19 juni 2021

Russische nucleaire krachtpatser ‘Zeus’ gaat voor vlot en efficiënt vrachtvervoer en energievoorziening op ruimteschepen zorgen

Al ruim tien jaar werkt Rusland hard aan de bouw van een nucleair aangedreven ruimtevaartuig dat tot doel heeft zware vracht en bemanning vlot en efficiënt door het zonnestelsel te laten reizen. Roscosmos onthulde recent op een technologieconferentie in Moskou meer details over deze ruimtesleepboot. De cargomodule is ‘Zeus‘ genoemd, en er zijn twee modellen ontworpen. Het ene type wordt uitgerust met een magnetoplasmamotor, de andere met een ionenmotor. Volgens Roscosmos zal Zeus op zijn eerste reis een kernreactor bevatten die 500 kilowatt elektrisch vermogen kan leveren, in totaal zal de module dan zo’n 22 ton wegen. Zeus zal op zijn maidentrip eerst langs de maan gaan, dan Venus aandoen (bij beide zal het een ander vaartuig afleveren) en vervolgens doorreizen naar Jupiter. De gehele reis zal zo een vier jaar in beslag nemen. De lancering staat gepland voor 2030, ruim twintig jaar na het ontwerpvoorstel in 2010. Van Zeus (ook Transport and Energy Module (TEM) genoemd) werd het eerste protoype in 2018 onthuld (zie RT-video hier). De lancering zal plaatsvinden vanaf het oostelijk gelegen Vostochny Kosmodrom, met een Angara-A5V raket. Vorig jaar wijdde ik reeds een Astroblog aan dit nieuwe Russische ruimteschip dat, zoals gezegd, voornamelijk voor vracht is bedoeld. De nucleaire motor zal worden aangedreven door een gasgekoelde, snelle neutronenreactor, waarbij een mengsel van helium en xenon wordt gebruikt voor het koelsysteem bij een kerntemperatuur die naar verwachting 1500 graden Celsius kan bereiken.

Artistieke impressie van Russische nucleaire raket credits; TASS Roskosmos

Roscosmos onthulde ook een ontwerp van een nieuw orbitaal ruimtestation (ROSS) welke twee modules bevat die uitgerust zijn met de Zeus-technologie. (In april j.l. kondigde Rusland tevens aan zich in 2025 uit het ISS terug te trekken.) De Russische Orel, een next-gen bemand ruimtevaartuig (vervangt de Sojoez) en nieuwe herbruikbare raketten zullen bij dit station kunnen aanmeren. Verder zal de Zeus ook ingezet worden voor de luchtverdediging van het land, om bijvoorbeeld satellieten en vliegtuigen te tracken. Volgens TV9/RIA Novosti ‘zal de (ruimte)sleepboot, afhankelijk van het vermogen van de radarapparatuur (50 of 200 kW), een gebied met een straal van resp. 2200 km of 4300 km kunnen bestrijken (van het Russische luchtruim).’ Roscosmos heeft eind vorig jaar een contract, t.w.v. 57 miljoen USD, met Arsenal (een in St. Petersburg gevestigd ontwerpbureau), voor een preliminair ontwerp, dit zou eind 2024 klaar moeten zijn. De verwachte technische levensduur van de Zeus-module is 10 tot 12 jaar. Tijdens de presentatie meldde Roscosmos tevens dat ze samen met de Russische Academie van Wetenschappen nog steeds bezig zijn om de ballistiek (het traject) van de vlucht te berekenen, evenals de hoeveelheid gewicht die Zeus kan dragen. 

NASA en nucleaire aandrijving
Ook NASA heeft diverse projecten gaande m.b.t. nucleaire aandrijving voor ruimtereizen.
NASA en Ultra Safe Nuclar Corporation ontwikkelen een nucleair motorsysteem voor deep space-missies naar o.a. Mars. NASA’s KiloPower project (1-10 kilowatt) wordt ontwikkeld voor energievoorziening op planetaire oppervlakken. Vorig jaar schreef ik ook over DARPA, i.v.m. het ontwikkelen van militaire cislunaire missies, project ‘DRACO‘. Gryphon Technologies gaat een nucleaire raketmotor voor DRACO ontwikkelen. En recentelijk werd bekend dat ook Jeff Bezos’ ruimtevaartbedrijf Blue Origin mee gaat werken aan dit project. Gryphon wil een HALEU-voortstuwingssysteem ontwikkelen dat gebruik maakt van nucleaire brandstof gemaakt van gerecyclede civiele reactorbrandstof die is herverwerkt en verrijkt tot tussen de vijf en twintig procent – meer dan dat van civiele reactoren en minder dan dat van marinereactoren. Het resultaat is een reactorkern die klein zal zijn, minder afval produceert, een langere kernlevensduur en meer efficiëntie heeft, daardoor geschikter voor gebruik in de ruimte dan eerdere ontwerpen.

Zonnepanelen, RTG’s, SNAP 10A en Topaz
De meeste ruimtevaartuigen halen hun energie uit zonnepanelen, batterijen of RTG’s (radioistotoop generatoren). NASA’s Juno-ruimtevaartuig voor Jupiter bijvoorbeeld, gebruikt zonnepanelen. En de Huygens-sonde gebruikte in 2005 batterijen om kort op een maan van Saturnus, Titan, te landen. NASA’s Voyagers die inmiddels in de interstellaire ruimte zijn, gebruiken RTG’s, ook wel ‘nucleaire batterijen’ genoemd, en ook de Marsrovers zijn met RTG’s uitgerust. Tot nu toe heeft NASA echter slechts één kernreactor de ruimte in gestuurd, de Snap-10A, gelanceerd in 1965 vanaf de luchtmachtbasis Vandenberg naar een lage aardebaan van 1300 km. De nucleaire elektrische bron was bedoeld om een jaar lang meer dan 500 watt vermogen te produceren. Na 43 dagen faalde een spanningsregelaar – niet gerelateerd aan de SNAP-reactor -, en de reactorkern werd stilgelegd, na het bereiken van een max. vermogen van 590 watt. Rusland heeft veel ervaring met kernreactoren in de ruimte, zij zonden tussen 1960 en 1980 32 Rorsat-satellieten naar de ruimte met aan boord Topaz-kernreactoren, maar dit ging niet altijd goed. In 1987 stortte een van deze satellieten, de Kosmos-954 met aan boord 45 kg hoogverrijkt Uranium-235, neer boven Canada. Bronnen: TASS/Sputnik, Roscosmos, SpaceDaily, TV9news, Aerotime

Speak Your Mind

*

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