Raketni motori na tekuće gorivo omogućili su čovjeku odlazak u svemir – u orbite bliske Zemlji. Međutim, takve rakete sagore 99% goriva u prvih nekoliko minuta leta. Preostalo gorivo možda neće biti dovoljno za putovanje do drugih planeta, a brzina će biti toliko mala da će putovanje trajati desetke ili stotine godina. Nuklearni motori mogu riješiti problem. Kako? Smislit ćemo to zajedno.

Princip rada mlaznog motora je vrlo jednostavan: pretvara gorivo u kinetičku energiju mlaza (zakon održanja energije), a zahvaljujući smjeru tog mlaza raketa se kreće u prostoru (zakon održanja zamah). Važno je razumjeti da raketu ili zrakoplov ne možemo ubrzati do brzine veće od brzine istjecanja goriva – vrućeg plina koji se vraća natrag.

Svemirska letjelica New Horizons

Što razlikuje učinkovit motor od neuspješnog ili zastarjelog analoga? Prije svega koliko će goriva trebati motoru da ubrza raketu do željene brzine. Ovaj najvažniji parametar raketnog motora naziva se specifični impuls, koji se definira kao omjer ukupnog impulsa i potrošnje goriva: što je ovaj pokazatelj veći, to je raketni motor učinkovitiji. Ako se raketa gotovo u potpunosti sastoji od goriva (što znači da nema mjesta za teret, ekstremni slučaj), specifični impuls se može smatrati jednakim brzini goriva (radnog fluida) koji istječe iz mlaznice rakete. Lansiranje rakete iznimno je skup pothvat, vodi se računa o svakom gramu ne samo nosivosti, već i goriva koje također teži i zauzima prostor. Stoga inženjeri odabiru sve aktivnije gorivo, čija bi jedinica dala maksimalnu učinkovitost, povećavajući specifični impuls.

Velika većina raketa u povijesti i modernom dobu bila je opremljena motorima koji koriste kemijsku reakciju izgaranja (oksidaciju) goriva.

Omogućili su doseg Mjeseca, Venere, Marsa pa čak i udaljenih planeta - Jupitera, Saturna i Neptuna. Istina, svemirske ekspedicije trajale su mjesecima i godinama (automatske postaje Pioneer, Voyager, New Horizons itd.). Valja napomenuti da sve takve rakete troše značajan dio goriva da bi se uzletjele sa Zemlje, a zatim nastavljaju letjeti po inerciji s rijetkim trenucima paljenja motora.

Svemirska letjelica Pioneer

Takvi su motori prikladni za lansiranje raketa u orbitu blizu Zemlje, no za njezino ubrzanje na barem četvrtinu brzine svjetlosti bit će potrebna nevjerojatna količina goriva (izračuni pokazuju da je potrebno 103.200 grama goriva, unatoč činjenici da da masa naše Galaksije nije veća od 1056 grama). Očito je da su nam za postizanje najbližih planeta, a još više zvijezda, potrebne dovoljno velike brzine, koje rakete na tekuće gorivo ne mogu pružiti.

Nuklearni motor na plinsku fazu

Duboki svemir je sasvim druga stvar. Uzmimo, na primjer, Mars, koji "nastanjuju" pisci znanstvene fantastike nadaleko i naširoko: dobro je proučen i znanstveno obećava, i što je najvažnije, bliži je od svih drugih. Poanta je “svemirski autobus” koji posadu može tamo dostaviti u razumnom roku, odnosno što je brže moguće. Ali postoje problemi s međuplanetarnim transportom. Teško ga je ubrzati do potrebne brzine uz zadržavanje prihvatljivih dimenzija i trošenje razumne količine goriva.

RS-25 (Rocket System 25) je raketni motor na tekuće pogonsko gorivo kojeg proizvodi Rocketdyne, SAD. Koristi se na svemirskoj jedrilici transportni sustav"Space Shuttle", od kojih je svaki imao ugrađena tri takva motora. Poznatiji kao motor SSME (engl. Space Shuttle Main Engine – glavni motor space shuttlea). Glavne komponente goriva su tekući kisik (oksidans) i vodik (gorivo). RS-25 koristi shemu zatvorenog ciklusa (s naknadnim izgaranjem generatorskog plina).

Rješenje bi mogao biti “mirni atom” koji gura svemirske brodove. Inženjeri su još u kasnim 50-im godinama prošlog stoljeća počeli razmišljati o stvaranju laganog i kompaktnog uređaja koji bi barem sam sebe mogao lansirati u orbitu. Glavna razlika između nuklearnih motora i raketa s motorima unutarnje izgaranje Stvar je u tome što se kinetička energija ne dobiva izgaranjem goriva, već toplinskom energijom raspada radioaktivnih elemenata. Usporedimo ove pristupe.

Iz tekućinski motori nastaje vrući "koktel" ispušnih plinova (zakon održanja količine gibanja), nastao tijekom reakcije goriva i oksidatora (zakon održanja energije). U većini slučajeva radi se o spoju kisika i vodika (rezultat izgaranja vodika je obična voda). H2O ima puno više molekulska masa nego vodik ili helij, pa ga je teže ubrzati, specifični impuls za takav motor je 4500 m/s.

NASA zemaljska ispitivanja novi sustav lansirati svemirske rakete, 2016. (Utah, SAD). Ovi motori bit će ugrađeni na svemirsku letjelicu Orion koja je planirana za misiju na Mars.

U nuklearni motori Predlaže se koristiti samo vodik i ubrzati (zagrijati) pomoću energije nuklearnog raspada. Time se postiže ušteda na oksidansu (kisik), što je već odlično, ali ne sve. Budući da vodik ima relativno nisku specifičnu težinu, lakše nam ga je ubrzati do većih brzina. Naravno, možete koristiti i druge plinove osjetljive na toplinu (helij, argon, amonijak i metan), ali svi su oni najmanje dva puta inferiorni u odnosu na vodik u onom najvažnijem - dostižnom specifičnom impulsu (više od 8 km/s) .

Dakle, vrijedi li ga izgubiti? Dobitak je toliki da inženjere ne zaustavlja ni složenost dizajna i upravljanja reaktorom, ni njegova velika težina, pa čak ni opasnost od zračenja. Štoviše, nitko neće lansirati s površine Zemlje - sastavljanje takvih brodova će se provoditi u orbiti.

"Leteći" reaktor

Kako radi nuklearni motor? Reaktor u svemirskom motoru mnogo je manji i kompaktniji od svojih zemaljskih parnjaka, ali sve glavne komponente i kontrolni mehanizmi u osnovi su isti. Reaktor djeluje kao grijač u koji se dovodi tekući vodik. Temperature u jezgri dosežu (i mogu premašiti) 3000 stupnjeva. Zagrijani plin se tada ispušta kroz mlaznicu.

Međutim, takvi reaktori emitiraju štetno zračenje. Za zaštitu posade i brojne elektroničke opreme od zračenja potrebne su temeljite mjere. Stoga projekti međuplanetarnih svemirskih letjelica s nuklearnim motorom često nalikuju kišobranu: motor se nalazi u oklopljenom zasebnom bloku koji je povezan s glavnim modulom dugom rešetkom ili cijevi.

"Komora za izgaranje" Nuklearni motor je jezgra reaktora u kojoj se vodik doveden pod visokim tlakom zagrijava na 3000 stupnjeva ili više. Ta je granica određena samo toplinskom otpornošću materijala reaktora i svojstvima goriva, iako povećanje temperature povećava specifični impuls.

Gorivi elementi- to su rebrasti cilindri otporni na toplinu (za povećanje područja prijenosa topline) - "čaše" napunjene uranovim kuglicama. Oni se "ispiru" protokom plina, koji igra ulogu i radne tekućine i rashladne tekućine reaktora. Cijela konstrukcija je izolirana berilijskim reflektirajućim zaslonima koji ne ispuštaju opasno zračenje prema van. Za kontrolu oslobađanja topline pored sita nalaze se posebni rotirajući bubnjevi

Postoji niz obećavajućih dizajna nuklearnih raketnih motora, čija implementacija čeka na svoja krila. Uostalom, uglavnom će se koristiti u međuplanetarnim putovanjima, koja su, prema svemu sudeći, pred vratima.

Projekti nuklearne propulzije

Ti su projekti bili zamrznuti iz raznih razloga - nedostatka novca, složenosti dizajna, pa čak i potrebe za montažom i postavljanjem u svemiru.

"ORION" (SAD, 1950.–1960.)

Projekt nuklearnog pulsa s posadom svemirski brod(“eksplozivna letjelica”) za istraživanje međuplanetarnog i međuzvjezdanog prostora.

Princip rada. Iz brodskog motora, u smjeru suprotnom od leta, izbacuje se malo ekvivalentno nuklearno punjenje koje detonira na relativno maloj udaljenosti od broda (do 100 m). Sila udara reflektira se od masivne reflektirajuće ploče na repu broda, "gurajući" ga naprijed.

"PROMETEJ" (SAD, 2002–2005)

Projekt svemirske agencije NASA za razvoj nuklearnog motora za svemirske letjelice.

Princip rada. Motor svemirske letjelice trebao se sastojati od ioniziranih čestica koje stvaraju potisak i kompaktnog nuklearnog reaktora koji instalaciji daje energiju. Ionski motor stvara potisak od oko 60 grama, ali može raditi kontinuirano. U konačnici, brod će postupno moći postići ogromnu brzinu - 50 km/s, trošeći minimalnu količinu energije.

"PLUTON" (SAD, 1957.–1964.)

Projekt razvoja nuklearnog ramjet motora.

Princip rada. Zrak ulazi u nuklearni reaktor kroz prednji dio vozila, gdje se zagrijava. Vrući zrak se širi, dobiva veću brzinu i ispušta se kroz mlaznicu, osiguravajući potreban propuh.

NERVA (SAD, 1952. – 1972.)

(eng. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) je zajednički program američke Komisije za atomsku energiju i NASA-e za stvaranje nuklearnog raketnog motora.

Princip rada. Tekući hidrogel se dovodi u poseban odjeljak u kojem se zagrijava pomoću nuklearnog reaktora. Vrući plin se širi i ispušta u mlaznicu, stvarajući potisak.

U jedan od odjeljaka Na LiveJournalu inženjer elektronike stalno piše o nuklearnim i termonuklearnim strojevima - reaktorima, instalacijama, istraživačkim laboratorijima, akceleratorima, kao i o. Novi Ruska raketa, svjedočenje tijekom godišnjeg obraćanja predsjednika, izazvalo je najveće zanimanje blogera. I evo što je pronašao na ovu temu.

Da, povijesno je bilo razvoja krstarećih projektila s ramjet nuklearnim zračnim motorom: projektil SLAM u SAD-u s reaktorom TORY-II, koncept Avro Z-59 u Velikoj Britaniji, razvoj u SSSR-u.

Moderni prikaz koncepta rakete Avro Z-59, težine oko 20 tona.

Međutim, sav je taj rad obavljen 60-ih godina kao istraživanje i razvoj različitih stupnjeva dubine (Sjedinjene Države su otišle najdalje, kao što je objašnjeno u nastavku) i nisu nastavljeni u obliku modela u službi. Nismo ga dobili iz istog razloga kao i mnoge druge razvoje Atomskog doba - avione, vlakove, projektile s nuklearnim elektranama. Sve ove opcije Vozilo Unatoč nekim prednostima koje suluda gustoća energije u nuklearnom gorivu daje, ona imaju vrlo ozbiljne nedostatke - visoku cijenu, složenost rada, zahtjeve za stalnom zaštitom i konačno, nezadovoljavajuće rezultate razvoja, o kojima se obično malo zna (objavom rezultata istraživanja i razvoja, isplativije je za sve strane prikazati postignuća i sakriti neuspjehe).

Konkretno, za krstareće projektile puno je lakše stvoriti nosač (podmornicu ili zrakoplov) koji će "odvući" mnogo lansera projektila na mjesto lansiranja nego se zajebavati s malom flotom (a nevjerojatno je teško razviti veliku flotu ) krstarećih projektila lansiranih s vlastitog teritorija. Univerzalno, jeftino, masovni proizvod Na kraju je pobjednik bio proizvod male količine, skup i dvosmislenih prednosti. Nuklearne krstareće rakete nisu otišle dalje od testiranja na zemlji.

Ova konceptualna slijepa ulica 60-ih Kirgistana s nuklearnim elektranama, po mom mišljenju, aktualna je i sada, pa je glavno pitanje prikazanom “zašto??”. Ali ono što ga čini još izraženijim su problemi koji se javljaju tijekom razvoja, testiranja i rada takvog oružja, o čemu ćemo dalje govoriti.

Dakle, počnimo s reaktorom. Koncepti SLAM i Z-59 bile su niskoleteće rakete od tri maha impresivne veličine i težine (20+ tona nakon što su rakete za lansiranje odbačene). Strašno skup niskoleteći nadzvučnik omogućio je maksimalno korištenje prisutnosti praktički neograničenog izvora energije na brodu; osim toga, važna značajka nuklearnog zračnog mlaznog motora je poboljšana operativna učinkovitost (termodinamički ciklus) s povećanjem brzine, tj. ista ideja, ali pri brzinama od 1000 km/h imao bi puno teži i veći motor. Konačno, 3M na visini od stotinjak metara 1965. godine značio je nepovredivost za protuzračnu obranu.Ispada da je ranije koncept lansera projektila s nuklearnim pogonom bio “vezan” na velike brzine, gdje su prednosti koncepta bile jake, a konkurenti s ugljikovodičnim gorivom su slabili Prikazana raketa po mom mišljenju izgleda transonično ili podzvučno (ako, naravno, vjerujete da je to ona na videu). Ali u isto vrijeme, veličina reaktora značajno se smanjila u usporedbi s TORY-II od rakete SLAM, gdje je bio čak 2 metra uključujući radijalni neutronski reflektor od grafita

Je li uopće moguće ugraditi reaktor promjera 0,4-0,6 metara?

Počnimo s fundamentalno minimalnim reaktorom - svinjom Pu239. Dobar primjer Implementacija takvog koncepta je svemirski reaktor Kilopower, koji, međutim, koristi U235. Promjer jezgre reaktora je samo 11 centimetara! Ako prijeđemo na plutonij 239, veličina jezgre će pasti još 1,5-2 puta.Sada ćemo od minimalne veličine početi koračati prema pravom nuklearnom zračnomlaznom motoru, sjećajući se poteškoća.

Prva stvar koju treba dodati veličini reaktora je veličina reflektora - konkretno, u Kilopower BeO je utrostručena veličina. Drugo, ne možemo koristiti U ili Pu praznine - oni će jednostavno izgorjeti u struji zraka za samo minutu. Potrebna je ljuska, na primjer od incaloya, koja je otporna na trenutnu oksidaciju do 1000 C, ili druge legure nikla s mogućim keramičkim premazom. Primjena velika količina materijal ljuske u jezgri odmah povećava potrebnu količinu nekoliko puta nuklearno gorivo- uostalom, "neproduktivna" apsorpcija neutrona u jezgri sada je naglo porasla!

Štoviše, metalni oblik U ili Pu više nije prikladan - sami ti materijali nisu vatrostalni (plutonij se općenito tali na 634 C), a također su u interakciji s materijalom metalnih ljuski. Gorivo pretvaramo u klasični oblik UO2 ili PuO2 - dobivamo još jedno razrjeđenje materijala u jezgri, ovaj put s kisikom.

Na kraju, prisjetimo se namjene reaktora. Kroz nju trebamo upumpavati mnogo zraka, kojem ćemo predati toplinu. Otprilike 2/3 prostora će zauzimati "zračne cijevi".

Eventualno minimalni promjer Jezgra naraste do 40-50 cm (za uran), a promjer reaktora s 10-centimetarskim reflektorom od berilija do 60-70 cm.Moje klecave procjene “po analogiji” potvrđuje dizajn nuklearni mlazni motor GRINJA , dizajniran za letove u atmosferi Jupitera. Ovaj potpuno papirnati projekt (npr. pretpostavlja se da je temperatura jezgre 3000 K, a stijenke su napravljene od berilija koji može izdržati najviše 1200 K) ima promjer jezgre izračunat iz neutronike od 55,4 cm, unatoč činjenici da hlađenje s vodikom omogućuje malo smanjenje veličine kanala kroz koje se pumpa rashladna tekućina.

Po mom mišljenju, zračni nuklearni mlazni motor može se ugurati u raketu promjera oko metar, što doduše nije radikalno veće od navedenih 0,6-0,74 m, ali je ipak alarmantno. nuklearna elektrana će imati snagu od ~nekoliko megavata, pokretati ~10^16 raspada u sekundi. To znači da će sam reaktor stvarati polje zračenja od nekoliko desetaka tisuća rentgena na površini, a do tisuću rentgena duž cijele rakete. Čak ni instaliranje nekoliko stotina kg sektorske zaštite neće značajno smanjiti ove razine, jer Neutronske i gama zrake će se reflektirati od zraka i "zaobići zaštitu".

U nekoliko sati takav će reaktor proizvesti ~10^21-10^22 atoma produkata fisije c s aktivnošću od nekoliko (nekoliko desetaka) petabekerela, koji će čak i nakon gašenja stvoriti pozadinu od nekoliko tisuća rentgena u blizini reaktora.

Dizajn rakete aktivirat će se na oko 10^14 Bq, iako će izotopi prvenstveno biti beta emiteri i opasni su samo kočnim rendgenskim zrakama. Pozadina same strukture može doseći desetke rendgena na udaljenosti od 10 metara od tijela rakete.

Sva ta “zabava” daje naslutiti da je razvoj i testiranje takve rakete zadatak na rubu mogućeg. Potrebno je izraditi čitav niz navigacijske i upravljačke opreme otporne na zračenje, sve to ispitati na dosta opsežan način (zračenje, temperatura, vibracije - i sve to za statistiku). Ispitivanja leta s ispravnim reaktorom mogu se u svakom trenutku pretvoriti u radijacijsku katastrofu s ispuštanjem stotina terabekerela do nekoliko petabekerela. Čak i bez katastrofalnih situacija vrlo je vjerojatna depresurizacija pojedinih gorivih elemenata i ispuštanje radionuklida.

Naravno, u Rusiji ih još ima Novozemelsky poligon na kojima se takva ispitivanja mogu provesti, ali to bi bilo u suprotnosti s duhom sporazuma o zabrana testiranja nuklearnog oružja u tri okruženja (zabrana je uvedena kako bi se spriječilo sustavno onečišćenje atmosfere i oceana radionuklidima).

Na kraju, pitam se tko bi u Ruskoj Federaciji mogao razviti takav reaktor. Tradicionalno, Institut Kurchatov (opći dizajn i proračuni), Obninsk IPPE (eksperimentalna ispitivanja i gorivo) i Luch Research Institute u Podolsku (tehnologija goriva i materijala) u početku su bili uključeni u visokotemperaturne reaktore. Kasnije se tim NIKIET-a uključio u projektiranje takvih strojeva (na primjer, reaktori IGR i IVG su prototipovi jezgre nuklearnog raketnog motora RD-0410).

Danas NIKIET ima tim dizajnera koji rade na dizajnu reaktora ( visokotemperaturno hlađeni plinom RUGK , brzi reaktori MBIR, ), a IPPE i Luch nastavljaju se baviti povezanim proračunima i tehnologijama. Posljednjih desetljeća Institut Kurčatov više se pomaknuo prema teoriji nuklearnih reaktora.

Ukratko, želio bih reći da je stvaranje krstareće rakete sa zračno-mlaznim motorima s nuklearnom elektranom općenito izvediv zadatak, ali u isto vrijeme izuzetno skup i složen, zahtijeva značajnu mobilizaciju ljudskih i financijskih resursa , čini mi se u većoj mjeri od svih ostalih najavljenih projekata ("Sarmat", "Bodež", "Status-6", "Avangarda"). Vrlo je čudno da ta mobilizacija nije ostavila ni najmanjeg traga. I što je najvažnije, potpuno je nejasno koje su prednosti nabave takvih vrsta oružja (u usporedbi s postojećim nosačima) i kako one mogu nadmašiti brojne nedostatke - pitanja radijacijske sigurnosti, visoku cijenu, nekompatibilnost s ugovorima o smanjenju strateškog naoružanja .

p.s. Međutim, "izvori" već počinju ublažavati situaciju: "Izvor blizak vojno-industrijskom kompleksu rekao je" Vedomosti "da je radijacijska sigurnost osigurana tijekom testiranja rakete. Nuklearnu instalaciju na brodu predstavljala je električna maketa, kaže izvor.

Prva faza je poricanje

Njemački stručnjak na tom području raketna tehnologija Robert Schmucker smatrao je izjave V. Putina potpuno nevjerojatnima. “Ne mogu zamisliti da Rusi mogu napraviti mali leteći reaktor”, rekao je stručnjak u intervjuu za Deutsche Welle.

Mogu, Herr Schmucker. Samo zamisli.

Prvi domaći satelit s nuklearnom elektranom (“Cosmos-367”) lansiran je s Bajkonura davne 1970. godine. 37 gorivnih sklopova malog reaktora BES-5 Buk, koji sadrži 30 kg urana, na temperaturi primarnog kruga od 700 °C i oslobađanju topline od 100 kW, pod uvjetom da električna energija instalacije 3 kW. Težina reaktora je manja od jedne tone, procijenjeno vrijeme rada je 120-130 dana.

Stručnjaci će izraziti sumnju: snaga ove nuklearne "baterije" je premala... Ali! Pogledajte datum: to je bilo prije pola stoljeća.

Niska učinkovitost je posljedica termionske pretvorbe. S drugim oblicima prijenosa energije pokazatelji su puno veći, na primjer, za nuklearne elektrane vrijednost učinkovitosti je u rasponu od 32-38%. U tom smislu, toplinska snaga “svemirskog” reaktora je od posebnog interesa. 100 kW je ozbiljna ponuda za pobjedu.

Vrijedno je napomenuti da BES-5 "Buk" ne pripada obitelji RTG-ova. Radioizotopni termoelektrični generatori pretvaraju energiju prirodnog raspada atoma radioaktivnih elemenata i imaju zanemarivu snagu. Ujedno, Buk je pravi reaktor s kontroliranom lančanom reakcijom.

Sljedeća generacija sovjetskih reaktora male veličine, koja se pojavila u kasnim 1980-ima, odlikovala se još manjim dimenzijama i većim oslobađanjem energije. Bio je to jedinstveni Topaz: u usporedbi s Bukom, količina urana u reaktoru smanjena je tri puta (na 11,5 kg). Toplinska snaga porasla je za 50% i iznosila je 150 kW, kontinuirano vrijeme rada doseglo je 11 mjeseci (reaktor ovog tipa instaliran je na brodu izviđačkog satelita Cosmos-1867).

Nuklearni svemirski reaktori su izvanzemaljski oblik smrti. Ako bi se izgubila kontrola, “zvijezda padalica” nije ispunjavala želje, ali je “sretnicima” mogla oprostiti grijehe.

Godine 1992. dva preostala primjerka malih reaktora serije Topaz prodana su u SAD-u za 13 milijuna dolara.

Glavno pitanje je: imaju li takve instalacije dovoljno snage da se koriste kao raketni motori? Prolaskom radnog fluida (zraka) kroz vruću jezgru reaktora i dobivanjem potiska na izlazu prema zakonu održanja količine gibanja.

Odgovor: ne. “Buk” i “Topaz” su kompaktne nuklearne elektrane. Za stvaranje nuklearnog reaktora potrebna su druga sredstva. Ali opći trend vidljiv je golim okom. Kompaktne nuklearne elektrane odavno su stvorene i postoje u praksi.

Koju snagu mora imati nuklearna elektrana da bi se koristila kao pogonski motor za krstareću raketu slične veličine X-101?

Ne možete naći posao? Pomnoži vrijeme sa snagom!
(Zbirka univerzalnih savjeta.)

Pronalaženje snage također nije teško. N=F×V.

Prema službenim podacima, krstareće rakete Kha-101, poput obitelji raketa Kalibr, opremljene su kratkotrajnim turboventilatorskim motorom-50 koji razvija potisak od 450 kgf (≈ 4400 N). Brzina krstarećeg projektila je 0,8M, odnosno 270 m/s. Idealna izračunata učinkovitost turbomlaznog bajpas motora je 30%.

U ovom slučaju, potrebna snaga motora krstareće rakete samo je 25 puta veća od toplinske snage reaktora serije Topaz.

Unatoč sumnjama njemačkog stručnjaka, stvaranje nuklearnog turbomlaznog (ili ramjetnog) raketnog motora realan je zadatak koji zadovoljava zahtjeve našeg vremena.

Raketa iz pakla

"Ovo je sve iznenađenje - krstareća raketa na nuklearni pogon", rekao je Douglas Barry, viši suradnik na Međunarodnom institutu za strateške studije u Londonu. “Ova ideja nije nova, o njoj se govorilo 60-ih godina, ali je naišla na mnoge prepreke.”

Nisu samo pričali o tome. Tijekom testiranja 1964. nuklearni ramjet motor Tori-IIC razvio je potisak od 16 tona uz toplinsku snagu reaktora od 513 MW. Simulirajući nadzvučni let, instalacija je u pet minuta potrošila 450 tona komprimiranog zraka. Reaktor je dizajniran da bude vrlo “vruć” - radna temperatura u jezgri dosegla je 1600°C. Dizajn je imao vrlo uske tolerancije: u nizu područja dopuštena temperatura bila je samo 150-200 °C ispod temperature na kojoj su se elementi rakete topili i raspadali.

Jesu li ti pokazatelji bili dovoljni za korištenje mlaznih motora na nuklearni pogon kao motora u praksi? Odgovor je očit.

Nuklearni ramjet razvijao je veći (!) potisak od turbo-ramjet motora izviđačkog zrakoplova SR-71 “Crna ptica” od “tri maha”.

"Poligon-401", nuklearni ramjet testovi

Eksperimentalne instalacije "Tori-IIA" i "-IIC" su prototipovi nuklearnog motora krstarećeg projektila SLAM.

Đavolski izum, sposoban, prema izračunima, probiti 160 000 km svemira na minimalnoj visini pri brzini od 3M. Doslovno je udarnim valom i udarom groma od 162 dB (smrtonosna vrijednost za ljude) "pokosila" sve koji su se sreli na njenom žalosnom putu.

Reaktor borbenog zrakoplova nije imao nikakvu biološku zaštitu. Puknuti bubnjići nakon preleta SLAM-a činili bi se beznačajnima u usporedbi s radioaktivnim emisijama iz mlaznice rakete. Leteće čudovište za sobom je ostavilo trag širine više od kilometra s dozom zračenja od 200-300 rad. Procjenjuje se da je SLAM kontaminirao 1800 četvornih milja smrtonosnom radijacijom u jednom satu leta.

Prema izračunima, dužina zrakoplov mogao doseći 26 metara. Težina lansiranja - 27 tona. Borbeno opterećenje bila su termonuklearna punjenja, koja su morala biti uzastopno odbačena na nekoliko sovjetskih gradova duž rute leta projektila. Nakon izvršenja glavnog zadatka, SLAM je trebao još nekoliko dana kružiti iznad teritorija SSSR-a, zagađujući sve oko sebe radioaktivnim emisijama.

Možda najsmrtonosniji od svega što je čovjek pokušao stvoriti. Srećom, do pravih lansiranja nije došlo.

Projekt kodnog naziva "Pluton" otkazan je 1. srpnja 1964. godine. Istodobno, prema riječima jednog od developera SLAM-a, J. Cravena, nitko od američkog vojnog i političkog vodstva nije požalio zbog te odluke.

Razlog odustajanja od "niskoletećeg nuklearnog projektila" bio je razvoj interkontinentalnih balističkih projektila. Sposoban je uzrokovati potrebnu štetu u kraćem vremenu s neusporedivim rizicima za samu vojsku. Kao što su autori objave u časopisu Air&Space s pravom primijetili: ICBM, barem, nije ubio sve koji su bili u blizini lansera.

Još uvijek nije poznato tko je, gdje i kako planirao testirati zloduha. I tko bi bio odgovoran da je SLAM skrenuo s kursa i preletio Los Angeles. Jedan od suludih prijedloga je predlagao vezanje rakete na sajlu i vožnju u krug iznad pustih područja države. Nevada. No, odmah se postavilo još jedno pitanje: što učiniti s raketom kada u reaktoru izgore i posljednji ostaci goriva? Mjestu gdje SLAM “sleti” neće se prići stoljećima.

Život ili smrt. Konačan izbor

Za razliku od mističnog "Plutona" iz 1950-ih, projekt modernog nuklearnog projektila, koji je izrazio V. Putin, predlaže stvaranje učinkovitog sredstva za probijanje američkog sustava proturaketne obrane. Uzajamno zajamčeno uništenje je najvažniji kriterij za nuklearno odvraćanje.

Transformacija klasične "nuklearne trijade" u đavolski "pentagram" - uz uključivanje nove generacije dostavnih vozila (nuklearne krstareće rakete neograničenog dometa i strateška nuklearna torpeda "status-6"), zajedno s modernizacijom ICBM bojeve glave (manevriranje "Avangarda"), razuman je odgovor na pojavu novih prijetnji. Politika proturaketne obrane Washingtona ne ostavlja Moskvi drugog izbora.

“Vi razvijate svoje proturaketne sustave. Povećava se domet proturaketa, povećava se točnost, to oružje se usavršava. Stoga na to trebamo adekvatno odgovoriti kako bismo mogli savladati sustav ne samo danas, nego i sutra, kada budete imali nova oružja.”

Deklasificirani detalji pokusa u okviru programa SLAM/Pluton uvjerljivo dokazuju da je stvaranje nuklearnog krstarećeg projektila bilo moguće (tehnički izvedivo) prije šest desetljeća. Moderne tehnologije omogućuje vam da podignete svoju ideju na novu tehničku razinu.

Mač rđa od obećanja

Unatoč masi očitih činjenica koje objašnjavaju razloge za pojavu "predsjedničkog superoružja" i otklanjaju sve sumnje o "nemogućnosti" stvaranja takvih sustava, još uvijek postoji mnogo skeptika u Rusiji, kao iu inozemstvu. "Sva navedena oružja samo su sredstva informacijskog rata." A onda - niz prijedloga.

Vjerojatno ne treba ozbiljno shvaćati karikirane “stručnjake” kao što je I. Moiseev. Voditelj Instituta za svemirsku politiku (?), koji je rekao internetskoj publikaciji The Insider: “Ne možete staviti nuklearni motor na krstareću raketu. A takvih motora nema.”

Pokušaji “raskrinkavanja” predsjedničinih izjava rade se i na ozbiljnijoj analitičkoj razini. Takve “istrage” odmah postaju popularne u liberalno orijentiranoj javnosti. Skeptici daju sljedeće argumente.

Svi najavljeni sustavi odnose se na strateško top-tajno oružje čije postojanje nije moguće provjeriti niti opovrgnuti. (U samoj poruci Saveznoj skupštini prikazana je računalna grafika i snimka lansiranja, koja se ne razlikuje od testiranja drugih tipova krstarećih projektila.) Istovremeno, nitko ne govori, primjerice, o stvaranju teške jurišne bespilotne letjelice ili razarača. klasa ratni brod. Oružje koje će se uskoro morati jasno pokazati cijelom svijetu.

Prema nekim "zviždačima", vrlo strateški, "tajni" kontekst poruka može ukazivati ​​na njihovu nevjerojatnu prirodu. Pa, ako je ovo glavni argument, oko čega je onda svađa s ovim ljudima?

Postoji i drugo gledište. Šokantne izjave o nuklearnim projektilima i bespilotnim podmornicama od 100 čvorova daju se na pozadini očitih problema vojno-industrijskog kompleksa s kojima se susreće u provedbi jednostavnijih projekata "tradicionalnog" oružja. Izjave o projektilima koji odmah nadmašuju sva postojeća oružja u oštroj su suprotnosti s dobro poznatom situacijom s raketnom znanošću. Skeptici navode primjer masovnih kvarova tijekom lansiranja Bulave ili razvoja rakete-nosača Angara, koji se razvukao dva desetljeća. Sama je započela 1995.; govoreći u studenom 2017., potpredsjednik vlade D. Rogozin obećao je nastavak lansiranja Angare s kozmodroma Vostočni tek u... 2021. godini.

I, usput, zašto je Cirkon, glavna pomorska senzacija prošle godine, ostao bez pažnje? Hipersonični projektil sposoban uništiti sve postojeće koncepte pomorske borbe.

Vijest o dolasku laserskih sustava u trupe privukla je pozornost proizvođača laserskih sustava. Postojeće oružje usmjerene energije stvoreno je na opsežnoj osnovi istraživanja i razvoja visokotehnološke opreme za civilno tržište. Na primjer, američka brodska instalacija AN/SEQ-3 LaWS je “paket” od šest lasera za zavarivanje ukupne snage 33 kW.

Najava stvaranja super-moćnog borbenog lasera u suprotnosti je s vrlo slabom laserskom industrijom: Rusija nije među najvećim svjetskim proizvođačima laserska oprema(Coherent, IPG Photonics ili kineska Han "Laser Technology) Stoga iznenadna pojava laserskog oružja velike snage izaziva istinski interes među stručnjacima.

Pitanja je uvijek više nego odgovora. Vrag je ipak u detaljima službeni izvori dati vrlo lošu ideju o najnovije oružje. Često nije ni jasno je li sustav već spreman za usvajanje ili je njegov razvoj u određenoj fazi. Dobro poznati presedani povezani sa stvaranjem takvog oružja u prošlosti pokazuju da se problemi koji se pojavljuju ne mogu riješiti pucketanjem prstiju. Ljubitelji tehničkih inovacija zabrinuti su zbog izbora mjesta za testiranje lansera projektila na nuklearni pogon. Ili metode komunikacije s podvodnim dronom "Status-6" (temeljni problem: radio komunikacija ne radi pod vodom; tijekom komunikacijskih sesija podmornice su prisiljene izroniti na površinu). Bilo bi zanimljivo čuti objašnjenje o metodama primjene: u usporedbi s tradicionalnim ICBM i SLBM, sposobnim započeti i završiti rat u roku od sat vremena, Status-6 će trebati nekoliko dana da stigne do američke obale. Kad tamo više nikoga neće biti!

Posljednja bitka je gotova.
Je li tko ostao živ?
Kao odgovor - samo zavijanje vjetra...

Korištenje materijala:
Air&Space Magazine (travanj-svibanj 1990.)
Tihi rat Johna Cravena

Sigurna metoda korištenja nuklearne energije u svemiru izumljena je u SSSR-u, a sada se radi na stvaranju nuklearne instalacije temeljene na njoj, rekao je direktor tvrtke Državni znanstveni centar Ruske Federacije "Istraživački centar nazvan po Keldišu", akademik Anatolij Korotejev.

„Sada institut aktivno radi u tom smjeru u velikoj suradnji između poduzeća Roscosmosa i Rosatoma. I nadam se da u rokovi ovdje ćemo dobiti pozitivan učinak,” rekao je A. Koroteev na godišnjem “Kraljevskom čitanju” na Moskovskom državnom tehničkom sveučilištu Bauman u utorak.

Prema njegovim riječima, Keldysh centar je izumio shemu za sigurno korištenje nuklearne energije u svemiru, koja omogućuje bez emisija i radi u zatvorenom krugu, što čini instalaciju sigurnom čak i ako zakaže i padne na Zemlju .

“Ova shema uvelike smanjuje rizik korištenja nuklearne energije, posebno imajući u vidu da je jedna od temeljnih točaka rad ovog sustava u orbitama iznad 800-1000 km. Zatim, u slučaju kvara, vrijeme "bljeskanja" je takvo da tim elementima čini sigurnim povratak na Zemlju nakon dugog vremenskog razdoblja", pojasnio je znanstvenik.

A. Korotejev je rekao da je ranije SSSR već koristio svemirske letjelice na nuklearni pogon, ali su bile potencijalno opasne za Zemlju, te su naknadno morale biti napuštene. “SSSR je koristio nuklearnu energiju u svemiru. U svemiru su bile 34 letjelice s nuklearnom energijom, od toga 32 sovjetske i dvije američke”, prisjetio se akademik.

Prema njegovim riječima, nuklearno postrojenje koje se razvija u Rusiji bit će olakšano korištenjem sustava hlađenja bez okvira, u kojem će rashladna tekućina nuklearnog reaktora cirkulirati izravno u svemiru bez sustava cjevovoda.

Ali još u ranim 1960-ima, dizajneri su nuklearne raketne motore smatrali jedinom pravom alternativom za putovanje na druge planete Sunčevog sustava. Otkrijmo povijest ovog pitanja.

Natjecanje između SSSR-a i SAD-a, uključujući i svemirsko, u to je vrijeme bilo u punom jeku, inženjeri i znanstvenici ušli su u utrku za stvaranje nuklearnih propulzijskih motora, a vojska je također u početku podržavala projekt nuklearnog raketnog motora. Isprva se zadatak činio vrlo jednostavnim - samo trebate napraviti reaktor dizajniran da se hladi vodikom, a ne vodom, pričvrstiti na njega mlaznicu i - naprijed na Mars! Amerikanci su na Mars išli deset godina nakon Mjeseca i nisu mogli ni zamisliti da će astronauti ikada stići do njega bez nuklearnih motora.

Amerikanci su vrlo brzo izradili prvi prototip reaktora i već ga u srpnju 1959. testirali (nazvani su KIWI-A). Ovi testovi su samo pokazali da se reaktor može koristiti za zagrijavanje vodika. Dizajn reaktora - s nezaštićenim gorivom uranijevim oksidom - nije bio prikladan za visoke temperature, a vodik se zagrijavao samo do tisuću i pol stupnjeva.

Kako se stjecalo iskustvo, dizajn reaktora za nuklearne raketne motore - NRE - postajao je sve složeniji. Uranov oksid zamijenjen je karbidom otpornijim na toplinu, dodatno je obložen niobijevim karbidom, ali pri pokušaju postizanja projektirane temperature reaktor se počeo urušavati. Štoviše, čak i u odsutnosti makroskopske destrukcije, došlo je do difuzije uranovog goriva u vodik za hlađenje, a gubitak mase dosegao je 20% unutar pet sati rada reaktora. Nikada nije pronađen materijal koji može raditi na 2700-3000 0 C i otporan je na uništavanje vrućim vodikom.

Stoga su Amerikanci odlučili žrtvovati učinkovitost te su u konstrukciju letačkog motora uključili specifični impuls (potisak u kilogramima sile koji se postiže ispuštanjem jednog kilograma radne mase svake sekunde; mjerna jedinica je sekunda). 860 sekundi. To je dvostruko više od odgovarajuće brojke za kisik-vodikove motore tog vremena. No, kad su Amerikanci počeli uspjevati, interes za letove s ljudskom posadom već je pao, program Apollo je ograničen, a 1973. konačno je zatvoren projekt NERVA (tako se zvao motor za ekspediciju s ljudskom posadom na Mars). Nakon pobjede u lunarnoj utrci, Amerikanci nisu htjeli organizirati marsovsku utrku.

No lekcija naučena iz desetaka izgrađenih reaktora i desetaka provedenih testova je da su se američki inženjeri previše zanijeli nuklearnim testiranjem u punom opsegu umjesto da razrade ključne elemente bez uključivanja nuklearne tehnologije gdje se to moglo izbjeći. A gdje to nije moguće, koristite manje stalke. Amerikanci su gotovo sve reaktore pokrenuli punom snagom, ali nisu uspjeli postići projektiranu temperaturu vodika - reaktor se ranije počeo urušavati. Ukupno je od 1955. do 1972. godine 1,4 milijarde dolara potrošeno na program nuklearnih raketnih motora - otprilike 5% troškova lunarnog programa.

Također u SAD-u je izumljen projekt Orion, koji je kombinirao obje verzije nuklearnog pogonskog sustava (mlazni i pulsni). To je učinjeno na sljedeći način: mala nuklearna punjenja kapaciteta oko 100 tona TNT-a izbačena su iz repa broda. Za njima su ispaljeni metalni diskovi. Na udaljenosti od broda, punjenje je detonirano, disk je ispario, a tvar se raspršila u različitim smjerovima. Dio je pao u ojačani repni dio broda i pomaknuo ga naprijed. Malo povećanje potiska trebalo je osigurati isparavanjem ploče koja prima udarce. Jedinična cijena takvog leta tada je trebala biti samo 150 dolara po kilogramu nosivosti.

Došlo je čak do točke testiranja: iskustvo je pokazalo da je kretanje uz pomoć uzastopnih impulsa moguće, kao i stvaranje krmene ploče dovoljne čvrstoće. Ali projekt Orion zatvoren je 1965. kao neperspektivan. Međutim, ovo je za sada jedini postojeći koncept koji može omogućiti ekspedicije barem diljem Sunčevog sustava.

U prvoj polovici 1960-ih sovjetski su inženjeri na ekspediciju na Mars gledali kao na logičan nastavak tada razvijenog programa leta s ljudskom posadom na Mjesec. Na valu entuzijazma izazvanog prioritetom SSSR-a u svemiru, čak i takvim ekstremnim složeni problemi ocijenjeni su s povećanim optimizmom.

Jedan od najvažnijih problema bio je (i ostao do danas) problem napajanja električnom energijom. Bilo je jasno da raketni motori na tekuće pogonsko gorivo, čak i obećavajući kisik-vodikovi, u načelu mogu osigurati let s ljudskom posadom na Mars, ali samo s ogromnim lansirnim masama međuplanetarnog kompleksa, s velikim brojem pristajanja pojedinih blokova u sklop niske Zemljine orbite.

U potrazi za optimalnim rješenjima, znanstvenici i inženjeri okrenuli su se nuklearnoj energiji, postupno pobliže proučavajući ovaj problem.

U SSSR-u su istraživanja problema korištenja nuklearne energije u raketnoj i svemirskoj tehnici započela u drugoj polovici 50-ih godina, čak i prije lansiranja prvih satelita. U nekoliko istraživačkih instituta pojavile su se male skupine entuzijasta s ciljem stvaranja raketnih i svemirskih nuklearnih motora i elektrana.

Dizajneri OKB-11 S. P. Korolev, zajedno sa stručnjacima iz NII-12 pod vodstvom V. Ya. Likhushin, razmotrili su nekoliko opcija za svemirske i borbene (!) rakete opremljene nuklearnim raketnim motorima (NRE). Voda i ukapljeni plinovi– vodik, amonijak i metan.

Izgledi su bili obećavajući; postupno je rad naišao na razumijevanje i financijska podrška u vladi SSSR-a.

Već je prva analiza pokazala da među brojnim mogućim shemama svemirskih nuklearnih pogonskih sustava (NPS) tri imaju najveću perspektivu:

• s nuklearnim reaktorom čvrste faze;
• s nuklearnim reaktorom u plinovitoj fazi;
• elektronuklearni raketni pogonski sustavi.

Sheme su bile bitno različite; Za svaku od njih zacrtano je nekoliko mogućnosti razvoja teorijskog i eksperimentalnog rada.

Čini se da je najbliži implementaciji nuklearni propulzijski motor na čvrstu fazu. Poticaj za razvoj rada u ovom smjeru dali su slični razvoji koji se provode u SAD-u od 1955. u okviru programa ROVER, kao i izgledi (kako se tada činilo) stvaranja domaćeg interkontinentalnog bombardera s ljudskom posadom s nuklearnim pogonom. sustav.

Nuklearni propulzijski motor na krutu fazu radi kao motor s izravnim protokom. Tekući vodik ulazi u dio mlaznice, hladi reaktorsku posudu, gorive sklopove (FA), moderator, a zatim se okreće i ulazi u FA, gdje se zagrijava do 3000 K i izbacuje u mlaznicu, ubrzavajući do velikih brzina.

Principi rada nuklearnog motora nisu bili upitni. Međutim, njegov dizajn (i karakteristike) uvelike su ovisili o "srcu" motora - nuklearnom reaktoru i bili su određeni, prije svega, njegovim "punjenjem" - jezgrom.

Konstruktori prvih američkih (i sovjetskih) nuklearnih pogonskih motora zagovarali su homogeni reaktor s grafitnom jezgrom. Rad grupe za traženje novih vrsta visokotemperaturnih goriva, stvorene 1958. godine u laboratoriju br. 21 (voditelj G.A. Meerson) NII-93 (direktor A.A. Bochvar), odvijao se nešto odvojeno. Pod utjecajem tekućeg rada na reaktoru zrakoplova (saće berilijevog oksida) u to vrijeme, grupa je pokušala (opet istraživačko) dobiti materijale na bazi silicija i cirkonijevog karbida koji su bili otporni na oksidaciju.

Prema memoarima R.B. Kotelnikov, zaposlenik NII-9, u proljeće 1958., voditelj laboratorija br. 21 imao je sastanak s predstavnikom NII-1 V. N. Boginom. Rekao je da je kao glavni materijal za gorivne elemente (gorivne šipke) reaktora u njihovom institutu (usput rečeno, u to vrijeme glavnom u raketnoj industriji; voditelj instituta V.Ya. Likhushin, znanstveni direktor M.V. Keldysh, voditelj laboratorija V.M.Ievlev) koriste grafit. Konkretno, već su naučili kako nanijeti premaze na uzorke kako bi ih zaštitili od vodika. NII-9 je predložio da se razmotri mogućnost korištenja UC-ZrC karbida kao osnove za gorivne elemente.

Nakon kratkog vremena pojavio se još jedan kupac gorivnih šipki - Dizajnerski biro M.M. Bondaryuka, koji se ideološki natjecao s NII-1. Ako se potonji zalagao za višekanalni dizajn svih blokova, onda je dizajnerski biro M.M. Bondaryuka krenuo prema verziji sklopive ploče, usredotočujući se na jednostavnost obrade grafita i ne posramljujući se složenošću dijelova - debljine milimetara ploče s istim rebrima. Karbide je mnogo teže obraditi; u to je vrijeme bilo nemoguće izraditi dijelove kao što su višekanalni blokovi i ploče od njih. Postalo je jasno da je potrebno stvoriti neki drugi dizajn koji bi odgovarao specifičnostima karbida.

Krajem 1959. - početkom 1960. pronađen je odlučujući uvjet za NRE gorivne šipke - jezgra tipa šipke, koja je zadovoljila kupce - istraživački institut Likhushin i dizajnerski biro Bondaryuk. Dizajn heterogenog reaktora na toplinske neutrone opravdan je kao glavni za njih; njegove glavne prednosti (u usporedbi s alternativnim homogenim grafitnim reaktorom) su:

• moguće je koristiti niskotemperaturni moderator koji sadrži vodik, što omogućuje stvaranje nuklearnih propulzijskih motora s visokim savršenstvom mase;
• moguće je razviti prototip nuklearnog propulzijskog motora malih dimenzija s potiskom od oko 30...50 kN s visokim stupnjem kontinuiteta za motore i nuklearne propulzijske sustave sljedeće generacije;
• moguće je široko koristiti vatrostalne karbide u gorivim šipkama i drugim dijelovima strukture reaktora, što omogućuje maksimiziranje temperature zagrijavanja radnog fluida i pružanje povećanog specifičnog impulsa;
• moguće je autonomno testirati, element po element, glavne komponente i sustave nuklearnog pogonskog sustava (NPP), kao što su gorivni elementi, moderator, reflektor, turbopumpna jedinica (TPU), upravljački sustav, mlaznica itd.; to omogućuje paralelno provođenje ispitivanja, čime se smanjuje skupa složena ispitivanja elektrane u cjelini.

Oko 1962–1963 Rad na problemu nuklearnog pogona vodio je NII-1, koji ima moćnu eksperimentalnu bazu i izvrsno osoblje. Nedostajala im je samo tehnologija urana, kao i nuklearni znanstvenici. Uključivanjem NII-9, a potom i IPPE-a, formirana je suradnja koja je kao svoju ideologiju uzela stvaranje minimalnog potiska (oko 3,6 tf), ali "pravog" ljetnog motora s "pravim" reaktorom IR- 100 (test ili istraživanje, 100 MW, glavni dizajner - Yu.A. Treskin). Poduprt vladinim propisima, NII-1 je izgradio elektrolučna postolja koja su uvijek zadivila maštu - deseci 6-8 m visokih cilindara, goleme vodoravne komore snage preko 80 kW, oklopljeno staklo u kutijama. Sudionici sastanka bili su inspirirani šarenim plakatima s planovima leta na Mjesec, Mars itd. Pretpostavljalo se da će se u procesu izrade i ispitivanja nuklearnog propulzijskog motora riješiti konstruktorska, tehnološka i fizikalna pitanja.

Prema R. Kotelnikovu, stvar se, nažalost, zakomplicirala ne baš jasnim stavom raketnih znanstvenika. Ministarstvo općeg strojarstva (MOM) imalo je velike poteškoće s financiranjem programa ispitivanja i izgradnje baze ispitnog stola. Činilo se da IOM nije imao želju ili kapacitet da unaprijedi NRD program.

Do kraja 1960-ih potpora konkurentima NII-1 - IAE, PNITI i NII-8 - bila je mnogo ozbiljnija. Ministarstvo srednjeg inženjerstva ("nuklearni znanstvenici") aktivno je podržavalo njihov razvoj; IVG “loop” reaktor (s jezgrom i šipkastim središnjim kanalnim sklopovima koje je razvio NII-9) konačno je došao u prvi plan početkom 70-ih; tamo je počelo ispitivanje gorivnih sklopova.

Sada, 30 godina kasnije, čini se da je linija IAE bila ispravnija: prvo - pouzdana "zemaljska" petlja - ispitivanje gorivnih šipki i sklopova, a zatim stvaranje letačkog nuklearnog propulzijskog motora potrebne snage. Ali tada se činilo da je moguće vrlo brzo napraviti pravi motor, makar i mali... No, budući da je život pokazao da nema objektivne (pa čak ni subjektivne) potrebe za takvim motorom (na to možemo i Dodajmo da je ozbiljnost negativnih aspekata ovog smjera, primjerice međunarodnih sporazuma o nuklearnim napravama u svemiru, u početku bila jako podcijenjena), a zatim se temeljni program, čiji ciljevi nisu bili uski i specifični, pokazao odgovarajuće ispravnijim. i produktivan.

Pregledano 01.07.1965 idejni projekt reaktor IR-20-100. Kulminacija je bila objava tehničkog dizajna gorivnih sklopova IR-100 (1967), koji se sastojao od 100 šipki (UC-ZrC-NbC i UC-ZrC-C za ulazne dijelove i UC-ZrC-NbC za izlaz) . NII-9 je bio spreman proizvesti veliku seriju elemenata jezgre za buduću jezgru IR-100. Projekt je bio vrlo napredan: nakon otprilike 10 godina, praktički bez značajnih promjena, korišten je u području aparata 11B91, a čak i sada su sva glavna rješenja sačuvana u sklopovima sličnih reaktora za druge namjene, s sasvim drugačiji stupanj računske i eksperimentalne opravdanosti.

"Raketni" dio prve domaće nuklearne RD-0410 razvijen je u Voronješkom dizajnerskom birou za kemijsku automatizaciju (KBHA), "reaktorski" dio (neutronski reaktor i pitanja sigurnost od zračenja) – Institut za fiziku i energetiku (Obninsk) i Institut za atomsku energiju Kurčatov.

KBHA je poznata po svom radu u području motora na tekuće pogonsko gorivo za balističke projektile, svemirske letjelice i lansirna vozila. Ovdje je razvijeno oko 60 uzoraka, od kojih je 30 dopremljeno serijska proizvodnja. Do 1986. KBHA je stvorila najsnažniji jednokomorni kisik-vodikov motor u zemlji RD-0120 s potiskom od 200 tf, koji je korišten kao propulzijski motor u drugom stupnju kompleksa Energia-Buran. Nuklearni RD-0410 stvoren je u suradnji s mnogim obrambenim poduzećima, projektnim biroima i istraživačkim institutima.

Prema prihvaćenom konceptu, tekući vodik i heksan (inhibicijski aditiv koji smanjuje hidrogenizaciju karbida i produljuje životni vijek gorivih elemenata) isporučeni su pomoću TNA u heterogeni termoneutronski reaktor s gorivim elementima okruženim moderatorom od cirkonijevog hidrida. Njihove su ljuske hlađene vodikom. Reflektor je imao pogone za rotaciju apsorpcijskih elemenata (bor karbidni cilindri). Pumpa je uključivala trostupanjsku centrifugalnu pumpu i jednostupanjsku aksijalnu turbinu.

U pet godina, od 1966. do 1971., stvoreni su temelji tehnologije reaktora i motora, a nekoliko godina kasnije puštena je u rad moćna eksperimentalna baza pod nazivom "Ekspedicija br. 10", a potom i eksperimentalna ekspedicija NPO "Luch" na poligon za nuklearna ispitivanja Semipalatinsk .
Posebne poteškoće su se pojavile tijekom testiranja. Bilo je nemoguće koristiti konvencionalna postolja za lansiranje punog nuklearnog raketnog motora zbog zračenja. Odlučeno je da se reaktor testira na poligonu za nuklearna ispitivanja u Semipalatinsku, a "raketni dio" u NIIkhimmashu (Zagorsk, sada Sergiev Posad).

Za proučavanje procesa unutar komore provedeno je više od 250 testova na 30 "hladnih motora" (bez reaktora). Kao model grijaćeg elementa korištena je komora za izgaranje raketnog motora kisik-vodik 11D56 koji je razvio KBKhimmash (glavni dizajner - A.M. Isaev). Maksimalno vrijeme rada bilo je 13 tisuća sekundi s deklariranim resursom od 3600 sekundi.

Za ispitivanje reaktora na poligonu Semipalatinsk izgrađena su dva posebna okna s podzemnim servisnim prostorijama. Jedno od okna bilo je povezano s podzemnim rezervoarom za stlačeni vodikov plin. Od upotrebe tekućeg vodika odustalo se iz financijskih razloga.

Godine 1976. izvršeno je prvo energetsko puštanje u rad reaktora IVG-1. U isto vrijeme, postolje je napravljeno u OE za testiranje "pogonske" verzije reaktora IR-100, a nekoliko godina kasnije testiran je na različitim snagama (jedan od IR-100 naknadno je pretvoren u nisku - istraživački reaktor za energetske materijale koji je i danas u pogonu).

Prije pokusnog lansiranja reaktor je spušten u okno pomoću nadzemne portalne dizalice. Nakon pokretanja reaktora vodik je ušao u "kotao" odozdo, zagrijao se do 3000 K i izbio iz okna u vatrenom mlazu. Unatoč neznatnoj radioaktivnosti ispuštenih plinova, tijekom dana nije se smjelo nalaziti vani u radijusu od jednog i pol kilometra od mjesta ispitivanja. Mjesec dana se nije moglo prići samom rudniku. Kilometar i pol podzemni tunel vodio je iz sigurne zone najprije u jedan, a odatle u drugi bunker koji se nalazio u blizini rudnika. Stručnjaci su se kretali ovim jedinstvenim "hodnicima".

Ievljev Vitalij Mihajlovič

Rezultati pokusa provedenih na reaktoru 1978.-1981. potvrdili su ispravnost projektnih rješenja. Načelno je nastalo DVORIŠTE. Ostalo je samo spojiti dva dijela i provesti opsežna ispitivanja.

Oko 1985., RD-0410 (prema drugačijem sustavu označavanja 11B91) mogao je izvesti svoj prvi svemirski let. Ali za to je bilo potrebno razviti jedinicu za ubrzanje koja se temelji na njemu. Nažalost, ovaj posao nije naručen nijednom birou za projektiranje prostora, a za to postoji mnogo razloga. Glavna je takozvana Perestrojka. Ishitreni koraci doveli su do toga da se cijela svemirska industrija odmah našla "u nemilosti", a 1988. godine obustavljen je rad na nuklearnom pogonu u SSSR-u (tada je SSSR još postojao). To se nije dogodilo zbog tehničkih problema, već zbog trenutnih ideoloških razloga.A 1990. godine umire idejni inspirator programa nuklearnih raketnih motora u SSSR-u, Vitalij Mihajlovič Ievljev...

Koje su glavne uspjehe developeri postigli u stvaranju pogonskog sustava nuklearne energije "A"?

Na reaktoru IVG-1 provedeno je više od deset i pol testova u punoj mjeri i dobiveni su sljedeći rezultati: maksimalna temperatura vodika - 3100 K, specifični impuls - 925 sekundi, specifično oslobađanje topline do 10 MW/l , ukupni resurs veći od 4000 s uz uzastopnih 10 pokretanja reaktora. Ovi rezultati znatno premašuju američka postignuća u grafitnim zonama.

Treba napomenuti da tijekom cijelog razdoblja testiranja NRE, unatoč otvorenom ispuhu, prinos fragmenata radioaktivne fisije nije premašio dopuštene standarde ni na mjestu ispitivanja ni izvan njega i nije registriran na području susjednih država.

Najvažniji rezultat rada bilo je stvaranje domaće tehnologije za takve reaktore, proizvodnja novih vatrostalnih materijala, a činjenica stvaranja reaktora-motora potaknula je niz novih projekata i ideja.

Iako daljnji razvoj takvi motori na nuklearni pogon obustavljeni, dobivena postignuća jedinstvena su ne samo u našoj zemlji, nego iu svijetu. To je više puta potvrđeno u posljednjih godina na međunarodnim simpozijima o svemirskoj energetici, kao i na sastancima domaćih i američkih stručnjaka (na potonjem je priznato da je stalak IVG reaktora jedini operativni ispitni uređaj u svijetu danas koji može igrati važnu ulogu u eksperimentalnim ispitivanjima gorivnih sklopova i nuklearnih elektrana).

Valerij Lebedev (recenzija)

• U povijesti je već bilo razvoja krstarećih raketa s ramjet nuklearnim zračnim motorom: to je raketa SLAM (aka Pluto) u SAD-u s reaktorom TORY-II (1959.), koncept Avro Z-59 u Velikoj Britaniji, zbivanja u SSSR-u.
• Dotaknimo se principa rada rakete s nuklearnim reaktorom, govorimo samo o ramjet nuklearnom motoru, na što je Putin mislio upravo u svom govoru o krstarećoj raketi s neograničenim dometom leta i potpunom neranjivošću. atmosferski zrak u ovoj raketi se zagrijava nuklearnim sklopom na visoke temperature i sa velika brzina izbacuje se iz stražnje mlaznice. Ispitano u Rusiji (60-ih godina) i među Amerikancima (od 1959.). Ima dva značajna nedostatka: 1. Smrdi kao ista nuklearna bomba, tako da će tijekom leta sve na putanji biti začepljeno. 2. U toplinskom području toliko smrdi da ga čak i sjevernokorejski satelit s radio cijevima može vidjeti iz svemira. Sukladno tome, možete s potpunim povjerenjem srušiti takvu leteću petrolejku.
  Tako su karikature prikazane u Manježu dovele do čuđenja, koje je preraslo u zabrinutost za (mentalno) zdravlje redatelja ovog smeća.
  U sovjetsko doba takve slike (posteri i druga zadovoljstva za generale) zvale su se "Čeburaške".

  Općenito, ovo je konvencionalni ravni dizajn, osnosimetričan s aerodinamičnim središnjim tijelom i školjkom. Oblik središnjeg tijela je takav da se zbog udarnih valova na ulazu zrak komprimira (radni ciklus počinje brzinom od 1 M i više, do koje se ubrzava startnim akceleratorom na klasično kruto gorivo) ;
  - unutar središnjeg tijela nalazi se nuklearni izvor topline s monolitnom jezgrom;
  - središnje tijelo je spojeno na ljusku pomoću 12-16 pločastih radijatora, gdje se toplinske cijevi odvode iz jezgre. Radijatori se nalaze u zoni ekspanzije ispred mlaznice;
  - materijal radijatora i središnjeg tijela, na primjer, VNDS-1, koji održava strukturnu čvrstoću do 3500 K u granici;
  - sigurno ga zagrijavamo do 3250 K. Zrak koji struji oko radijatora ih zagrijava i hladi. Zatim prolazi kroz mlaznicu, stvarajući potisak;
  - za hlađenje ljuske na prihvatljive temperature, oko nje gradimo ejektor, koji ujedno povećava potisak za 30-50%.

  Inkapsulirana monolitna jedinica nuklearne elektrane može se ugraditi u kućište prije lansiranja ili držati u podkritičnom stanju do lansiranja, a po potrebi se može pokrenuti nuklearna reakcija. Ne znam kako točno, ovo je inženjerski problem (i stoga ga je moguće riješiti). Dakle, ovo je očito oružje prvog udara, ne idite kod babe.
  Inkapsulirana nuklearna jedinica može biti napravljena tako da zajamčeno neće biti uništena pri udaru u slučaju nesreće. Da, ispast će težak – ali će u svakom slučaju ispasti težak.

  Da biste dosegli hiperzvuk, morat ćete radnom fluidu dodijeliti potpuno nepristojnu gustoću energije po jedinici vremena. Uz vjerojatnost 9/10, postojeći materijali neće moći to podnijeti tijekom dugih vremenskih razdoblja (sati/dani/tjedni), stopa degradacije će biti luda.

  I općenito, okolina će biti agresivna. Zaštita od radijacije je teška, inače se svi senzori/elektronika mogu odjednom baciti na odlagalište (zainteresirani se mogu sjetiti Fukushime i pitanja: “zašto roboti nisu dobili posao čišćenja?”).

  Itd.... Takvo će čudo značajno “zasjati”. Nije jasno kako mu prenijeti upravljačke naredbe (ako je tamo sve u potpunosti prikazano).

  Dotaknimo se autentično izrađenih projektila s nuklearnom elektranom - američki dizajn - projektil SLAM s reaktorom TORY-II (1959.).

  Evo ovog motora s reaktorom:

  Koncept SLAM bio je niskoleteća raketa od tri maha impresivnih dimenzija i težine (27 tona, 20+ tona nakon što su lansirni pojačivači odbačeni). Strašno skup niskoleteći nadzvuk omogućio je maksimalno korištenje prisutnosti praktički neograničenog izvora energije na brodu; osim toga, važna značajka nuklearnog zračnog mlaznog motora je poboljšanje radne učinkovitosti (termodinamičkog ciklusa) s povećanje brzine, tj. ista ideja, ali pri brzinama od 1000 km/h imao bi puno teži i veći motor. Konačno, 3M na visini od stotinjak metara 1965. značio je nepovredivost za protuzračnu obranu.

  

  Motor TORY-IIC. Gorivi elementi u aktivnoj zoni su šesterokutne šuplje cijevi izrađene od UO2, prekrivene zaštitnim keramičkim omotačem, sastavljene u inkalo gorivne elemente.

  Ispostavilo se da je ranije koncept krstareće rakete s nuklearnom elektranom bio "vezan" za velike brzine, gdje su prednosti koncepta bile jake, a konkurenti s ugljikovodičnim gorivom slabili.

• Video o staroj američkoj raketi SLAM

• Projektil prikazan na Putinovoj prezentaciji je transoničan ili slabo nadzvučan (ako, naravno, vjerujete da je to ovaj na videu). No istovremeno se veličina reaktora značajno smanjila u odnosu na TORY-II iz rakete SLAM, gdje je iznosila čak 2 metra uključujući radijalni reflektor neutrona od grafita.
  Dijagram rakete SLAM. Svi pogoni su pneumatski, upravljačka oprema smještena je u kapsuli za prigušivanje zračenja.

  Je li uopće moguće ugraditi reaktor promjera 0,4-0,6 metara? Počnimo s fundamentalno minimalnim reaktorom - svinjom Pu239. Dobar primjer implementacije takvog koncepta je svemirski reaktor Kilopower, koji, međutim, koristi U235. Promjer jezgre reaktora je samo 11 centimetara! Ako prijeđemo na plutonij 239, veličina jezgre će pasti još 1,5-2 puta.
  Sada ćemo od minimalne veličine početi koračati prema pravom nuklearnom mlaznom motoru, sjećajući se poteškoća. Prva stvar koju treba dodati veličini reaktora je veličina reflektora - konkretno, u Kilopower BeO je utrostručena veličina. Drugo, ne možemo koristiti U ili Pu praznine - oni će jednostavno izgorjeti u struji zraka za samo minutu. Potrebna je ljuska, na primjer od incaloya, koja je otporna na trenutnu oksidaciju do 1000 C, ili druge legure nikla s mogućim keramičkim premazom. Uvođenje velike količine materijala ljuske u jezgru povećava potrebnu količinu nuklearnog goriva nekoliko puta odjednom - nakon svega, "neproduktivna" apsorpcija neutrona u jezgri sada se naglo povećala!
  Štoviše, metalni oblik U ili Pu više nije prikladan - sami ti materijali nisu vatrostalni (plutonij se općenito tali na 634 C), a također su u interakciji s materijalom metalnih ljuski. Gorivo pretvaramo u klasični oblik UO2 ili PuO2 - dobivamo još jedno razrjeđenje materijala u jezgri, ovaj put s kisikom.

  Na kraju, prisjetimo se namjene reaktora. Kroz nju trebamo upumpavati mnogo zraka, kojem ćemo predati toplinu. otprilike 2/3 prostora će zauzimati "zračne cijevi". Zbog toga minimalni promjer jezgre raste na 40-50 cm (za uran), a promjer reaktora s 10-centimetarskim reflektorom od berilija na 60-70 cm.

  Zračni nuklearni mlazni motor može se ugurati u raketu promjera oko metar, što doduše nije radikalno veće od navedenih 0,6-0,74 m, ali je ipak alarmantno.

  Na ovaj ili onaj način, nuklearna elektrana će imati snagu od ~nekoliko megavata, pokretati ~10^16 raspada u sekundi. To znači da će sam reaktor stvarati polje zračenja od nekoliko desetaka tisuća rentgena na površini, a do tisuću rentgena duž cijele rakete. Čak ni instaliranje nekoliko stotina kg sektorske zaštite neće značajno smanjiti ove razine, jer Neutronske i gama zrake će se reflektirati od zraka i "zaobići zaštitu". U nekoliko sati takav će reaktor proizvesti ~10^21-10^22 atoma produkata fisije s aktivnošću od nekoliko (nekoliko desetaka) petabekerela, koji će čak i nakon gašenja stvoriti pozadinu od nekoliko tisuća rentgena u blizini reaktora. Dizajn rakete aktivirat će se na oko 10^14 Bq, iako će izotopi prvenstveno biti beta emiteri i opasni su samo kočnim rendgenskim zrakama. Pozadina same strukture može doseći desetke rendgena na udaljenosti od 10 metara od tijela rakete.

  Sve te poteškoće daju naslutiti da je razvoj i testiranje takve rakete zadatak na rubu mogućeg. Potrebno je izraditi čitav niz navigacijske i upravljačke opreme otporne na zračenje, sve to ispitati na dosta opsežan način (zračenje, temperatura, vibracije - i sve to za statistiku). Ispitivanja leta s ispravnim reaktorom mogu se u svakom trenutku pretvoriti u radijacijsku katastrofu s ispuštanjem stotina terabekerela do nekoliko petabekerela. Čak i bez katastrofalnih situacija vrlo je vjerojatna depresurizacija pojedinih gorivih elemenata i ispuštanje radionuklida.
  Zbog svih tih poteškoća Amerikanci su 1964. odustali od rakete na nuklearni pogon SLAM.

  Naravno, u Rusiji još uvijek postoji poligon Novaya Zemlya gdje se mogu izvoditi takvi testovi, ali to će biti u suprotnosti s duhom ugovora o zabrani testiranja nuklearnog oružja u tri okruženja (zabrana je uvedena kako bi se spriječilo sustavno onečišćenje atmosfere i ocean s radionuklidima).

  Na kraju, pitam se tko bi u Ruskoj Federaciji mogao razviti takav reaktor. Tradicionalno, Institut Kurchatov (opći dizajn i proračuni), Obninsk IPPE (eksperimentalna ispitivanja i gorivo) i Luch Research Institute u Podolsku (tehnologija goriva i materijala) u početku su bili uključeni u visokotemperaturne reaktore. Kasnije se tim NIKIET-a uključio u projektiranje takvih strojeva (na primjer, reaktori IGR i IVG su prototipovi jezgre nuklearnog raketnog motora RD-0410). Danas NIKIET ima tim dizajnera koji rade na projektiranju reaktora (visokotemperaturni plinom hlađeni RUGK, brzi reaktori MBIR), a IPPE i Luch nastavljaju se baviti povezanim izračunima i tehnologijama. Posljednjih desetljeća Institut Kurčatov više se pomaknuo prema teoriji nuklearnih reaktora.

  Ukratko, možemo reći da je stvaranje krstareće rakete sa zračnim mlaznim motorima s nuklearnom elektranom općenito izvediv zadatak, ali u isto vrijeme izuzetno skup i složen, čini se da zahtijeva značajnu mobilizaciju ljudskih i financijskih resursa meni u većoj mjeri od svih ostalih najavljenih projekata ("Sarmat", "Bodež", "Status-6", "Avangarda"). Vrlo je čudno da ta mobilizacija nije ostavila ni najmanjeg traga. I što je najvažnije, potpuno je nejasno koje su prednosti nabave takvih vrsta oružja (u usporedbi s postojećim nosačima) i kako one mogu nadmašiti brojne nedostatke - pitanja radijacijske sigurnosti, visoku cijenu, nekompatibilnost s ugovorima o smanjenju strateškog naoružanja .

  Reaktor male veličine razvija se od 2010. godine, izvijestio je Kirijenko o tome u Državnoj dumi. Pretpostavljalo se da će biti postavljen na letjelicu s električnim pogonskim sustavom za letove na Mjesec i Mars i testiran u orbiti ove godine.
  Očito, sličan uređaj se koristi za krstareće rakete i podmornice.

  Da, moguće je ugraditi nuklearni motor, a uspješni 5-minutni testovi motora od 500 megavata, napravljenog u Sjedinjenim Državama prije mnogo godina za krstareću raketu s ram jetom za brzinu od 3 Macha, općenito su to potvrdili (Projekt Pluton). Testovi na stolu, naravno (motor je “napuhan” pripremljenim zrakom potrebnog tlaka/temperature). Ali zašto? Postojeće (i projektirane) balističke rakete dovoljne su za nuklearni paritet. Zašto stvarati oružje koje je potencijalno opasnije (za "naš vlastiti narod") za korištenje (i testiranje)? Čak je iu projektu Pluton implicirano da takva raketa leti iznad svog teritorija na znatnoj visini, spuštajući se na ispod radarske visine samo u blizini neprijateljskog teritorija. Nije dobro biti u blizini nezaštićenog zrakom hlađenog uranovog reaktora od 500 megavata s temperaturama materijala iznad 1300 Celzija. Istina, spomenute rakete (ako se doista budu razvijale) bit će manje moćne od Plutona (Slam).
  Animirani video iz 2007., objavljen u Putinovoj prezentaciji za prikaz najnovije krstareće rakete s nuklearnim pogonom.
  
  Možda je sve ovo priprema za sjevernokorejsku verziju ucjene. Prestat ćemo razvijati naše opasno oružje - a vi ćete nam ukinuti sankcije.
  Kakav tjedan - kineski gazda gura doživotnu vladavinu, ruski prijeti cijelom svijetu.