Ang isang nuclear rocket engine ay isang rocket engine na ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay batay sa isang nuclear reaction o radioactive decay, na naglalabas ng enerhiya na nagpapainit sa gumaganang fluid, na maaaring maging mga produkto ng reaksyon o ilang iba pang sangkap, tulad ng hydrogen.

Tingnan natin ang mga opsyon at prinsipyo mula sa pagkilos...

Mayroong ilang mga uri ng mga rocket engine na gumagamit ng prinsipyo ng operasyon na inilarawan sa itaas: nuclear, radioisotope, thermonuclear. Gamit ang mga nuclear rocket engine, posible na makakuha ng mga tiyak na halaga ng impulse na makabuluhang mas mataas kaysa sa maaaring makamit ng mga kemikal na rocket engine. Mataas na halaga ang tiyak na salpok ay ipinaliwanag ng mataas na bilis ng pag-agos ng gumaganang likido - mga 8-50 km / s. Ang thrust force ng isang nuclear engine ay maihahambing sa mga kemikal na makina, na gagawing posible sa hinaharap na palitan ang lahat ng mga kemikal na makina ng mga nuklear.

Ang pangunahing balakid sa kumpletong pagpapalit ay radioactive contamination kapaligiran, na sanhi ng mga nuclear rocket engine.

Nahahati sila sa dalawang uri - solid at gas phase. Sa unang uri ng mga makina, ang materyal na fissile ay inilalagay sa mga pagtitipon ng baras na may nabuong ibabaw. Ginagawa nitong posible na epektibong magpainit ng gaseous working fluid, kadalasan ang hydrogen ay gumaganap bilang working fluid. Ang rate ng daloy ay limitado sa pinakamataas na temperatura ng gumaganang likido, na, sa turn, ay direktang nakasalalay sa maximum pinahihintulutang temperatura mga elemento ng istruktura, at hindi ito lalampas sa 3000 K. Sa gas-phase nuclear rocket engine, ang fissile matter ay nasa gaseous state. Ang pagpapanatili nito sa lugar ng pagtatrabaho ay isinasagawa sa pamamagitan ng impluwensya ng isang electromagnetic field. Para sa ganitong uri ng mga nuclear rocket engine, ang mga elemento ng istruktura ay hindi isang limitasyon na kadahilanan, kaya ang bilis ng tambutso ng gumaganang likido ay maaaring lumampas sa 30 km / s. Maaari silang magamit bilang mga unang yugto ng makina, sa kabila ng pagtagas ng fissile na materyal.

Noong dekada 70 XX siglo Sa USA at Unyong Sobyet, ang mga nuclear rocket engine na may fissile matter sa solid phase ay aktibong nasubok. Sa Estados Unidos, isang programa ang binuo upang lumikha ng isang eksperimentong nuclear rocket engine bilang bahagi ng programa ng NERVA.

Ang mga Amerikano ay bumuo ng isang graphite reactor na pinalamig ng likidong hydrogen, na pinainit, nag-evaporate at inilabas sa pamamagitan ng rocket nozzle. Ang pagpili ng grapayt ay dahil sa paglaban nito sa temperatura. Ayon sa proyektong ito, ang tiyak na salpok ng nagresultang makina ay dapat na dalawang beses na mas mataas kaysa sa kaukulang figure na katangian ng mga kemikal na makina, na may thrust na 1100 kN. Ang Nerva reactor ay dapat na gumana bilang bahagi ng ikatlong yugto ng Saturn V launch vehicle, ngunit dahil sa pagsasara ng lunar program at kakulangan ng iba pang mga gawain para sa mga rocket engine ng klase na ito, ang reaktor ay hindi nasubok sa pagsasanay.

Ang isang gas-phase nuclear rocket engine ay kasalukuyang nasa theoretical development stage. Ang isang gas-phase nuclear engine ay nagsasangkot ng paggamit ng plutonium, na ang mabagal na gumagalaw na gas stream ay napapalibutan ng mas mabilis na daloy ng cooling hydrogen. Ang mga eksperimento ay isinagawa sa MIR at ISS orbital space station na maaaring magbigay ng lakas sa karagdagang pag-unlad mga gas-phase na makina.

Ngayon ay masasabi natin na ang Russia ay bahagyang "nagyelo" sa pananaliksik nito sa larangan ng mga nuclear propulsion system. Ang gawain ng mga siyentipikong Ruso ay mas nakatuon sa pag-unlad at pagpapabuti ng mga pangunahing bahagi at pagtitipon ng mga nuclear power plant, pati na rin ang kanilang pag-iisa. Ang prayoridad na direksyon para sa karagdagang pananaliksik sa lugar na ito ay ang paglikha ng mga nuclear power propulsion system na may kakayahang gumana sa dalawang mode. Ang una ay ang mode ng nuclear rocket engine, at ang pangalawa ay ang mode ng pag-install ng pagbuo ng kuryente upang mapalakas ang kagamitan na naka-install sa spacecraft.

Bawat ilang taon ilan
natuklasan ng bagong tenyente koronel si Pluto.
Pagkatapos nito, tumawag siya sa laboratoryo,
para malaman kapalaran sa hinaharap nuclear ramjet.

Ito ay isang naka-istilong paksa sa mga araw na ito, ngunit tila sa akin na ang isang nuclear ramjet engine ay mas kawili-wili, dahil hindi nito kailangang magdala ng gumaganang likido kasama nito.
Ipinapalagay ko na ang mensahe ng Pangulo ay tungkol sa kanya, ngunit sa ilang kadahilanan ay nagsimulang mag-post ang lahat tungkol sa BAKURAN ngayon???
Hayaan mong kolektahin ko ang lahat dito sa isang lugar. Sasabihin ko sa iyo, lumilitaw ang mga kawili-wiling kaisipan kapag nagbasa ka sa isang paksa. At napaka hindi komportable na mga tanong.

Ang ramjet engine (ramjet engine; ang terminong Ingles ay ramjet, mula sa ram - ram) ay isang jet engine na pinakasimple sa klase ng air-breathing jet engine (ramjet engine) sa disenyo. Ito ay kabilang sa uri ng direktang reaksyon ng mga jet engine, kung saan ang thrust ay nilikha lamang ng jet stream na dumadaloy mula sa nozzle. Ang pagtaas ng presyon na kinakailangan para sa pagpapatakbo ng makina ay nakakamit sa pamamagitan ng pagpepreno sa paparating na daloy ng hangin. Ang ramjet ay hindi gumagana kapag mababang bilis flight, lalo na sa zero speed, kailangan ang isa o isa pang accelerator upang dalhin ito sa operating power.

Sa ikalawang kalahati ng 1950s, sa panahon malamig na digmaan, ang mga proyekto ng ramjet engine na may nuclear reactor ay binuo sa USA at USSR.


Larawan ni: Leicht modifiziert aus http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pluto1955.jpg

Ang pinagmumulan ng enerhiya ng mga ramjet engine na ito (hindi katulad ng ibang ramjet engine) ay hindi kemikal na reaksyon pagkasunog ng gasolina, ngunit ang init na nabuo ng isang nuclear reactor sa heating chamber ng working fluid. Ang hangin mula sa inlet device sa naturang ramjet ay dumadaan sa reactor core, pinapalamig ito, at pinapainit ang sarili hanggang temperatura ng pagpapatakbo(mga 3000 K), at pagkatapos ay umaagos palabas ng nozzle sa bilis na maihahambing sa mga rate ng daloy para sa mga pinaka-advanced na chemical liquid-propellant rocket engine. Mga posibleng layunin ng isang sasakyang panghimpapawid na may tulad na makina:
- intercontinental cruise launch na sasakyan ng isang nuclear charge;
- single-stage aerospace aircraft.

Ang parehong mga bansa ay lumikha ng mga compact, low-resource nuclear reactor na akma sa mga sukat ng isang malaking rocket. Sa USA, sa ilalim ng Pluto at Tory nuclear ramjet research programs, ang mga bench fire test ng Tory-IIC nuclear ramjet engine ay isinagawa noong 1964 (full power mode 513 MW para sa limang minuto na may thrust na 156 kN). Walang mga pagsubok sa paglipad na isinagawa at ang programa ay isinara noong Hulyo 1964. Ang isa sa mga dahilan para sa pagsasara ng programa ay ang pagpapabuti ng disenyo ng mga ballistic missiles na may mga kemikal na rocket engine, na ganap na tiniyak ang solusyon ng mga misyon ng labanan nang hindi gumagamit ng mga scheme na may medyo mahal na nuclear ramjet engine.
Hindi kaugalian na pag-usapan ang pangalawa sa mga mapagkukunang Ruso ngayon...

Ang proyekto ng Pluto ay dapat gumamit ng mga taktika sa paglipad sa mababang taas. Tiniyak ng taktika na ito ang lihim mula sa mga radar ng USSR air defense system.
Upang makamit ang bilis kung saan gagana ang isang ramjet engine, kinailangang ilunsad ang Pluto mula sa lupa gamit ang isang pakete ng mga conventional rocket boosters. Ang paglunsad ng nuclear reactor ay nagsimula lamang pagkatapos na maabot ng Pluto ang cruising altitude at sapat na inalis mula sa mga populated na lugar. Ang nuclear engine, na nagbigay ng halos walang limitasyong hanay ng pagkilos, ay pinahintulutan ang rocket na lumipad sa mga bilog sa ibabaw ng karagatan habang naghihintay ng utos na lumipat sa supersonic na bilis patungo sa isang target sa USSR.

Disenyo ng konsepto ng SLAM

Napagpasyahan na magsagawa ng isang static na pagsubok ng isang full-scale reactor, na inilaan para sa isang ramjet engine.
Dahil ang Pluto reactor ay naging lubhang radioactive pagkatapos ilunsad, ito ay inihatid sa lugar ng pagsubok sa pamamagitan ng isang espesyal na itinayo, ganap na automated na linya ng tren. Sa linyang ito, ang reactor ay gumagalaw sa layo na humigit-kumulang dalawang milya, na naghihiwalay sa static test stand at sa napakalaking "dismantling" na gusali. Sa gusali, ang "mainit" na reactor ay binuwag para sa inspeksyon gamit ang remotely controlled na kagamitan. Sinusubaybayan ng mga siyentipiko ng Livermore ang proseso ng pagsubok gamit ang isang sistema ng telebisyon na matatagpuan sa isang lata hangar na malayo sa test stand. Kung sakali, ang hangar ay nilagyan ng isang anti-radiation shelter na may dalawang linggong supply ng pagkain at tubig.
Para lang matustusan ang kongkretong kailangan sa pagtatayo ng mga pader ng demolition building (na anim hanggang walong talampakan ang kapal), binili ng gobyerno ng Estados Unidos ang isang buong minahan.
Milyun-milyong libra ng naka-compress na hangin ang inimbak sa 25 milya ng mga tubo ng produksyon ng langis. Ang naka-compress na hangin na ito ay dapat na gamitin upang gayahin ang mga kondisyon kung saan ang isang ramjet engine ay nahahanap ang sarili nito habang lumilipad sa bilis ng cruising.
Upang matiyak ang mataas na presyon ng hangin sa system, hiniram ng laboratoryo ang mga higanteng compressor mula sa base ng submarino sa Groton, Connecticut.
Ang pagsubok, kung saan ang yunit ay tumakbo nang buong lakas sa loob ng limang minuto, ay nangangailangan ng pagpilit ng isang toneladang hangin sa pamamagitan ng mga tangke ng bakal na napuno ng higit sa 14 milyong 4cm diameter na mga bolang bakal. Ang mga tangke na ito ay pinainit sa 730 degrees gamit ang mga elemento ng pag-init, kung saan nasunog ang langis.

Naka-install sa isang railway platform, ang Tori-2S ay handa na para sa matagumpay na pagsubok. Mayo 1964

Noong Mayo 14, 1961, ang mga inhinyero at siyentipiko sa hangar kung saan kinokontrol ang eksperimento ay nagpigil ng hininga habang ang unang nuclear ramjet engine sa mundo, na naka-mount sa isang maliwanag na pulang plataporma ng tren, ay inihayag ang pagsilang nito nang may malakas na dagundong. Ang Tori-2A ay inilunsad sa loob lamang ng ilang segundo, kung saan hindi nito nabuo ang na-rate na kapangyarihan nito. Gayunpaman, ang pagsubok ay itinuturing na matagumpay. Ang pinakamahalagang bagay ay hindi nag-apoy ang reaktor, na labis na kinatatakutan ng ilang mga kinatawan ng komite sa enerhiyang nuklear. Halos kaagad pagkatapos ng mga pagsubok, nagsimulang magtrabaho si Merkle sa paglikha ng pangalawang Tory reactor, na dapat magkaroon ng higit na kapangyarihan na may mas kaunting timbang.
Ang paggawa sa Tori-2B ay hindi umusad nang higit sa drawing board. Sa halip, agad na itinayo ng Livermores ang Tory-2C, na bumasag sa katahimikan ng disyerto tatlong taon pagkatapos subukan ang unang reaktor. Pagkaraan ng isang linggo, ang reaktor ay muling na-restart at pinaandar nang buong lakas (513 megawatts) sa loob ng limang minuto. Ito ay lumabas na ang radyaktibidad ng tambutso ay makabuluhang mas mababa kaysa sa inaasahan. Ang mga pagsusulit na ito ay dinaluhan din ng mga heneral ng Air Force at mga opisyal mula sa Atomic Energy Committee.

Sa oras na ito, ang mga customer mula sa Pentagon na tumustos sa proyekto ng Pluto ay nagsimulang madaig ng mga pagdududa. Dahil ang misayl ay inilunsad mula sa teritoryo ng US at lumipad sa teritoryo ng mga kaalyado ng Amerika sa mababang altitude upang maiwasan ang pagtuklas ng mga sistema ng pagtatanggol sa hangin ng Sobyet, ang ilang mga strategist ng militar ay nagtaka kung ang misayl ay magdulot ng banta sa mga kaalyado. Bago pa man bumagsak ng bomba ang Pluto missile sa kalaban, pipigilan muna nito, dudurugin at ii-irradiate pa ang mga kaalyado. (Ang Pluto na lumilipad sa itaas ay inaasahang makakapagdulot ng humigit-kumulang 150 decibel ng ingay sa lupa. Kung ihahambing, ang antas ng ingay ng rocket na nagpadala sa mga Amerikano sa Buwan (Saturn V) ay 200 decibel sa buong thrust.) Syempre, punit eardrums maaring maging hindi bababa sa problema, kung nalantad ka sa isang hubad na reaktor na lumilipad sa itaas, piniprito ka na parang manok na may gamma at neutron radiation.

Tori-2C

Bagama't ang mga tagalikha ng rocket ay nagtalo na ang Pluto ay likas na mahirap makuha, ang mga analyst ng militar ay nagpahayag ng pagkalito sa kung paano ang isang bagay na napakaingay, mainit, malaki at radioactive ay maaaring manatiling hindi natukoy hangga't kinakailangan upang makumpleto ang misyon nito. Kasabay nito, nagsimula na ang US Air Force na mag-deploy ng Atlas at Titan ballistic missiles, na may kakayahang maabot ang mga target ilang oras bago ang isang lumilipad na reactor, at ang USSR anti-missile system, ang takot na naging pangunahing impetus para sa. ang paglikha ng Pluto. , ay hindi naging hadlang para sa mga ballistic missiles, sa kabila ng matagumpay na pagharang sa pagsubok. Ang mga kritiko ng proyekto ay nakabuo ng kanilang sariling pag-decode ng acronym na SLAM - mabagal, mababa, at magulo - dahan-dahan, mababa at marumi. Matapos ang matagumpay na pagsubok ng Polaris missile, ang Navy, na sa una ay nagpahayag ng interes sa paggamit ng mga missiles para sa paglulunsad mula sa mga submarino o barko, ay nagsimula ring iwanan ang proyekto. At sa wakas, ang halaga ng bawat rocket ay 50 milyong dolyar. Biglang naging teknolohiya ang Pluto na walang mga aplikasyon, isang sandata na walang mabubuhay na mga target.

Gayunpaman, ang huling pako sa kabaong ni Pluto ay isang katanungan lamang. Ito ay napakasimpleng mapanlinlang na ang mga Livermoreian ay maaaring idahilan para sa sadyang hindi pagbibigay pansin dito. "Saan magsasagawa ng mga pagsubok sa paglipad ng reactor? Paano mo makukumbinsi ang mga tao na sa panahon ng paglipad ang rocket ay hindi mawawalan ng kontrol at lilipad sa Los Angeles o Las Vegas sa mababang altitude? tanong ng Livermore Laboratory physicist na si Jim Hadley, na nagtrabaho sa proyekto ng Pluto hanggang sa pinakadulo. Kasalukuyan siyang nakikibahagi sa pagtuklas ng mga pagsubok na nuklear na isinasagawa sa ibang mga bansa para sa Unit Z. Sa pamamagitan ng sariling pag-amin ni Hadley, walang mga garantiya na ang misayl ay hindi mawawala sa kontrol at magiging isang lumilipad na Chernobyl.
Ilang mga solusyon sa problemang ito ang iminungkahi. Ang isa ay isang paglulunsad ng Pluto malapit sa Wake Island, kung saan ang rocket ay lilipad ng figure-eights sa bahagi ng karagatan ng Estados Unidos. Ang mga "mainit" na missile ay dapat na lumubog sa lalim na 7 kilometro sa karagatan. Gayunpaman, kahit na hinikayat ng Atomic Energy Commission ang mga tao na isipin ang radiation bilang isang walang limitasyong pinagmumulan ng enerhiya, ang panukala na itapon ang maraming mga rocket na kontaminado ng radiation sa karagatan ay sapat na upang huminto sa trabaho.
Noong Hulyo 1, 1964, pitong taon at anim na buwan pagkatapos ng pagsisimula ng trabaho, ang proyekto ng Pluto ay isinara ng Atomic Energy Commission at ng Air Force.

Bawat ilang taon, natuklasan ng bagong Air Force lieutenant colonel ang Pluto, sabi ni Hadley. Pagkatapos nito, tumawag siya sa laboratoryo para alamin ang karagdagang kapalaran ng nuclear ramjet. Ang sigasig ng mga tenyente koronel ay nawala kaagad pagkatapos magsalita ni Hadley tungkol sa mga problema sa radiation at flight test. Walang tumawag kay Hadley nang higit sa isang beses.
Kung sinuman ang gustong buhayin si Pluto, maaaring makahanap siya ng ilang recruit sa Livermore. Gayunpaman, hindi magiging marami sa kanila. Ang ideya kung ano ang maaaring maging isang impiyerno ng isang nakatutuwang sandata ay pinakamahusay na natitira sa nakaraan.

Mga teknikal na katangian ng SLAM rocket:
Diameter - 1500 mm.
Haba - 20000 mm.
Timbang - 20 tonelada.
Ang saklaw ay walang limitasyon (theoretically).
Ang bilis sa antas ng dagat ay Mach 3.
Armament - 16 thermonuclear bomb (bawat isa ay may ani na 1 megaton).
makina - nuclear reactor(kapangyarihan 600 megawatts).
Sistema ng gabay - inertial + TERCOM.
Ang pinakamataas na temperatura ng balat ay 540 degrees Celsius.
Ang materyal ng airframe ay mataas na temperatura na Rene 41 na hindi kinakalawang na asero.
Kapal ng sheathing - 4 - 10 mm.

Gayunpaman, ang nuclear ramjet engine ay nangangako bilang sistema ng propulsyon para sa single-stage aerospace aircraft at high-speed intercontinental heavy transport aircraft. Ito ay pinadali ng posibilidad na lumikha ng isang nuclear ramjet na may kakayahang gumana sa subsonic at zero na bilis ng flight sa rocket engine mode, gamit ang on-board propellant reserves. Iyon ay, halimbawa, ang isang aerospace na sasakyang panghimpapawid na may nuclear ramjet ay nagsisimula (kabilang ang pag-alis), na nagbibigay ng gumaganang likido sa mga makina mula sa onboard (o outboard) na mga tangke at, na naabot na ang mga bilis mula sa M = 1, lumipat sa paggamit ng hangin sa atmospera. .

Tulad ng sinabi ng Pangulo ng Russia na si V.V. Putin, sa simula ng 2018, "isang matagumpay na paglulunsad ng isang cruise missile na may isang nuclear power plant ang naganap." Bukod dito, ayon sa kanya, ang saklaw ng naturang cruise missile ay "walang limitasyon."

Nagtataka ako kung saang rehiyon isinagawa ang mga pagsubok at kung bakit ang mga nauugnay na serbisyo sa pagmamanman ng pagsubok sa nuklear ay hinampas sila. O ang paglabas ba ng ruthenium-106 sa taglagas sa kapaligiran ay konektado sa mga pagsubok na ito? Yung. Ang mga residente ng Chelyabinsk ay hindi lamang binuburan ng ruthenium, ngunit pinirito din?
Maaari mo bang malaman kung saan nahulog ang rocket na ito? Sa madaling salita, saan nasira ang nuclear reactor? Saang training ground? Sa Novaya Zemlya?

**************************************** ********************

Ngayon ay magbasa tayo ng kaunti tungkol sa mga nuclear rocket engine, bagaman iyon ay isang ganap na naiibang kuwento

Ang nuclear rocket engine (NRE) ay isang uri ng rocket engine na gumagamit ng enerhiya ng fission o fusion ng nuclei upang lumikha ng jet thrust. Maaari silang maging likido (pagpapainit ng likidong gumaganang likido sa isang silid ng pag-init mula sa isang nuclear reactor at pagpapakawala ng gas sa pamamagitan ng isang nozzle) at pulse-explosive (mababang lakas ng nuclear explosions sa isang pantay na tagal ng panahon).
Ang tradisyunal na nuclear propulsion engine sa kabuuan ay isang istraktura na binubuo ng isang heating chamber na may nuclear reactor bilang pinagmumulan ng init, isang working fluid supply system at isang nozzle. Ang gumaganang likido (karaniwan ay hydrogen) ay ibinibigay mula sa tangke patungo sa reactor core, kung saan, sa pagdaan sa mga channel na pinainit ng nuclear decay reaction, ito ay pinainit sa mataas na temperatura at pagkatapos ay ilalabas sa pamamagitan ng nozzle, na lumilikha ng jet thrust. Umiiral iba't ibang disenyo NRE: solid-phase, liquid-phase at gas-phase - naaayon sa pinagsama-samang estado ng nuclear fuel sa reactor core - solid, melt o high-temperature na gas (o kahit plasma).


Silangan. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1822546

RD-0410 (GRAU Index - 11B91, kilala rin bilang "Irgit" at "IR-100") - ang una at tanging Soviet nuclear rocket engine noong 1947-78. Ito ay binuo sa Khimavtomatika design bureau, Voronezh.
Gumamit ang RD-0410 ng heterogenous thermal neutron reactor. Kasama sa disenyo ang 37 fuel assemblies, na sakop ng thermal insulation na naghihiwalay sa kanila mula sa moderator. ProyektoIniisip na ang daloy ng hydrogen ay unang dumaan sa reflector at moderator, pinapanatili ang kanilang temperatura sa temperatura ng silid, at pagkatapos ay pumasok sa core, kung saan ito ay pinainit sa 3100 K. Sa stand, ang reflector at moderator ay pinalamig ng isang hiwalay na hydrogen. daloy. Ang reaktor ay dumaan sa isang makabuluhang serye ng mga pagsubok, ngunit hindi kailanman nasubok para sa buong tagal ng pagpapatakbo nito. Ang mga sangkap na wala sa reaktor ay ganap na naubos.

********************************

At ito ay isang American nuclear rocket engine. Nasa title picture ang kanyang diagram


May-akda: NASA - Magagandang Larawan sa Paglalarawan ng NASA, Pampublikong Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

Ang NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) ay isang pinagsamang programa ng US Atomic Energy Commission at NASA upang lumikha ng nuclear rocket engine (NRE), na tumagal hanggang 1972.
Ipinakita ng NERVA na ang nuclear propulsion system ay mabubuhay at angkop para sa paggalugad sa kalawakan, at noong huling bahagi ng 1968 kinumpirma ng SNPO na ang pinakabagong pagbabago ng NERVA, ang NRX/XE, ay nakakatugon sa mga kinakailangan para sa isang manned mission sa Mars. Bagaman ang mga motor na NERVA ay binuo at nasubok sa maximum posibleng lawak at itinuturing na handa para sa pag-install sa isang spacecraft, karamihan sa mga Amerikano programa sa kalawakan ay kinansela ng administrasyong Nixon.

Ang NERVA ay na-rate ng AEC, SNPO, at NASA bilang isang lubos na matagumpay na programa na nakamit o lumampas sa mga layunin nito. Ang pangunahing layunin ng programa ay "upang magtatag ng isang teknikal na batayan para sa mga nuclear rocket propulsion system na gagamitin sa disenyo at pagbuo ng mga propulsion system para sa mga misyon sa kalawakan." Halos lahat ng mga proyekto sa kalawakan na gumagamit ng mga nuclear propulsion engine ay batay sa mga disenyo ng NERVA NRX o Pewee.

Ang mga misyon sa Mars ang responsable sa pagkamatay ni NERVA. Mga miyembro ng Kongreso mula sa dalawa partidong pampulitika nagpasya na ang isang manned mission sa Mars ay isang tacit commitment para sa United States na suportahan ang magastos na karera sa kalawakan sa loob ng mga dekada. Bawat taon ang programa ng RIFT ay naantala at ang mga layunin ng NERVA ay naging mas kumplikado. Pagkatapos ng lahat, kahit na ang NERVA engine ay nagkaroon ng maraming matagumpay na pagsubok at malakas na suporta mula sa Kongreso, hindi ito umalis sa Earth.

Noong Nobyembre 2017, ang China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) ay nag-publish ng isang roadmap para sa pagbuo ng space program ng China para sa panahon ng 2017-2045. Nagbibigay ito, sa partikular, para sa paglikha ng isang magagamit muli na barko na pinapagana ng isang nuclear rocket engine.

Ang mga siyentipiko ng Sobyet at Amerikano ay gumagawa ng mga nuclear-fueled rocket engine mula noong kalagitnaan ng ika-20 siglo. Ang mga pag-unlad na ito ay hindi umunlad sa kabila ng mga prototype at solong pagsubok, ngunit ngayon ang tanging rocket propulsion system na gumagamit ng nuclear energy ay nilikha sa Russia. Pinag-aralan ng "Reactor" ang kasaysayan ng mga pagtatangka na ipakilala ang mga nuclear rocket engine.

Nang ang sangkatauhan ay nagsimulang sakupin ang kalawakan, ang mga siyentipiko ay nahaharap sa gawain ng pagpapagana ng spacecraft. Itinuon ng mga mananaliksik ang kanilang pansin sa posibilidad ng paggamit ng nuclear energy sa kalawakan sa pamamagitan ng paglikha ng konsepto ng isang nuclear rocket engine. Ang nasabing makina ay dapat na gumamit ng enerhiya ng fission o pagsasanib ng nuclei upang lumikha ng jet thrust.

Sa USSR, na noong 1947, nagsimula ang trabaho sa paglikha ng isang nuclear rocket engine. Noong 1953, sinabi ng mga eksperto sa Sobyet na "ang paggamit ng atomic energy ay magiging posible upang makakuha ng halos walang limitasyong mga saklaw at kapansin-pansing bawasan ang bigat ng paglipad ng mga missile" (sinipi mula sa publikasyong "Nuclear Rocket Engines" na inedit ni A.S. Koroteev, M, 2001) . Noong panahong iyon, ang mga nuclear power propulsion system ay pangunahing inilaan upang magbigay ng mga ballistic missiles, kaya malaki ang interes ng gobyerno sa pag-unlad. Pinangalanan ni US President John Kennedy noong 1961 ang national nuclear rocket program (Project Rover) na isa sa apat mga prayoridad na lugar sa pananakop ng kalawakan.

KIWI reactor, 1959. Larawan: NASA.

Noong huling bahagi ng 1950s, lumikha ang mga Amerikanong siyentipiko ng mga reaktor ng KIWI. Maraming beses na silang nasubok, nagawa na ng mga developer malaking bilang ng mga pagbabago. Ang mga pagkabigo ay madalas na nangyari sa panahon ng pagsubok, halimbawa, kapag ang core ng engine ay nawasak at ang isang malaking hydrogen leak ay natuklasan.

Noong unang bahagi ng 1960s, parehong nilikha ng USA at USSR ang mga kinakailangan para sa pagpapatupad ng mga plano upang lumikha ng mga nuclear rocket engine, ngunit ang bawat bansa ay sumunod sa sarili nitong landas. Ang USA ay lumikha ng maraming mga disenyo ng solid-phase reactor para sa mga naturang makina at sinubukan ang mga ito sa mga bukas na stand. Sinusubukan ng USSR ang pagpupulong ng gasolina at iba pang mga elemento ng makina, inihahanda ang produksyon, pagsubok, at base ng tauhan para sa isang mas malawak na "offensive."

NERVA YARD diagram. Paglalarawan: NASA.

Sa Estados Unidos, noong 1962, sinabi ni Pangulong Kennedy na “ nuclear rocket ay hindi gagamitin sa mga unang paglipad patungo sa Buwan,” kaya sulit na idirekta ang mga pondong inilaan para sa paggalugad sa kalawakan sa iba pang mga pag-unlad. Sa pagpasok ng 1960s at 1970s, dalawa pang reactor ang nasubok (PEWEE noong 1968 at NF-1 noong 1972) bilang bahagi ng NERVA program. Ngunit ang pagpopondo ay nakatuon sa lunar program, kaya ang US nuclear propulsion program ay lumiit at isinara noong 1972.

NASA pelikula tungkol sa NERVA nuclear jet engine.

Sa Unyong Sobyet, ang pag-unlad ng mga nuclear rocket engine ay nagpatuloy hanggang sa 1970s, at pinamunuan sila ng sikat na triad ng mga domestic academic scientist: Mstislav Keldysh, Igor Kurchatov at. Tinasa nila ang mga posibilidad ng paglikha at paggamit ng mga nuclear-powered missiles na medyo optimistically. Tila ang USSR ay malapit nang maglunsad ng gayong misayl. Ang mga pagsubok sa sunog ay isinagawa sa site ng pagsubok ng Semipalatinsk - noong 1978, naganap ang paglulunsad ng kapangyarihan ng unang reaktor ng 11B91 nuclear rocket engine (o RD-0410), pagkatapos ay dalawa pang serye ng mga pagsubok - ang pangalawa at pangatlong aparato 11B91- IR-100. Ito ang una at huling mga makina ng nuclear rocket ng Sobyet.

M.V. Keldysh at S.P. Korolev na bumibisita sa I.V. Kurchatova, 1959

Nasa katapusan na ng dekada na ito, ang isang nuclear-powered spacecraft para sa interplanetary na paglalakbay ay maaaring malikha sa Russia. At ito ay kapansin-pansing magbabago sa sitwasyon kapwa sa malapit sa Earth space at sa Earth mismo.

Ang nuclear power plant (NPP) ay magiging handa para sa paglipad sa 2018. Ito ay inihayag ng direktor ng Keldysh Center, akademiko Anatoly Koroteev. “Dapat nating ihanda ang unang sample (ng isang megawatt-class na nuclear power plant. – tala ng Expert Online) para sa mga flight test sa 2018. Kung lilipad man siya o hindi ay ibang usapan, maaaring may pila, ngunit dapat ay handa siyang lumipad,” ulat ng RIA Novosti sa kanyang mga salita. Ang nasa itaas ay nangangahulugan na ang isa sa mga pinaka-ambisyoso na proyekto ng Sobyet-Russian sa larangan ng paggalugad sa kalawakan ay pumapasok sa yugto ng agarang praktikal na pagpapatupad.

Ang kakanyahan ng proyektong ito, ang mga ugat nito ay bumalik sa kalagitnaan ng huling siglo, ay ito. Ngayon ang mga flight sa malapit sa Earth space ay isinasagawa sa mga rocket na gumagalaw dahil sa pagkasunog ng likido o solidong gasolina sa kanilang mga makina. Mahalaga, ito ay ang parehong engine tulad ng sa isang kotse. Sa isang kotse lamang ang gasolina, kapag sinunog, itulak ang mga piston sa mga cylinder, na inililipat ang enerhiya nito sa pamamagitan ng mga ito sa mga gulong. At sa isang rocket engine, ang pagsunog ng kerosene o heptyl ay direktang nagtutulak sa rocket pasulong.

Sa nakalipas na kalahating siglo, ang teknolohiyang rocket na ito ay ginawang perpekto sa buong mundo sa pinakamaliit na detalye. Ngunit inamin mismo ng mga rocket scientist na . Pagpapabuti - oo, ito ay kinakailangan. Sinusubukang taasan ang kargamento ng mga rocket mula sa kasalukuyang 23 tonelada hanggang 100 at kahit na 150 tonelada batay sa "pinabuting" mga makina ng pagkasunog - oo, kailangan mong subukan. Ngunit ito ay isang patay na dulo mula sa isang evolutionary point of view. " Gaano man karami ang ginagawa ng mga espesyalista sa rocket engine sa buong mundo, ang pinakamataas na epekto na makukuha natin ay kakalkulahin sa mga fraction ng isang porsyento. Sa halos pagsasalita, ang lahat ay na-squeezed out sa mga umiiral na rocket engine, maging sila likido o solid fuel, at ang mga pagtatangka upang taasan ang thrust at tiyak na salpok ay walang saysay lamang. Ang mga nuclear power propulsion system ay nagbibigay ng multifold na pagtaas. Gamit ang halimbawa ng paglipad patungong Mars, ngayon ay tumatagal ng isa at kalahati hanggang dalawang taon upang lumipad doon at pabalik, ngunit posibleng lumipad sa loob ng dalawa hanggang apat na buwan "- tinasa ng dating pinuno ng Russian Federal Space Agency ang sitwasyon sa isang pagkakataon Anatoly Perminov.

Samakatuwid, noong 2010, ang dating Pangulo ng Russia, at ngayon ay Punong Ministro Dmitry Medvedev Sa pagtatapos ng dekada na ito, isang utos ang ibinigay na lumikha sa ating bansa ng isang space transport at energy module batay sa isang megawatt-class na nuclear power plant. Upang bumuo ng proyektong ito hanggang 2018 mula sa mga pondo pederal na badyet, Roscosmos at Rosatom ay binalak na maglaan ng 17 bilyong rubles. 7.2 bilyon ng halagang ito ay inilaan sa korporasyon ng estado ng Rosatom para sa paglikha ng isang planta ng reaktor (ito ay ginagawa ng Dollezhal Research and Design Institute of Energy Engineering), 4 bilyon - sa Keldysh Center para sa paglikha ng isang nuclear power planta ng pagpapaandar. Ang 5.8 bilyong rubles ay inilalaan ng RSC Energia upang lumikha ng isang module ng transportasyon at enerhiya, iyon ay, sa madaling salita, isang rocket ship.

Naturally, ang lahat ng gawaing ito ay hindi ginagawa sa isang vacuum. Mula 1970 hanggang 1988, ang USSR lamang ang naglunsad ng higit sa tatlong dosenang spy satellite sa kalawakan, na nilagyan ng mga low-power nuclear power plant tulad ng Buk at Topaz. Ginamit ang mga ito upang lumikha ng isang all-weather system para sa pagsubaybay sa mga target sa ibabaw sa buong World Ocean at pagpapalabas ng target na pagtatalaga na may paghahatid sa mga carrier ng armas o command post - ang Legend naval space reconnaissance at target designation system (1978).

Ang mga kumpanya ng NASA at Amerikano na gumagawa ng spacecraft at ang kanilang mga sasakyan sa paghahatid ay hindi nakagawa ng isang nuclear reactor na gagana nang matatag sa kalawakan sa panahong ito, bagama't sinubukan nila nang tatlong beses. Samakatuwid, noong 1988, isang pagbabawal ang ipinasa sa UN sa paggamit ng spacecraft na may mga nuclear power propulsion system, at ang produksyon ng mga satellite ng US-A type na may nuclear propulsion na sakay sa Soviet Union ay hindi na ipinagpatuloy.

Sa parallel, sa 60-70s ng huling siglo, ang Keldysh Center ay isinasagawa aktibong gawain upang lumikha ng isang ion engine (electroplasma engine), na pinaka-angkop para sa paglikha ng isang high-power propulsion system na tumatakbo sa nuclear fuel. Ang reactor ay gumagawa ng init, na na-convert sa kuryente sa pamamagitan ng generator. Sa tulong ng kuryente, ang inert gas xenon sa naturang makina ay unang na-ionize, at pagkatapos ay ang mga positibong sisingilin na mga particle (positibong xenon ions) ay pinabilis sa isang electrostatic field sa isang naibigay na bilis at lumikha ng thrust kapag umaalis sa makina. Ito ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng ion engine, isang prototype na nalikha na sa Keldysh Center.

« Noong 90s ng 20th century, kami sa Keldysh Center ay nagpatuloy sa trabaho sa mga ion engine. Ngayon ang isang bagong kooperasyon ay dapat malikha para sa isang napakalakas na proyekto. Mayroon nang prototype ng isang ion engine kung saan ang pangunahing teknolohikal at Nakabubuo ng mga desisyon. Ngunit kailangan pa ring gumawa ng mga karaniwang produkto. Mayroon kaming nakatakdang deadline - sa 2018 ang produkto ay dapat na handa na para sa mga pagsubok sa paglipad, at sa 2015 ang pangunahing pagsubok sa makina ay dapat makumpleto. Susunod - mga pagsubok sa buhay at pagsubok ng buong yunit sa kabuuan.", nabanggit noong nakaraang taon ang pinuno ng departamento ng electrophysics Centro ng pagsasaliksik ipinangalan sa M.V. Keldysh, Propesor, Faculty ng Aerophysics at Space Research, MIPT Oleg Gorshkov.

Alin praktikal na gamit Russia mula sa mga pag-unlad na ito? Ang benepisyong ito ay higit na lumampas sa 17 bilyong rubles na nilalayon ng estado na gastusin sa 2018 sa paglikha ng isang launch vehicle na may sakay na nuclear power plant na may kapasidad na 1 MW. Una, ito ay isang dramatikong pagpapalawak ng mga kakayahan ng ating bansa at sangkatauhan sa pangkalahatan. Ang isang nuclear-powered spacecraft ay nagbibigay ng mga tunay na pagkakataon para sa mga tao na magawa ang mga bagay sa ibang mga planeta. Ngayon maraming mga bansa ang may ganitong mga barko. Nagpatuloy din sila sa Estados Unidos noong 2003, matapos makatanggap ang mga Amerikano ng dalawang sample ng mga satellite ng Russia na may mga plantang nuclear power.

Gayunpaman, sa kabila nito, isang miyembro ng espesyal na komisyon ng NASA sa mga manned flight Edward Crowley halimbawa, naniniwala siya na ang isang barko para sa isang internasyonal na paglipad sa Mars ay dapat magkaroon ng mga makinang nuklear ng Russia. " In demand karanasang Ruso sa larangan ng pag-unlad ng nuclear engine. Sa tingin ko Russia ay may isang napaka magandang karanasan kapwa sa pagbuo ng mga rocket engine at sa teknolohiyang nuklear. Mayroon din siyang malawak na karanasan sa pakikibagay ng tao sa mga kondisyon ng kalawakan, dahil Mga kosmonaut ng Russia gumawa ng napakahabang flight "," sinabi ni Crowley sa mga mamamahayag noong nakaraang tagsibol pagkatapos ng isang panayam sa Moscow State University tungkol sa mga plano ng Amerika para sa paggalugad ng kawaning kalawakan.

Pangalawa, ginagawang posible ng mga naturang barko na palakasin nang husto ang aktibidad sa malapit-Earth space at magbigay tunay na pagkakataon ang simula ng kolonisasyon ng Buwan (mayroon nang mga proyekto para sa pagtatayo ng mga nuclear power plant sa satellite ng Earth). " Isinasaalang-alang ang paggamit ng mga nuclear propulsion system para sa malalaking sistema ng tao, sa halip na para sa maliit na spacecraft, na maaaring lumipad sa iba pang mga uri ng mga installation gamit ang mga ion engine o solar wind energy. Ang mga nuclear propulsion system na may mga ion engine ay maaaring gamitin sa isang interorbital reusable tug. Halimbawa, maghatid ng kargamento sa pagitan ng mababa at matataas na orbit, at lumipad sa mga asteroid. Maaari kang lumikha ng magagamit muli na lunar tug o magpadala ng isang ekspedisyon sa Mars", sabi ni Propesor Oleg Gorshkov. Ang mga barkong tulad nito ay kapansin-pansing nagbabago sa ekonomiya ng paggalugad sa kalawakan. Ayon sa mga kalkulasyon ng mga espesyalista ng RSC Energia, binabawasan ng isang nuclear-powered launch vehicle ang gastos ng paglulunsad ng payload sa lunar orbit ng higit sa kalahati kumpara sa mga likidong rocket engine.

Pangatlo, ito ay mga bagong materyales at teknolohiya na gagawin sa panahon ng pagpapatupad ng proyektong ito at pagkatapos ay ipinakilala sa iba pang mga industriya - metalurhiya, mechanical engineering, atbp. Iyon ay, ito ay isa sa mga pambihirang proyekto na talagang makapagtutulak sa parehong Ruso at pandaigdigang ekonomiya.

Ginawang posible ng mga liquid rocket engine na makapunta ang mga tao sa kalawakan - sa malapit sa Earth orbit. Ngunit ang bilis ng jet stream sa isang liquid-propellant rocket engine ay hindi lalampas sa 4.5 km / s, at para sa mga flight sa ibang mga planeta sampu-sampung kilometro bawat segundo ay kinakailangan. Ang isang posibleng solusyon ay ang paggamit ng enerhiya ng mga reaksyong nuklear.

Ang praktikal na paglikha ng mga nuclear rocket engine (NRE) ay isinasagawa lamang ng USSR at USA. Noong 1955, sinimulan ng Estados Unidos na ipatupad ang Rover program upang bumuo ng isang nuclear rocket engine para sa mga sasakyang pangkalawakan. Pagkalipas ng tatlong taon, noong 1958, naging kasangkot ang NASA sa proyekto, na nagtakda ng isang tiyak na gawain para sa mga barko na may mga nuclear propulsion engine - isang paglipad patungo sa Buwan at Mars. Mula noon, ang programa ay nagsimulang tawaging NERVA, na nangangahulugang "nuclear engine para sa pag-install sa mga rocket."

Noong kalagitnaan ng 70s, sa loob ng balangkas ng programang ito, pinlano na magdisenyo ng isang nuclear rocket engine na may thrust na halos 30 tonelada (para sa paghahambing, ang karaniwang thrust ng mga likidong rocket engine noong panahong iyon ay humigit-kumulang 700 tonelada), ngunit na may bilis ng tambutso ng gas na 8.1 km/s. Gayunpaman, noong 1973 ang programa ay isinara dahil sa pagbabago sa mga interes ng US patungo sa space shuttle.

Sa USSR, ang disenyo ng unang nuclear powered engine ay isinagawa sa ikalawang kalahati ng 50s. Kasabay nito, ang mga taga-disenyo ng Sobyet, sa halip na lumikha ng isang full-scale na modelo, ay nagsimulang gumawa ng hiwalay na mga bahagi ng nuclear propulsion engine. At pagkatapos ang mga pag-unlad na ito ay nasubok sa pakikipag-ugnayan sa isang espesyal na binuo pulsed graphite reactor (IGR).

Noong 70-80s ng huling siglo, ang Salyut Design Bureau, ang Khimavtomatiki Design Bureau at ang Luch NPO ay lumikha ng mga proyekto ng space nuclear propulsion engine na RD-0411 at RD-0410 na may thrust na 40 at 3.6 tonelada, ayon sa pagkakabanggit. Sa panahon ng proseso ng disenyo, isang reaktor, isang malamig na makina at isang bench prototype ay ginawa para sa pagsubok.

Noong Hulyo 1961, inihayag ng akademikong Sobyet na si Andrei Sakharov ang proyekto ng pagsabog ng nukleyar sa isang pulong ng mga nangungunang siyentipikong nuklear sa Kremlin. Ang blaster ay may mga kumbensyonal na likidong rocket na makina para sa pag-alis, ngunit sa kalawakan ito ay dapat na magpapasabog ng maliliit na singil sa nuklear. Ang mga produktong fission na nabuo sa panahon ng pagsabog ay naglipat ng kanilang momentum sa barko, na naging sanhi ng paglipad nito. Gayunpaman, noong Agosto 5, 1963, isang kasunduan na nagbabawal sa mga pagsubok ng sandatang nuklear sa atmospera, kalawakan at sa ilalim ng tubig ay nilagdaan sa Moscow. Ito ang dahilan ng pagsasara ng nuclear explosion program.

Posible na ang pag-unlad ng mga nuclear powered engine ay nauna sa panahon nito. Gayunpaman, hindi sila masyadong napaaga. Pagkatapos ng lahat, ang paghahanda para sa isang manned flight sa ibang mga planeta ay tumatagal ng ilang dekada, at ang mga propulsion system para dito ay dapat ihanda nang maaga.

Disenyo ng nuclear rocket engine

Ang isang nuclear rocket engine (NRE) ay isang jet engine kung saan ang enerhiya na nabuo sa panahon ng isang nuclear decay o fusion reaction ay nagpapainit sa gumaganang fluid (madalas na hydrogen o ammonia).

Mayroong tatlong uri ng nuclear propulsion engine depende sa uri ng gasolina para sa reaktor:

• solidong yugto;
• likidong yugto;
• yugto ng gas.

Ang pinakakumpleto ay solidong yugto opsyon sa makina. Ang figure ay nagpapakita ng isang diagram ng pinakasimpleng nuclear powered engine na may solid nuclear fuel reactor. Ang gumaganang likido ay matatagpuan sa isang panlabas na tangke. Gamit ang isang bomba, ito ay ibinibigay sa silid ng makina. Sa silid, ang gumaganang likido ay sina-spray gamit ang mga nozzle at nakikipag-ugnayan sa nuclear fuel na gumagawa ng gasolina. Kapag pinainit, ito ay lumalawak at lumilipad palabas ng silid sa pamamagitan ng nozzle nang napakabilis.

Liquid phase— ang nuclear fuel sa reactor core ng naturang makina ay nasa likidong anyo. Ang mga parameter ng traksyon ng naturang mga makina ay mas mataas kaysa sa mga solid-phase na makina dahil sa mas mataas na temperatura ng reaktor.

SA gas-phase Ang NRE fuel (halimbawa, uranium) at ang working fluid ay nasa gaseous state (sa anyo ng plasma) at nasa working area. electromagnetic field. Ang uranium plasma na pinainit hanggang sampu-sampung libong digri ay naglilipat ng init sa gumaganang likido (halimbawa, hydrogen), na kung saan, ang pag-init sa mataas na temperatura ay bumubuo ng isang jet stream.

Batay sa uri ng reaksyong nuklear, ginawa ang pagkakaiba sa pagitan ng isang radioisotope rocket engine, isang thermonuclear rocket engine at isang nuclear engine mismo (ang enerhiya ng nuclear fission ay ginagamit).

Ang isang kagiliw-giliw na pagpipilian ay isang pulsed nuclear rocket engine - iminungkahi na gumamit ng nuclear charge bilang isang mapagkukunan ng enerhiya (gasolina). Ang ganitong mga pag-install ay maaaring nasa panloob at panlabas na mga uri.

Ang mga pangunahing bentahe ng mga nuclear powered engine ay:

• mataas na tiyak na salpok;
• makabuluhang reserbang enerhiya;
• pagiging compactness ng propulsion system;
• ang posibilidad na makakuha ng napakataas na thrust - sampu, daan at libu-libong tonelada sa isang vacuum.

Ang pangunahing kawalan ay ang mataas na panganib sa radiation ng propulsion system:

• mga flux ng penetrating radiation (gamma radiation, neutrons) sa panahon ng mga nuclear reaction;
• pag-alis ng mataas na radioactive compound ng uranium at mga haluang metal nito;
• pag-agos ng mga radioactive na gas kasama ang working fluid.

Samakatuwid, ang pagsisimula ng isang nuclear engine ay hindi katanggap-tanggap para sa paglulunsad mula sa ibabaw ng Earth dahil sa panganib ng radioactive contamination.