Βρήκα ένα ενδιαφέρον άρθρο. Γενικά, τα πυρηνικά διαστημόπλοια πάντα με ενδιέφεραν. Αυτό είναι το μέλλον της αστροναυτικής. Εκτεταμένη εργασία σε αυτό το θέμα πραγματοποιήθηκε επίσης στην ΕΣΣΔ. Το άρθρο αφορά μόνο αυτούς.
Στο διάστημα στην πυρηνική ενέργεια. Όνειρα και πραγματικότητα.
Διδάκτωρ Φυσικών και Μαθηματικών Επιστημών Yu
Το 1950 υπερασπίστηκα το πτυχίο μου ως μηχανικός-φυσικός στο Μηχανολογικό Ινστιτούτο της Μόσχας (MMI) του Υπουργείου Πυρομαχικών. Πέντε χρόνια νωρίτερα, το 1945, ιδρύθηκε εκεί η Σχολή Μηχανικών και Φυσικής, η οποία εκπαιδεύει ειδικούς για τη νέα βιομηχανία, των οποίων τα καθήκοντα περιλάμβαναν κυρίως την παραγωγή πυρηνικά όπλα. Η σχολή δεν υστερούσε σε κανέναν. Μαζί με τη θεμελιώδη φυσική στο πεδίο των πανεπιστημιακών μαθημάτων (μέθοδοι μαθηματικής φυσικής, θεωρία της σχετικότητας, κβαντική μηχανική, ηλεκτροδυναμική, στατιστική φυσική και άλλα), διδαχθήκαμε ένα πλήρες φάσμα επιστημονικών κλάδων μηχανικής: χημεία, μεταλλουργία, αντοχή υλικών, θεωρία μηχανισμών και μηχανών, κ.λπ. Δημιουργήθηκε από έναν εξαιρετικό Σοβιετικό φυσικό Alexander Ilyich Leypunsky, η Σχολή Μηχανικών και Φυσικής του MMI εξελίχθηκε με τον καιρό στο Ινστιτούτο Μηχανικής και Φυσικής της Μόσχας (MEPhI). Μια άλλη σχολή μηχανικών και φυσικής, η οποία επίσης αργότερα συγχωνεύθηκε σε MEPhI, δημιουργήθηκε στο Ινστιτούτο Μηχανικών Ενέργειας της Μόσχας (MPEI), αλλά αν στο MMI η κύρια έμφαση δόθηκε στο θεμελιώδης φυσικής, στη συνέχεια στο Energetichesky - στη θερμική και ηλεκτρική φυσική.
Μελετήσαμε την κβαντομηχανική από το βιβλίο του Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μπλοκίντσεφ. Φανταστείτε την έκπληξή μου όταν, μετά από ανάθεση, με έστειλαν να δουλέψω μαζί του. Εγώ, μανιώδης πειραματιστής (παιδί, χώριζα όλα τα ρολόγια του σπιτιού) και ξαφνικά βρίσκομαι με έναν διάσημο θεωρητικό. Με κατέλαβε ένας ελαφρύς πανικός, αλλά κατά την άφιξή μου στον τόπο - «Αντικείμενο Β» του Υπουργείου Εσωτερικών της ΕΣΣΔ στο Obninsk - συνειδητοποίησα αμέσως ότι μάταια ανησυχούσα.
Μέχρι εκείνη τη στιγμή, το κύριο θέμα του «Αντικείμενου Β», του οποίου μέχρι τον Ιούνιο του 1950 ήταν στην πραγματικότητα επικεφαλής ο A.I. Leypunsky, έχει ήδη σχηματιστεί. Εδώ δημιούργησαν αντιδραστήρες με εκτεταμένη αναπαραγωγή πυρηνικού καυσίμου - «γρήγορες εκτροφές». Ως διευθυντής, ο Blokhintsev ξεκίνησε την ανάπτυξη μιας νέας κατεύθυνσης - τη δημιουργία πυρηνικών κινητήρων για διαστημικές πτήσεις. Το mastering space ήταν ένα μακροχρόνιο όνειρο του Dmitry Ivanovich ακόμη και στα νιάτα του αλληλογραφούσε και συναντήθηκε με τον K.E. Τσιολκόφσκι. Νομίζω ότι η κατανόηση των γιγάντων δυνατοτήτων της πυρηνικής ενέργειας, με θερμογόνο δύναμη εκατομμύρια φορές υψηλότερη από τα καλύτερα χημικά καύσιμα, καθόρισε μονοπάτι ζωής DI. Μπλοχίντσεβα.
“You can’t see face to face”... Εκείνα τα χρόνια δεν καταλαβαίναμε πολλά. Μόνο τώρα, όταν επιτέλους παρουσιάστηκε η ευκαιρία να συγκριθούν οι πράξεις και τα πεπρωμένα των εξαιρετικών επιστημόνων του Ινστιτούτου Φυσικής και Ενέργειας (PEI) - το πρώην «Αντικείμενο Β», που μετονομάστηκε στις 31 Δεκεμβρίου 1966 - είναι σωστό, όπως φαίνεται για μένα, η κατανόηση των ιδεών που τους παρακίνησαν εκείνη τη στιγμή που αναδύθηκαν. Με όλη την ποικιλία των δραστηριοτήτων που είχε να αντιμετωπίσει το ινστιτούτο, είναι δυνατό να εντοπιστούν επιστημονικοί τομείς προτεραιότητας που ήταν στη σφαίρα των ενδιαφερόντων των κορυφαίων φυσικών του.
Το κύριο ενδιαφέρον του AIL (όπως αποκαλούνταν ο Alexander Ilyich Leypunsky πίσω από την πλάτη του στο ινστιτούτο) είναι η ανάπτυξη παγκόσμιας ενέργειας που βασίζεται σε αντιδραστήρες ταχείας αναπαραγωγής (πυρηνικοί αντιδραστήρες που δεν έχουν περιορισμούς στους πόρους πυρηνικών καυσίμων). Είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί η σημασία αυτού του πραγματικά «κοσμικού» προβλήματος στο οποίο αφιέρωσε τελευταίο τέταρτοαιώνες της ζωής του. Ο Leypunsky ξόδεψε μεγάλη προσπάθεια για την άμυνα της χώρας, ιδιαίτερα για τη δημιουργία πυρηνικών κινητήρων για υποβρύχια και βαρέα αεροσκάφη.
Ενδιαφέροντα D.I. Ο Blokhintsev (είχε το παρατσούκλι "D.I.") στόχευαν στην επίλυση του προβλήματος της χρήσης πυρηνικής ενέργειας για διαστημικές πτήσεις. Δυστυχώς, στα τέλη της δεκαετίας του 1950, αναγκάστηκε να εγκαταλείψει αυτό το έργο και να ηγηθεί της δημιουργίας ενός διεθνούς επιστημονικού κέντρου - του Κοινού Ινστιτούτου για την Πυρηνική Έρευνα στη Ντούμπνα. Εκεί εργάστηκε σε παλμικούς γρήγορους αντιδραστήρες - IBR. Αυτό έγινε το τελευταίο μεγάλο πράγμα της ζωής του.
Ένα γκολ - μία ομάδα
DI. Ο Blokhintsev, ο οποίος δίδασκε στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας στα τέλη της δεκαετίας του 1940, το παρατήρησε και στη συνέχεια κάλεσε τον νεαρό φυσικό Igor Bondarenko, ο οποίος κυριολεκτικά τρελάθηκε για πυρηνικά διαστημόπλοια, να εργαστεί στο Obninsk. Ο πρώτος του επιστημονικός επόπτης ήταν ο Α.Ι. Ο Leypunsky και ο Igor, φυσικά, ασχολήθηκαν με το θέμα του - γρήγοροι κτηνοτρόφοι.
Υπό Δ.Ι. Blokhintsev, μια ομάδα επιστημόνων που σχηματίστηκε γύρω από τον Bondarenko, που ενώθηκαν για να λύσουν τα προβλήματα της χρήσης της ατομικής ενέργειας στο διάστημα. Εκτός από τον Igor Ilyich Bondarenko, η ομάδα περιελάμβανε: Viktor Yakovlevich Pupko, Edwin Aleksandrovich Stumbur και τον συγγραφέα αυτών των γραμμών. Ο κύριος ιδεολόγος ήταν ο Ιγκόρ. Διεύθυνε ο Έντουιν πειραματικές μελέτεςεπίγεια μοντέλα πυρηνικών αντιδραστήρων διαστημικών εγκαταστάσεων. Εργάστηκα κυρίως σε κινητήρες πυραύλων «χαμηλής ώθησης» (η ώθηση σε αυτούς δημιουργείται από ένα είδος επιταχυντή - «ιόντων πρόωσης», που τροφοδοτείται από ενέργεια από διαστημικό πυρηνικό σταθμό). Ερευνήσαμε τις διαδικασίες
που ρέει σε προωθητές ιόντων, σε επίγειες βάσεις.
Για τον Viktor Pupko (στο μέλλον
έγινε επικεφαλής του τμήματος διαστημικής τεχνολογίας του IPPE) έγινε πολλή οργανωτική δουλειά. Ο Igor Ilyich Bondarenko ήταν ένας εξαιρετικός φυσικός. Είχε έντονη αίσθηση του πειραματισμού και έκανε απλά, κομψά και πολύ αποτελεσματικά πειράματα. Νομίζω ότι κανένας πειραματιστής, και ίσως λίγοι θεωρητικοί, δεν «ένιωσαν» τη θεμελιώδη φυσική. Πάντα ανταποκρινόμενος, ανοιχτός και φιλικός, ο Igor ήταν πραγματικά η ψυχή του ινστιτούτου. Μέχρι σήμερα, η IPPE ζει με τις ιδέες του. Ο Μπονταρένκο έζησε μια αδικαιολόγητα σύντομη ζωή. Το 1964, σε ηλικία 38 ετών, πέθανε τραγικά από ιατρικό λάθος. Ήταν σαν ο Θεός, βλέποντας πόσα είχε κάνει ο άνθρωπος, αποφάσισε ότι ήταν πάρα πολλά και πρόσταξε: «Φτάνει».
Κανείς δεν μπορεί παρά να θυμηθεί μια άλλη μοναδική προσωπικότητα - τον Vladimir Aleksandrovich Malykh, έναν τεχνολόγο «από τον Θεό», έναν σύγχρονο Λεσκόφσκι Lefty. Αν τα «προϊόντα» των προαναφερθέντων επιστημόνων ήταν κυρίως ιδέες και υπολογισμένες εκτιμήσεις της πραγματικότητάς τους, τότε τα έργα του Malykh είχαν πάντα μια έξοδο «σε μέταλλο». Ο τεχνολογικός της τομέας, που την εποχή της ακμής του IPPE αριθμούσε περισσότερους από δύο χιλιάδες υπαλλήλους, μπορούσε, χωρίς υπερβολές, να κάνει οτιδήποτε. Επιπλέον, ο ίδιος έπαιζε πάντα τον βασικό ρόλο.
V.A. Ο Malykh ξεκίνησε ως βοηθός εργαστηρίου σε ένα ερευνητικό ινστιτούτο πυρηνική φυσικήΤο MSU, έχοντας τρία μαθήματα στο τμήμα φυσικής, δεν του επέτρεψαν να ολοκληρώσω τις σπουδές μου από τον πόλεμο. Στα τέλη της δεκαετίας του 1940 κατάφερε να δημιουργήσει μια τεχνολογία για την παραγωγή τεχνικών κεραμικών με βάση το οξείδιο του βηρυλλίου, ένα μοναδικό διηλεκτρικό υλικό με υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Πριν από τον Malykh, πολλοί αγωνίστηκαν ανεπιτυχώς με αυτό το πρόβλημα. Και η κυψέλη καυσίμου που βασίζεται σε εμπορικό ανοξείδωτο χάλυβα και φυσικό ουράνιο, που αναπτύχθηκε από τον ίδιο για τον πρώτο πυρηνικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής, είναι ένα θαύμα εκείνη την εποχή και ακόμη και σήμερα. Ή το θερμιονικό στοιχείο καυσίμου του αντιδραστήρα-ηλεκτρική γεννήτρια που δημιουργήθηκε από τον Malykh για την τροφοδοσία του διαστημικού σκάφους - "γιρλάντα". Μέχρι τώρα δεν έχει εμφανιστεί κάτι καλύτερο σε αυτόν τον τομέα. Οι δημιουργίες του Malykh δεν ήταν παιχνίδια επίδειξης, αλλά στοιχεία πυρηνικής τεχνολογίας. Δούλεψαν μήνες και χρόνια. Ο Βλαντιμίρ Αλεξάντροβιτς έγινε Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, βραβευμένος Βραβείο Λένιν, Ήρωας Σοσιαλιστική Εργασία. Το 1964, πέθανε τραγικά από τις συνέπειες του στρατιωτικού σοκ.
Βήμα βήμα
S.P. Korolev και D.I. Ο Blokhintsev έχει από καιρό καλλιεργήσει το όνειρο της επανδρωμένης πτήσης στο διάστημα. Μεταξύ τους δημιουργήθηκαν στενοί δεσμοί εργασίας. Αλλά στις αρχές της δεκαετίας του 1950, στο απόγειο της ψυχρός πόλεμος«, δεν περιορίστηκε καμία δαπάνη μόνο για στρατιωτικούς σκοπούς. Η τεχνολογία πυραύλων θεωρούνταν μόνο ως φορέας πυρηνικών φορτίων και οι δορυφόροι δεν είχαν καν σκεφτεί. Εν τω μεταξύ, ο Bondarenko, γνωρίζοντας για τελευταία επιτεύγματαεπιστήμονες πυραύλων, υποστήριζαν επίμονα τη δημιουργία ενός τεχνητού δορυφόρου της Γης. Στη συνέχεια, κανείς δεν το θυμόταν αυτό.
Η ιστορία της δημιουργίας του πυραύλου που ανύψωσε τον πρώτο κοσμοναύτη του πλανήτη, τον Γιούρι Γκαγκάριν, στο διάστημα είναι ενδιαφέρουσα. Συνδέεται με το όνομα του Αντρέι Ντμίτριεβιτς Ζαχάρωφ. Στα τέλη της δεκαετίας του 1940, ανέπτυξε μια συνδυασμένη σχάση-θερμοπυρηνική γόμωση, την «ρουφηξιά», προφανώς ανεξάρτητα από τον «πατέρα της βόμβας υδρογόνου», τον Έντουαρντ Τέλερ, ο οποίος πρότεινε ένα παρόμοιο προϊόν που ονομάζεται «ξυπνητήρι». Ωστόσο, ο Teller σύντομα συνειδητοποίησε ότι ένα πυρηνικό φορτίο τέτοιου σχεδιασμού θα είχε «περιορισμένη» ισχύ, όχι περισσότερο από ~ 500 κιλοτόνους ισοδύναμου τόνου. Αυτό δεν αρκεί για ένα «απόλυτο» όπλο, οπότε το «ξυπνητήρι» εγκαταλείφθηκε. Στην Ένωση, το 1953, ανατινάχθηκε η σφολιάτα RDS-6s του Ζαχάρωφ.
Μετά από επιτυχείς δοκιμές και την εκλογή του Ζαχάρωφ ως ακαδημαϊκού, ο τότε επικεφαλής του Υπουργείου Μέσης Μηχανουργίας V.A. Ο Malyshev τον προσκάλεσε στη θέση του και του έθεσε το καθήκον να καθορίσει τις παραμέτρους της βόμβας επόμενης γενιάς. Ο Αντρέι Ντμίτριεβιτς υπολόγισε (χωρίς λεπτομερή μελέτη) το βάρος της νέας, πολύ πιο ισχυρής φόρτισης. Η έκθεση του Ζαχάρωφ αποτέλεσε τη βάση για ένα ψήφισμα της Κεντρικής Επιτροπής του ΚΚΣΕ και του Συμβουλίου Υπουργών της ΕΣΣΔ, το οποίο υποχρέωσε τον S.P. Korolev να αναπτύξει ένα βαλλιστικό όχημα εκτόξευσης για αυτή τη χρέωση. Ήταν ακριβώς αυτός ο πύραυλος R-7 που ονομάζεται "Vostok" που εκτόξευσε έναν τεχνητό δορυφόρο της Γης σε τροχιά το 1957 και ένα διαστημόπλοιο με τον Γιούρι Γκαγκάριν το 1961. Δεν υπήρχαν σχέδια να χρησιμοποιηθεί ως φορέας βαριάς πυρηνικής φόρτισης, αφού η ανάπτυξη των θερμοπυρηνικών όπλων ακολούθησε διαφορετικό δρόμο.
Επί αρχικό στάδιοδιαστημικό πυρηνικό πρόγραμμα IPPE μαζί με το Design Bureau V.N. Ο Chelomeya ανέπτυξε πυρηνικό πύραυλο κρουζ. Αυτή η κατεύθυνση δεν αναπτύχθηκε για πολύ και τελείωσε με υπολογισμούς και δοκιμές των στοιχείων κινητήρα που δημιουργήθηκαν στο τμήμα της V.A. Malykha. Στην ουσία, μιλούσαμε για ένα μη επανδρωμένο αεροσκάφος χαμηλής πτήσης με πυρηνικό κινητήρα ramjet και πυρηνική κεφαλή (ένα είδος πυρηνικού αναλόγου του "βουητού" - το γερμανικό V-1). Το σύστημα εκτοξεύτηκε χρησιμοποιώντας συμβατικούς ενισχυτές πυραύλων. Μετά την επίτευξη μιας δεδομένης ταχύτητας, η ώθηση δημιουργήθηκε από τον ατμοσφαιρικό αέρα, που θερμάνθηκε από μια αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης οξειδίου του βηρυλλίου εμποτισμένου με εμπλουτισμένο ουράνιο.
Σε γενικές γραμμές, η ικανότητα ενός πυραύλου να εκτελεί ένα συγκεκριμένο έργο αστροναυτικής καθορίζεται από την ταχύτητα που αποκτά αφού εξαντλήσει ολόκληρη την παροχή του ρευστού εργασίας (καύσιμο και οξειδωτικό). Υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο Tsiolkovsky: V = c×lnMn/ Mk, όπου c είναι η ταχύτητα εξαγωγής του ρευστού εργασίας και Mn και Mk είναι η αρχική και η τελική μάζα του πυραύλου. Στους συμβατικούς χημικούς πυραύλους, η ταχύτητα των καυσαερίων καθορίζεται από τη θερμοκρασία στο θάλαμο καύσης, τον τύπο του καυσίμου και του οξειδωτικού και το μοριακό βάρος των προϊόντων καύσης. Για παράδειγμα, οι Αμερικανοί χρησιμοποίησαν υδρογόνο ως καύσιμο στη μονάδα καθόδου για να προσγειώσουν αστροναύτες στη Σελήνη. Το προϊόν της καύσης του είναι το νερό, του οποίου το μοριακό βάρος είναι σχετικά χαμηλό και ο ρυθμός ροής είναι 1,3 φορές υψηλότερος από ό,τι κατά την καύση κηροζίνης. Αυτό είναι αρκετό για το όχημα καθόδου με αστροναύτες να φτάσει στην επιφάνεια της Σελήνης και στη συνέχεια να τους επιστρέψει στην τροχιά του τεχνητού δορυφόρου του. Η εργασία του Κορόλεφ με καύσιμο υδρογόνου ανεστάλη λόγω ατυχήματος με ανθρώπινα θύματα. Δεν είχαμε χρόνο να δημιουργήσουμε ένα σεληνιακό προσεδάφιο για ανθρώπους.
Ένας από τους τρόπους για να αυξηθεί σημαντικά ο ρυθμός των καυσαερίων είναι η δημιουργία πυρηνικών θερμικών πυραύλων. Για εμάς επρόκειτο για βαλλιστικούς πυρηνικούς πύραυλους (BAR) με βεληνεκές πολλών χιλιάδων χιλιομέτρων (κοινό έργο OKB-1 και IPPE), ενώ για τους Αμερικανούς χρησιμοποιήθηκαν παρόμοια συστήματα τύπου «Kiwi». Οι κινητήρες δοκιμάστηκαν σε χώρους δοκιμών κοντά στο Σεμιπαλατίνσκ και τη Νεβάδα. Η αρχή της λειτουργίας τους είναι η εξής: το υδρογόνο θερμαίνεται μέσα πυρηνικός αντιδραστήραςπριν υψηλές θερμοκρασίες, περνά σε ατομική κατάσταση και με αυτή τη μορφή ρέει έξω από τον πύραυλο. Σε αυτή την περίπτωση, η ταχύτητα της εξάτμισης αυξάνεται κατά περισσότερο από τέσσερις φορές σε σύγκριση με έναν πύραυλο χημικού υδρογόνου. Το ερώτημα ήταν να μάθουμε σε ποια θερμοκρασία θα μπορούσε να θερμανθεί το υδρογόνο σε έναν αντιδραστήρα με στερεά. κυψέλες καυσίμου. Οι υπολογισμοί έδωσαν περίπου 3000°K.
Στο NII-1, του οποίου ο επιστημονικός διευθυντής ήταν ο Mstislav Vsevolodovich Keldysh (τότε Πρόεδρος της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ), το τμήμα του V.M. Ο Ievleva, με τη συμμετοχή του IPPE, εργαζόταν σε ένα εντελώς φανταστικό σχέδιο - έναν αντιδραστήρα αέριας φάσης στον οποίο λαμβάνει χώρα μια αλυσιδωτή αντίδραση σε ένα μείγμα αερίου ουρανίου και υδρογόνου. Το υδρογόνο ρέει από έναν τέτοιο αντιδραστήρα δέκα φορές πιο γρήγορα από ότι από έναν αντιδραστήρα στερεού καυσίμου, ενώ το ουράνιο διαχωρίζεται και παραμένει στον πυρήνα. Μία από τις ιδέες περιελάμβανε τη χρήση φυγοκεντρικού διαχωρισμού, όταν ένα θερμό αέριο μίγμα ουρανίου και υδρογόνου «στροβιλίζεται» από το εισερχόμενο ψυχρό υδρογόνο, ως αποτέλεσμα του οποίου το ουράνιο και το υδρογόνο διαχωρίζονται, όπως σε μια φυγόκεντρο. Ο Ievlev προσπάθησε, στην πραγματικότητα, να αναπαράγει άμεσα τις διεργασίες στον θάλαμο καύσης ενός χημικού πυραύλου, χρησιμοποιώντας ως πηγή ενέργειας όχι τη θερμότητα της καύσης του καυσίμου, αλλά την αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης. Αυτό άνοιξε το δρόμο για την πλήρη χρήση της ενεργειακής ικανότητας των ατομικών πυρήνων. Αλλά το ζήτημα της πιθανότητας καθαρού υδρογόνου (χωρίς ουράνιο) να ρέει έξω από τον αντιδραστήρα παρέμεινε άλυτο, για να μην αναφέρουμε τεχνικά προβλήματασχετίζεται με τη συγκράτηση μειγμάτων αερίων υψηλής θερμοκρασίας σε πιέσεις εκατοντάδων ατμοσφαιρών.
Οι εργασίες της IPPE για τους βαλλιστικούς πυρηνικούς πυραύλους ολοκληρώθηκαν το 1969-1970 με «δοκιμές πυρός» στο χώρο δοκιμών του Semipalatinsk ενός πρωτότυπου πυρηνικού πυραυλοκινητήρα με στοιχεία στερεού καυσίμου. Δημιουργήθηκε από το IPPE σε συνεργασία με το Voronezh Design Bureau A.D. Konopatov, Μόσχα Ερευνητικό Ινστιτούτο-1 και μια σειρά από άλλες τεχνολογικές ομάδες. Η βάση του κινητήρα με ώθηση 3,6 τόνων ήταν ο πυρηνικός αντιδραστήρας IR-100 με στοιχεία καυσίμου από στερεό διάλυμα καρβιδίου ουρανίου και καρβιδίου ζιρκονίου. Η θερμοκρασία του υδρογόνου έφτασε τους 3000°K με ισχύ αντιδραστήρα ~170 MW.
Πυρηνικοί πύραυλοι χαμηλής ώσης
Μέχρι στιγμής μιλούσαμε για πυραύλους με ώθηση που υπερβαίνει το βάρος τους, οι οποίοι θα μπορούσαν να εκτοξευθούν από την επιφάνεια της Γης. Σε τέτοια συστήματα, η αύξηση της ταχύτητας των καυσαερίων καθιστά δυνατή τη μείωση της παροχής ρευστού εργασίας, την αύξηση του ωφέλιμου φορτίου και την εξάλειψη της λειτουργίας πολλαπλών σταδίων. Ωστόσο, υπάρχουν τρόποι για να επιτευχθούν πρακτικά απεριόριστες ταχύτητες εκροής, για παράδειγμα, επιτάχυνση της ύλης από ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Εργάστηκα σε αυτόν τον τομέα σε στενή επαφή με τον Igor Bondarenko για σχεδόν 15 χρόνια.
Η επιτάχυνση ενός πυραύλου με κινητήρα ηλεκτρικής πρόωσης (EPE) καθορίζεται από τον λόγο της ειδικής ισχύος του διαστημικού πυρηνικού σταθμού (SNPP) που είναι εγκατεστημένος σε αυτά προς την ταχύτητα εξάτμισης. Στο άμεσο μέλλον πυκνότητα ισχύοςΤο KNPP, προφανώς, δεν θα υπερβαίνει το 1 kW/kg. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατή η δημιουργία πυραύλων με χαμηλή ώθηση, δεκάδες και εκατοντάδες φορές μικρότερη από το βάρος του πυραύλου και με πολύ χαμηλή κατανάλωση του ρευστού εργασίας. Ένας τέτοιος πύραυλος μπορεί να εκτοξευτεί μόνο από την τροχιά ενός τεχνητού δορυφόρου της Γης και, επιταχυνόμενος αργά, να φτάσει σε υψηλές ταχύτητες.
Για πτήσεις εντός του Ηλιακού Συστήματος χρειάζονται πύραυλοι με ταχύτητα εξάτμισης 50-500 km/s και για πτήσεις προς τα αστέρια «πύραυλοι φωτονίων» που ξεπερνούν τη φαντασία μας με ταχύτητα εξάτμισης ίση με την ταχύτητα του φωτός. Για να πραγματοποιηθεί μια διαστημική πτήση μεγάλων αποστάσεων οποιουδήποτε λογικού χρόνου, απαιτείται αφάνταστη πυκνότητα ισχύος των σταθμών παραγωγής ενέργειας. Δεν είναι ακόμη δυνατό να φανταστεί κανείς σε ποιες φυσικές διαδικασίες θα μπορούσαν να βασιστούν.
Οι υπολογισμοί έχουν δείξει ότι κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Αντιπαράθεσης, όταν η Γη και ο Άρης είναι πιο κοντά ο ένας στον άλλο, είναι δυνατό να πετάξει ένα πυρηνικό διαστημόπλοιο με πλήρωμα στον Άρη σε ένα χρόνο και να το επιστρέψει στην τροχιά ενός τεχνητού δορυφόρου της Γης. Το συνολικό βάρος ενός τέτοιου πλοίου είναι περίπου 5 τόνοι (συμπεριλαμβανομένης της παροχής του ρευστού εργασίας - καισίου, ίσο με 1,6 τόνους). Καθορίζεται κυρίως από τη μάζα του KNPP με ισχύ 5 MW και η ώθηση jet καθορίζεται από μια δέσμη ιόντων καισίου δύο μεγαβάτ με ενέργεια 7 kiloelectrovolts *. Το πλοίο εκτοξεύεται από την τροχιά ενός τεχνητού δορυφόρου της Γης, μπαίνει στην τροχιά ενός δορυφόρου του Άρη και θα πρέπει να κατέβει στην επιφάνειά του με μια συσκευή με χημική μηχανή υδρογόνου, παρόμοια με την αμερικανική σεληνιακή.
Αυτή η κατεύθυνση, με βάση τεχνικές λύσειςείναι δυνατό σήμερα, μια μεγάλη σειρά εργασιών αφιερώθηκε στο IPPE.
Προώθηση ιόντων
Εκείνα τα χρόνια, συζητήθηκαν τρόποι δημιουργίας διαφόρων συστημάτων ηλεκτρικής πρόωσης για διαστημόπλοια, όπως «όπλα πλάσματος», ηλεκτροστατικοί επιταχυντές «σκόνης» ή σταγονίδια υγρού. Ωστόσο, καμία από τις ιδέες δεν είχε σαφή βάση. φυσική βάση. Η ανακάλυψη ήταν ο επιφανειακός ιονισμός του καισίου.
Πίσω στη δεκαετία του 20 του περασμένου αιώνα, ο Αμερικανός φυσικός Irving Langmuir ανακάλυψε τον επιφανειακό ιονισμό των αλκαλικών μετάλλων. Όταν ένα άτομο καισίου εξατμίζεται από την επιφάνεια ενός μετάλλου (στην περίπτωσή μας, βολφράμιο), του οποίου η συνάρτηση εργασίας ηλεκτρονίων είναι μεγαλύτερη από το δυναμικό ιοντισμού καισίου, σχεδόν στο 100% των περιπτώσεων χάνει ένα ασθενώς συνδεδεμένο ηλεκτρόνιο και αποδεικνύεται ότι είναι ένα μεμονωμένο φορτισμένο ιόν. Έτσι, ο επιφανειακός ιονισμός του καισίου στο βολφράμιο είναι η φυσική διαδικασία που καθιστά δυνατή τη δημιουργία μιας διάταξης προώθησης ιόντων με σχεδόν 100% χρήση του ρευστού εργασίας και με ενεργειακή απόδοση κοντά στην ενότητα.
Ο συνάδελφός μας Stal Yakovlevich Lebedev έπαιξε σημαντικό ρόλο στη δημιουργία μοντέλων ενός συστήματος προώθησης ιόντων αυτού του τύπου. Με την σιδερένια επιμονή και επιμονή του, ξεπέρασε όλα τα εμπόδια. Ως αποτέλεσμα, ήταν δυνατή η αναπαραγωγή ενός επίπεδου κυκλώματος πρόωσης ιόντων τριών ηλεκτροδίων σε μέταλλο. Το πρώτο ηλεκτρόδιο είναι μια πλάκα βολφραμίου διαστάσεων περίπου 10x10 cm με δυναμικό +7 kV, το δεύτερο είναι ένα πλέγμα βολφραμίου με δυναμικό -3 kV και το τρίτο είναι ένα πλέγμα βολφραμίου με θωρακισμένο με μηδενικό δυναμικό. Το «μοριακό όπλο» παρήγαγε μια δέσμη ατμού καισίου, η οποία, μέσω όλων των δικτύων, έπεσε στην επιφάνεια της πλάκας βολφραμίου. Μια ισορροπημένη και βαθμονομημένη μεταλλική πλάκα, η λεγόμενη ισορροπία, χρησίμευε για τη μέτρηση της «δύναμης», δηλαδή την ώθηση της δέσμης ιόντων.
Η τάση επιτάχυνσης στο πρώτο πλέγμα επιταχύνει τα ιόντα καισίου στα 10.000 eV, η επιβραδυνόμενη τάση στο δεύτερο δίκτυο τα επιβραδύνει στα 7.000 eV. Αυτή είναι η ενέργεια με την οποία τα ιόντα πρέπει να φύγουν από τον προωθητή, η οποία αντιστοιχεί σε ταχύτητα εξάτμισης 100 km/s. Αλλά μια δέσμη ιόντων, που περιορίζεται από το διαστημικό φορτίο, δεν μπορεί να «πατήσει στο διάστημα». Το ογκομετρικό φορτίο των ιόντων πρέπει να αντισταθμιστεί από ηλεκτρόνια για να σχηματιστεί ένα οιονεί ουδέτερο πλάσμα, το οποίο εξαπλώνεται ανεμπόδιστα στο διάστημα και δημιουργεί αντιδραστική ώθηση. Η πηγή ηλεκτρονίων για την αντιστάθμιση του φορτίου όγκου της δέσμης ιόντων είναι το τρίτο πλέγμα (κάθοδος) που θερμαίνεται από το ρεύμα. Το δεύτερο, «μπλοκάρισμα» πλέγμα εμποδίζει τα ηλεκτρόνια να φτάσουν από την κάθοδο στην πλάκα βολφραμίου.
Η πρώτη εμπειρία με το μοντέλο ιοντικής πρόωσης σηματοδότησε την αρχή για περισσότερα από δέκα χρόνια δουλειάς. Ένα από τα πιο πρόσφατα μοντέλα, με πορώδες πομπό βολφραμίου, που δημιουργήθηκε το 1965, παρήγαγε «ώση» περίπου 20 g σε ρεύμα δέσμης ιόντων 20 A, είχε ποσοστό χρησιμοποίησης ενέργειας περίπου 90% και χρησιμοποίηση ύλης 95%.
Άμεση μετατροπή της πυρηνικής θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια
Τρόποι για την απευθείας μετατροπή της ενέργειας της πυρηνικής σχάσης σε ηλεκτρική ενέργεια δεν έχουν ακόμη βρεθεί. Δεν μπορούμε ακόμα να κάνουμε χωρίς έναν ενδιάμεσο σύνδεσμο - έναν θερμικό κινητήρα. Δεδομένου ότι η απόδοσή του είναι πάντα μικρότερη από ένα, η «απόβλητη» θερμότητα πρέπει να τοποθετηθεί κάπου. Δεν υπάρχουν προβλήματα με αυτό στη γη, στο νερό ή στον αέρα. Στο διάστημα, υπάρχει μόνο ένας τρόπος - η θερμική ακτινοβολία. Έτσι, το KNPP δεν μπορεί να κάνει χωρίς έναν "ψυγείο-εκπομπό". Η πυκνότητα ακτινοβολίας είναι ανάλογη με την τέταρτη δύναμη της απόλυτης θερμοκρασίας, επομένως η θερμοκρασία του ψυγείου που ακτινοβολεί πρέπει να είναι όσο το δυνατόν υψηλότερη. Στη συνέχεια, θα είναι δυνατό να μειωθεί η περιοχή της επιφάνειας ακτινοβολίας και, κατά συνέπεια, η μάζα του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Καταλήξαμε στην ιδέα να χρησιμοποιήσουμε «άμεση» μετατροπή της πυρηνικής θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια, χωρίς στρόβιλο ή γεννήτρια, η οποία φαινόταν πιο αξιόπιστη όταν πολύωρη δουλειάστην περιοχή υψηλής θερμοκρασίας.
Από τη βιβλιογραφία που γνωρίζαμε για τα έργα του A.F. Ioffe - ο ιδρυτής της σοβιετικής σχολής τεχνικής φυσικής, πρωτοπόρος στην έρευνα των ημιαγωγών στην ΕΣΣΔ. Λίγοι θυμούνται τώρα τις τρέχουσες πηγές που ανέπτυξε, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια του Μεγάλου Πατριωτικού Πολέμου. Πατριωτικός Πόλεμος. Εκείνη την εποχή, περισσότερα από ένα αποσπάσματα παρτιζάνων είχαν επαφή με την ηπειρωτική χώρα χάρη στις θερμοηλεκτρικές γεννήτριες «κηροζίνης» TEG - Ioffe. Μια «στέμμα» από TEG (ήταν ένα σύνολο στοιχείων ημιαγωγών) τοποθετήθηκε σε μια λάμπα κηροζίνης και τα καλώδιά της συνδέθηκαν με ραδιοεξοπλισμό. Τα «καυτά» άκρα των στοιχείων θερμάνθηκαν από τη φλόγα μιας λάμπας κηροζίνης, τα «κρύα» άκρα ψύχονταν στον αέρα. Η ροή θερμότητας που διέρχεται από τον ημιαγωγό που παράγεται ηλεκτροκινητική δύναμη, που ήταν αρκετό για μια συνεδρία επικοινωνίας, και στα μεσοδιαστήματα μεταξύ τους το TEG φόρτιζε την μπαταρία. Όταν, δέκα χρόνια μετά τη Νίκη, επισκεφτήκαμε το εργοστάσιο της TEG της Μόσχας, αποδείχθηκε ότι εξακολουθούσαν να πωλούνται. Πολλοί χωρικοί είχαν τότε οικονομικά ραδιόφωνα Rodina με λάμπες άμεσης θέρμανσης, που τροφοδοτούνταν από μπαταρία. Αντ' αυτού χρησιμοποιήθηκαν συχνά ετικέτες.
Το πρόβλημα με το TEG κηροζίνης είναι η χαμηλή του απόδοση (μόνο περίπου 3,5%) και η χαμηλή μέγιστη θερμοκρασία (350°K). Αλλά η απλότητα και η αξιοπιστία αυτών των συσκευών προσέλκυσε τους προγραμματιστές. Έτσι, οι μετατροπείς ημιαγωγών που αναπτύχθηκαν από την ομάδα της I.G. Ο Gverdtsiteli στο Ινστιτούτο Φυσικής και Τεχνολογίας του Σουχούμι, βρήκε εφαρμογή σε διαστημικές εγκαταστάσεις τύπου Buk.
Κάποτε ο Α.Φ. Ο Ioffe πρότεινε έναν άλλο θερμιονικό μετατροπέα - μια δίοδο στο κενό. Η αρχή της λειτουργίας του είναι η εξής: η θερμαινόμενη κάθοδος εκπέμπει ηλεκτρόνια, μερικά από αυτά, ξεπερνώντας το δυναμικό της ανόδου, κάνουν δουλειά. Πολύ υψηλότερη απόδοση (20-25%) αναμενόταν από αυτή τη συσκευή σε θερμοκρασίες λειτουργίας πάνω από 1000°K. Επιπλέον, σε αντίθεση με έναν ημιαγωγό, μια δίοδος κενού δεν φοβάται την ακτινοβολία νετρονίων και μπορεί να συνδυαστεί με έναν πυρηνικό αντιδραστήρα. Ωστόσο, αποδείχθηκε ότι ήταν αδύνατο να εφαρμοστεί η ιδέα ενός μετατροπέα Ioffe "κενού". Όπως σε μια συσκευή προώθησης ιόντων, σε έναν μετατροπέα κενού πρέπει να απαλλαγείτε από το διαστημικό φορτίο, αλλά αυτή τη φορά όχι ιόντα, αλλά ηλεκτρόνια. Ο Α.Φ. Το Ioffe προοριζόταν να χρησιμοποιήσει κενά micron μεταξύ της καθόδου και της ανόδου σε έναν μετατροπέα κενού, κάτι που είναι πρακτικά αδύνατο υπό συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών και θερμικών παραμορφώσεων. Εδώ είναι χρήσιμο το καίσιο: ένα ιόν καισίου που παράγεται από επιφανειακό ιονισμό στην κάθοδο αντισταθμίζει το διαστημικό φορτίο περίπου 500 ηλεκτρονίων! Στην ουσία, ένας μετατροπέας καισίου είναι μια «αντίστροφη» προωστική συσκευή ιόντων. Φυσικές διεργασίεςείναι κοντά.
«Γιρλάντες» του V.A. Malykha
Ένα από τα αποτελέσματα των εργασιών της IPPE στους θερμιονικούς μετατροπείς ήταν η δημιουργία της V.A. Malykh και σειριακή παραγωγή στο τμήμα στοιχείων καυσίμου του από θερμιονικούς μετατροπείς συνδεδεμένους σε σειρά - «γιρλάντες» για τον αντιδραστήρα Topaz. Παρείχαν έως και 30 V - εκατό φορές περισσότερο από τους μετατροπείς ενός στοιχείου που δημιουργήθηκαν από "ανταγωνιστικούς οργανισμούς" - ο όμιλος Leningrad M.B. Barabash και αργότερα - το Ινστιτούτο Ατομικής Ενέργειας. Αυτό κατέστησε δυνατή την «αφαίρεση» δεκάδων και εκατοντάδων φορές περισσότερης ισχύος από τον αντιδραστήρα. Ωστόσο, η αξιοπιστία του συστήματος, γεμάτο με χιλιάδες θερμιονικά στοιχεία, προκάλεσε ανησυχίες. Ταυτόχρονα, οι ατμοστρόβιλοι και οι εγκαταστάσεις αεριοστροβίλου λειτουργούσαν χωρίς αστοχίες, επομένως δώσαμε προσοχή και στην «μηχανή» μετατροπή της πυρηνικής θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Η όλη δυσκολία βρισκόταν στον πόρο, γιατί στις διαστημικές πτήσεις μεγάλων αποστάσεων, οι στροβιλογεννήτριες πρέπει να λειτουργούν για ένα έτος, δύο ή και αρκετά χρόνια. Για να μειωθεί η φθορά, οι «στροφές» (ταχύτητα περιστροφής του στροβίλου) πρέπει να γίνονται όσο το δυνατόν χαμηλότερες. Από την άλλη πλευρά, ένας στρόβιλος λειτουργεί αποτελεσματικά εάν η ταχύτητα των μορίων αερίου ή ατμού είναι κοντά στην ταχύτητα των πτερυγίων του. Επομένως, πρώτα εξετάσαμε τη χρήση του βαρύτερου - ατμού υδραργύρου. Μας τρόμαξε όμως η έντονη διάβρωση του σιδήρου και του ανοξείδωτου χάλυβα που διεγείρεται από την ακτινοβολία που σημειώθηκε σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα που ψύχθηκε με υδράργυρο. Σε δύο εβδομάδες, η διάβρωση «έφαγε» τα στοιχεία καυσίμου του πειραματικού γρήγορου αντιδραστήρα «Clementine» στο εργαστήριο Argonne (ΗΠΑ, 1949) και του αντιδραστήρα BR-2 στο IPPE (USSR, Obninsk, 1956).
Ο ατμός καλίου αποδείχθηκε δελεαστικός. Ο αντιδραστήρας με κάλιο που βράζει μέσα του αποτέλεσε τη βάση του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής που αναπτύσσαμε για ένα διαστημόπλοιο χαμηλής ώσης - ο ατμός καλίου περιστράφηκε τη στροβιλογεννήτρια. Αυτή η μέθοδος «μηχανής» μετατροπής της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια επέτρεψε να υπολογίζεται σε απόδοση έως και 40%, ενώ οι πραγματικές θερμιονικές εγκαταστάσεις παρείχαν απόδοση μόνο περίπου 7%. Ωστόσο, το KNPP με «μηχανή» μετατροπή της πυρηνικής θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια δεν αναπτύχθηκε. Το θέμα έληξε με τη δημοσιοποίηση μιας λεπτομερούς αναφοράς, ουσιαστικά μιας «φυσικής σημείωσης» προς τεχνικό έργοδιαστημόπλοιο χαμηλής ώσης για πτήση με πλήρωμα στον Άρη. Το ίδιο το έργο δεν αναπτύχθηκε ποτέ.
Αργότερα, νομίζω, το ενδιαφέρον για διαστημικές πτήσεις με χρήση πυρηνικών πυραύλων απλώς εξαφανίστηκε. Μετά το θάνατο του Σεργκέι Παβλόβιτς Κορόλεφ, η υποστήριξη για τις εργασίες της IPPE για την πρόωση ιόντων και τους πυρηνικούς σταθμούς «μηχανής» αποδυναμώθηκε αισθητά. Επικεφαλής του OKB-1 ήταν ο Valentin Petrovich Glushko, ο οποίος δεν είχε κανένα ενδιαφέρον για τολμηρά, πολλά υποσχόμενα έργα. Το Energia Design Bureau, το οποίο δημιούργησε, κατασκεύασε ισχυρούς χημικούς πυραύλους και το διαστημόπλοιο Buran που επέστρεφε στη Γη.
«Buk» και «Topaz» στους δορυφόρους της σειράς «Cosmos».
Οι εργασίες για τη δημιουργία του KNPP με άμεση μετατροπή της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια, τώρα ως πηγές ενέργειας για ισχυρούς ραδιοφωνικούς δορυφόρους (διαστημικοί σταθμοί ραντάρ και τηλεοπτικοί σταθμοί), συνεχίστηκαν μέχρι την έναρξη της περεστρόικα. Από το 1970 έως το 1988, περίπου 30 δορυφόροι ραντάρ εκτοξεύτηκαν στο διάστημα με πυρηνικούς σταθμούς Buk με αντιδραστήρες μετατροπέα ημιαγωγών και δύο με θερμιονικές μονάδες Topaz. Το Buk, στην πραγματικότητα, ήταν ένας TEG - ένας μετατροπέας Ioffe ημιαγωγού, αλλά αντί για λάμπα κηροζίνης χρησιμοποιούσε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα. Ήταν ένας γρήγορος αντιδραστήρας με ισχύ έως και 100 kW. Το πλήρες φορτίο ουρανίου υψηλής εμπλουτισμού ήταν περίπου 30 κιλά. Η θερμότητα από τον πυρήνα μεταφέρθηκε υγρό μέταλλο— ευτηκτικό κράμα νατρίου με κάλιο για μπαταρίες ημιαγωγών. Ηλεκτρική ενέργειαέφτασε τα 5 kW.
Η εγκατάσταση Buk, υπό την επιστημονική καθοδήγηση του IPPE, αναπτύχθηκε από τους ειδικούς του OKB-670 M.M. Bondaryuk, αργότερα - NPO "Red Star" (επικεφαλής σχεδιαστής - G.M. Gryaznov). Το Γραφείο Σχεδιασμού του Dnepropetrovsk Yuzhmash (επικεφαλής σχεδιαστής - M.K. Yangel) είχε επιφορτιστεί με τη δημιουργία ενός οχήματος εκτόξευσης για την εκτόξευση του δορυφόρου σε τροχιά.
Ο χρόνος λειτουργίας του “Buk” είναι 1-3 μήνες. Εάν η εγκατάσταση αποτύγχανε, ο δορυφόρος μεταφέρθηκε σε μακροπρόθεσμη τροχιά σε υψόμετρο 1000 km. Πάνω από σχεδόν 20 χρόνια εκτοξεύσεων, υπήρξαν τρεις περιπτώσεις δορυφόρου που έπεσε στη Γη: δύο στον ωκεανό και μία στην ξηρά, στον Καναδά, κοντά στη Μεγάλη Σκλάβη Λίμνη. Εκεί έπεσε το Kosmos-954, που εκτοξεύτηκε στις 24 Ιανουαρίου 1978. Δούλεψε 3,5 μήνες. Τα στοιχεία ουρανίου του δορυφόρου κάηκαν εντελώς στην ατμόσφαιρα. Στο έδαφος βρέθηκαν μόνο τα υπολείμματα ενός ανακλαστήρα βηρυλλίου και μπαταριών ημιαγωγών. (Όλα αυτά τα δεδομένα παρουσιάζονται στην κοινή έκθεση των ατομικών επιτροπών των ΗΠΑ και του Καναδά για την Operation Morning Light.)
Το θερμιονικό πυρηνικό εργοστάσιο Topaz χρησιμοποιούσε θερμικό αντιδραστήρα ισχύος έως 150 kW. Το πλήρες φορτίο ουρανίου ήταν περίπου 12 κιλά - σημαντικά μικρότερο από αυτό του Buk. Η βάση του αντιδραστήρα ήταν στοιχεία καυσίμου - "γιρλάντες", που αναπτύχθηκαν και κατασκευάστηκαν από τον όμιλο του Malykh. Αποτελούνταν από μια αλυσίδα θερμοστοιχείων: η κάθοδος ήταν μια «δακτυλήθρα» από βολφράμιο ή μολυβδαίνιο, γεμάτη με οξείδιο ουρανίου, η άνοδος ήταν ένας σωλήνας νιοβίου με λεπτό τοίχωμα, που ψύχθηκε από υγρό νάτριο-κάλιο. Η θερμοκρασία της καθόδου έφτασε τους 1650°C. Η ηλεκτρική ισχύς της εγκατάστασης έφτασε τα 10 kW.
Το πρώτο μοντέλο πτήσης, ο δορυφόρος Cosmos-1818 με την εγκατάσταση Topaz, μπήκε σε τροχιά στις 2 Φεβρουαρίου 1987 και λειτούργησε άψογα για έξι μήνες μέχρι να εξαντληθούν τα αποθέματα καισίου. Ο δεύτερος δορυφόρος, Cosmos-1876, εκτοξεύτηκε ένα χρόνο αργότερα. Εργάστηκε σε τροχιά σχεδόν δύο φορές περισσότερο. Ο κύριος προγραμματιστής του Topaz ήταν το MMZ Soyuz Design Bureau, με επικεφαλής τον S.K. Tumansky (πρώην γραφείο σχεδιασμού του σχεδιαστή κινητήρων αεροσκαφών A.A. Mikulin).
Αυτό ήταν στα τέλη της δεκαετίας του 1950, όταν εργαζόμασταν για την πρόωση ιόντων, και εκείνος δούλευε στον κινητήρα του τρίτου σταδίου για έναν πύραυλο που θα πετούσε γύρω από τη Σελήνη και θα προσγειωνόταν πάνω του. Οι μνήμες από το εργαστήριο του Μέλνικοφ είναι ακόμα νωπές μέχρι σήμερα. Βρισκόταν στο Podlipki (τώρα η πόλη Korolev), στη θέση Νο. 3 του OKB-1. Ένα τεράστιο εργαστήριο με έκταση περίπου 3000 m2, επενδεδυμένο με δεκάδες θρανία με παλμογράφους αλυσίδας μαργαρίτας που καταγράφουν σε ρολό χαρτιού 100 mm (αυτή ήταν μια περασμένη εποχή, σήμερα ένας προσωπικός υπολογιστής θα ήταν αρκετός). Στον μπροστινό τοίχο του συνεργείου υπάρχει μια βάση όπου είναι τοποθετημένος ο θάλαμος καύσης του πυραυλοκινητήρα «σεληνιακού». Οι παλμογράφοι έχουν χιλιάδες καλώδια από αισθητήρες για την ταχύτητα του αερίου, την πίεση, τη θερμοκρασία και άλλες παραμέτρους. Η μέρα ξεκινά στις 9.00 με το άναμμα του κινητήρα. Λειτουργεί για αρκετά λεπτά, και αμέσως μετά τη διακοπή, μια ομάδα μηχανικών πρώτης βάρδιας το αποσυναρμολογεί, επιθεωρεί προσεκτικά και μετρά τον θάλαμο καύσης. Παράλληλα, αναλύονται ταινίες παλμογράφου και γίνονται συστάσεις για αλλαγές σχεδιασμού. Δεύτερη βάρδια - οι σχεδιαστές και οι εργαζόμενοι στα συνεργεία κάνουν προτεινόμενες αλλαγές. Κατά την τρίτη βάρδια, τοποθετείται νέος θάλαμος καύσης και διαγνωστικό σύστημα στο περίπτερο. Μια μέρα αργότερα, ακριβώς στις 9.00 π.μ., η επόμενη συνεδρία. Και ούτω καθεξής χωρίς ρεπό για εβδομάδες, μήνες. Περισσότερες από 300 επιλογές κινητήρα ετησίως!
Έτσι δημιουργήθηκαν οι χημικοί πυραυλοκινητήρες, οι οποίοι έπρεπε να λειτουργήσουν μόνο για 20-30 λεπτά. Τι μπορούμε να πούμε για τις δοκιμές και τις τροποποιήσεις των πυρηνικών σταθμών - ο υπολογισμός ήταν ότι θα έπρεπε να λειτουργούν για περισσότερο από ένα χρόνο. Αυτό απαιτούσε πραγματικά γιγαντιαίες προσπάθειες.
Ένας πυραυλοκινητήρας, στον οποίο το λειτουργικό ρευστό είναι είτε κάποια ουσία (για παράδειγμα, υδρογόνο), που θερμαίνεται από την ενέργεια που απελευθερώνεται όταν πυρηνική αντίδρασηή ραδιενεργό διάσπαση, ή απευθείας τα προϊόντα αυτών των αντιδράσεων. Ξεχωρίστε...... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό
Ένας πυραυλοκινητήρας στον οποίο το λειτουργικό ρευστό είναι είτε μια ουσία (για παράδειγμα, υδρογόνο) που θερμαίνεται από την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια μιας πυρηνικής αντίδρασης ή ραδιενεργής αποσύνθεσης, είτε απευθείας τα προϊόντα αυτών των αντιδράσεων. Είναι στο…… εγκυκλοπαιδικό λεξικό
πυρηνικός πυραυλοκινητήρας- branduolinis raketinis variklis statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Raketinis variklis, kuriame reaktyvinė trauka sudaroma vykstant branduolinei arba termobranduolinei reakcijai. Branduoliniams raketiniams varikliams sudaroma kur kas didesnė… … Artilerijos terminų žodynas
- (Nuclear Jet) κινητήρας πυραύλων στον οποίο δημιουργείται ώθηση λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της ραδιενεργής διάσπασης ή μιας πυρηνικής αντίδρασης. Σύμφωνα με τον τύπο της πυρηνικής αντίδρασης που συμβαίνει στον πυρηνικό κινητήρα, διακρίνεται ένας πυραυλοκινητήρας ραδιοϊσοτόπων... ...
- (YRD) πυραυλοκινητήρας, στον οποίο η πηγή ενέργειας είναι το πυρηνικό καύσιμο. Σε πυρηνική μηχανή με πυρηνικό αντιδραστήρα. Η θερμότητα του torus που απελευθερώνεται ως αποτέλεσμα μιας πυρηνικής αλυσιδωτής αντίδρασης μεταφέρεται στο λειτουργικό ρευστό (για παράδειγμα, υδρογόνο). Πυρήνας πυρηνικού αντιδραστήρα... ...
Αυτό το άρθρο πρέπει να έχει Wikified. Μορφοποιήστε το σύμφωνα με τους κανόνες μορφοποίησης του άρθρου. Πυρηνικός πυραυλοκινητήρας που χρησιμοποιεί ομοιογενές διάλυμα αλάτων πυρηνικών καυσίμων (Αγγλικά... Wikipedia
Ο πυρηνικός κινητήρας πυραύλων (NRE) είναι ένας τύπος πυραυλικής μηχανής που χρησιμοποιεί την ενέργεια της σχάσης ή της σύντηξης πυρήνων για τη δημιουργία ώθησης αεριωθουμένων. Είναι στην πραγματικότητα αντιδραστικά (θέρμανση του ρευστού εργασίας σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα και απελευθέρωση αερίου μέσω... ... Wikipedia
Ένας κινητήρας τζετ, η πηγή ενέργειας και το υγρό λειτουργίας του οποίου βρίσκονται στο ίδιο το όχημα. Ο πυραυλοκινητήρας είναι ο μόνος πρακτικά καταξιωμένος για την εκτόξευση ωφέλιμου φορτίου σε τροχιά τεχνητού δορυφόρου της Γης και για χρήση σε ... ... Wikipedia
- (RD) Ένας κινητήρας τζετ που χρησιμοποιεί για τη λειτουργία του μόνο ουσίες και πηγές ενέργειας που είναι διαθέσιμες σε εφεδρεία σε κινούμενο όχημα (αεροσκάφος, έδαφος, υποβρύχιο). Έτσι, σε αντίθεση με τους κινητήρες αεριωθούμενου αέρα (Βλ.... ... Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια
Ισοτοπική μηχανή πυραύλων, μια πυρηνική μηχανή πυραύλων που χρησιμοποιεί την ενέργεια διάσπασης ραδιενεργών ισοτόπων χημικών ουσιών. στοιχεία. Αυτή η ενέργεια χρησιμεύει για τη θέρμανση του ρευστού εργασίας, ή το ρευστό εργασίας είναι τα ίδια τα προϊόντα αποσύνθεσης, σχηματίζοντας... ... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Πολυτεχνικό Λεξικό
Ένας πυρηνικός πυραυλοκινητήρας είναι ένας πυραυλοκινητήρας του οποίου η αρχή λειτουργίας βασίζεται σε μια πυρηνική αντίδραση ή ραδιενεργή διάσπαση, η οποία απελευθερώνει ενέργεια που θερμαίνει το ρευστό εργασίας, το οποίο μπορεί να είναι προϊόντα αντίδρασης ή κάποια άλλη ουσία, όπως το υδρογόνο.
Ας δούμε τις επιλογές και τις αρχές από τη δράση...
Υπάρχουν διάφοροι τύποι κινητήρων πυραύλων που χρησιμοποιούν την αρχή λειτουργίας που περιγράφηκε παραπάνω: πυρηνικοί, ραδιοϊσότοποι, θερμοπυρηνικοί. Χρησιμοποιώντας πυρηνικούς πυραυλοκινητήρες, είναι δυνατό να ληφθούν συγκεκριμένες τιμές παλμών σημαντικά υψηλότερες από αυτές που μπορούν να επιτευχθούν με χημικούς πυραυλοκινητήρες. Η υψηλή τιμή της συγκεκριμένης ώθησης εξηγείται από την υψηλή ταχύτητα εκροής του ρευστού εργασίας - περίπου 8-50 km/s. Η δύναμη ώθησης ενός πυρηνικού κινητήρα είναι συγκρίσιμη με εκείνη των χημικών κινητήρων, γεγονός που θα επιτρέψει στο μέλλον να αντικατασταθούν όλοι οι χημικοί κινητήρες με πυρηνικούς.
Το κύριο εμπόδιο για την πλήρη αντικατάσταση είναι η ραδιενεργή μόλυνση περιβάλλον, η οποία προκαλείται από πυρηνικούς πυραυλοκινητήρες.
Χωρίζονται σε δύο τύπους - στερεά και αέρια φάση. Στον πρώτο τύπο κινητήρων, το σχάσιμο υλικό τοποθετείται σε συγκροτήματα ράβδων με ανεπτυγμένη επιφάνεια. Αυτό καθιστά δυνατή την αποτελεσματική θέρμανση ενός αέριου ρευστού εργασίας, συνήθως το υδρογόνο δρα ως λειτουργικό ρευστό. Ο ρυθμός ροής είναι περιορισμένος μέγιστη θερμοκρασίαυγρό εργασίας, το οποίο, με τη σειρά του, εξαρτάται άμεσα από τη μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία των δομικών στοιχείων και δεν υπερβαίνει τους 3000 K. Σε πυρηνικούς πυραυλοκινητήρες αέριας φάσης, η σχάσιμη ουσία βρίσκεται σε αέρια κατάσταση. Η διατήρησή του σε χώρο εργασίαςπραγματοποιείται μέσω επιρροής ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Για αυτόν τον τύπο πυρηνικών πυραύλων, τα δομικά στοιχεία δεν αποτελούν περιοριστικό παράγοντα, επομένως η ταχύτητα εξαγωγής του ρευστού εργασίας μπορεί να υπερβαίνει τα 30 km/s. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως κινητήρες πρώτου σταδίου, παρά τη διαρροή σχάσιμου υλικού.
Στη δεκαετία του '70 ΧΧ αιώνα Στις ΗΠΑ και τη Σοβιετική Ένωση, δοκιμάστηκαν ενεργά πυρηνικοί πυραυλοκινητήρες με σχάσιμη ύλη σε στερεά φάση. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, αναπτύχθηκε ένα πρόγραμμα για τη δημιουργία ενός πειραματικού πυρηνικού πυραύλου ως μέρος του προγράμματος NERVA.
Οι Αμερικανοί ανέπτυξαν έναν αντιδραστήρα γραφίτη που ψύχεται από υγρό υδρογόνο, το οποίο θερμαίνεται, εξατμίζεται και εκτινάσσεται μέσω ενός ακροφυσίου πυραύλων. Η επιλογή του γραφίτη οφείλεται στην αντοχή του στη θερμοκρασία. Σύμφωνα με αυτό το έργο, η ειδική ώθηση του κινητήρα που προέκυψε θα έπρεπε να ήταν διπλάσια από την αντίστοιχη χαρακτηριστική τιμή των χημικών κινητήρων, με ώθηση 1100 kN. Ο αντιδραστήρας Nerva έπρεπε να λειτουργήσει ως μέρος του τρίτου σταδίου του οχήματος εκτόξευσης Saturn V, αλλά λόγω του κλεισίματος του σεληνιακού προγράμματος και της έλλειψης άλλων εργασιών για πυραυλοκινητήρες αυτής της κατηγορίας, ο αντιδραστήρας δεν δοκιμάστηκε ποτέ στην πράξη.
Ένας πυρηνικός πυραυλοκινητήρας αέριας φάσης βρίσκεται επί του παρόντος σε θεωρητικό στάδιο ανάπτυξης. Ένας πυρηνικός κινητήρας αέριας φάσης περιλαμβάνει τη χρήση πλουτωνίου, του οποίου το αργά κινούμενο ρεύμα αερίου περιβάλλεται από μια ταχύτερη ροή ψυκτικού υδρογόνου. Διεξήχθησαν πειράματα στους τροχιακούς διαστημικούς σταθμούς MIR και ISS που θα μπορούσαν να δώσουν ώθηση στην περαιτέρω ανάπτυξη κινητήρων αερίου φάσης.
Σήμερα μπορούμε να πούμε ότι η Ρωσία έχει «παγώσει» ελαφρώς την έρευνά της στον τομέα των πυρηνικών συστήματα πρόωσης. Το έργο των Ρώσων επιστημόνων επικεντρώνεται περισσότερο στην ανάπτυξη και βελτίωση βασικών εξαρτημάτων και συγκροτημάτων πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, καθώς και στην ενοποίησή τους. Η κατεύθυνση προτεραιότητας για περαιτέρω έρευνα στον τομέα αυτό είναι η δημιουργία συστημάτων πυρηνικής πρόωσης ικανών να λειτουργούν σε δύο τρόπους λειτουργίας. Ο πρώτος είναι ο τρόπος λειτουργίας πυρηνικού πυραύλου και ο δεύτερος είναι ο τρόπος εγκατάστασης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για την τροφοδοσία του εξοπλισμού που είναι εγκατεστημένος στο διαστημόπλοιο.
Κάθε λίγα χρόνια μερικά
ο νέος αντισυνταγματάρχης ανακαλύπτει τον Πλούτωνα.
Μετά από αυτό, καλεί το εργαστήριο,
να μάθω μελλοντική μοίραπυρηνικό ramjet.
Αυτό είναι ένα μοντέρνο θέμα αυτές τις μέρες, αλλά μου φαίνεται ότι ένας πυρηνικός κινητήρας ramjet είναι πολύ πιο ενδιαφέρον, επειδή δεν χρειάζεται να φέρει μαζί του ένα υγρό εργασίας.
Υποθέτω ότι το μήνυμα του Προέδρου αφορούσε αυτόν, αλλά για κάποιο λόγο όλοι άρχισαν να δημοσιεύουν για την ΑΥΛΗ σήμερα;;;
Επιτρέψτε μου να συγκεντρώσω τα πάντα εδώ σε ένα μέρος. Θα σας πω, ενδιαφέρουσες σκέψεις εμφανίζονται όταν διαβάζετε ένα θέμα. Και πολύ άβολες ερωτήσεις.
Ένας κινητήρας ramjet (μηχανή ramjet· ο αγγλικός όρος είναι ramjet, από το ram - ram) είναι ένας κινητήρας jet που είναι ο απλούστερος στην κατηγορία των κινητήρων αεριωθούμενων τζετ (κινητήρες ramjet) σε σχεδιασμό. Ανήκει στον τύπο των κινητήρων εκτόξευσης άμεσης αντίδρασης, στους οποίους η ώθηση δημιουργείται αποκλειστικά από το ρεύμα πίδακα που ρέει από το ακροφύσιο. Η αύξηση της πίεσης που απαιτείται για τη λειτουργία του κινητήρα επιτυγχάνεται φρενάροντας την εισερχόμενη ροή αέρα. Ένας κινητήρας ramjet δεν λειτουργεί σε χαμηλές ταχύτητες πτήσης, ειδικά σε μηδενικές στροφές, απαιτείται ένας ή άλλος επιταχυντής για να τεθεί σε ισχύ.
Στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του 1950, κατά την εποχή του Ψυχρού Πολέμου, αναπτύχθηκαν σχέδια ramjet με πυρηνικό αντιδραστήρα στις ΗΠΑ και την ΕΣΣΔ. 
Φωτογραφία από: Leicht modifiziert aus http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pluto1955.jpg
Η πηγή ενέργειας αυτών των κινητήρων ramjet (σε αντίθεση με άλλους κινητήρες ramjet) δεν είναι χημική αντίδρασηκαύση καυσίμου, αλλά η θερμότητα που παράγεται από έναν πυρηνικό αντιδραστήρα στον θάλαμο θέρμανσης του ρευστού εργασίας. Αέρας από συσκευή εισόδουσε ένα τέτοιο ramjet, περνά μέσα από τον πυρήνα του αντιδραστήρα, ψύχεται, θερμαίνεται μέχρι τη θερμοκρασία λειτουργίας (περίπου 3000 K) και στη συνέχεια ρέει έξω από το ακροφύσιο με ταχύτητα συγκρίσιμη με τους ρυθμούς ροής για τους πιο προηγμένους χημικούς πυραυλοκινητήρες . Πιθανοί σκοποί ενός αεροσκάφους με τέτοιο κινητήρα:
- διηπειρωτικό όχημα εκτόξευσης κρουαζιέρας με πυρηνικό φορτίο·
- αεροδιαστημικό αεροσκάφος ενός σταδίου.
Και οι δύο χώρες δημιούργησαν συμπαγείς πυρηνικούς αντιδραστήρες χαμηλών πόρων που ταιριάζουν στις διαστάσεις ενός μεγάλου πυραύλου. Στις Η.Π.Α., στο πλαίσιο των ερευνητικών προγραμμάτων πυρηνικών ramjet του Πλούτωνα και των Τόρις, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές πυρηνικής πυροδότησης του πυρηνικού κινητήρα Tory-IIC το 1964 (λειτουργία πλήρους ισχύος 513 MW για πέντε λεπτά με ώθηση 156 kN). Δεν πραγματοποιήθηκαν πτητικές δοκιμές και το πρόγραμμα έκλεισε τον Ιούλιο του 1964. Ένας από τους λόγους για το κλείσιμο του προγράμματος ήταν η βελτίωση του σχεδιασμού των βαλλιστικών πυραύλων με κινητήρες χημικών πυραύλων, η οποία εξασφάλιζε πλήρως την επίλυση αποστολών μάχης χωρίς τη χρήση σχεδίων με σχετικά ακριβούς πυρηνικούς κινητήρες ramjet.
Δεν συνηθίζεται να μιλάμε για το δεύτερο σε ρωσικές πηγές τώρα...
Το έργο του Πλούτωνα υποτίθεται ότι χρησιμοποιούσε τακτικές πτήσης σε χαμηλό ύψος. Αυτή η τακτική εξασφάλιζε μυστικότητα από τα ραντάρ του συστήματος αεράμυνας της ΕΣΣΔ.
Για να επιτευχθεί η ταχύτητα με την οποία θα λειτουργούσε ένας κινητήρας ramjet, ο Πλούτωνας έπρεπε να εκτοξευθεί από το έδαφος χρησιμοποιώντας ένα πακέτο συμβατικών ενισχυτών πυραύλων. Η εκτόξευση του πυρηνικού αντιδραστήρα ξεκίνησε μόνο αφού ο Πλούτωνας έφτασε σε ύψος πλεύσης και απομακρύνθηκε επαρκώς από κατοικημένες περιοχές. Ο πυρηνικός κινητήρας, ο οποίος έδωσε σχεδόν απεριόριστο εύρος δράσης, επέτρεψε στον πύραυλο να πετάει κυκλικά πάνω από τον ωκεανό, ενώ περίμενε την εντολή να μεταβεί σε υπερηχητική ταχύτητα προς έναν στόχο στην ΕΣΣΔ.
SLAM concept design
Αποφασίστηκε να διεξαχθεί μια στατική δοκιμή ενός αντιδραστήρα πλήρους κλίμακας, ο οποίος προοριζόταν για κινητήρα ramjet.
Δεδομένου ότι ο αντιδραστήρας του Πλούτωνα έγινε εξαιρετικά ραδιενεργός μετά την εκτόξευση, παραδόθηκε στο χώρο δοκιμών μέσω μιας ειδικά κατασκευασμένης, πλήρως αυτοματοποιημένης σιδηροδρομικής γραμμής. Κατά μήκος αυτής της γραμμής, ο αντιδραστήρας κινείται σε απόσταση περίπου δύο μιλίων, η οποία χώριζε τη βάση στατικές δοκιμέςκαι ένα τεράστιο κτίριο «διάλυσης». Στο κτίριο, ο «καυτός» αντιδραστήρας αποσυναρμολογήθηκε για επιθεώρηση χρησιμοποιώντας τηλεκατευθυνόμενο εξοπλισμό. Επιστήμονες από το Λίβερμορ παρατήρησαν τη διαδικασία δοκιμών χρησιμοποιώντας ένα σύστημα τηλεόρασης, το οποίο βρισκόταν σε ένα υπόστεγο μακριά από τη βάση δοκιμών. Για κάθε ενδεχόμενο, το υπόστεγο ήταν εξοπλισμένο με ένα καταφύγιο κατά της ακτινοβολίας με τροφή και νερό για δύο εβδομάδες.
Ακριβώς για να προμηθεύσει το σκυρόδεμα που απαιτείται για την κατασκευή των τοίχων του κτιρίου κατεδάφισης (που είχαν πάχος έξι έως οκτώ πόδια), η κυβέρνηση των Ηνωμένων Πολιτειών αγόρασε ένα ολόκληρο ορυχείο.
Εκατομμύρια λίβρες πεπιεσμένου αέρα αποθηκεύτηκαν σε 25 μίλια σωλήνων παραγωγής πετρελαίου. ο συμπιεσμένος αέραςπροοριζόταν να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση των συνθηκών στις οποίες βρίσκεται ένας κινητήρας ramjet κατά την πτήση με ταχύτητα πλεύσης.
Για να εξασφαλίσει υψηλή πίεση αέρα στο σύστημα, το εργαστήριο δανείστηκε γιγάντιους συμπιεστές από τη βάση του υποβρυχίου στο Γκρότον του Κονέκτικατ.
Η δοκιμή, κατά τη διάρκεια της οποίας η μονάδα έτρεξε σε πλήρη ισχύ για πέντε λεπτά, απαιτούσε να περάσει ένας τόνος αέρα μέσω χαλύβδινων δεξαμενών που ήταν γεμάτες με περισσότερες από 14 εκατομμύρια χαλύβδινες μπάλες διαμέτρου 4 εκατοστών κάηκε λάδι.
Εγκατεστημένο σε σιδηροδρομική πλατφόρμα, το Tori-2S είναι έτοιμο για επιτυχημένες δοκιμές. Μάιος 1964
Στις 14 Μαΐου 1961, μηχανικοί και επιστήμονες στο υπόστεγο από το οποίο ελεγχόταν το πείραμα κράτησαν την ανάσα τους καθώς ο πρώτος πυρηνικός κινητήρας ramjet στον κόσμο, τοποθετημένος σε μια φωτεινή κόκκινη σιδηροδρομική πλατφόρμα, ανακοίνωσε τη γέννησή του με ένα δυνατό βρυχηθμό. Το Tori-2A εκτοξεύτηκε για λίγα μόνο δευτερόλεπτα, κατά τη διάρκεια των οποίων δεν ανέπτυξε την ονομαστική του ισχύ. Ωστόσο, η δοκιμή κρίθηκε επιτυχημένη. Το πιο σημαντικό ήταν ότι ο αντιδραστήρας δεν αναφλεγεί, κάτι που φοβήθηκαν εξαιρετικά ορισμένοι εκπρόσωποι της επιτροπής πυρηνική ενέργεια. Σχεδόν αμέσως μετά τις δοκιμές, η Merkle άρχισε να εργάζεται για τη δημιουργία ενός δεύτερου αντιδραστήρα των Tory, ο οποίος υποτίθεται ότι είχε περισσότερη ισχύ με λιγότερο βάρος.
Περαιτέρω εργασία στο Tori-2B πίνακας ζωγραφικήςκαμία πρόοδος. Αντίθετα, οι Livermores κατασκεύασαν αμέσως το Tory-2C, το οποίο έσπασε τη σιωπή της ερήμου τρία χρόνια μετά τη δοκιμή του πρώτου αντιδραστήρα. Μια εβδομάδα αργότερα, ο αντιδραστήρας επανεκκινήθηκε και λειτούργησε με πλήρη ισχύ (513 μεγαβάτ) για πέντε λεπτά. Αποδείχθηκε ότι η ραδιενέργεια της εξάτμισης ήταν σημαντικά μικρότερη από την αναμενόμενη. Στις δοκιμές αυτές παρακολούθησαν επίσης στρατηγοί της Πολεμικής Αεροπορίας και αξιωματούχοι της Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας.
Αυτή τη στιγμή, οι πελάτες από το Πεντάγωνο που χρηματοδότησαν το έργο του Πλούτωνα άρχισαν να ξεπερνιούνται από αμφιβολίες. Δεδομένου ότι ο πύραυλος εκτοξεύτηκε από το έδαφος των ΗΠΑ και πέταξε πάνω από το έδαφος των Αμερικανών συμμάχων σε χαμηλό ύψος για να αποφευχθεί ο εντοπισμός από τα σοβιετικά συστήματα αεράμυνας, ορισμένοι στρατιωτικοί στρατηγικοί αναρωτήθηκαν εάν ο πύραυλος θα αποτελούσε απειλή για τους συμμάχους. Ακόμη και πριν ο πύραυλος Pluto ρίξει βόμβες στον εχθρό, πρώτα θα αναισθητοποιήσει, θα συντρίψει και ακόμη και θα ακτινοβολήσει τους συμμάχους. (Ο Πλούτωνας που πετούσε από πάνω αναμενόταν να παράγει περίπου 150 ντεσιμπέλ θορύβου στο έδαφος. Συγκριτικά, το επίπεδο θορύβου του πυραύλου που έστειλε τους Αμερικανούς στη Σελήνη (Saturn V) ήταν 200 ντεσιμπέλ σε πλήρη ώθηση.) Φυσικά, θα ήταν ραγισμένα τύμπανα ελάχιστο πρόβλημα, αν εκτίθεστε σε γυμνό αντιδραστήρα που πετούσε από πάνω, σας τηγανίζει σαν κοτόπουλο με ακτινοβολία γάμμα και νετρονίων.
Tori-2C
Αν και οι δημιουργοί του πυραύλου υποστήριξαν ότι ο Πλούτωνας ήταν επίσης εγγενώς άπιαστος, στρατιωτικοί αναλυτές εξέφρασαν αμηχανία για το πώς κάτι τόσο θορυβώδες, καυτό, μεγάλο και ραδιενεργό θα μπορούσε να παραμείνει απαρατήρητο για όσο χρόνο χρειαζόταν για να ολοκληρώσει την αποστολή του. Ταυτόχρονα, η Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ είχε ήδη αρχίσει να αναπτύσσει βαλλιστικούς πυραύλους Atlas και Titan, οι οποίοι ήταν ικανοί να φτάσουν σε στόχους αρκετές ώρες πριν από έναν ιπτάμενο αντιδραστήρα, και το αντιπυραυλικό σύστημα της ΕΣΣΔ, ο φόβος του οποίου έγινε η κύρια ώθηση η δημιουργία του Πλούτωνα, δεν έγινε ποτέ εμπόδιο για βαλλιστικούς πυραύλους, παρά τις επιτυχείς δοκιμές. Οι επικριτές του έργου κατέληξαν στη δική τους αποκωδικοποίηση του ακρωνύμιου SLAM - αργό, χαμηλό και ακατάστατο - αργά, χαμηλό και βρώμικο. Μετά την επιτυχή δοκιμή του πυραύλου Polaris, το Πολεμικό Ναυτικό, το οποίο αρχικά είχε εκδηλώσει ενδιαφέρον να χρησιμοποιήσει τους πυραύλους για εκτόξευση από υποβρύχια ή πλοία, άρχισε επίσης να εγκαταλείπει το έργο. Και τέλος, το κόστος κάθε πυραύλου ήταν 50 εκατομμύρια δολάρια. Ξαφνικά ο Πλούτωνας έγινε μια τεχνολογία χωρίς εφαρμογές, ένα όπλο χωρίς βιώσιμους στόχους.
Ωστόσο, το τελευταίο καρφί στο φέρετρο του Πλούτωνα ήταν μόνο μια ερώτηση. Είναι τόσο απατηλά απλό που οι Livermoreians μπορούν να δικαιολογηθούν που σκόπιμα δεν έδωσαν σημασία σε αυτό. «Πού να διεξαχθούν δοκιμές πτήσης αντιδραστήρα; Πώς πείθετε τους ανθρώπους ότι κατά τη διάρκεια της πτήσης ο πύραυλος δεν θα χάσει τον έλεγχο και θα πετάξει πάνω από το Λος Άντζελες ή το Λας Βέγκας σε χαμηλό ύψος;» ρώτησε ο φυσικός Jim Hadley του εργαστηρίου Livermore, ο οποίος εργάστηκε στο έργο του Πλούτωνα μέχρι το τέλος. Αυτήν τη στιγμή εργάζεται για την ανίχνευση πυρηνικών δοκιμών που πραγματοποιούνται σε άλλες χώρες για τη Μονάδα Ζ. Κατά την παραδοχή του ίδιου του Hadley, δεν υπήρχαν εγγυήσεις ότι ο πύραυλος δεν θα έβγαινε εκτός ελέγχου και θα μετατραπεί σε ιπτάμενο Τσερνόμπιλ.
Έχουν προταθεί αρκετές λύσεις σε αυτό το πρόβλημα. Το ένα θα ήταν μια εκτόξευση του Πλούτωνα κοντά στο Wake Island, όπου ο πύραυλος θα πετούσε οκτώ πάνω από το τμήμα του ωκεανού των Ηνωμένων Πολιτειών. Οι «καυτές» πύραυλοι υποτίθεται ότι βυθίστηκαν σε βάθος 7 χιλιομέτρων στον ωκεανό. Ωστόσο, ακόμη και όταν η Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας έπεισε τους ανθρώπους να σκεφτούν την ακτινοβολία ως μια απεριόριστη πηγή ενέργειας, η πρόταση για απόρριψη πολλών μολυσμένων από ραδιενέργεια πυραύλων στον ωκεανό ήταν αρκετή για να σταματήσει η εργασία.
Την 1η Ιουλίου 1964, επτά χρόνια και έξι μήνες μετά την έναρξη των εργασιών, το έργο του Πλούτωνα έκλεισε από την Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας και την Πολεμική Αεροπορία.
Κάθε λίγα χρόνια, ένας νέος αντισυνταγματάρχης της Πολεμικής Αεροπορίας ανακαλύπτει τον Πλούτωνα, είπε ο Χάντλεϊ. Μετά από αυτό, καλεί το εργαστήριο για να μάθει την περαιτέρω μοίρα του πυρηνικού ramjet. Ο ενθουσιασμός των αντισυνταγματαρχών εξαφανίζεται αμέσως αφού ο Χάντλεϊ μιλάει για προβλήματα με την ακτινοβολία και τις πτητικές δοκιμές. Κανείς δεν τηλεφώνησε στη Χάντλεϊ περισσότερες από μία φορές.
Αν κάποιος θέλει να επαναφέρει τον Πλούτωνα στη ζωή, ίσως μπορέσει να βρει κάποιους νεοσύλλεκτους στο Λίβερμορ. Ωστόσο, δεν θα είναι πολλοί από αυτούς. Η ιδέα του τι θα μπορούσε να γίνει ένα τρελό όπλο είναι καλύτερα να αφεθεί στο παρελθόν.
Τεχνικά χαρακτηριστικά του πυραύλου SLAM:
Διάμετρος - 1500 mm.
Μήκος - 20000 mm.
Βάρος - 20 τόνοι.
Το εύρος είναι απεριόριστο (θεωρητικά).
Η ταχύτητα στο επίπεδο της θάλασσας είναι 3 Mach.
Οπλισμός - 16 θερμοπυρηνικές βόμβες (η καθεμία με απόδοση 1 μεγατόνων).
Ο κινητήρας είναι πυρηνικός αντιδραστήρας (ισχύς 600 μεγαβάτ).
Σύστημα καθοδήγησης - αδρανειακό + TERCOM.
Η μέγιστη θερμοκρασία δέρματος είναι 540 βαθμοί Κελσίου.
Υλικό σκελετού - υψηλή θερμοκρασία, ανοξείδωτο ατσάλιΡενέ 41.
Πάχος επένδυσης - 4 - 10 mm.
Παρόλα αυτά, ο πυρηνικός κινητήρας ramjet είναι πολλά υποσχόμενος ως σύστημα πρόωσης για αεροδιαστημικά αεροσκάφη μονού σταδίου και διηπειρωτικά βαρέα μεταφορικά αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας. Αυτό διευκολύνεται από τη δυνατότητα δημιουργίας ενός πυρηνικού ramjet ικανού να λειτουργεί σε υποηχητικές και μηδενικές ταχύτητες πτήσης σε λειτουργία πυραυλοκινητήρα, χρησιμοποιώντας αποθέματα προωθητικού επί του σκάφους. Δηλαδή, για παράδειγμα, ένα αεροδιαστημικό αεροσκάφος με πυρηνικό ramjet ξεκινά (συμπεριλαμβανομένης της απογείωσης), τροφοδοτεί με υγρό εργασίας τους κινητήρες από τις ενσωματωμένες (ή εξωλέμβιες) δεξαμενές και, έχοντας ήδη φτάσει σε ταχύτητες από M = 1, μεταβαίνει στη χρήση ατμοσφαιρικού αέρα .
Όπως είπε ο Ρώσος Πρόεδρος V.V. Πούτιν, στις αρχές του 2018, «πραγματοποιήθηκε μια επιτυχημένη εκτόξευση ενός πυραύλου κρουζ με πυρηνικό σταθμό». Επιπλέον, σύμφωνα με τον ίδιο, το βεληνεκές ενός τέτοιου πυραύλου κρουζ είναι «απεριόριστο».
Αναρωτιέμαι σε ποια περιοχή έγιναν οι δοκιμές και γιατί οι αρμόδιες υπηρεσίες παρακολούθησης πυρηνικών δοκιμών τις χτύπησαν. Ή μήπως η φθινοπωρινή απελευθέρωση του ρουθηνίου-106 στην ατμόσφαιρα συνδέεται κάπως με αυτές τις δοκιμές; Εκείνοι. Οι κάτοικοι του Τσελιάμπινσκ δεν ήταν μόνο πασπαλισμένοι με ρουθήνιο, αλλά και τηγανητό;
Μπορείτε να μάθετε πού έπεσε αυτός ο πύραυλος; Με απλά λόγια, πού διαλύθηκε ο πυρηνικός αντιδραστήρας; Σε ποιο προπονητήριο; Στη Novaya Zemlya;
**************************************** ********************
Τώρα ας διαβάσουμε λίγο για τους πυρηνικούς πυραυλοκινητήρες, αν και αυτή είναι μια εντελώς διαφορετική ιστορία
Μια πυρηνική μηχανή πυραύλων (NRE) είναι ένας τύπος πυραυλοκινητήρα που χρησιμοποιεί την ενέργεια της σχάσης ή της σύντηξης πυρήνων για τη δημιουργία ώθησης αεριωθουμένων. Μπορούν να είναι υγρά (θέρμανση ενός υγρού ρευστού εργασίας σε θάλαμο θέρμανσης από πυρηνικό αντιδραστήρα και απελευθέρωση αερίου μέσω ενός ακροφυσίου) και παλμικά εκρηκτικά (πυρηνικές εκρήξεις χαμηλή ενέργειαστο ίδιο χρονικό διάστημα).
Ένας παραδοσιακός πυρηνικός κινητήρας πρόωσης στο σύνολό του είναι μια δομή που αποτελείται από έναν θάλαμο θέρμανσης με έναν πυρηνικό αντιδραστήρα ως πηγή θερμότητας, ένα σύστημα παροχής ρευστού εργασίας και ένα ακροφύσιο. Το ρευστό εργασίας (συνήθως υδρογόνο) τροφοδοτείται από τη δεξαμενή στον πυρήνα του αντιδραστήρα, όπου, περνώντας από κανάλια που θερμαίνονται από την αντίδραση πυρηνικής αποσύνθεσης, θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες και στη συνέχεια εκτοξεύεται έξω μέσω του ακροφυσίου, δημιουργώντας ώθηση πίδακα. Υπάρχει διάφορα σχέδια NRE: στερεής φάσης, υγρής φάσης και αέριας φάσης - που αντιστοιχεί στην κατάσταση συσσώρευσης πυρηνικού καυσίμου στον πυρήνα του αντιδραστήρα - στερεό, αέριο τήγματος ή υψηλής θερμοκρασίας (ή ακόμα και πλάσμα). 
Ανατολή. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1822546
RD-0410 (GRAU Index - 11B91, επίσης γνωστό ως "Irgit" και "IR-100") - ο πρώτος και μοναδικός σοβιετικός πυρηνικός πυραυλοκινητήρας 1947-78. Αναπτύχθηκε στο γραφείο σχεδιασμού Khimavtomatika, Voronezh.
Το RD-0410 χρησιμοποίησε έναν ετερογενή θερμικό αντιδραστήρα νετρονίων. Ο σχεδιασμός περιελάμβανε 37 συγκροτήματα καυσίμου, καλυμμένα με θερμομόνωση που τα χώριζε από τον συντονιστή. ΕργοΠροβλέφθηκε ότι η ροή του υδρογόνου πρώτα περνούσε από τον ανακλαστήρα και τον συντονιστή, διατηρώντας τη θερμοκρασία τους σε θερμοκρασία δωματίου, και στη συνέχεια εισήλθε στον πυρήνα, όπου θερμάνθηκε στους 3100 Κ. Στη βάση, ο ανακλαστήρας και ο συντονιστής ψύχονταν με ξεχωριστό υδρογόνο ροή. Ο αντιδραστήρας πέρασε από μια σημαντική σειρά δοκιμών, αλλά δεν δοκιμάστηκε ποτέ για την πλήρη διάρκεια λειτουργίας του. Τα εξαρτήματα εκτός αντιδραστήρα είχαν εξαντληθεί πλήρως.
********************************
Και αυτός είναι ένας αμερικανικός πυρηνικός πυραυλοκινητήρας. Το διάγραμμα του ήταν στην εικόνα του τίτλου 
Συγγραφέας: NASA - Great Images in NASA Description, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378
Το NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) είναι ένα κοινό πρόγραμμα της Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας των ΗΠΑ και της NASA για τη δημιουργία ενός πυρηνικού πυραυλοκινητήρα (NRE), το οποίο διήρκεσε μέχρι το 1972.
Η NERVA έδειξε ότι το σύστημα πυρηνικής πρόωσης ήταν βιώσιμο και κατάλληλο για διαστημική εξερεύνηση και στα τέλη του 1968 το SNPO επιβεβαίωσε ότι η νεότερη τροποποίηση της NERVA, το NRX/XE, πληρούσε τις απαιτήσεις για επανδρωμένη αποστολή στον Άρη. Αν και οι κινητήρες NERVA κατασκευάστηκαν και δοκιμάστηκαν στο μέγιστο δυνατό βαθμό και θεωρήθηκαν έτοιμοι για εγκατάσταση σε διαστημόπλοιο, το μεγαλύτερο μέρος των αμερικανικών διαστημικό πρόγραμμαακυρώθηκε από την κυβέρνηση Νίξον.
Το NERVA έχει αξιολογηθεί από την AEC, το SNPO και τη NASA ως ένα εξαιρετικά επιτυχημένο πρόγραμμα που έχει εκπληρώσει ή ξεπεράσει τους στόχους του. Ο κύριος στόχος του προγράμματος ήταν «η δημιουργία μιας τεχνικής βάσης για συστήματα πυρηνικής πρόωσης πυραύλων που θα χρησιμοποιηθούν στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη συστημάτων πρόωσης για διαστημικές αποστολές». Σχεδόν όλα τα διαστημικά έργα που χρησιμοποιούν κινητήρες πυρηνικής πρόωσης βασίζονται σε σχέδια NERVA NRX ή Pewee.
Οι αποστολές του Άρη ήταν υπεύθυνες για τον θάνατο του NERVA. Μέλη του Κογκρέσου και από τα δύο πολιτικά κόμματα αποφάσισαν ότι μια επανδρωμένη αποστολή στον Άρη θα ήταν μια σιωπηρή δέσμευση για τις Ηνωμένες Πολιτείες να υποστηρίξουν τον δαπανηρό διαστημικό αγώνα για δεκαετίες. Κάθε χρόνο το πρόγραμμα RIFT καθυστερούσε και οι στόχοι της NERVA έγιναν πιο περίπλοκοι. Εξάλλου, αν και ο κινητήρας NERVA είχε πολλές επιτυχημένες δοκιμές και ισχυρή υποστήριξη από το Κογκρέσο, δεν έφυγε ποτέ από τη Γη.
Τον Νοέμβριο του 2017, η China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) δημοσίευσε έναν οδικό χάρτη για την ανάπτυξη του διαστημικού προγράμματος της Κίνας για την περίοδο 2017-2045. Προβλέπει, ειδικότερα, τη δημιουργία ενός επαναχρησιμοποιήσιμου πλοίου που τροφοδοτείται από πυρηνική μηχανή πυραύλων.
Πυρηνικός κινητήρας για διαστημικοί πύραυλοι- ένα φαινομενικά μακρινό όνειρο συγγραφέων επιστημονικής φαντασίας - όπως αποδεικνύεται, όχι μόνο αναπτύχθηκε σε άκρως απόρρητα γραφεία σχεδιασμού, αλλά κατασκευάστηκε και στη συνέχεια δοκιμάστηκε σε χώρους δοκιμών. «Ήταν μια μη τετριμμένη δουλειά», λέει ο Vladimir Rachuk, γενικός σχεδιαστής της ομοσπονδιακής κρατικής επιχείρησης Voronezh «KB Chemical Automatics». Σύμφωνα με τα λόγια του, «μη τετριμμένη δουλειά» σημαίνει πολύ υψηλή αξιολόγηση του τι έγινε.
Η «KB Khimavtomatiki», αν και σχετίζεται με τη χημεία (κατασκευάζει αντλίες για σχετικές βιομηχανίες), είναι στην πραγματικότητα ένα από τα μοναδικά, κορυφαία κέντρα κατασκευής πυραυλοκινητήρων στη Ρωσία και στο εξωτερικό. Η επιχείρηση δημιουργήθηκε στην περιοχή Voronezh τον Οκτώβριο του 1941, όταν τα ναζιστικά στρατεύματα έσπευσαν στη Μόσχα. Εκείνη την εποχή, το γραφείο σχεδιασμού ανέπτυξε μονάδες για μάχη τεχνολογία της αεροπορίας. Ωστόσο, στη δεκαετία του '50, η ομάδα μεταπήδησε σε ένα νέο πολλά υποσχόμενο θέμα - τους κινητήρες υγρών πυραύλων (LPRE). Τα "προϊόντα" από το Voronezh εγκαταστάθηκαν σε "Vostok", "Voskhod", "Soyuz", "Molniya", "Proton"...
Εδώ, στο Chemical Automatics Design Bureau, δημιουργήθηκε ο πιο ισχυρός διαστημικός «κινητήρας» μονού θαλάμου οξυγόνου-υδρογόνου της χώρας με ώθηση διακοσίων τόνων. Χρησιμοποιήθηκε ως κινητήρας πρόωσης στο δεύτερο στάδιο του πυραυλικού και διαστημικού συγκροτήματος Energia-Buran. Οι πυραυλοκινητήρες Voronezh είναι εγκατεστημένοι σε πολλούς στρατιωτικούς πυραύλους (για παράδειγμα, το SS-19, γνωστό ως "Satan", ή το SS-N-23, που εκτοξεύεται από υποβρύχια). Συνολικά, αναπτύχθηκαν περίπου 60 δείγματα, 30 από τα οποία τέθηκαν σε μαζική παραγωγή. Ξεχωρίζει σε αυτή τη σειρά ο πυρηνικός πυραυλοκινητήρας RD-0410, ο οποίος δημιουργήθηκε από κοινού με πολλές αμυντικές επιχειρήσεις, γραφεία σχεδιασμού και ερευνητικά ινστιτούτα.
Ένας από τους ιδρυτές της ρωσικής κοσμοναυτικής, ο Σεργκέι Παβλόβιτς Κορόλεφ, είπε ότι ονειρευόταν έναν πυρηνικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής για πυραύλους από το 1945. Ήταν πολύ δελεαστικό να χρησιμοποιήσουμε την ισχυρή ενέργεια του ατόμου για να κατακτήσουμε τον κοσμικό ωκεανό. Αλλά εκείνη την εποχή δεν είχαμε καν πυραύλους. Και στα μέσα της δεκαετίας του '50, αξιωματικοί των σοβιετικών πληροφοριών ανέφεραν ότι η έρευνα για τη δημιουργία πυρηνικού πυραυλοκινητήρα (NRE) βρισκόταν σε πλήρη εξέλιξη στις Ηνωμένες Πολιτείες. Η πληροφορία αυτή κοινοποιήθηκε αμέσως στην ανώτατη ηγεσία της χώρας. Πιθανότατα, ο Κορόλεφ ήταν επίσης εξοικειωμένος με αυτό. Το 1956, σε μια μυστική αναφορά για τις προοπτικές ανάπτυξης της πυραύλων, τόνισε ότι οι πυρηνικοί κινητήρες θα είχαν πολύ μεγάλες προοπτικές. Ωστόσο, όλοι κατάλαβαν ότι η υλοποίηση της ιδέας ήταν γεμάτη τεράστιες δυσκολίες. Ένας πυρηνικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής, για παράδειγμα, καταλαμβάνει ένα πολυώροφο κτίριο. Η πρόκληση ήταν να αλλάξει αυτό μεγάλο κτίριοσε μια συμπαγή μονάδα μεγέθους δύο θρανία. Το 1959, στο Ινστιτούτο Ατομικής Ενέργειας, έλαβε χώρα μια πολύ σημαντική συνάντηση μεταξύ του «πατέρα» της ατομικής μας βόμβας, Igor Kurchatov, διευθυντή του Ινστιτούτου Εφαρμοσμένων Μαθηματικών, του «κύριου θεωρητικού της αστροναυτικής» Mstislav Keldysh και του Sergei Korolev. . Φωτογραφία των «τριών Κ», τρία εξαιρετικοί άνθρωποι, που δόξασε τη χώρα, έγινε σχολικό βιβλίο. Λίγοι όμως γνωρίζουν τι ακριβώς συζήτησαν εκείνη την ημέρα.
«Ο Κουρτσάτοφ, ο Κορόλεφ και ο Κέλντις μιλούσαν για συγκεκριμένες πτυχές της δημιουργίας ενός πυρηνικού κινητήρα», σχολιάζει τη φωτογραφία ο Άλμπερτ Μπελογκούροφ, ο κορυφαίος σχεδιαστής του πυρηνικού «κινητήρα», ο οποίος εργάζεται στο γραφείο σχεδιασμού του Voronezh για περισσότερα από 40 χρόνια. . - Μέχρι εκείνη τη στιγμή η ίδια η ιδέα δεν φαινόταν πλέον φανταστική. Από το 1957, όταν είχαμε διηπειρωτικούς πυραύλους, οι σχεδιαστές του Sredmash (το υπουργείο που ασχολείται με τα ατομικά θέματα) άρχισαν να ασχολούνται με προκαταρκτικές μελέτες πυρηνικών κινητήρων. Μετά τη συνάντηση των «τριών Κ», αυτές οι μελέτες έλαβαν μια νέα ισχυρή ώθηση.
Οι πυρηνικοί επιστήμονες εργάστηκαν δίπλα-δίπλα με επιστήμονες πυραύλων. Για τη μηχανή πυραύλων, πήραν έναν από τους πιο συμπαγείς αντιδραστήρες. Εξωτερικά είναι σχετικά μικρό μεταλλικός κύλινδροςπερίπου 50 εκατοστά σε διάμετρο και περίπου ένα μέτρο μήκος. Στο εσωτερικό υπάρχουν 900 λεπτοί σωλήνες που περιέχουν «καύσιμο» - ουράνιο. Η αρχή λειτουργίας του αντιδραστήρα είναι επίσης γνωστή στους μαθητές σήμερα. Κατά την αλυσιδωτή αντίδραση της σχάσης των ατομικών πυρήνων, παράγεται τεράστια ποσότητα θερμότητας. Ισχυρές αντλίες αντλούν υδρογόνο μέσω της θερμότητας του λέβητα ουρανίου, ο οποίος θερμαίνεται έως και 3000 βαθμούς. Τότε το καυτό αέριο, που διαφεύγει από το ακροφύσιο με μεγάλη ταχύτητα, δημιουργεί ισχυρή ώθηση...
Όλα φαίνονταν καλά στο διάγραμμα, αλλά τι θα έδειχναν οι δοκιμές; Δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε συνηθισμένες βάσεις για να εκτοξεύσετε έναν πυρηνικό κινητήρα πλήρους κλίμακας - η ακτινοβολία δεν είναι κάτι για αστείο. Ένας αντιδραστήρας είναι ουσιαστικά ατομική βόμβα, μόνο καθυστερημένη δράση, όταν η ενέργεια απελευθερώνεται όχι στιγμιαία, αλλά σε ορισμένο χρόνο. Σε κάθε περίπτωση απαιτούνται ιδιαίτερες προφυλάξεις. Αποφασίστηκε να δοκιμαστεί ο αντιδραστήρας στο χώρο πυρηνικών δοκιμών στο Σεμιπαλατίνσκ και το πρώτο μέρος του σχεδιασμού (όπως ο ίδιος ο κινητήρας) - σε ένα περίπτερο στην περιοχή της Μόσχας.
«Το Zagorsk έχει μια εξαιρετική βάση για εκτοξεύσεις πυραύλων στο έδαφος», εξηγεί ο Albert Belogurov. - Έχουμε παραγάγει περίπου 30 δείγματα για δοκιμές σε πάγκο. Το υδρογόνο καίγονταν σε οξυγόνο και στη συνέχεια το αέριο στάλθηκε στον κινητήρα - στον στρόβιλο. Η στροβιλοαντλία άντλησε τη ροή, αλλά όχι στον πυρηνικό αντιδραστήρα, όπως θα έπρεπε να είναι σύμφωνα με το σχέδιο (δεν υπήρχε αντιδραστήρας στο Zagorsk, φυσικά), αλλά στην ατμόσφαιρα. Πραγματοποιήθηκαν συνολικά 250 δοκιμές. Το πρόγραμμα στέφθηκε με απόλυτη επιτυχία. Ως αποτέλεσμα, λάβαμε έναν λειτουργικό κινητήρα που πληρούσε όλες τις απαιτήσεις. Αποδείχθηκε ότι ήταν πιο δύσκολο να οργανωθούν οι δοκιμές ενός πυρηνικού αντιδραστήρα. Για να γίνει αυτό, ήταν απαραίτητο να κατασκευαστούν ειδικά ορυχεία και άλλες κατασκευές στο χώρο δοκιμών του Semipalatinsk. Τέτοιες εργασίες μεγάλης κλίμακας συνδέονταν φυσικά με μεγάλο οικονομικό κόστος και η απόκτηση χρημάτων δεν ήταν εύκολη ακόμη και εκείνη την εποχή.
Ωστόσο, ξεκίνησε η κατασκευή στο χώρο, αν και, σύμφωνα με τον Belogurov, πραγματοποιήθηκε "με οικονομικό τρόπο". Χρειάστηκαν πολλά χρόνια για να κατασκευαστούν δύο ορυχεία και εγκαταστάσεις εξυπηρέτησης υπόγεια. Σε ένα τσιμεντένιο καταφύγιο που βρισκόταν ανάμεσα στα φρεάτια υπήρχαν ευαίσθητα όργανα. Σε ένα άλλο καταφύγιο, 800 μέτρα μακριά, υπάρχει πίνακας ελέγχου. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής ενός πυρηνικού αντιδραστήρα, η παρουσία ανθρώπων στο πρώτο από αυτά τα δωμάτια απαγορεύτηκε αυστηρά. Σε περίπτωση ατυχήματος, η βάση θα μετατρεπόταν σε ισχυρή πηγήακτινοβολία.
Πριν από την πειραματική εκτόξευση, ο αντιδραστήρας κατέβηκε προσεκτικά στον άξονα χρησιμοποιώντας έναν γερανό σκελετό που ήταν εγκατεστημένος έξω (στην επιφάνεια της γης). Ο άξονας συνδέθηκε με μια σφαιρική δεξαμενή, κοίλη σε βάθος 150 μέτρων από γρανίτη και επένδυση από χάλυβα. Το αέριο υδρογόνο αντλήθηκε σε μια τόσο ασυνήθιστη «δεξαμενή» υπό υψηλή πίεση (δεν υπήρχαν χρήματα για να χρησιμοποιηθεί σε υγρή μορφή, η οποία, φυσικά, είναι πιο αποτελεσματική). Μετά την εκκίνηση του αντιδραστήρα, το υδρογόνο εισήλθε στον λέβητα ουρανίου από κάτω. Το αέριο θερμάνθηκε μέχρι τους 3000 βαθμούς και ξέσπασε από τον άξονα με ένα βουητό πύρινο ρεύμα. Δεν υπήρχε ισχυρή ραδιενέργεια σε αυτό το ρεύμα, αλλά κατά τη διάρκεια της ημέρας δεν επιτρεπόταν να βρίσκεται έξω σε ακτίνα ενάμισι χιλιομέτρου από το χώρο των δοκιμών. Ήταν αδύνατο να προσεγγίσω το ίδιο το ορυχείο για ένα μήνα. Μια υπόγεια σήραγγα ενάμιση χιλιομέτρου, προστατευμένη από τη διείσδυση της ακτινοβολίας, οδηγούσε από την ασφαλή ζώνη πρώτα σε ένα καταφύγιο και από εκεί σε ένα άλλο, που βρίσκεται κοντά στα ορυχεία. Οι ειδικοί κινήθηκαν κατά μήκος αυτών των περίεργων μακριών «διαδρόμων».
Οι δοκιμές του αντιδραστήρα πραγματοποιήθηκαν το 1978-1981. Τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαίωσαν την ορθότητα εποικοδομητικές λύσεις. Κατ 'αρχήν, δημιουργήθηκε ένας πυρηνικός πυραυλοκινητήρας. Το μόνο που έμενε ήταν να συνδεθούν τα δύο μέρη και να πραγματοποιηθούν ολοκληρωμένες δοκιμές του συστήματος πυρηνικής πρόωσης συναρμολογημένη μορφή. Αλλά δεν έδιναν πια χρήματα για αυτό. Διότι στη δεκαετία του ογδόντα, η πρακτική χρήση των πυρηνικών σταθμών στο διάστημα δεν προβλεπόταν. Δεν ήταν κατάλληλα για εκτόξευση από τη Γη, γιατί η γύρω περιοχή θα είχε υποστεί σοβαρή μόλυνση από ακτινοβολία. Οι πυρηνικοί κινητήρες γενικά προορίζονται μόνο για λειτουργία στο διάστημα. Και μετά σε πολύ υψηλές τροχιές (600 χιλιόμετρα και πάνω), ώστε το διαστημόπλοιο να περιστρέφεται γύρω από τη Γη για πολλούς αιώνες. Επειδή η «περίοδος έκθεσης» ενός πυρηνικού πυραυλοκινητήρα είναι τουλάχιστον 300 χρόνια. Στην πραγματικότητα, οι Αμερικανοί ανέπτυξαν έναν παρόμοιο κινητήρα κυρίως για πτήση στον Άρη. Αλλά στις αρχές της δεκαετίας του ογδόντα, οι ηγέτες της χώρας μας ήταν εξαιρετικά ξεκάθαροι: μια πτήση στον Κόκκινο Πλανήτη ήταν πέρα από τις δυνατότητές μας (ακριβώς όπως οι Αμερικανοί, περιόρισαν επίσης αυτό το έργο). Ωστόσο, ήταν το 1981 που οι σχεδιαστές μας βρήκαν νέες πολλά υποσχόμενες ιδέες. Γιατί να μην χρησιμοποιήσετε έναν πυρηνικό κινητήρα και ως εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας; Με απλά λόγια, για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στο διάστημα. Κατά τη διάρκεια μιας επανδρωμένης πτήσης, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια συρόμενη ράβδο για να «μετακινήσετε» τον λέβητα ουρανίου μακριά από τους χώρους διαμονής στους οποίους βρίσκονται οι αστροναύτες σε απόσταση έως και 100 μέτρων. Θα πετάξει μακριά από το σταθμό. Ταυτόχρονα, θα λαμβάναμε μια πολύ ισχυρή πηγή των τόσο αναγκαίων διαστημόπλοιακαι ενεργειακούς σταθμούς. Για 15 χρόνια, οι κάτοικοι του Voronezh, μαζί με πυρηνικούς επιστήμονες, συμμετείχαν σε αυτήν την πολλά υποσχόμενη έρευνα και πραγματοποίησαν δοκιμές στο χώρο δοκιμών του Semipalatinsk. Δεν υπήρχε καθόλου κρατική χρηματοδότηση, και όλες οι εργασίες πραγματοποιήθηκαν με χρήση εργοστασιακών πόρων και ενθουσιασμού. Σήμερα έχουμε μια πολύ γερή βάση εδώ. Το μόνο ερώτημα είναι αν αυτές οι εξελίξεις θα έχουν ζήτηση.
«Σίγουρα», απαντά με σιγουριά ο γενικός σχεδιαστής Vladimir Rachuk. - Σήμερα, οι διαστημικοί σταθμοί, τα πλοία και οι δορυφόροι λαμβάνουν ενέργεια από ηλιακούς συλλέκτες. Αλλά η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα είναι πολύ φθηνότερη - δύο ή και τρεις φορές. Επιπλέον, στη σκιά της Γης ηλιακούς συλλέκτεςδεν δουλεύει. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζονται μπαταρίες και αυτό αυξάνει σημαντικά το βάρος του διαστημικού σκάφους. Βέβαια αν μιλάμε γιαΑν η ισχύς είναι μικρή, ας πούμε 10-15 κιλοβάτ, τότε είναι πιο εύκολο να έχουμε ηλιακούς συλλέκτες. Αλλά όταν απαιτούνται 50 κιλοβάτ ή περισσότερα στο διάστημα, τότε χωρίς πυρηνική εγκατάσταση (η οποία, παρεμπιπτόντως, διαρκεί 10-15 χρόνια) τροχιακό σταθμόή ένα διαπλανητικό διαστημόπλοιο είναι απαραίτητο. Τώρα, ειλικρινά μιλώντας, δεν υπολογίζουμε πραγματικά σε τέτοιες παραγγελίες. Αλλά το 2010-2020, οι πυρηνικοί κινητήρες, οι οποίοι είναι επίσης μίνι-ηλεκτρικοί σταθμοί, θα είναι πολύ απαραίτητοι.
- Πόσο ζυγίζει μια τέτοια πυρηνική εγκατάσταση;
- Αν μιλάμε για τον κινητήρα RD-0410, τότε η μάζα του μαζί με την προστασία από την ακτινοβολία και το πλαίσιο στερέωσης είναι δύο τόνοι. Και η ώθηση είναι 3,6 τόνοι. Το κέρδος είναι προφανές. Για σύγκριση: Τα πρωτόνια ανεβάζουν 20 τόνους σε τροχιά. Και οι πιο ισχυρές πυρηνικές εγκαταστάσεις, φυσικά, θα ζυγίζουν περισσότερο - ίσως 5-7 τόνους. Αλλά σε κάθε περίπτωση, οι πυρηνικοί πυραυλοκινητήρες θα επιτρέψουν την εκτόξευση φορτίου με 2-2,5 φορές μεγαλύτερη μάζα σε μια σταθερή τροχιά και θα παρέχουν στα διαστημόπλοια μακροπρόθεσμα σταθερή ενέργεια.
Δεν μίλησα με τον γενικό σχεδιαστή για ένα επώδυνο θέμα - ότι στο χώρο δοκιμών του Semipalatinsk (τώρα στο έδαφος άλλου κράτους) υπήρχε πολύς πολύτιμος εργοστασιακός εξοπλισμός που δεν είχε επιστραφεί ακόμη στη Ρωσία. Εκεί, στο ορυχείο, υπάρχει και ένας από τους δοκιμαστικούς πυρηνικούς αντιδραστήρες. Και ο γερανός γέφυρας είναι ακόμα στη θέση του. Μόνο οι δοκιμές του πυρηνικού κινητήρα δεν πραγματοποιούνται πλέον: Σε συναρμολογημένη μορφή, βρίσκεται τώρα στο μουσείο του εργοστασίου. Αναμονή στα φτερά.
