“古老”的黑科技-细数俄罗斯核动力卫星项目（一）

电子万花筒 2022-12-26 10:22

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前言：俄罗斯一家名为KBArsenal的公司正在研发一种新型的配备核动力源的军事卫星。这个项目被称为被埃基帕兹（Ekipazh）计划，在该计划中，配备核动力电源的卫星主要的任务可能是在太空进行电子战行动。

核动力卫星-这个冷战时期产生的怪物如今或许又将苏醒，配备核动力电源的卫星依靠自身强大的电源供应，未来及有可能在太空开辟新的电子战战场。下面我们从回顾核动力卫星的历史出发，看看这个“古老”的黑科技在现代空天战场能够发挥什么样的优势。

1.Cosmos

总部位于圣彼得堡的KB Arsenal是最早从事核动力卫星研发的公司，在前苏联时期，该公司就制造了代号为US-A（“主动可控卫星”）的卫星，该卫星是携带核反应堆用于海洋侦查监视的卫星（在西方，这些卫星被称为雷达海洋侦查卫星-RORSAT）。卫星是19世纪60年代初期由弗拉基米尔•切洛梅（Vladimir Chelomei）的OKB-52设计局设计的。然后在60年代末期将其移交给KB Arsenal。卫星的核反应堆功率为3000千瓦，反应堆代号为BES-5或Buk,由KrasnayaZvezda （“红星"）组织建造。卫星在低地球轨道上运行，高度约为260公里。完成任务后，卫星被反应堆被提升到约900公里高的储存轨道。但是，其中三颗卫星（Cosmos 954、1402 和1900）在推进操纵方面遇到了问题。1978年1月，加拿大西北部首次出现了放射状的放射性碎片。在1965年至1988年之间共执行了 37次任务。

1987年，KB Arsenal发射了两颗名为Plazma-A的实验卫星（正式宣布为Cosmos 1818和1867）,该实验卫星配备了5千瓦的KrasnayaZvezda热电子反应堆，分别称为TEU-5、Topol和Topaz。该热电子反应堆没有没有活动部件，反应堆通过热电子发射过程将热量从表面直接射出，直接将热量转化为电能。Plazma-A卫星在更安全的8oo公里轨道上运行。卫星上搭载一种实验载荷（称为Epikur）旨在产生等离子云，从而可以保护卫星免受自反卫星拦截器的攻击。这是苏联为保护其太空卫星资产免受反卫星武器攻击计划一部分。

携带3KW功率的BUK反应堆Cosmos卫星

携带5KW功率的Topaz反应堆Plasma-A卫星

COSMOS 954核动力卫星示意图（该卫星1978年坠落加拿大造成严重污染）

苏联解体后，天基核反应堆的工作几乎陷入停顿，甚至有几处卖给了美国。KB Arsenal将注意力转向了一个名为Liana的项目,该项目包括称为Lotos-S的电子情报卫星和称为Pion-NKS的军事雷达观测卫星。这些是共享公用总线的太阳能卫星。在经历了多次延误之后，第一枚Lotos-S卫星于2009 年进入轨道，随后又在2014年，2017年和2018年又发射了三枚，Pion-NKS卫星仍未发射。

Lotos-S的电子情报卫星

2.Plazma-2010

1998年2月2日，俄罗斯政府通过了一项法令，旨在恢复休眠的俄罗斯太空核计划，目标是研发功率为100千瓦的核反应堆，并在2010年之后实现五到七年的运行寿命。短期的关键目标是将核反应堆用作其中的一部分是所谓的“运输和能源模块”（TEM），俄语是指电动太空拖船。核反应堆将为电力推进系统提供动力，以将航天器提升到其运行轨道（“运输”），并随后向其平台和载荷系统提供动力（“能量”）。这将有可能使高轨道的有效载荷质量增加两到三倍，并为它们提供比以前多10到20倍的功率。在某种程度上，KB Arsenal公司早在1987年就凭借Plazma-A卫星率先实现了运输功能。它们的核反应堆为小型电动推进器（由OKB Fakel建造的62E或Gryada）提供动力，以进行轨道校正。然而，直到1998年政府法令颁布六年后的2004年，该公司才着手设计一种真正的核动力太空拖船，该拖船可以装载多种有效载荷。这个被称为Plazma-2010或UKP-YaEU （缩写为“通用空间平台- 核动力装置”）的概念在本世纪初由KB Arsenal发表的几篇文章中进行了详细介绍。

当时发布的图纸显示，该平台处于其发射配置中，并附有有效载荷和液体燃料推进系统。发射后，将延伸起重臂，以将核反应堆置于距有效载荷安全距离的位置。该平台将搭载 Krasnaya Zvezda公司的第二代热电子反应堆，这是1980年代早期TEU-5 / Topol/ Topaz反应堆的改进版本。Krasnaya Zvezda制定了一系列的反应堆计划，容量从10千瓦到400千瓦不等。其中最轻的（YaEU-25M）有可能制造一颗仍保持在Soyuz-2级火箭发射能力范围内的卫星。较重的则需要使用Proton或Angara-As火箭发射。

电推进系统将用于将卫星置于其运行轨道并执行随后的轨道校正。其中两篇文章说，KBArsenal已命令Keldysh研究中心进行容量最大为35千瓦的固定式等离子推进器（一种霍尔效应推进器）的研究。没有说明存在液体燃料推进系统。在移交给核动力电动推进系统之前，可能必须将卫星提升到一个相对较高的停泊轨道。这样，万一激活后发生问题，核反应堆也不会对地球构成直接威胁。

在Soyuz-2-1 b运载火箭上的发射配置中的Plazma-2010平台

在2014年的几次釆访中，KB Arsenal总干事安德烈•罗曼诺夫（Andrei Romanov）强调，Plazma- 2010仍是一个活跃的项目，该平台已基本可以投入生产。罗曼诺夫（Romanov）于2013年12月成功捍卫了带有热电子反应器的人造卫星博士学位论文，在同年早些时候成为KB Arsenal的总干事后，似乎已经大力推动了该项目，但他于2014年底被取代。2014年，KB Arsenal在其网站上发布了三枚核动力卫星的图纸，这些图纸显然基于 Plazma-2010平台。据称，这些是为了“地球遥感、空间研究和深空研究期间的信号中继”而设计的。核反应堆被确定为Krasnaya Zvezda的YaEU-25M,卫星的预期寿命被定为“至少需要7年。"给出了运行轨道的高度和倾斜度为1500公里和67度，质量为7600公斤，但尚不清楚这是否与所有三颗卫星有关，还是与中心所见的一颗有关(似乎带有雷达载荷)。

KB Arsenal官网显示三颗基于Plazma-2010平台的卫星

接下来的几年，关于Plazma-2010消息似乎销声匿迹了，也没有迹象表明它已经超出了提案阶段并获得了政府资助。今年年初，KB Arsenal和Krasnaya Zvezda网站上有关平台和热电子反应器的所有信息突然消失了。俄罗斯媒体对这两个网站上的更改并没有引起注意，并对该项目的状态提出了疑问。

3.一兆瓦的TEM项目

在2014年的釆访中，罗曼诺夫还透露，KB Arsenal已经参与了另一个太空核电项目，该由总统德米特里•梅德韦杰夫(Dmitri Medvedev)在2009年宣布，并于2010年正式开始。该项目由罗斯科斯莫斯(Roscosmos)和罗莎托姆国家原子能公司(Rosatom State Atomic Energy Corporation )共同管理，它计划开发一个1兆瓦特的燃气轮机燃气轮机能量转换以向需要将有效载荷运送到太阳系高轨道或其他目的地的一系列离子推进器提供动力，该动力装置有可能为将俄罗斯宇航员送往月球和火星的推进系统。该项目通常称为TEM,尽管如上所述，它也是电动太空拖船的通用术语。最初的目标是在2018 年开始对该反应堆进行在轨试验。

2010年所提出的1兆瓦TEM

尽管拥有核动力卫星的早期经验，KB Arsenal从一开始就没有被邀请参加TEM项目。最初在 Roscosmos领导下分配给该项目的主要参与者是Keldysh研究中心（主要承包商，负责开发离子发动机）和RKK Energiya （负责航天器集成）。核反应堆在本质上是不同的由Krasnaya Zvezda的热电子反应器制造，由Rosatom的Dollezhal能源技术科学研究和设计院（NIKIET）建造。

关于KB Arsenal在1兆瓦TEM项目中确切作用的信息存在矛盾。罗曼诺夫（Romanov）在2014年的部分釆访中说，他的公司已从凯尔迪什研究中心（Keldysh Research Center）接任总承包商。一项与TEM项目有关的法院文件确实表示，Roscosmos于2014年9月29日发布命令，将

其角色移交给KB Arsenal。［9］但是，这与釆购文件相矛盾，釆购文件显示，Roscosmos于2016年6月29日向Keldysh研究中心授予了一份合同，以开展2016-2018年的TEM项目，KB Arsenal随后与Keldysh研究中心签署了一份合同于2016年11月18日作为分包商。文件还显示，KB Arsenal于2015年7月1日与赫鲁尼切夫中心签署了一项合同（称为TEM-阿森纳），该合同用于确定由Angara-As火箭发射的327AN30-TEM-1轨道演示器。根据该文件，KB Arsenal最初研究了 140千瓦版本的演示器，但在2016年5月被命令将该容量升级到500千瓦，从而导致它比Angara-As的发射容量大了约1.5倍吨。Roscosmos的负责人Dmitri Rogozin最近表示，尚未确定是否有必要在过渡到1兆瓦版本之前构建500千瓦的临时版本。今年 8月在莫斯科附近举行的MAKS-2019航空展上展示了示威卫星的模型。

1兆瓦的TEM项目似乎受到了 2016年3月批准的2016-2025年俄罗斯联邦航天计划大幅削减预算的影响。当时，Roscosmos下令进行一系列研究，最终导致发射不迟于2025年的示范卫星。2017年11 月，KB Arsenal被授予其中一项研究（称为“ Yadro”或“ Core”）。该研究旨在于 2018年11月之前确定TEM的可能任务，并且必须确定实际飞行器的技术规格（包括反应堆容量从100 千瓦到1兆瓦不等）将在称为Nukkm的后续工作中开发。在最近发布的Roscosmos招标中，有迹象表明完整的1兆瓦TEM可能至少要等到十年以后。