RUDN Journal of Engineering ResearchRUDN Journal of Engineering ResearchВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования2312-81432312-8151Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2673410.22363/2312-8143-2020-21-4-281-289ArticlesСтатьиResearch ArticleReusable interorbital tugs of megawatt class: problems and prospectsМногоразовые межорбитальные буксиры мегаваттного класса: проблемы и перспективыMelnikovVitaly M.МельниковВиталий Михайлович

Professor of the Department of Mechanics and Mechatronics of the Institute of Space Technologies of the Academy of Engineering of the RUDN University, Academician of the K.E. Tsiolkovsky Russian Academy of Cosmonautics and International Academy of Informatization, Doctor of Sciences (Techn.), Professor

профессор департамента механики и мехатроники Института космических технологий Инженерной академии РУДН, академик Российской академии космонавтики имени К.Э. Циолковского и Международной академии информатизации, доктор технических наук, профессор

vitalymelnikov45@yandex.ruRazoumnyYury N.РазумныйЮрий Николаевич

Director of the Academy of Engineering of the RUDN University, Director of the Department of Mechanics and Mechatronics of the Institute of Space Technologies of the Academy of Engineering of the RUDN University, Academician of the K.E. Tsiolkovsky Russian Academy of Cosmonautics and International Academy of Astronautics, Doctor of Sciences (Techn.), Professor.

директор Инженерной академии РУДН, директор департамента механики и мехатроники Института космических технологий Инженерной академии РУДН, академик Российской академии космонавтики имени К.Э. Циолковского и Международной академии астронавтики, доктор технических наук, профессор.

vitalymelnikov45@yandex.ruPeoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)Российский университет дружбы народов15122020214100th anniversary of the GOELRO plan100-летие плана ГОЭЛРО28128919062021Copyright ©; 2020, Melnikov V.M., Razoumny Y.N.Copyright ©; 2020, Мельников В.М., Разумный Ю.Н.2020Melnikov V.M., Razoumny Y.N.Мельников В.М., Разумный Ю.Н.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/26734

The possibilities of creating solar reusable megawatt-class interorbital tugs are analyzing. A comparison of solar and nuclear power plants is given, and the advantages of using solar systems are justified. On the basis of a comparative analysis of analogues, such as solar sails, solar reflectors for illumination from Earth's orbit, solar panels of space power plants, the advantages of using frameless centrifugal solar panels in comparison with frame analogues are justified. It is indicated that the design and development, as well as the production and technological reserve and test base are sufficient for the creation of a solar power plant in the Russian Federation. The authors point out the prospect of using oxygen-hydrogen fuels obtained by electrolysis of water in space, which greatly increase the speed of transport operations, and the need to create electro-magnetic accelerators for launching from Earth with large cargo flows. The design evaluation of the parameters of centrifugal solar panels with a capacity of 1 and 5 MW is given. The necessary funding for the work was estimated.

Проводится анализ возможностей создания солнечных многоразовых межорбитальных буксиров мегаваттного класса. Дается сравнение солнечных и ядерных энергоустановок, рассматриваются преимущества использования солнечных систем. На основании сравнительного анализа аналогов - солнечных парусов, отражателей солнечного света для освещения с орбиты районов Земли, солнечных батарей космических электростанций - обосновываются преимущества использования бескаркасных центробежных солнечных батарей по сравнению с каркасными аналогами. Отмечается достаточность проектно-конструкторского, а также производственно-технологического задела и испытательной базы для создания солнечной энергетической установки в РФ. Указывается на перспективу использования кислородно-водородных топлив, получаемых электролизом воды в космосе, многократно увеличивающих скорость транспортных операций, и необходимость создания электромагнитных ускорителей для старта с Земли при больших грузопотоках. Производится проектная оценка параметров центробежных солнечных батарей мощностью 1 и 5 МВт. Рассчитывается необходимое для проведения работ финансирование.

reusable tugnuclear and solar power plantselectrolysis of water in spaceelectroplasma engineselectromagnetic acceleratorsмногоразовый буксирядерная и солнечная энергоустановкиэлектролиз воды в космосеэлектроплазменные двигателиэлектромагнитные ускорителиYarygin VI. Nuclear power of direct conversion in space missions of the 21st century. Izvestiya Vuzov. Yadernaya Energetika. 2013;(2):5–20. (In Russ.)Ярыгин В.И. Ядерная энергетика прямого преобразования в космических миссиях ХХI в. // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2013. № 2. С. 5-20.Yarygin VI, Ruzhnikov VA, Sinyavsky VV. Kosmicheskie i nazemnye yadernye energeticheskie ustanovki pryamogo preobrazovaniya energii [Space and ground-based nuclear power plants for direct energy conversion]. Moscow: National Research Nuclear University MEPhI, 2015. (In Russ.)Ярыгин В.И., Ружников В.А., Синявский В.В. Космические и наземные ядерные энергетические установки прямого преобразования энергии: монография. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. 364 с.Sinyavsky VV. Advanced technology for nuclear electric propulsion orbital transfer vehicle Hercules. Space Technique and Technologies. 2013;(3):25–45. (In Russ.)Синявский В.В. Научно-технический задел по ядерному электроракетному межорбитальному буксиру «Геркулес»» // Космическая техника и технологии. 2013. № 3. C. 25-45.Rajkunov GG, Komkov VA, Sysoev VK, Melnikov VM. Kosmicheskie solnechnye elektrostancii – problemy i perspektivy [Space solar power plants-problems and prospects]. Moscow: RUDN University; 2017. (In Russ.)Райкунов Г.Г., Комков В.А., Сысоев В.К., Мельников В.М. Космические солнечные электростанции - проблемы и перспективы. М.: Изд-во РУДН, 2017. 283 с.Gorshkov VA, Muravlev AA, Shagajda OA. Hollovskie i ionnye plazmennye dvigateli dlya kosmicheskih apparatov [Hall and ion plasma engines for spacecraft]. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 2008. (In Russ.)Горшков В.А., Муравлев А.А., Шагайда О.А. Холловские и ионные плазменные двигатели для космических аппаратов / под ред. А.С. Коротеева. М.: Машиностроение, 2008. 280 с.Melnikov VM, Elkin KS, Matyushenko IN, Rusakov AV. A megawatt electrodeless plasma engine as a new direction of the Russian cosmonautics. Cosmonautics and Rocket Engineering. 2015;2(81):47–53. (In Russ.)Мельников В.М., Елкин К.С., Матюшенко И.Н., Русаков А.В. Мегаваттный безэлектродный плазменный двигатель - новое направление в российской космонавтике // Космонавтика и ракетостроение. 2015. Вып. 2 (81). С. 47-53.Squire JP, Olsen CS, Díaz FC, Cassady L, Longmier B, Ballenger MG, Carter M, Glover TW, McCaskill G, Bering E. VASIMR VX-200 operation at 200 kW and plume measurements: future plans and an ISS EP test platform. The 32nd International Electric Propulsion Conference (IEPC-2011-154) (Wiesbaden, 11–15 September 2011). Available from: http://electricrocket.org/IEPC/ IEPC-2011-154.pdf (accessed: 10.10.2020).Squire J.P., Olsen C.S., Díaz F.C., Cassady L., Longmier B., Ballenger M.G., Carter M., Glover T.W., McCaskill G., & Bering E. VASIMR VX-200 operation at 200 kW and plume measurements: future plans and an ISS EP test platform // The 32nd International Electric Propulsion Conference (IEPC-2011-154) (Wiesbaden, 11-15 September 2011). URL: http://electricrocket.org/ IEPC/IEPC-2011-154.pdf (accessed: 10.10.2020).Rajkunov GG, Komkov VA, Melnikov VM, Harlov BN. Centrobezhnye beskarkasnye krupnogabaritnye kosmicheskie konstrukcii [Centrifugal frameless large-size space structures]. Moscow: FIZMATLIT Publ.; 2009. (In Russ.)Райкунов Г.Г., Комков В.А., Мельников В.М., Харлов Б.Н. Центробежные бескаркасные крупногабаритные космические конструкции. М.: Физматлит, 2009. 447 с.Semenov YuP, Branets VN, Grigoriev YuI, Zelenshchikov NI, Koshelev VA, Melnikov VM, Platonov VN, Sevastyanov NN, Syromyatnikov VS. Space experiment on the deployment of a film frameless reflector D = 20 m (“Znamya-2”)]. Kosmicheskie Issledovaniya. 1994;32(4–5):186–193. (In Russ.)Семенов Ю.П., Бранец В.Н., Григорьев Ю.И., Зеленщиков Н.И., Кошелев В.А., Мельников В.М., Платонов В.Н., Севастьянов Н.Н., Сыромятников В.С. Космический эксперимент по развертыванию пленочного бескаркасного отражателя D = 20 м («Знамя-2») // Космические исследования. 1994. Т. 32. № 4-5. С. 186-193.Komkov VA, Melnikov VM, Harlov BN. Formiruemye centrobezhnymi silami solnechnye batarei [Solar batteries formed by centrifugal forces]. Moscow: Cheros Publ.; 2007. (In Russ.)Комков В.А., Мельников В.М., Харлов Б.Н. Формируемые центробежными силами солнечные батареи. М.: Черос, 2007. 188 с.Melnikov VM, Koshelev VA. Large space structures formed by centrifugal forces. Amsterdam: Gordon and Breach Science Publishers; 1998.Melnikov V.M., Koshelev V.A. Large space structures formed by centrifugal forces. Amsterdam: Gordon and Breach Science Publishers, 1998. 157 p.Plokhikh VP, Buzuluk VI. A comparative analysis of different types of launching a reusable liquid-propellant spaceplane. Proceedings of the Fourth International Aerospace Congress IAC-2003. Moscow; 2003. p. 246–251. (In Russ.)Плохих В.П., Бузулук В.И. Сравнительный анализ различных типов старта многоразового воздушно-космического самолета (МВКС) // IV Международный конгресс IAC-2003: сборник докладов. М., 2003. С. 246-251.