaat uit het persbericht hierover luidt;

‘The planning for future development of reusable space system must include considering novel designs like rocket planes with a nuclear-powered engine. Such systems may reshape the market for space launches in the future and create new niches.’

De Buran op Bourget, Parijs, 1989. Credits; Wikimedia

Voor wat betreft de ontwikkeling van een herbruikbaar ruimtevliegtuig zou het bedrijf ISON een ontwerp maken. Het model is bedoeld voor vluchten in de atmosfeer en ruimte met hypersonische snelheden. Er wordt van uitgegaan dat het in staat zal zijn om te vliegen op hoogtes tot 160 kilometer met snelheden van zeven Mach, of om ruimtevaartuigen in een aarde omloopbaan ter hoogte van 500 kilometer te brengen. Elk dergelijk hypersonisch ruimtevaartuig is ontworpen voor minimaal 50 vluchten. Toepassing van de nucleaire motor wordt ook verder uitgewerkt door Arsenal Design bureau voor voor de TEM nucleair raket systeem (en militair zie AB’s artikel van 4/10/ 2018*). Rusland, en voorheen de USSR, heeft veel ervaring met nucleaire aandrijving. Van 1970 tot 1988 werden 32 satellieten met een thermo-elektrische kernreactor in de USSR gelanceerd en van 1960 tot 1980 werd een nucleaire raketmotor ontwikkeld en getest op de testsite Semipalatinsk. Voor de ontwikkeling van het nucleaire ruimtevliegtuig neemt men de Buran ‘sneeuwstorm’ shuttle, 1988, tot model waar qua ontwerp een schat aan ervaring mee is opgebouwd. Maar er is nog veel werk aan de winkel. En volgens een RT militair expert duiden de bewoordingen van het perbericht erop dat Roskosmos ook nog steeds wel zwaar aan het dubben is over het te bouwen nucleair aangedreven ruimtevliegtuig, mede daar het afbouwen van het Vostotsny Kosmodroom nog veel problemen ondervindt. Echter met het oog op de zware competitie van privé ruimtevaartbedrijven als SpaceX, VirginGalactic en Sierra Nevada’s shuttle Dream Chaser is het YuEDU nucleair systeem en het ontwerp raketvliegtuig voor Rusland wel van hoge prioriteit. Bronnen; RT news / RIA Novosti / Sputnik

*https://www.astroblogs.nl/2018/10/04/nucleaire-motoren-in-de-amerikaanse-en-russische-lucht-en-ruimtevaart-een-terug-en-vooruitblik-2/

Reacties

  1. ” De nucleaire fusiereactor heeft een elektrisch vermogen van 1 MW en wordt gebouwd door het Russische Keldysh Space Center i.s.m. Rosatom.”

    Een fusiereactor? Echt?

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: