Vedelkütusega raketimootorid andsid inimesele võimaluse minna kosmosesse - maa lähedastele orbiitidele. Sellised raketid põletavad aga lendude esimestel minutitel 99% kütusest. Ülejäänud kütusest ei pruugi teistele planeetidele sõitmiseks piisata ning kiirus on nii väike, et reis võtab aega kümneid või sadu aastaid. Tuumamootorid suudavad probleemi lahendada. Kuidas? Mõelgem koos välja.

Reaktiivmootori tööpõhimõte on väga lihtne: see muundab kütuse joa kineetiliseks energiaks (energia jäävuse seadus), selle joa suuna tõttu liigub rakett ruumis (konserveerimisseadus) hoogu). Oluline on mõista, et me ei saa raketti või lennukit kiirendada suurema kiirusega kui kütuse aegumise kiirus - tagasi visatud kuum gaas.

Kosmosesõiduk New Horizons

Mis eristab tõhusat mootorit ebaõnnestunud või aegunud analoogist? Esiteks, kui palju kütust on vaja, et mootor raketi soovitud kiirusele kiirendaks. Seda raketimootori kõige olulisemat parameetrit nimetatakse konkreetne impulss, mis on määratletud koguimpulsi ja kütusekulu suhtena: mida suurem on see näitaja, seda tõhusam on raketimootor. Kui rakett koosneb peaaegu täielikult kütusest (see tähendab, et kasuliku koormuse jaoks ei ole selles kohta, piiravat juhtumit), võib spetsiifilist impulssi pidada võrdseks kütuse (töövedeliku) raketiotsikust väljavoolu kiirusega. Raketi laskmine on äärmiselt kallis ettevõtmine, arvesse võetakse mitte ainult kasuliku koorma iga gramm, vaid ka kütus, mis samuti kaalub ja võtab ruumi. Seetõttu valivad insenerid üha aktiivsemat kütust, mille ühik annaks maksimaalse tagasituleku, suurendades spetsiifilist impulssi.

Valdav enamus rakette ajaloos ja kaasaegsetes oludes on varustatud mootoritega, mis kasutavad kütuse põlemise (oksüdeerumise) keemilist reaktsiooni.

Need võimaldasid jõuda Kuule, Veenusele, Marsile ja isegi kaugema vöö planeetidele - Jupiterile, Saturnile ja Neptuunile. Tõsi, kosmoseekspeditsioonidel kulus kuid ja aastaid (automaatjaamad Pioneer, Voyager, New Horizons jne). Tuleb märkida, et kõik sellised raketid kulutavad märkimisväärse osa kütusest, et Maalt üles tõusta, ja jätkavad seejärel inertsiga lendamist haruldaste hetkedega, kui mootor on sisse lülitatud.

Pioneer kosmoselaev

Sellised mootorid sobivad rakettide madalale orbiidile laskmiseks, kuid selle kiirendamiseks vähemalt veerandini valguskiirusest on vaja uskumatut kogust kütust (arvutused näitavad, et hoolimata sellest on vaja 103 200 grammi kütust) see, et meie galaktika mass ei ületa 1056 grammi). Ilmselt vajame lähimatele planeetidele ja veelgi enam tähtedeni jõudmiseks piisavalt suuri kiirusi, mida vedelkütusega raketid ei suuda tagada.

Gaasifaasi tuumamootor

Sügav ruum on täiesti teine \u200b\u200basi. Võtame näiteks Marsi, kus on kogu aeg ja mööda ulmekirjanikke elatud: see on hästi uuritud ja teaduslikult paljutõotav ning mis kõige tähtsam - lähedane nagu ükski teine. Asi on "kosmosebussis", mis suudab meeskonna sinna toimetada mõistliku aja jooksul, see tähendab võimalikult kiiresti. Kuid planeetidevahelise transpordiga on probleeme. Soovitud kiirusele on raske kiirendada, säilitades samal ajal vastuvõetava suuruse ja kulutades mõistlikku kogust kütust.

RS-25 (raketisüsteem 25) on raketimootor Rocketdyne, USA. Seda kasutati purilennukil Space Shuttle, mis olid varustatud kolme sellise mootoriga. Tuntum kui SSME mootor (kosmosesüstiku peamootor - kosmosesüstiku peamine mootor). Kütuse põhikomponendid on vedel hapnik (oksüdeerija) ja vesinik (kütus). RS-25 kasutab suletud ahela skeemi (koos generaatori gaasi järelpõlemisega).

Lahendus võiks olla kosmoselaevu suruv “rahumeelne aatom”. Insenerid hakkasid mõtlema kerge ja kompaktse seadme loomisele, mis oleks võimeline vähemalt ennast orbiidile viima juba eelmise sajandi 50. aastate lõpus. Peamine erinevus tuumamootorite ja sisepõlemismootoriga rakettide vahel seisneb selles, et kineetiline energia saadakse mitte kütuse põlemise, vaid radioaktiivsete elementide lagunemise soojusenergia tõttu. Võrdleme neid lähenemisviise.

of vedelad mootorid tuleb välja punase tulega heitgaaside "kokteil" (hoogu säilitamise seadus), mis moodustub kütuse ja oksüdeerija reaktsioonil (energia jäävuse seadus). Enamasti on see hapniku ja vesiniku kombinatsioon (vesiniku põletamise tulemus on tavaline vesi). H2O molaarmass on palju suurem kui vesinikul või heeliumil, seega on seda kiirendada raskem, sellise impulsi erimpulss on 4500 m / s.

NASA maapealsed katsed uus süsteem käivitamine kosmoseraketid, 2016 (Utah, USA). Need mootorid paigaldatakse Orioni kosmoseaparaadile, millele plaanitakse missiooni Marsile.

IN tuumamootorid tehakse ettepanek kasutada ainult vesinikku ja seda kiirendada (soojendada) tuuma lagunemise energia tõttu. Seega on oksüdeerija (hapniku) kokkuhoid, mis on juba suur, kuid mitte kõik. Kuna vesinikul on suhteliselt väike erikaal, on meil seda lihtsam kiirendada suurematele kiirustele. Muidugi võite kasutada muid kuumustundlikke gaase (heelium, argoon, ammoniaak ja metaan), kuid kõik need on vähemalt kaks korda halvemad kui vesinik kõige olulisemas - saavutatavas spetsiifilises impulsis (üle 8 km / s ).

Nii et kas see on seda väärt kaotada? Kasum on nii suur, et insenere ei heiduta reaktori ülesehituse ja juhtimise keerukus, selle suur kaal ega isegi kiirgusoht. Pealegi ei hakka keegi alustama Maa pinnalt - selliste laevade kokkupanek toimub orbiidil.

"Lendav" reaktor

Kuidas tuumamootor töötab? Kosmosemootori reaktor on palju väiksem ja kompaktsem kui maapealsed analoogid, kuid kõik peamised komponendid ja juhtimismehhanismid on põhimõtteliselt samad. Reaktor toimib küttekehana, millesse juhitakse vedelat vesinikku. Temperatuur südamikus ulatub (ja võib ületada) 3000 kraadi. Seejärel vabastatakse kuumutatud gaas läbi düüsi.

Kuid sellised reaktorid kiirgavad kahjulikku kiirgust. Meeskonna ja paljude elektroonikaseadmete kaitsmiseks kiirguse eest on vaja põhjalikke meetmeid. Seetõttu sarnanevad tuumamootoriga planeetidevaheliste laevade projektid sageli vihmavarjuga: mootor asub varjatud eraldi plokis, mis on põhimooduliga ühendatud pika sõrestiku või toruga.

"Põlemiskamber" tuumamootor teenib reaktori südamik, milles kõrgel rõhul tarnitud vesinikku kuumutatakse temperatuurini 3000 ja rohkem. Selle piiri määravad ainult reaktorimaterjalide kuumakindlus ja kütuse omadused, kuigi temperatuuri tõus suurendab spetsiifilist impulssi.

Kütuseelemendid - need on kuumuskindlad soonega (soojuse ülekandeala suurendamiseks) silindrid - uraanipelletitega täidetud "tassid". Neid "peseb" gaasivool, mis mängib nii töövedeliku kui ka reaktori jahutusvedeliku rolli. Kogu konstruktsioon on isoleeritud berüllium-helkurkilpidega, mis ei eralda ohtlikku kiirgust väljapoole. Soojuse tekitamise juhtimiseks asuvad ekraanide kõrval spetsiaalsed pöördtrumlid

On mitmeid paljutõotavaid tuumaraketimootorite konstruktsioone, mille rakendamine ootab tiibu. Lõppude lõpuks kasutatakse neid peamiselt planeetidevahelisel reisimisel, mis pole ilmselt kaugel.

Tuumamootorite projektid

Need projektid külmutati erinevatel põhjustel - rahanappusel, struktuurilisel keerukusel või isegi kosmoses monteerimise ja paigaldamise vajadusel.

"ORION" (USA, 1950–1960)

Mehitatud tuumaimpulss-kosmosesõiduki ("plahvatada") projekt planeetidevahelise ja tähtedevahelise ruumi uurimiseks.

Toimimispõhimõte. Laeva mootorist väljutakse lennule vastupidises suunas väikese ekvivalendiga tuumalaeng ja see detoneeritakse suhteliselt väikesel kaugusel laevast (kuni 100 m). Löögijõud peegeldub laeva sabas asuvast massiivsest helkurplaadist, "lükates" seda edasi.

"PROMETHEUS" (USA, 2002-2005)

NASA kosmoseagentuuri projekt kosmosesõidukite tuumamootori väljatöötamiseks.

Toimimispõhimõte. Kosmosesõiduki mootor pidi koosnema tõukejõudu tekitavatest ioniseeritud osakestest ja kompaktsest tuumareaktorist, mis varustab taime energiaga. Ioonmootor loob tõukejõu suurusjärgus 60 grammi, kuid see võib töötada pidevalt. Lõppkokkuvõttes suudab laev järk-järgult tõusta tohutu kiiruse - 50 km / sek, kulutades minimaalselt energiat.

"PLUTON" (USA, 1957–1964)

Tuumareaktiivmootori arendamise projekt.

Toimimispõhimõte. Sõiduki esiosa kaudu õhk siseneb tuumareaktorisse, milles see soojeneb. Kuum õhk paisub, saavutab suure kiiruse ja lastakse läbi düüsi, pakkudes vajalikku tõukejõudu.

NERVA (USA, 1952–1972)

(eng. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) on USA aatomienergia komisjoni ja NASA ühisprogramm tuumaraketimootori loomiseks.

Toimimispõhimõte. Vedel hüdrogeel juhitakse spetsiaalsesse kambrisse, kus seda kuumutatakse tuumareaktoriga. Kuum gaas paisub ja vabaneb düüsis, tekitades tõukejõu.

IN üks sektsioonidest Elektroonikainsener "Live Journal" kirjutab pidevalt tuuma- ja termotuumamasinatest - reaktoritest, seadmetest, uurimislaboritest, kiirenditest, aga ka umbes. Uus Venemaa rakett, mis oli tunnistus presidendi iga-aastase sõnumi ajal, äratas blogija vastu suurt huvi. Ja siin on see, mida ta sellel teemal leidis.

Jah, ajalooliselt oli ramjeti tuumaõhumootoriga tiibrakettide väljatöötamine selline: USA-s oli SLAM-rakett koos reaktoriga TORY-II, Suurbritannias Avro Z-59-kontseptsioon ja NSV Liidus.

Umbes 20 tonni kaaluva raketi Avro Z-59 kontseptsiooni tänapäevane renderdamine.

Kuid kogu see töö kulges 60. aastatel erineva sügavusega teadus- ja arendustegevusena (Ameerika Ühendriigid läksid kõige kaugemale, millest umbes allpool) ja seda ei jätkatud töötavate proovide kujul. Nad ei saanud seda samal põhjusel kui paljud teised Atom Age uuringud - lennukid, rongid, raketid tuumaelektrijaamadega. Kõigil nendel sõidukite valikutel, millel on mõned eelised, mida annab meeletu energiatihedus tuumakütuses, on väga tõsised puudused - kõrge hind, töö keerukus, nõuded pidevale kaitsele ja lõpuks ka mitterahuldavad arendustulemused, mille kohta tavaliselt vähe teatakse (teadus- ja arendustegevuse tulemuste avaldamine on kasulikum kõigile osapooltele, kes näitavad saavutusi ja varjavad ebaõnnestumisi).

Eelkõige on tiibrakettide jaoks palju lihtsam luua kandur (allveelaev või lennuk), mis "lohistab" palju raketiheitjaid stardipaigale, kui lollitada väikese laevastikuga (ja seda on uskumatult raske hallata. suur laevastik) tema territooriumilt lastud tiibrakette. Universaalne, odav, masstoodanguna toodetud toode võitis lõpuks piiratud tiraažiga, kalli ja mitmetähenduslike eelistega. Tuuma tiibraketid ei ületanud maapealseid katseid.

See tuumaelektrijaama 60ndate kontseptuaalne ummikseis on minu arvates endiselt aktuaalne, seetõttu on näidatud "miks ??" peamine küsimus. Kuid selliste relvade väljatöötamisel, katsetamisel ja kasutamisel tekkivad probleemid muudavad selle veelgi kumeramaks, millest me räägime hiljem.

Alustame siis reaktorist. Kontseptsioonid SLAM ja Z-59 olid muljetavaldavate mõõtmete ja massiga kolmelennulised madalalennulised raketid (20+ tonni pärast stardivõimendi viskamist). Kohutavalt kallis madallendav ülehelikiirusega heli võimaldas pardal peaaegu piiramatu energiaallika kättesaadavust maksimaalselt ära kasutada, lisaks on tuumaõhu reaktiivmootori oluline omadus töö efektiivsuse parandamine (termodünaamiline tsükkel) suureneva kiirusega, s.t. sama idee, kuid kiirusel 1000 km / h oleks sellel palju raskem ja suurem mootor. Lõpuks tähendas 1965. aastal saja meetri kõrgusel olnud 3M kaitsetust õhutõrjele. Selgub, et varem oli tuumajaamadega CD kontseptsioon "seotud" suurel kiirusel, kus kontseptsiooni eelised olid tugevad, ja süsivesinikkütusega konkurendid nõrgenesid. Näidatud rakett on minu silmis transooniline või nõrgalt ülehelikiirus (kui muidugi usute, et see on tema video). Kuid samal ajal on reaktori suurus võrreldes sellega oluliselt vähenenudTORY-II raketi SLAM juurest, kus see oli tervelt 2 meetrit koos grafiidist valmistatud radiaalse neutronreflektoriga

Kas reaktorit on võimalik mahutada läbimõõduga 0,4–0,6 meetrit?

Alustame põhimõtteliselt minimaalsest reaktorist - toorikust Pu239. Hea näide sellise kontseptsiooni rakendamine - kosmosereaktor Kilopower, mis aga kasutab U235. Reaktori südamiku läbimõõt on vaid 11 sentimeetrit! Kui läheme üle plutooniumile 239, väheneb südamiku suurus veel 1,5–2 korda. Nüüd hakkame miinimumsuurusest raskusi meenutades liikuma tõelise tuumaõhu reaktiivmootori juurde.

Kõige esimesena lisatakse reaktori suurusele helkuri suurus - eriti kolmekordistub Kilopower BeO-s. Teiseks ei saa me kasutada U või Pu toorikut - need lihtsalt põlevad õhuvoolus vaid minutiga. Kest on vajalik näiteks inkaloiumist, mis peab vastu oksüdeerumisele kuni 1000 C, või muudest võimaliku keraamilise kattega niklisulamitest. Sissejuhatus suur hulk südamikus olevate kestade materjal suurendab vajalikku tuumakütuse kogust kohe mitu korda - lõppude lõpuks on neutronite "ebaproduktiivne" neeldumine südamikus järsult suurenenud!

Pealegi ei ole U või Pu metalliline vorm enam sobiv - need materjalid ise ei ole tulekindlad (plutoonium sulab tavaliselt temperatuuril 634 C) ning toimivad ka metallkoorikute materjaliga. Muudame kütuse klassikaliseks vormiks UO2 või PuO2 - saame südamikus veel ühe materjali lahjenduse, nüüd hapnikuga.

Lõpuks tuletame meelde reaktori eesmärki. Peame selle kaudu pumpama palju õhku, millele me anname soojust. Ligikaudu 2/3 ruumist hõivavad "õhutorud".

Selle tulemusena kasvab südamiku minimaalne läbimõõt 40–50 cm-ni (uraani puhul) ja reaktori läbimõõt 10-sentimeetrise berüllium-reflektoriga kuni 60–70 cm. Minu põlvepikkuse hinnanguid „meeldib” kinnitab tuumareaktiivmootori projektMITEE mõeldud lendudeks Jupiteri atmosfääris. Sellel täiesti paberil põhineval projektil (näiteks südamiku temperatuur on ette nähtud 3000 K ja seinad on valmistatud berülliumist, mis peab vastu maksimaalselt 1200 K) on südamiku läbimõõt neutroonika abil arvutatud 55,4 cm, vesiniku jahutamine võimaldab jahutusvedeliku pumpamise kanalite suuruse vähendamine ...

Minu arvates saab õhusõiduki reaktiivmootori suruda umbes meetrise läbimõõduga raketti, mis pole siiski radikaalselt suurem kui hääletatud 0,6–0,74 m, kuid on siiski murettekitav. Nii või teisiti, tuumajaama võimsus on ~ mitu megavatti, töötades ~ 10 ^ 16 lagunemisega sekundis. See tähendab, et reaktor ise loob pinnale mitmekümne tuhande röntgenikiirguse ja kogu raketi ulatuses kuni tuhande röntgenikiirguse välja. Isegi mitmesaja kg sektorikaitse paigaldamine ei vähenda neid tasemeid märkimisväärselt, kuna neutronid ja gammakvandid peegelduvad õhust ja "mööduvad kaitsest".

Mõne tunni jooksul tekitab selline reaktor ~ 10 ^ 21-10 ^ 22 lõhustumistoodete c aatomit mitme (mitmekümne) petabekerelli aktiivsusega, mis isegi pärast seiskamist loob mitme tuhande röntgenpildi tausta reaktori lähedal.

Raketikonstruktsioon aktiveeritakse umbes 10 ^ 14 Bq, kuigi isotoopid on enamasti beeta-kiirgajad ja ohtlikud ainult bremsstrahlung-röntgenikiirguse abil. Konstruktsiooni enda taust võib raketi kerest 10 meetri kaugusel ulatuda kümnetesse roentgenitesse.

Kõik need "rõõmsameelsused" annavad aimu, et sellise raketi väljatöötamine ja katsetamine on ülesanne võimalike piiril. On vaja luua terve komplekt kiirguskindlaid navigeerimis- ja juhtimisseadmeid, et katsetada seda kõike üsna keerukalt (kiirgus, temperatuur, vibratsioon - ja see kõik on statistika jaoks). Töötava reaktoriga tehtud lennukatsetused võivad igal ajal muutuda kiirguskatastroofiks, mille sajad terrabekerellid eralduvad petabekerellideks. Isegi ilma katastroofiliste olukordadeta on üksikute kütuseelementide rõhu vähendamine väga tõenäoline ja radionukliidide eraldumine.

Muidugi on Venemaal ikkaNovaja Zemlja polügoon kus selliseid katseid saab läbi viia, kuid see oleks vastuolus sõlmitud lepingu mõttegatuumarelvade katsetamise keeld kolmes keskkonnas (keeld kehtestati atmosfääri ja ookeani süstemaatilise radinukliididega saastamise vältimiseks).

Lõpuks mõtlen, kes võiks Vene Föderatsioonis sellist reaktorit välja töötada. Traditsiooniliselt osalesid kõrgel temperatuuril töötavates reaktorites algul Kurtšatovi Instituut (üldine ülesehitus ja arvutused), Obninski IPPE (eksperimentaalne arendus ja kütus) ning Podolski Luchi uurimisinstituut (kütuse- ja materjalitehnoloogia). Hiljem liitus NIKIETi meeskond selliste masinate projekteerimisega (näiteks IGR ja IVG reaktorid - tuumaraketimootori RD-0410 südamiku prototüübid).

Täna on NIKIETil disainerite meeskond, kes töötab reaktorite projekteerimisel (kõrgel temperatuuril gaasiga jahutatud RUGK , kiirreaktoridMBIR, ) ning IPPE ja Luch jätkavad vastavalt seotud arvutuste ja tehnoloogiate kasutamist. Viimastel aastakümnetel on Kurtšatovi instituut läinud rohkem tuumareaktorite teooria juurde.

Kokkuvõtteks tahaksin öelda, et tuumaelektrijaamadega õhusõidukite mootoritega tiibraketi loomine on üldiselt teostatav ülesanne, kuid samas äärmiselt kallis ja keeruline, mis nõuab märkimisväärset inim- ja rahaliste vahendite mobiliseerimist, tundub, et minu jaoks suuremal määral kui kõik teised väljakuulutatud projektid ("Sarmat", "Dagger", "Status-6", "Vanguard"). On väga kummaline, et see mobilisatsioon ei jätnud vähimatki jälge. Ja mis kõige tähtsam, on täiesti ebaselge, mis on selliste relvade saamise eelis (olemasolevate vedajate taustal) ja kuidas need suudavad üles kaaluda arvukad puudused - traditsioonilise julgeoleku, kõrge hinna ja vastuolu strateegiliste relvade vähendamise lepingutega.

P.S. Kuid "allikad" hakkavad juba olukorda pehmendama: "sõjatööstuskompleksile lähedane allikas ütles"Vedomosti "See raketikatsetuste ajal oli tagatud kiirgusohutus. Allikas ütleb, et pardal olnud tuumarajatist esindas elektriline makett.

Esimene etapp on eitamine

Saksa raketimajanduse ekspert Robert Schmucker pidas V. Putini ütlusi täiesti ebatõenäoliseks. "Ma ei kujuta ette, et venelased saaksid luua väikese lendava reaktori," ütles ekspert Deutsche Welle intervjuus.

Nad saavad, Herr Schmucker. Kujutage lihtsalt ette.

Esimene tuumajaamaga kodumaine satelliit (Kosmos-367) lasti Baikonurist tagasi 1970. aastal. 37 kg väikeses mõõdus BES-5 Buki reaktoris, mis sisaldab 30 kg uraani, primaarkontuuri temperatuuril 700 ° C ja soojuse eraldumisega 100 kW, tingimusel elektri energia paigaldused 3 kW. Reaktori mass on alla ühe tonni, hinnanguline tööaeg on 120–130 päeva.

Eksperdid kahtlevad, kas sellel tuumaakul on liiga vähe energiat ... Aga! Vaadake kuupäeva: see oli pool sajandit tagasi.

Madal efektiivsus on termioonse muundamise tagajärg. Muude energia ülekandevormide puhul on näitajad palju kõrgemad, näiteks tuumaelektrijaama puhul on kasutegur 32-38% piires. Selles mõttes pakub erilist huvi kosmosereaktori soojusjõud. 100 kW on tõsine nõue võidule.

Tuleb märkida, et BES-5 Buk ei kuulu RTG perekonda. Radioisotoobi termoelektrilised generaatorid muudavad radioaktiivsete elementide aatomite loodusliku lagunemise energia ja neil on tühine jõud. Samal ajal on Buk tõeline kontrollitud ahelreaktsiooniga reaktor.

Järgmise põlvkonna Nõukogude väikemõõtmelisi reaktoreid, mis ilmusid 1980. aastate lõpus, eristasid veelgi väiksemad mõõtmed ja suurem energia eraldumine. See oli ainulaadne "Topaz": võrreldes "Buk" -ga vähendati uraani kogust reaktoris kolm korda (11,5 kg-ni). Soojusvõimsus kasvas 50% ja ulatus 150 kW-ni, pideva töö aeg ulatus 11 kuuni (seda tüüpi reaktor paigaldati Kosmos-1867 luuresatelliidi pardale).

Tuumakosmosreaktorid on maaväline surma vorm. Juhitavuse kaotamise korral ei täitnud “lasketäht” soove, kuid suutis andestada “õnnelikele” nende patud.

1992. aastal müüdi USA-s Topazi seeria kaks ülejäänud väikest reaktorit 13 miljoni dollari eest.

Peamine küsimus on: kas selliste seadmete jaoks on piisavalt energiat, et neid raketimootoritena kasutada? Töövedeliku (õhu) juhtimisega läbi reaktori kuuma südamiku ja saavutades tõukejõu väljalaskeava juures vastavalt impulssi säilimise seadusele.

Vastus on eitav. Buk ja Topaz on kompaktsed tuumaelektrijaamad. NRE loomiseks on vaja muid vahendeid. Kuid üldine suundumus on palja silmaga nähtav. Kompaktsed tuumaelektrijaamad on juba ammu loodud ja praktikas olemas.

Millist jõudu peaks tuumaelektrijaama kasutama tiibrakettide tõukejõumootorina, mis on suuruselt sarnane Kh-101-le?

Ei leia tööd? Korrutage oma aega võimuga!
(Universaalsete näpunäidete kogu.)

Võimu leidmine pole samuti keeruline. N \u003d F × V.

Ametlikel andmetel on tiibraketid X-101, nagu ka perekond Caliber, varustatud lühiajalise turboreaktiivmootoriga-50, mis arendab tõukejõudu 450 kgf (≈ 4400 N). Tiibrakettide reisikiirus - 0,8M ehk 270 m / s. Turboreaktiivmootori möödaviigu mootori ideaalne konstruktsioonitõhusus on 30%.

Sellisel juhul on tiibraketimootori nõutav võimsus ainult 25 korda suurem kui Topazi seeria reaktori soojuslik võimsus.

Hoolimata Saksa eksperdi kahtlustest on tuumaturbojeti (või ramjet) raketimootori loomine realistlik ülesanne, mis vastab meie aja nõuetele.

Rakett kuradist välja

"See kõik on üllatus - tuumal töötav tiibrakett," ütles Douglas Barry, Londoni rahvusvahelise strateegiliste uuringute instituudi vanemteadur. "See idee ei ole uus, sellest räägiti 60ndatel, kuid see seisis silmitsi paljude takistustega."

Sellest ei räägitud ainult. 1964. aasta katsetel arendas tuumareaktiivmootor "Tori-IIS" 16-tonnise tõukejõu reaktori soojusliku võimsusega 513 MW. Ülehelikiirust simuleerides kulutas installatsioon viie minutiga 450 tonni suruõhku. Reaktor oli kavandatud väga „kuumaks“ - südamiku töötemperatuur ulatus 1600 ° C-ni. Konstruktsioonil olid väga kitsad tolerantsid: mõnes piirkonnas oli lubatud temperatuur vaid 150–200 ° C madalam temperatuurist, mille juures raketielemendid sulasid ja kokku varisesid.

Kas neist näitajatest piisas tuumareaktiivmootori praktikas kasutamiseks mootorina? Vastus on ilmne.

Tuuma ramjet mootor arendas rohkem (!) Tõukejõudu kui luurelennuki SR-71 Blackbird "kolmelennuline" turbomootoriga mootor.

"Polygon-401", tuuma ramjet testid

Katserajatised "Tory-IIA" ja "-IIC" - tiibraketi SLAM tuumamootori prototüübid.

Kuratlik leiutis, mis arvutuste kohaselt suudab läbida 160 000 km ruumi minimaalsel kõrgusel kiirusega 3M. Sõna otseses mõttes “niidab” kõiki, kes kohtusid tema leinasel teel lööklaine ja äikese rulliga 162 dB (inimestele saatuslik väärtus).

Lahinglennuki reaktoril ei olnud mingit bioloogilist kaitset. Pärast SLAM-i lendu purunesid kõrvaklappid raketidüüsi radioaktiivsete heitmete taustal tähtsusetu asjaoluna. Lendav koletis jättis enam kui kilomeetri laiuse raja, mille kiirgusdoos oli 200–300 rad. Ühe lennutunni jooksul reostas SLAM hinnanguliselt 1800 ruut miili surmavat kiirgust.

Arvutuste kohaselt võib lennuki pikkus ulatuda 26 meetrini. Stardimass on 27 tonni. Lahingukoormus - termotuumalaengud, mida tuli raketi lennu marsruudil järjestikku langetada mitmesse Nõukogude linna. Pärast põhiülesande täitmist pidi SLAM veel mitu päeva NSV Liidu territooriumi kohal tiirutama, saastades kõik ümbritseva radioaktiivsete heitmetega.

Võib-olla kõige surmavam kõigest, mida inimene on proovinud luua. Õnneks ei jõudnud see tõeliste käivitusteni.

Projekt nimega Pluuto tühistati 1. juulil 1964. Samal ajal ei kahetsenud üks SLAM-i arendajate J. Craveni sõnul ühtegi USA sõjaväe ja poliitilist juhtkonda otsust.

"Madala lennuga tuumaraketi" tagasilükkamise põhjus oli mandritevahelise arendamine ballistilised raketid... Võimeline tekitama vajalikku kahju lühema aja jooksul võrreldavate riskidega sõjaväelastele endile. Nagu ajakirja Air & Space väljaande autorid õigesti märkisid: vähemalt ICBM-id ei tapnud kõiki, kes kanderaketi lähedal olid.

Siiani pole teada, kes, kus ja kuidas plaanis kuradikatsetusi läbi viia. Ja kes vastaks, kui SLAM läheks kursilt maha ja lendaks üle Los Angelese. Üks hullumeelne ettepanek oli siduda rakett kaabli abil ja sõita ringiga üle tüki asustamata alade. Nevada. Ent kohe tekkis teine \u200b\u200bküsimus: mida raketiga peale hakata, kui reaktoris põlesid viimased kütusejäägid? SLAM-i "maandumise" kohale ei läheneta sajandeid.

Elu või surm. Lõplik valik

Erinevalt 1950. aastate müstilisest "Pluutost" soovitab V. Putini poolt välja öeldud kaasaegse tuumaraketi projekt luua tõhus vahend Ameerika raketikaitsesüsteemi läbimurdmiseks. Kindla vastastikuse hävitamise vahend on tuumaheidutuse kõige olulisem kriteerium.

Klassikalise "tuumatriaadi" muutmine kuradimaaks pentagrammiks - kaasates uue põlvkonna kohaletoimetamise sõidukid (piiramatu ulatusega tuumakiibriraketid ja strateegilised tuumatorpeedod "staatus-6") koos ICBMi moderniseerimisega lõhkepead (manööver "Vanguard") on mõistlik vastus uute ohtude tekkimisele. Washingtoni raketikaitsepoliitika ei jäta Moskvale muud valikut.

“Arendate oma raketitõrjesüsteeme. Raketitõrjekaugus suureneb, täpsus suureneb, seda relva täiustatakse. Seetõttu peame sellele adekvaatselt reageerima, et saaksime süsteemist üle saada mitte ainult täna, vaid ka homme, kui teil on uus relv. "

SLAM / Pluto programmi katsete salastamata üksikasjad tõestavad veenvalt, et tiibraketi tuumaraketi loomine oli võimalik (tehniliselt teostatav) kuus aastakümmet tagasi. Kaasaegne tehnoloogia võimaldab teil viia idee uuele tehnilisele tasemele.

Mõõk roostetab lubadustega

Hoolimata ilmselgete faktide hulgast, mis selgitavad “presidendi superrelva” tekkimise põhjuseid ja hajutavad kahtlused selliste süsteemide loomise “võimatusest”, on nii Venemaal kui ka välismaal palju skeptikuid. "Kõik need relvad on vaid infosõja vahend." Ja siis - mitmesuguseid ettepanekuid.

Tõenäoliselt ei tohiks te võtta selliseid karikeeritud "eksperte" nagu I. Moisejev tõsiselt. Kosmosepoliitika instituudi (?) Juht, kes ütles The Insiderile: „Tiibraketti ei saa tuumamootorit panna. Ja selliseid mootoreid pole ”.

Presidendi avaldusi üritatakse "paljastada" tõsisemal analüütilisel tasandil. Sellised "uurimised" on liberaalselt meelestatud avalikkuse seas kohe populaarsed. Skeptikud esitavad järgmised argumendid.

Kõik kõlanud kompleksid viitavad strateegilistele ülisalajastele relvadele, mille olemasolu pole võimalik kontrollida ega ümber lükata. (Föderaalsele assambleele saadetud sõnum näitas arvutigraafikat ja kaadreid kaadritest, mida ei saa eristada muud tüüpi tiibrakettide katsetest.) Samal ajal ei räägi keegi näiteks raske ründeroone ega hävitaja loomisest. klassi sõjalaev. Relv, mida tuleks peagi kogu maailmale selgelt demonstreerida.

Mõnede “vilepuhujate” sõnul võib sõnumite ülimalt strateegiline, “salajane” kontekst näidata nende ebatõenäolist olemust. Noh, kui see on peamine argument, siis milles seisneb vaidlus nende inimestega?

On ka teine \u200b\u200bvaatenurk. Šokeerivad tuumarakettide ja mehitamata 100-sõlmeliste allveelaevade kohta tehakse sõjatööstuskompleksi ilmsete probleemide taustal, mis ilmnevad lihtsamate "traditsiooniliste" relvade projektide rakendamisel. Väited rakettide kohta, mis on korraga ületanud kõik olemasolevad relvad, on teravas vastuolus tuntud olukorraga raketis. Skeptikud toovad näiteks Bulava õhkutõusmise korral tohutuid ebaõnnestumisi või Angara kanderaketi loomist, mis võttis kaks aastakümmet. Ise sai alguse 1995. aastal; 2017. aasta novembris kõneldes lubas asepeaminister D. Rogozin jätkata Angara käivitamist Vostotšnõi kosmodroomilt alles ... 2021. aastal.

Ja muide, miks eelmise aasta peamine meresensatsioon “Zircon” jäi tähelepanuta? Hüperhelikiirusega rakett, mis on võimeline kõrvaldama kõik olemasolevad mereväe lahingukontseptsioonid.

Uudis lasersüsteemide jõudmisest vägedesse äratas laserpaigaldiste tootjate tähelepanu. Suunatud energiarelvade olemasolevad mudelid loodi tsiviilturu jaoks mõeldud kõrgtehnoloogiliste seadmete ulatusliku uurimis- ja arendusbaasi põhjal. Näiteks Ameerika laevasisene paigaldis AN / SEQ-3 LaWS tähistab kuue keevituslaseri "kogumit" koguvõimsusega 33 kW.

Teade ülivõimsa lahinglaseri loomisest on väga nõrga laseritööstuse taustal kontrastiks: Venemaa ei kuulu maailma suurimate tootjate hulka laserseadmed (Koherentne, IPG Photonics või Hiina Hani lasertehnoloogia.) Seetõttu äratab suure võimsusega laserrelvade ootamatu ilmumine spetsialistides tõelist huvi.

Küsimusi on alati rohkem kui vastuseid. Kurat on siiski pisiasjades ametlikud allikad anda äärmiselt vilets ettekujutus uusimad relvad... Sageli pole isegi selge, kas süsteem on juba vastuvõtmiseks valmis või on selle arendamine teatud etapis. Varem on selliste relvade loomisega seotud teadaolevad pretsedendid näidanud, et antud juhul tekkivaid probleeme ei saa sõrmepilgutusega lahendada. Tehniliste uuenduste fännid on mures tuumal töötavate raketiheitjate katsetamise koha valimise pärast. Või suhtlusmeetodid veealuse drooniga "Status-6" (põhiprobleem: raadioside ei tööta vee all, suhtlusseansside ajal on allveelaevad sunnitud pinnale tõusma). Huvitav oleks kuulda selgitust selle kasutamise kohta: võrreldes traditsiooniliste ICBM-ide ja SLBM-idega, mis on võimelised alustama ja lõpetama sõda tunni jooksul, võtab Status-6 USA rannikule jõudmiseks mitu päeva. Kui kedagi teist seal pole!

Viimane lahing on läbi.
Kas keegi on elus?
Vastuseks vaid ulg ...

Materjalide kasutamine:
Ajakiri Air & Space (aprill-mai 1990)
John Craveni vaikne sõda

Turvaline meetod tuumaenergia kasutamiseks kosmoses leiutati juba NSV Liidus ja nüüd tehakse tööd tuumarajatise loomiseks selle baasil, ütles akadeemik Anatoli Korotejev, Venemaa Föderatsiooni Riikliku Teaduskeskuse "Teaduskeskus" peadirektor pärast Keldyshi ".

“Nüüd töötab instituut selles suunas aktiivselt Roscosmose ja Rosatomi ettevõtete suures koostöös. Ja ma loodan, et saame siin õigeaegselt positiivse efekti, ”ütles A. Koroteev teisipäeval Baumani Moskva Riiklikus Tehnikaülikoolis toimunud iga-aastastel“ kuninglikel lugemistel ”.

Tema sõnul leiutas Keldyshi keskus tuumaenergia ohutuks kasutamiseks avakosmoses skeemi, mis väldib heitmeid ja töötab suletud ahelas, mis muudab paigaldamise ohutuks ka rikke ja Maale kukkumise korral.

„See skeem vähendab oluliselt tuumaenergia kasutamise riski, eriti kui arvestada, et üks põhipunkte on selle süsteemi töö orbiidil üle 800–1000 km. Siis on ebaõnnestumise korral "vilkumise" aeg selline, mis muudab nende elementide pärast pikka aega Maale naasmiseks ohutuks, "täpsustas teadlane.

A. Korotejev ütles, et varem oli NSV Liidus juba kasutatud tuumaenergiaga töötavaid kosmosesõidukeid, kuid need olid potentsiaalselt Maale ohtlikud ja hiljem tuli neist loobuda. “NSV Liit kasutas kosmoses tuumaenergiat. Kosmoses oli 34 tuumajõul töötavat kosmosesõidukit, millest 32 olid Nõukogude ja kaks Ameerika, ”meenutas akadeemik.

Tema sõnul hõlbustab Venemaal arendatavat tuumarajatist raamideta jahutussüsteemi kasutamine, milles tuumareaktori jahutusvedelik ringleb otse avakosmoses ilma torujuhtmesüsteemita.

Kuid juba 1960. aastate alguses pidasid disainerid tuumaraketimootoreid ainsaks alternatiiviks reisimiseks teistele päikesesüsteemi planeetidele. Uurime selle väljaande ajalugu.

NSV Liidu ja USA võistlus, ka kosmoses, oli sel ajal täies hoos, insenerid ja teadlased osalesid tuumaraketimootori loomise võistlusel, armee toetas alguses ka tuumaraketimootori projekti. Alguses tundus ülesanne väga lihtne - peate lihtsalt valmistama vesiniku, mitte veega jahutamiseks mõeldud reaktori, kinnitama sellele düüsi ja - edasi Marsile! Ameeriklased sõitsid Marsile kümme aastat pärast Kuud ega osanud isegi arvata, et astronaudid ilma tuumamootoriteta sinna kunagi jõuavad.

Ameeriklased ehitasid esimese prototüübi reaktori väga kiiresti ja katsetasid seda juba 1959. aasta juulis (neid kutsuti KIWI-A-ks). Need katsed näitasid ainult, et reaktorit saab kasutada vesiniku soojendamiseks. Reaktori konstruktsioon - kaitsmata uraanoksiidkütusega - ei sobinud kõrgel temperatuuril ja vesinik kuumutas ainult 1500 kraadi.

Kogemuste kuhjumisel muutus tuumaraketimootori - NRE - reaktorite projekteerimine keerulisemaks. Uraanoksiid asendati kuumuskindlama karbiidiga, lisaks hakati seda katma nioobiumkarbiidiga, kuid proovides saavutada kavandatud temperatuuri, hakkas reaktor kokku kukkuma. Veelgi enam, makroskoopilise hävitamise puudumisel hajutati uraankütus jahutavasse vesinikku ja massikaod ulatusid reaktori viie tunni jooksul 20% -ni. Kunagi ei leitud materjali, mis oleks võimeline töötama temperatuuril 2700–3000 0 C ja vastu pidama kuuma vesiniku poolt hävitamisele.

Seetõttu otsustasid ameeriklased tõhususe ohverdada ja lisasid lennukimootorisse konkreetse impulsi (tõukejõud kilogrammides jõudu, mis saavutati ühe kilogrammi töömassi vabastamisega sekundis; mõõtühik on sekund) . 860 sekundit. See oli tollal hapniku-vesiniku mootorite puhul kaks korda suurem näitaja. Kuid kui ameeriklased hakkasid midagi tegema, oli huvi mehitatud lendude vastu juba langenud, Apollo programmi kärpiti ja 1973. aastal lõpetati NERVA projekt lõplikult (see oli mehitatud Marsi ekspeditsiooni mootori nimi). Kuujooksu võitnud ameeriklased ei tahtnud marslast korraldada.

Tosin ehitatud reaktorit ja mõnikümmend läbi viidud katset katset õppisid aga seda, et Ameerika insenerid vaimustusid täiemahulistest tuumakatsetustest, selle asemel, et välja töötada põhielemendid tuumatehnoloogiat kaasamata, kus seda oleks võimalik vältida. Ja kus mitte - kasutage väiksemaid stende. Ameeriklased “juhtisid” peaaegu kõiki reaktoreid täisvõimsusel, kuid ei suutnud saavutada kavandatud vesiniku temperatuuri - reaktor hakkas varem varisema. Kokku kulutati aastatel 1955–1972 tuumaraketimootorite programmile 1,4 miljardit dollarit - umbes 5% kuuprogrammi maksumusest.

Ka Ameerika Ühendriikides leiutati Orioni projekt, mis ühendas tuumareaktori mõlemad versioonid (reaktiiv ja impulss). Seda tehti järgmisel viisil: väikesed tuumalaengud, mille võimsus oli umbes 100 tonni TNT, heideti laeva sabast välja. Nende järel tulistasid metallkettad. Laevast eemal plahvatas laeng, ketas aurustati ja aine hajus erinevates suundades. Osa sellest kukkus laeva tugevdatud sabasse ja ajas selle edasi. Väikese tõukejõu suurenemise oleks pidanud tagama löökide võtmise plaadi aurustamine. Sellise lennu ühikuhind pidi toona olema ainult 150 dollarit kasuliku koormuse kilogrammi kohta.

See jõudis isegi katseteni: kogemused näitasid, et järjestikuste impulsside abil on võimalik liikuda, samuti piisava tugevusega söödaplaadi loomine. Kuid Orioni projekt suleti 1965. aastal kui paljulubav. Sellest hoolimata on see seni ainus olemasolev kontseptsioon, mis võimaldab lubada ekspeditsioone vähemalt päikesesüsteemis.

1960. aastate esimesel poolel pidasid Nõukogude insenerid Marsi-retke loogiliseks jätkuks sel ajal avanenud mehitatud lennule Kuule. ENSV kosmoseprioriteedist põhjustatud entusiasmi järel hinnati isegi selliseid üliraskeid probleeme kõrgendatud optimismiga.

Üks olulisemaid probleeme oli (ja püsib tänaseni) toiteallika probleem. Oli selge, et vedelkütuse rakettmootorid, isegi kui lubavad hapniku-vesiniku mootoreid, kui nad põhimõtteliselt suudavad pakkuda mehitatud lendu Marsile, siis ainult planeetidevahelise kompleksi tohutute stardimassidega, kus on palju dokke plokid assamblee maa lähedal orbiidil.

Optimaalsete lahenduste otsimisel pöördusid teadlased ja insenerid tuumaenergia poole, uurides seda probleemi järk-järgult.

NSV Liidus alustati tuumaenergia raketi- ja kosmosetehnikas kasutamise probleemide uurimist 50ndate teisel poolel, isegi enne esimeste satelliitide laskmist. Mitmes uurimisinstituudis tekkisid väikesed entusiastide rühmad, kelle eesmärk oli luua raketi- ja kosmosetuumamootorid ning elektrijaamad.

OKB-11 disainerid S.P. Korolev kaalusid koos V.Ya Likhushini juhtimisel NII-12 spetsialistidega mitmeid tuumaraketimootoritega (NRM) varustatud kosmose- ja lahingurakettide (!) Variante. Vesi ja veeldatud gaasid - vesinik, ammoniaak ja metaan.

Väljavaade oli paljutõotav; järk-järgult leidis töö mõistmist ja rahalist toetust NSV Liidu valitsuses.

Esimene analüüs näitas, et paljude võimalike kosmosetuumaenergia tõukejõusüsteemide skeemide seas on kolm kõige suuremat väljavaadet:

• tahkefaasilise tuumareaktoriga;
• gaasifaasilise tuumareaktoriga;
• elektrotuumaraketid EDU.

Skeemid olid põhimõtteliselt erinevad; igaühe jaoks esitati teoreetilise ja eksperimentaalse töö juurutamiseks mitu võimalust.

Rakendusele kõige lähemal näis olevat tahke faasi NRE. Sellel suunal töötamise ajendiks oli Ameerika Ühendriikides ROVERi programmi raames alates 1955. aastast läbi viidud sarnane areng ning väljavaated (nagu tollal tundus) kodumaise mandritevahelise mehitatud pommitaja õhusõiduki loomisel. tuumajaam.

Tahkefaasiline YARD töötab ramjet mootorina. Vedel vesinik siseneb düüsiosasse, jahutab reaktorianumat, kütusekomplekte (FA), moderaatorit ning seejärel avaneb ja siseneb kütusekomplekti, kus seda kuumutatakse temperatuurini 3000 K ja väljutatakse düüsisse, kiirendades suurel kiirusel.

NRM-i tööpõhimõtetes ei olnud kahtlust. Kuid selle konstruktiivsed omadused (ja omadused) sõltusid suuresti mootori "südamest" - tuumareaktorist ja selle määras ennekõike selle "täidis" - aktiivne tsoon.

Esimeste Ameerika (ja Nõukogude) tuumaraketimootorite arendajad seisid graafilise südamikuga homogeense reaktori eest. Uut tüüpi kõrgtemperatuurse kütuse otsingurühma töö, mis loodi 1958. aastal NII-93 laboris nr 21 (juht G.A. Meerson) (direktor - A.A. Bochvar), läks mõnevõrra lahku. Sel ajal lennuki reaktorile (berülliumoksiidist kärgstruktuur) paigutatud töö mõjul üritas rühm (jällegi uurimuslikult) saada ränikarbiidil ja tsirkooniumil põhinevaid oksüdatsioonile vastupidavaid materjale.

R.B mälestuste järgi NII-9 töötaja Kotelnikov pidas 1958. aasta kevadel labori nr 21 juhataja kohtumist NII-1 VN Bogini esindajaga. Ta ütles, et nende instituudi reaktori kütuseelementide (kütuseelementide) peamise materjalina (muide, tol ajal raketitööstuse juht; instituudi juht V.Ya. Likhushin, teadusjuht MV Keldysh, labori juhataja VM Ievlev) kasutab grafiiti. Eelkõige on nad juba õppinud, kuidas vesiniku eest kaitsmiseks proovidele katteid paigaldada. NII-9 osas tehti ettepanek kaaluda võimalust kasutada UC-ZrC karbiide kütuseelementide alusena.

Veidi aja pärast ilmus veel üks kütuseelementide klient - M.M.Bondaryuki OKB, kes ideoloogiliselt konkureeris NII-1-ga. Kui viimane seisis mitmekanalilise üheosalise konstruktsiooni eest, siis Bondaryuki disainibüroo seadis kursi kokkupandava plaadiversiooni jaoks, keskendudes grafiidi töötlemise lihtsusele ja mitte piinlikkusele osade keerukuse tõttu - millimeetri paksused plaadid samad ribid. Karbiide on palju raskem töödelda; sel ajal oli võimatu valmistada neist selliseid osi nagu mitmekanalilised plokid ja plaadid. Sai selgeks, et on vaja luua mõni muu disain, mis vastab karbiidide eripäradele.

1959. aasta lõpus - 1960. aasta alguses leiti YARD-i kütuseelementide otsustav tingimus - varrukatüüp südamikku, mis rahuldab kliente - Likhushini uurimisinstituuti ja Bondaryuki disainibüroot. Heterogeense termoreaktori skeem kinnitati nende jaoks peamiseks; selle peamised eelised (võrreldes alternatiivse homogeense grafiitreaktoriga) on järgmised:

• on võimalik kasutada madalatemperatuurilist vesinikku sisaldavat moderaatorit, mis võimaldab luua suure massi täiuslikkusega NRE;
• järgmise põlvkonna mootorite ja tuumaelektrijaamade jaoks on võimalik välja töötada väikese suurusega tuumaseadmete prototüüp, mille tõukejõud on suurusjärgus 30 ... 50 kN;
• on võimalik tulekindlaid karbiide laialdaselt kasutada kütusevarrastes ja muudes reaktori konstruktsiooni üksikasjades, mis võimaldab maksimeerida töövedeliku kuumutustemperatuuri ja anda suurenenud spetsiifilise impulsi;
• on võimalik teostada elementide kaupa autonoomset tööd NRE (NEP) põhiseadmete ja -süsteemidega, nagu kütusekomplektid, aeglusti, reflektor, turbopumbaüksus (TNA), juhtimissüsteem, düüs jne; see võimaldab testida paralleelselt, vähendades kogu elektrijaama kulukate keerukate katsete mahtu.

Umbes 1962-1963. tööd tuumajõuseadmete probleemiga juhtis NII-1, millel on võimas katsebaas ja suurepärane personal. Neil puudus ainult uraanitehnoloogia ja ka tuumateadlastel. NII-9 ja seejärel IPPE kaasamisel tekkis koostöö, mille ideoloogiaks võeti minimaalse tõukejõu (umbes 3,6 tf) loomine, kuid "tõeline" suvemootor koos "ramjet" reaktoriga IR-100 ( test või uuring, 100 MW, peakonstruktor - Yu.A. Treskin). Valitsuse määrustega toetatud NII-1 ehitatud elektrikaarealused, mis hämmastavad alati kujutlusvõimet - kümned 6–8 m kõrgused silindrid, tohutud horisontaalsed kambrid võimsusega üle 80 kW, kastides soomustatud klaas. Koosolekul osalejaid inspireerisid värvilised plakatid lennuplaanidega Kuule, Marsile jne. Eeldati, et NRE loomise ja testimise käigus lahendatakse projekteerimise, tehnoloogilised ja füüsikalised probleemid.

R. Kotelnikovi sõnul tegi asja kahjuks raketimeeste mitte eriti selge positsioon. Üldise masinaehituse ministeerium (IOM) finantseeris katseprogrammi ja katsepingi ehitamist suurte raskustega. Tundus, et IOM-il ei olnud soovi ega võimet YARD-programmi reklaamida.

1960. aastate lõpuks oli NII-1 konkurentide - IAE, PNITI ja NII-8 - toetus palju tõsisem. Keskmise masinaehituse ministeerium („tuumateadlased“) toetas nende arengut aktiivselt; IVG tsüklireaktor (koos NII-9 väljatöötatud vardatüübi keskkanali südamiku ja sõlmedega) tõusis lõpuks 70ndate aastate alguseks esiplaanile; seal alustati kütusekomplektide katsetamist.

Nüüd, 30 aastat hiljem, näib, et IAE liin oli õigem: esiteks usaldusväärne "maa" silmus - kütusevarraste ja -sõlmede katsetamine ning seejärel vajaliku võimsusega lennu NRM loomine. Kuid siis tundus, et päris mootorit on võimalik teha väga kiiresti, ehkki väikest ... Kuid kuna elu on näidanud, et objektiivset (või isegi subjektiivset) vajadust sellise mootori järele polnud (sellele võime lisada et selle suuna negatiivsete aspektide, näiteks kosmose tuumaseadmeid käsitlevate rahvusvaheliste lepingute, tõsidust alahinnati algul tugevalt), seejärel osutus põhiprogramm õigemaks ja produktiivsemaks, mille eesmärgid olid mitte kitsas ja konkreetne.

Vaadati üle 1. juuli 1965 eelprojekt reaktor IR-20-100. Kulminatsiooniks oli IR-100 kütusekomplektide (1967) tehnilise projekti väljaandmine, mis koosnes 100 vardast (UC-ZrC-NbC ja UC-ZrC-C sisselaskesektsioonide jaoks ja UC-ZrC-NbC väljalaskeava jaoks). . NII-9 oli valmis tootma tulevase IR-100 südamiku jaoks suure hulga põhielemente. Projekt oli väga edumeelne: umbes 10 aasta pärast, praktiliselt ilma oluliste muudatusteta, kasutati seda aparaadi 11B91 piirkonnas ja isegi praegu jäävad kõik peamised lahendused muudeks eesmärkideks mõeldud sarnaste reaktorite komplektidesse, kusjuures täielikult erinev arvutusaste ja eksperimentaalne põhjendus.

Esimese kodumaise tuumaenergia RD-0410 "raketiosa" töötati välja Voroneži keemiaautomaatika disainibüroos (KBKhA), "reaktoris" (neutronreaktor ja küsimused kiirgusohutus) - Füüsika ja energeetika instituut (Obninsk) ja Kurtšatovi aatomienergia instituut.

KBKhA on tuntud oma töö poolest ballistiliste rakettide, kosmosesõidukite ja kanderakettide vedelkütuse mootorite valdkonnas. Siin töötati välja umbes 60 proovi, millest 30 toodi seeriatootmine... Aastaks 1986 oli KBKhA loonud riigi võimsaima ühekambrilise hapniku-vesiniku mootori RD-0120 tõukejõuga 200 tf, mida kasutati Energia-Burani kompleksi teises etapis tugiainena. Tuumaenergia RD-0410 loodi koos paljude kaitseettevõtete, disainibüroode ja uurimisinstituutidega.

Vastuvõetud kontseptsiooni kohaselt juhiti vedelat vesinikku ja heksaani (inhibeeriv lisand, mis vähendab karbiidide küllastumist vesinikuga ja pikendab kütuseelementide tööiga) TNA abil heterogeensesse termoneutronreaktorisse, mille kütusekomplektid on ümbritsetud tsirkooniumhüdriidi moderaator. Nende kestad jahutati vesinikuga. Helkuril olid ajamid absorbeerivate elementide (boorkarbiidist silindrid) pööramiseks. TNA hõlmas kolmeastmelist tsentrifugaalpumpa ja üheastmelist aksiaalset turbiini.

Viie aasta jooksul, aastatel 1966–1971, loodi reaktorimootorite tehnoloogia alused ja paar aastat hiljem võeti kasutusele võimas katsebaas nimega "Ekspeditsioon nr 10", hiljem eksperimentaalekspeditsioon NPO "Luch" Semipalatinski tuumakatsetusplatsil ...
Katsete käigus tekkis erilisi raskusi. Kiirguse tõttu oli täissuuruses NRM-i käivitamiseks võimatu kasutada tavapäraseid stende. Nad otsustasid katsetada reaktorit Semipalatinski aatomikatsekohas ja NIIkhimmashi (Zagorsk, praegune Sergijev Posad) "raketiüksust".

Kammisiseste protsesside uurimiseks tehti 30 "külma mootoriga" (ilma reaktorita) üle 250 katse. Kütteelemendina kasutati KBkhimmashi (peadisainer A.M. Isaev) välja töötatud hapniku-vesiniku vedeliku-propellendimootori 11D56 põlemiskambrit. Maksimaalne tööaeg oli 13 tuhat sekundit deklareeritud ressursiga 3600 sekundit.

Reaktori katsetamiseks Semipalatinski katsepunktis ehitati kaks spetsiaalset šahti koos maa-aluste teenindusruumidega. Üks šaht oli ühendatud surutud vesinikgaasi maa-aluse reservuaariga. Vedelate vesinike kasutamisest loobuti rahalistel põhjustel.

1976. aastal viidi reaktor IVG-1 esimest korda sisse. Paralleelselt loodi OE-s alus IR-100 reaktori "tõukejõu" versiooni testimiseks ja mõne aasta pärast katsetati seda erinevatel võimsustasemetel (üks IR-100-st muudeti seejärel madala võimsusega materjaliteaduse uurimisreaktor, mis veel töötab).

Enne eksperimentaalset käivitamist langetati reaktor pinnale paigaldatud pukk-kraana abil šahti. Pärast reaktori käivitamist sisenes vesinik altpoolt "katlasse", soojendati kuni 3000 K ja plahvatas võllist välja tulejugana. Vaatamata väljavoolavate gaaside ebaolulisele radioaktiivsusele ei tohtinud päeval päeval katsetuskohast poolteise kilomeetri raadiuses õues viibida. Kaevandusele endale ei õnnestunud kuu aega läheneda. 1,5-kilomeetrine maa-alune tunnel viis ohutusvööndist kõigepealt ühte punkrisse ja sellest teise, mis asub kaevanduste lähedal. Spetsialistid liikusid mööda neid omapäraseid "koridore".

Ievlev Vitali Mihhailovitš

Aastatel 1978-1981 reaktoriga läbi viidud katsete tulemused kinnitasid projektlahenduste õigsust. Põhimõtteliselt loodi NRM. Jäi kahe osa ühendamine ja põhjalike testide läbiviimine.

Umbes 1985. aastal oleks RD-0410 (erineva tähistussüsteemi 11B91 järgi) võinud teha esimese kosmoselennu. Kuid selleks oli vaja selle põhjal välja töötada ülemine aste. Kahjuks ei tellinud seda tööd ükski ruumikujundusbüroo ja selleks on palju põhjuseid. Peamine neist on nn Perestroika. Mõtlematud sammud viisid selleni, et kogu kosmosetööstus langes silmapilkselt häbisse ja 1988. aastal lõpetati NSV Liidus (siis oli NSV Liit veel olemas) tuumaraketimootoritega seotud töö. See ei juhtunud mitte tehniliste probleemide tõttu, vaid hetkelistel ideoloogilistel põhjustel. Ja 1990. aastal suri NSV Liidu YARD-i programmide ideoloogiline innustaja Vitali Mihhailovitš Ievlev ...

Millised on arendajate peamised õnnestumised, luues NRE-skeemi "A"?

IVG-1 reaktoris viidi läbi rohkem kui poolteist tosinat täiemahulist katset ja saadi järgmised tulemused: vesiniku maksimaalne temperatuur - 3100 K, spetsiifiline impulss - 925 sek, erisoojuse eraldumine kuni 10 MW / L , kogu ressurss on üle 4000 sekundi koos 10 järjestikuse reaktori käivitamisega. Need tulemused ületavad oluliselt Ameerika saavutusi grafiidi tsoonides.

Tuleb märkida, et kogu NRE testi vältel ei ületanud vaatamata avatud heitgaasidele radioaktiivsete lõhustumise fragmentide eraldumine lubatud norme ei katsetuskohas ega ka väljaspool seda ning seda ei registreeritud naaberriikide territooriumil.

Töö kõige olulisem tulemus oli selliste reaktorite jaoks kodumaise tehnoloogia loomine, uute tulekindlate materjalide tootmine ning reaktorimootori loomise fakt tõi kaasa hulga uusi projekte ja ideid.

Kuigi edasine areng selline NRE peatati, saavutatud saavutused on ainulaadsed mitte ainult meie riigis, vaid ka maailmas. Aastal on seda korduvalt kinnitatud viimased aastad nii kosmoseenergiat käsitlevatel rahvusvahelistel sümpoosionidel kui ka kodumaiste ja Ameerika spetsialistide kohtumistel (viimasel tunnistati, et IVG reaktoripult on tänapäeval ainus töökorras testaparaat maailmas, millel võib olla oluline roll kütusesõlmede ja tuumaelektrijaamade väljatöötamine).

Valeri Lebedev (ülevaade)

• Ajaloos on juba arendatud ramjet tuumaõhumootoriga tiibrakette: see on USA rakett SLAM (aka Pluto) koos reaktoriga TORY-II (1959), Suurbritannias Avro Z-59 kontseptsioon, ja arengut NSV Liidus.
• Puudutagem tuumareaktoriga raketi tööpõhimõtet. Räägime ainult ramjet tuumamootorist, mida Putin täpselt mõtles oma kõnes piiramatu lennuulatusega ja täieliku puutumatusega tiibraketist. selles raketis kuumutatakse tuumaseadme abil kõrgetele temperatuuridele suur kiirus väljutakse tagumisest otsikust. Seda katsetati Venemaal (60ndatel) ja ameeriklastel (alates 1959). Sellel on kaks olulist puudust: 1. See haiseb nagu sama jõuline pomm, nii et lennu ajal segab see kõike trajektooril. 2. Soojusvahemikus haiseb see nii, et isegi Põhja-Korea raadiotorude satelliit näeb seda kosmosest. Sellest lähtuvalt võite üsna julgelt sellist lendavat petrooleumi ahju paugutada.
  Niisiis sattusid Manezhis näidatud koomiksid hämmingusse, kasvades ärevusse selle prügi (vaimse) juhi tervise pärast.
  Nõukogude ajal nimetati selliseid pilte (plakatid ja muud kindralite rõõmud) "Tšeburaškiks".

  Üldiselt on see tavaline koosvoolu skeem, telje sümmeetriline voolujoonelise keskosa ja kestaga. Keskkorpuse kuju on selline, et sisselaskeava lööklainete tõttu surutakse õhk kokku (töötsükkel algab kiirusega 1 M ja rohkem, millele kiirendus on tingitud tavalise tahke kütuse käivitamise kiirendist) );
  - keskkeha sees monoliitse südamikuga tuumakütte allikas;
  - keskosa kinnitatakse kestale 12-16 plaadiradiaatoriga, kus soojust eemaldatakse südamikust soojustorude abil. Radiaatorid asuvad düüsi ees paisumistsoonis;
  - radiaatorite ja keskkorpuse materjal, näiteks VNDS-1, mis säilitab piires oma konstruktsioonitugevuse kuni 3500 K;
  - kindlasti soojendame seda temperatuurini 3250 K. Radiaatorite ümber voolav õhk soojendab ja jahutab neid. Siis läbib see düüsi, tekitades tõukejõu;
  - kest jahutamiseks vastuvõetava temperatuurini - ehitame selle ümber ejektori, mis suurendab samal ajal tõukejõudu 30-50%.

  Kapseldatud monoliitse tuumaelektrijaama võib kas enne paigaldamist korpuses paigaldada või hoida kuni käivitamiseni subkriitilises olekus ning vajadusel saab tuumareaktsiooni alustada. Ma ei tea, kuidas täpselt, see on inseneriprobleem (mis tähendab, et seda saab lahendada). Nii et see on selgelt esimese streigi relv, ära mine vanaema juurde.
  Kapseldatud tuumaelektrijaama saab valmistada nii, et see ei õnnetuse korral kokkupõrke ajal kokku kukuks. Jah, see osutub raskeks - aga igatahes osutub see raskeks.

  Hüperhelini jõudmiseks on vaja ajaühikus suunata täiesti sündsusetu energiatihedus töövedelikule. 9/10 tõenäosusega ei suuda olemasolevad materjalid seda pikka aega (tunnid / päevad / nädalad) sellega toime tulla, lagunemiskiirus on meeletu.

  Igatahes on sealne keskkond agressiivne. Kaitse kiirguse eest on raske, vastasel juhul saab kõik andurid / elektroonika korraga maha visata (soovijad võivad meenutada Fukushimat ja küsimusi: "miks ei kästud robotitel koristada?").

  Ja nii edasi ... "Sära" on selline äikesetõus märkimisväärne. Kuidas sellele juhtkäske edastada (kui kõik on seal täielikult ekraanil), pole selge.

  Puudutagem usaldusväärselt loodud tuumaelektrijaamaga rakette - Ameerika disain - SLAM-raketti koos reaktoriga TORY-II (1959).

  See reaktoriga mootor:

  SLAM-idee oli muljetavaldavate mõõtmete ja kaaluga kolmekäiguline madalalennuline rakett (27 tonni, 20+ tonni pärast stardivõimendi viskamist). Kohutavalt kulukas madalalt lendav üliheli võimaldas pardal peaaegu piiramatu energiaallika kättesaadavust maksimaalselt ära kasutada; lisaks on tuumaõhu reaktiivmootori oluline omadus töö efektiivsuse parandamine (termodünaamiline tsükkel) kasvava kiirusega, st sama idee, kuid kiirusel 1000 km / h oleks palju raskem ja suurem mootor. Lõpuks tähendas 1965. aastal saja meetri kõrgusel olnud 3M haavamatust õhutõrjes.

  

  Mootor TORY-IIC. Aktiivses tsoonis asuvad kütuseelemendid on kuusnurksed UO2-st õõnsad torud, mis on kaetud keraamilise kaitsekattega ja mis on kokku pandud inkaloossetes kütusekomplektides.

  Selgub, et varem oli tuumaelektrijaamaga tiibraketi kontseptsioon "seotud" suurel kiirusel, kus kontseptsiooni eelised olid tugevad ja süsivesinikkütusega konkurendid nõrgenesid.

• Video vanast Ameerika raketist SLAM

• Putini esitlusel näidatud rakett on transooniline või nõrgalt ülehelikiirusega (kui muidugi arvate, et see on tema videos). Kuid samal ajal on reaktori suurus oluliselt vähenenud, võrreldes raketi SLAM TORY-II-ga, kus see oli tervelt 2 meetrit, sealhulgas grafiidist valmistatud radiaalne neutronreflektor.
  SLAM-raketiskeem. Kõik ajamid on pneumaatilised, juhtimisseadmed asuvad kiirgust summutavas kapslis.

  Kas reaktorit on võimalik mahutada läbimõõduga 0,4–0,6 meetrit? Alustame põhimõtteliselt minimaalsest reaktorist - toorikust Pu239. Hea näide sellisest kontseptsioonist on Kilopoweri kosmosereaktor, mis aga kasutab U235. Reaktori südamiku läbimõõt on vaid 11 sentimeetrit! Kui lülitume plutoonium 239-le, väheneb südamiku suurus veel 1,5–2 korda.
  Nüüd, alates minimaalsest suurusest, hakkame raskusi meenutades kõndima tõelise tuumaõhu reaktiivmootori poole. Kõige esimesena lisatakse reaktori suurusele helkuri suurus - eriti kolmekordistub Kilopower BeO-s. Teiseks ei saa me kasutada U- või Pu-toorikut - need lihtsalt põlevad õhuvoolus vaid minutiga. Vajalik on näiteks inkaloi kest, mis peab vastu välkoksüdeerumisele kuni 1000 C, või muud võimaliku keraamilise kattega niklisulamid. Suure hulga kattematerjali sisseviimine südamikku suurendab vajalikku tuumakütuse kogust mitu korda korraga - lõppude lõpuks on neutronite "ebaproduktiivne" neeldumine südamikus järsult suurenenud!
  Pealegi ei ole U või Pu metalliline vorm enam sobiv - need materjalid ise ei ole tulekindlad (plutoonium sulab tavaliselt temperatuuril 634 C) ning toimivad ka metallkoorikute materjaliga. Muudame kütuse klassikaliseks vormiks UO2 või PuO2 - saame südamikus veel ühe materjali lahjenduse, nüüd hapnikuga.

  Lõpuks tuletame meelde reaktori eesmärki. Peame selle kaudu pumpama palju õhku, millele me anname soojust. umbes 2/3 ruumist hõivavad "õhutorud". Selle tulemusena kasvab südamiku minimaalne läbimõõt 40–50 cm-ni (uraani puhul) ja reaktori läbimõõt 10-cm berüllium-reflektoriga kuni 60–70 cm.

  Õhusõiduki reaktiivmootori saab lükata umbes meetrise läbimõõduga raketti, mis pole aga radikaalselt üle hääletatud 0,6–0,74 m, kuid on siiski murettekitav.

  Nii või teisiti on tuumaelektrijaama võimsus ~ mitu megavatti, mille võimsus on ~ 10 ^ 16 lagunemist sekundis. See tähendab, et reaktor ise loob pinnale mitmekümne tuhande röntgenikiirguse ja kogu raketi ulatuses kuni tuhande röntgenikiirguse välja. Isegi mitmesaja kg sektorikaitse paigaldamine ei vähenda neid tasemeid märkimisväärselt, kuna neutronid ja gammakvandid peegelduvad õhust ja "mööduvad kaitsest". Mõne tunni jooksul tekitab selline reaktor ~ 10 ^ 21-10 ^ 22 aatomit lõhustumissaadustest, mille aktiivsus on mitu (mitukümmend) petabekerelli, mis isegi pärast seiskamist loob reaktori lähedal mitme tuhande roenteni tausta . Raketikonstruktsioon aktiveeritakse umbes 10 ^ 14 Bq, kuigi isotoopid on enamasti beeta-kiirgajad ja ohtlikud ainult bremsstrahlung-röntgenkiirte abil. Konstruktsiooni enda taust võib raketi kerest 10 meetri kaugusel ulatuda kümnetesse roentgenitesse.

  Kõik need raskused annavad aimu, et sellise raketi väljatöötamine ja katsetamine on ülesanne võimalike piiril. On vaja luua terve komplekt kiirguskindlaid navigeerimis- ja juhtimisseadmeid, testida seda kõike üsna keerukalt (kiirgus, temperatuur, vibratsioon - ja see kõik on statistika jaoks). Töötava reaktoriga tehtud lennukatsetused võivad igal ajal muutuda kiirguskatastroofiks, mille sajad terrabekerellid eralduvad petabekerellideks. Isegi katastroofiliste olukordadeta on üksikute kütuseelementide rõhu vähendamine ja radionukliidide eraldumine väga tõenäoline.
  Kõigi nende tüsistuste tõttu hülgasid ameeriklased 1964. aastal SLAM-i tuumaelektrijaama.

  Muidugi on Venemaal endiselt Novaja Zemlja proovikoht, kus saab selliseid katseid teha, kuid see oleks vastuolus tuumarelvakatsetusi kolmes keskkonnas keelava lepingu mõttega (keeld kehtestati atmosfääri süstemaatilise reostamise vältimiseks) radinukliididega ookean).

  Lõpuks on huvitav, kes Vene Föderatsioonis võiks tegeleda sellise reaktori väljatöötamisega. Traditsiooniliselt osalesid kõrgel temperatuuril töötavates reaktorites algul Kurtšatovi Instituut (üldine ülesehitus ja arvutused), Obninski IPPE (eksperimentaalne arendus ja kütus) ning Podolski Luchi uurimisinstituut (kütuse- ja materjalitehnoloogia). Hiljem liitus NIKIETi meeskond selliste masinate projekteerimisega (näiteks IGR ja IVG reaktorid - tuumaraketimootori RD-0410 südamiku prototüübid). Täna on NIKIETil disainerite meeskond, kes töötab reaktorite (kõrge temperatuuriga gaasijahutusega RUGK, kiirreaktorid MBIR,) väljatöötamisel ning IPPE ja "Luch" tegelevad jätkuvalt seotud arvutuste ja tehnoloogiatega. Viimastel aastakümnetel on Kurchatovi instituut liikunud rohkem tuumareaktorite teooria poole.

  Kokkuvõtteks võib öelda, et tuumaelektrijaamadega õhusõidukite mootoritega tiibraketi loomine on üldiselt teostatav ülesanne, kuid samas äärmiselt kallis ja keeruline, mis nõuab märkimisväärset inim- ja rahaliste vahendite mobiliseerimist, tundub mulle , suuremal määral kui kõik teised väljakuulutatud projektid ("Sarmat", "Dagger", "Status-6", "Vanguard"). On väga kummaline, et see mobilisatsioon ei jätnud vähimatki jälge. Ja mis kõige tähtsam, on täiesti arusaamatu, mis on selliste relvade hankimise otstarve (olemasolevate vedajate taustal) ja kuidas need suudavad üles kaaluda arvukad puudused - traditsioonilise julgeoleku, kõrgete kulude ja strateegiliste relvade vähendamise lepingutega kokkusobimatuse küsimused.

  Väikest reaktorit on arendatud alates 2010. aastast, teatas Kirijenko sellest riigiduumas. Eeldati, et see paigaldatakse lennule Kuule ja Marsile elektrilise tõukejõusüsteemiga kosmoseaparaadile ning seda katsetatakse sel aastal orbiidil.
  Ilmselt kasutatakse sarnast seadet tiibrakettide ja allveelaevade jaoks.

  Jah, aatomimootorit on võimalik paigaldada ja seda kinnitasid aastaid tagasi osariikides juba mitu aastat tagasi osariikides tehtud edukad 500-megavatise mootori 5-minutilised katsed raami joaga tiibraketile kiirusega 3 Machi üldiselt. (Pluuto projekt). Loomulikult pingiproovid (mootorit "puhuti" vajaliku rõhu / temperatuuriga ettevalmistatud õhuga). Aga miks? Olemasolevad (ja kavandatud) ballistilised raketid on tuumapariteedi jaoks piisavad. Miks luua potentsiaalselt ohtlikum ("sõpradele") relv kasutamiseks (ja testimiseks)? Isegi Pluuto projektis vihjati, et selline rakett lendab oma territooriumi kohal märkimisväärsel kõrgusel, laskudes radari alamkõrgusele ainult vaenlase territooriumi lähedale. Pole eriti hea olla kaitsmata 500-megavatise õhkjahutusega uraanreaktori läheduses, mille materjalitemperatuur on üle 1300 Celsiuse. Tõsi, mainitud raketid (kui neid tõesti arendatakse) on vähem võimsad kui Pluuto (Slam).
  Animatsioonvideo 2007, mis ilmus Putini esitluses, et näidata uusimat tiibraketti koos tuumaelektrijaamaga.
  
  Võib-olla on see kõik ettevalmistus väljapressimise Põhja-Korea versiooniks. Me lõpetame ohtlike relvade väljatöötamise - ja te tühistate sanktsioonid meie käest.
  Mis nädal - Hiina boss murrab läbi elukestva valitsuse, venelane ähvardab kogu maailma.