Leidsin huvitava artikli. Üldiselt on tuumakosmoselaevad mind alati huvitanud. See on kosmoseuuringute tulevik. Põhjalikku tööd sel teemal tehti ka NSV Liidus. Artikkel räägib neist.
Aatomijõul töötav ruum. Unistused ja reaalsus.
Füüsikaliste ja matemaatikateaduste doktor Yu. Ya. Stavissky
1950. aastal kaitsesin sõjamoonaministeeriumi Moskva Mehaanikainstituudis (MMI) insenerifüüsika kraadi. Viis aastat varem, 1945. aastal moodustati seal inseneri-füüsika osakond, mis koolitas spetsialiste uuele tööstusele, mille ülesannete hulka kuulus peamiselt tuumarelvade tootmine. Õppejõud oli ületamatu. Lisaks põhifüüsikale ülikoolikursuste raames (matemaatilise füüsika meetodid, relatiivsusteooria, kvantmehaanika, elektrodünaamika, statistiline füüsika jt) õpetati meile kõiki inseneriteadusi: keemia, metalliteadus, materjalide tugevus. , mehhanismide ja masinate teooria jne. Silmapaistva nõukogude füüsiku Aleksandr Iljitš Leipunski loodud MMI insenerifüüsika teaduskond kasvas aja jooksul Moskva Tehnilise Füüsika Instituudiks (MEPhI). Moskva Energeetikainstituudi (MPEI) juurde moodustati veel üks insenerifüüsika teaduskond, mis hiljem ühines MEPhI-ga, kuid kui MMI keskendus põhifüüsika, siis Energias - soojuse ja elektrofüüsika kohta.
Õppisime kvantmehaanikat Dmitri Ivanovitš Blokhintsevi raamatu abil. Kujutage ette minu üllatust, kui mind levitamise ajal tema juurde tööle saadeti. Olen innukas katsetaja (lapsena lammutasin majas kõik kellad) ja järsku jõuan ühe tuntud teoreetiku juurde. Mind haaras kerge paanika, kuid kohale jõudes - NSVL Siseministeeriumi Obninskis "objekt B" - sain kohe aru, et muretsen asjata.
Selleks ajaks oli "Objekti B" peateema, mida tegelikult juhtis A.I. Leipunsky, on juba moodustunud. Siin lõid nad tuumakütuse laiendatud paljundamisega reaktorid - "kiired kasvatajad". Režissöörina algatas Blokhintsev uue suuna väljatöötamise – kosmoselendudeks aatomijõul töötavate mootorite loomise. Kosmose valdamine oli Dmitri Ivanovitši vana unistus, isegi nooruses pidas ta kirjavahetust ja kohtus K.E. Tsiolkovski. Arvan, et arusaam tuumaenergia hiiglaslikest võimalustest, mille kütteväärtus on miljoneid kordi kõrgem kui parimatel keemilistel kütustel, määras elutee DI. Blokhintsev.
“Näost näkku ei näe” ... Neil aastatel ei saanud me paljust aru. Alles nüüd, kui lõpuks sai võimalikuks võrrelda Füüsika-Energeetika Instituudi (IPPE) – endise 31. detsembril 1966 ümbernimetatud "Objekti B" - silmapaistvate teadlaste tegemisi ja saatusi, on õige, nagu näib. minu jaoks arusaamine ideedest, mis neid tol ajal liigutasid . Kõigi juhtumite mitmekesisusega, millega instituut pidi tegelema, võib välja tuua prioriteetsed teadusvaldkonnad, mis osutusid selle juhtivate füüsikute huvide sfääriks.
AIL-i (nii kutsuti instituudis selja taga Aleksander Iljitš Leipunskit) põhihuvi on kiirel aretusreaktoril (tuumareaktorid, millel puuduvad piirangud tuumakütuse ressurssidele) põhineva globaalse energeetika arendamine. Selle tõeliselt "kosmilise" probleemi tähtsust, millele ta pühendas, on raske üle hinnata viimane veerand sajandil oma elust. Leipunsky kulutas palju energiat ka riigi kaitsmisele, eriti allveelaevade ja raskete lennukite aatomimootorite loomisele.
Huvid D.I. Blokhintsevi (temale omistati hüüdnimi D.I.) eesmärk oli lahendada tuumaenergia kasutamise probleem kosmoselendudel. Kahjuks oli ta 1950. aastate lõpus sunnitud sellelt töökohalt lahkuma ja juhtima rahvusvahelise teaduskeskuse – Dubnas asuva Tuumauuringute Ühisinstituudi – loomist. Seal töötas ta impulss-kiire reaktorite – IBR kallal. See oli viimane suur asi tema elus.
Üks värav – üks meeskond
DI. 1940. aastate lõpus Moskva Riiklikus Ülikoolis õpetanud Blohhintsev märkas seal ja kutsus seejärel Obninskisse tööle noore füüsiku Igor Bondarenko, kes sõna otseses mõttes vaimustus tuumajõul töötavatest kosmoselaevadest. Tema esimene juhendaja oli A.I. Leipunsky ja Igor muidugi tegelesid tema teemaga - kiired kasvatajad.
D.I. Blokhintsev, Bondarenko ümber moodustatud teadlaste rühm, kes ühines aatomienergia kasutamise probleemide lahendamiseks kosmoses. Lisaks Igor Iljitš Bondarenkole kuulusid rühma: Viktor Jakovlevitš Pupko, Edvin Aleksandrovitš Stumbur ja nende ridade autor. Igor oli peamine ideoloog. Edwin viis läbi kosmoserajatiste tuumareaktorite maapealsete mudelite eksperimentaalsed uuringud. Tegelesin peamiselt “madala tõukejõuga” rakettmootoritega (nendes tekitatakse tõukejõu omamoodi kiirendiga - “ioonjõuga”, mida toidab kosmose tuumaelektrijaama energia). Oleme uurinud protsesse
voolab ioontõukurites, maapealsetel stendidel.
Victor Pupko kohta (tulevikus
temast sai IPPE kosmosetehnoloogia osakonna juhataja) organiseerimistööd oli palju. Igor Iljitš Bondarenko oli silmapaistev füüsik. Ta tundis eksperimenti peenelt, pani paika lihtsad, elegantsed ja väga efektsed katsed. Ma arvan, et mitte ükski eksperimenteerija ja võib-olla vähesed teoreetikud "tundsid" põhifüüsikat. Alati vastutulelik, avatud ja sõbralik Igor oli tõeline instituudi hing. Siiani elab FEI tema ideede järgi. Bondarenko elas põhjendamatult lühikest elu. 1964. aastal, 38-aastaselt, suri ta traagiliselt meditsiinilise vea tõttu. Justkui jumal, nähes, kui palju inimene on teinud, otsustas, et see on juba liiga palju, ja käskis: "Aitab."
On võimatu mitte meenutada teist ainulaadset isiksust - Vladimir Aleksandrovitš Malyhhi, "jumalast" tehnoloogi, kaasaegset Leskovski Levšat. Kui ülalmainitud teadlaste “produktid” olid peamiselt ideed ja arvutuslikud hinnangud nende tegelikkusele, siis Malykhi teostel oli alati väljund “metallis”. Selle tehnoloogiasektor, kus IPPE hiilgeaegadel töötas üle kahe tuhande töötaja, suutis liialdamata teha kõike. Pealegi on ta ise alati võtmerolli mänginud.
V.A. Malyh alustas Moskva Riikliku Ülikooli tuumafüüsika uurimisinstituudi laborandina, kelle hinge taga oli füüsikaosakonnas kolm kursust – sõda ei lasknud tal õpinguid lõpetada. 1940. aastate lõpus õnnestus tal luua tehnoloogia berülliumoksiidil põhineva tehnilise keraamika valmistamiseks, mis on ainulaadne materjal, kõrge soojusjuhtivusega dielektrik. Enne Malykhi võitlesid paljud selle probleemiga edutult. Ja roostevabast terasest ja looduslikust uraanist valmistatud kütuseelement, mille ta töötas välja esimese tuumaelektrijaama jaoks, on nende jaoks ja isegi tänapäeval ime. Või Malyhi poolt kosmoselaevade toiteks kavandatud reaktor-elektrigeneraatori termiooniline kütuseelement - "pärnik". Siiani pole selles vallas midagi paremat ilmunud. Malykhi looming ei olnud näidismänguasjad, vaid tuumatehnoloogia elemendid. Nad töötasid kuid ja aastaid. Vladimir Aleksandrovitšist sai tehnikateaduste doktor, Lenini preemia laureaat, kangelane Sotsialistlik töörühm. 1964. aastal suri ta traagiliselt sõjaväepõrutuse tagajärgede tõttu.
Samm sammu haaval
S.P. Korolev ja D.I. Blokhintsev on pikka aega turgutanud unistust mehitatud kosmoselennust. Nende vahel tekkisid tihedad töösidemed. Kuid 1950. aastate alguses, kõrgajal külm sõda“, raha ei säästetud ainult sõjaliseks otstarbeks. Raketitehnoloogiat peeti ainult tuumalaengute kandjaks ja satelliitidele ei mõelnudki. Vahepeal Bondarenko, teades umbes hiljutised saavutused raketiteadlased toetasid järjekindlalt Maa tehissatelliidi loomist. Hiljem ei mäletanud seda keegi.
Planeedi esimese kosmonaudi Juri Gagarini kosmosesse tõstnud raketi loomise ajalugu on kurioosne. Seda seostatakse Andrei Dmitrijevitš Sahharovi nimega. 1940. aastate lõpus töötas ta välja kombineeritud lõhustumis-termotuumalaengu - "puff", ilmselt sõltumatult "vesinikpommi isast" Edward Tellerist, kes pakkus välja sarnase toote nimega "äratuskell". Teller mõistis aga peagi, et sellise konstruktsiooniga tuumalaengu tootlikkus on "piiratud", mitte rohkem kui ~ 500 kilotonni puksiiri. Sellest "absoluutse" relva jaoks ei piisa, nii et "äratuskellast" loobuti. Liidus lasid nad 1953. aastal õhku Sahharovi puhv-RDS-6.
Pärast edukaid katseid ja Sahharovi akadeemikuks valimist asus Minsredmashi tollane juht V.A. Malõšev kutsus ta enda juurde ja seadis ülesandeks määrata järgmise põlvkonna pommi parameetrid. Andrei Dmitrijevitš hindas (ilma üksikasjaliku uurimiseta) uue, palju võimsama laengu kaalu. Sahharovi aruanne oli aluseks NLKP Keskkomitee ja NSV Liidu Ministrite Nõukogu otsusele, mis kohustas S.P. Korolev arendab selle laengu jaoks välja ballistilise kanderakett. Just selline R-7-nimeline Vostok-nimeline rakett saatis 1957. aastal orbiidile kunstliku Maa satelliidi ja 1961. aastal kosmoseaparaadi koos Juri Gagariniga. Seda ei plaanitud enam kasutada raske tuumalaengu kandjana, kuna termotuumarelvade arendamine läks teistmoodi.
peal esialgne etapp IPPE kosmose tuumaprogramm koos V.N. Chelomeya töötas välja aatomitiibraketti. See suund ei arenenud kaua ja lõppes V.A osakonnas loodud mootorielementide arvutuste ja katsetamisega. Malykha. Tegelikult oli see madalalt lendav mehitamata lennuk, millel oli reaktiiv-tuumamootor ja tuumalõhkepea (omamoodi "sumiseva putuka" tuumaanaloog - Saksa V-1). Süsteem käivitati tavaliste raketivõimendite abil. Pärast etteantud kiiruse saavutamist tekitas tõukejõu atmosfääriõhk, mida kuumutati rikastatud uraaniga immutatud berülliumoksiidi lõhustumise ahelreaktsiooniga.
Üldjuhul määrab raketi võime täita üht või teist kosmonautika ülesannet kiirusega, mis saavutatakse pärast kogu töövedeliku (kütuse ja oksüdeerija) varude ärakasutamist. See arvutatakse Tsiolkovski valemi järgi: V = c × lnMn / Mk, kus c on töövedeliku väljavoolu kiirus ning Mn ja Mk on raketi alg- ja lõppmass. Tavalistes keemiarakettides määrab väljalaskekiiruse põlemiskambri temperatuur, kütuse ja oksüdeerija tüüp ning põlemisproduktide molekulmass. Näiteks kasutasid ameeriklased vesinikku kütusena laskumissõidukis astronautide Kuule maandumiseks. Selle põlemisproduktiks on vesi, mille molekulmass on suhteliselt väike ja voolukiirus on 1,3 korda suurem kui petrooleumi põletamisel. Sellest piisab, et astronautidega laskuv sõiduk jõuaks Kuu pinnale ja viiks nad seejärel oma tehissatelliidi orbiidile tagasi. Korolevis peatati hukkunutega õnnetuse tõttu töö vesinikkütusega. Meil ei olnud aega inimeste jaoks Kuu laskumissõidukit luua.
Üks viise heitgaaside kiiruse oluliseks suurendamiseks on tuumasoojusrakettide loomine. Meil olid ballistilised aatomiraketid (BAR), mille lennuulatus oli mitu tuhat kilomeetrit (OKB-1 ja IPPE ühisprojekt), ameeriklastel olid sarnased Kiwi tüüpi süsteemid. Mootoreid testiti Semipalatinski lähistel ja Nevadas asuvates katsepaikades. Nende tööpõhimõte on järgmine: vesinikku kuumutatakse sisse tuumareaktor enne kõrged temperatuurid, läheb aatomi olekusse ja juba sellisel kujul aegub raketist. Sellisel juhul suureneb heitgaasi kiirus rohkem kui neli korda võrreldes keemilise vesiniku raketiga. Küsimus oli välja selgitada, millise temperatuurini saab vesinikku kuumutada tahke kütuseelemendi reaktoris. Arvutused andsid umbes 3000°K.
NII-1-s, mille juhendaja oli Mstislav Vsevolodovitš Keldõš (toona NSVL Teaduste Akadeemia president), V.M. Ievleva tegi IPPE osalusel täiesti fantastilise skeemi - gaasifaasi reaktori, milles uraani ja vesiniku gaasilises segus toimub ahelreaktsioon. Vesinik voolab sellisest reaktorist välja kümme korda kiiremini kui tahkekütusel töötavast reaktorist, kusjuures uraan eraldub ja jääb südamikusse. Üheks ideeks oli kasutada tsentrifugaalset eraldamist, kui sissetuleva külma vesiniku toimel "keeratakse" kuuma gaasilist uraani ja vesiniku segu, mille tulemusena eralduvad uraan ja vesinik nagu tsentrifuugis. Ievlev püüdis tegelikult keemilise raketi põlemiskambris toimuvaid protsesse vahetult reprodutseerida, kasutades energiaallikana mitte kütuse põlemissoojust, vaid lõhustumisahelreaktsiooni. See avas tee aatomituumade energiaintensiivsuse täielikuks kasutamiseks. Kuid küsimus puhta vesiniku (ilma uraanita) reaktorist väljumise võimalusest jäi lahendamata, rääkimata tehnilised probleemid seotud kõrge temperatuuriga gaasisegude säilimisega sadade atmosfääride rõhul.
IPPE töö ballistiliste aatomirakettidega lõppes aastatel 1969–1970 tahkekütuse elementidega tuumarakettmootori prototüübi „tulekatsetustega“ Semipalatinski katsepaigas. Selle lõi IPPE koostöös Voroneži disainibürooga A.D. Konopatov, Moskva NII-1 ja mitmed teised tehnoloogilised rühmad. 3,6-tonnise tõukejõuga mootor põhines IR-100 tuumareaktoril, mille kütuseelemendid olid valmistatud uraankarbiidi ja tsirkooniumkarbiidi tahkest lahusest. Vesiniku temperatuur saavutas 3000°K reaktori võimsusel ~170 MW.
Tuumamootorid
Seni on räägitud nende massist suurema tõukejõuga rakettidest, mida saaks Maa pinnalt välja saata. Sellistes süsteemides võimaldab väljalaskekiiruse suurendamine vähendada töövedeliku varu, suurendada kasulikku koormust ja loobuda mitmeastmelisest protsessist. Praktiliselt piiramatute väljalaskekiiruste saavutamiseks on aga võimalusi, näiteks aine kiirendamine elektromagnetväljade toimel. Töötasin sellel alal tihedalt Igor Bondarenkoga ligi 15 aastat.
Elektrilise reaktiivmootoriga (EP) raketi kiirenduse määrab neile paigaldatud kosmose tuumaelektrijaama (KAES) erivõimsuse ja väljalaskekiiruse suhe. Nähtavas tulevikus spetsiifiline võimsus KNPP ilmselt ei ületa 1 kW/kg. Samas on võimalik luua väikese, kümneid ja sadu kordi raketi massist väiksema tõukejõuga ning väga väikese töövedeliku kuluga rakette. Sellist raketti saab välja saata ainult Maa tehissatelliidi orbiidilt ja aeglaselt kiirendades jõuda suure kiiruseni.
Päikesesüsteemisisesteks lendudeks on vaja rakette, mille väljahingamise kiirus on 50-500 km/s, tähtede poole lendudeks aga "footonrakette", mis väljuvad meie kujutlusvõimest valguse kiirusega võrdse väljahingamiskiirusega. Mistahes mõistliku kestusega pikamaa kosmoselennu sooritamiseks on vaja elektrijaamade mõeldamatuid võimsuse ja kaalu suhteid. Siiani on võimatu isegi ette kujutada, millistel füüsikalistel protsessidel need võivad põhineda.
Tehtud arvutused näitasid, et Suure vastasseisu ajal, mil Maa ja Marss on teineteisele kõige lähemal, on võimalik tuumakosmoselaev koos meeskonnaga ühe aastaga Marsile lennata ja Maa tehissatelliidi orbiidile tagasi saata. . Sellise laeva kogumass on umbes 5 tonni (koos töövedeliku - tseesiumi - varuga, mis võrdub 1,6 tonniga). Selle määrab peamiselt 5 MW võimsusega KNPP mass ja reaktiivtõukejõu määrab kahe megavatine tseesiumioonide kiir energiaga 7 kiloelektronvolti*. Laev alustab Maa tehissatelliidi orbiidilt, siseneb Marsi satelliidi orbiidile ja peab laskuma selle pinnale vesinikkeemilise mootoriga aparaadiga, mis sarnaneb Ameerika Kuu omaga.
See suund, mis põhineb juba täna võimalikel tehnilistel lahendustel, oli pühendatud suurele IPPE tööde tsüklile.
Ioontõukurid
Neil aastatel arutati viise, kuidas luua kosmoseaparaatide jaoks erinevaid elektrilisi tõukesüsteeme, nagu "plasmarelvad", "tolmu" või vedelikupiiskade elektrostaatilised kiirendid. Ühelgi ideel polnud aga selget füüsiline alus. Avastus oli tseesiumi pinnaionisatsioon.
Ameerika füüsik Irving Langmuir avastas 1920. aastatel leelismetallide pinnaionisatsiooni. Kui tseesiumi aatom aurustub metalli (meie puhul volframi) pinnalt, mille elektronide tööfunktsioon on suurem kui tseesiumi ionisatsioonipotentsiaal, kaotab see peaaegu 100% juhtudest nõrgalt seotud elektroni ja osutub üksikuks. laetud ioon. Seega on tseesiumi pinnaionisatsioon volframil füüsikaline protsess, mis võimaldab luua peaaegu 100% töövedeliku ärakasutamise ja ühtsusele lähedase energiatõhususega ioontõukuri.
Meie kolleeg Stal Yakovlevich Lebedev mängis olulist rolli sellise skeemi ioonkäituri mudelite loomisel. Oma raudse visaduse ja visadusega ületas ta kõik takistused. Selle tulemusel oli võimalik metallis reprodutseerida ioonkäituri lamedat kolmeelektroodilist vooluringi. Esimene elektrood on umbes 10 × 10 cm suurune volframplaat, mille potentsiaal on +7 kV, teine on -3 kV potentsiaaliga volframvõre ja kolmas nullpotentsiaaliga tooriaadiga volframvõre. "Molekulaarpüstol" andis tseesiumiauru kiire, mis langes läbi kõigi võre volframplaadi pinnale. Tasakaalustatud ja kalibreeritud metallplaat, nn tasakaal, oli "jõu" ehk ioonkiire tõukejõu mõõtmiseks.
Kiirenduspinge esimesele võrgule kiirendab tseesiumioonid 10 000 eV-ni, samas kui aeglustuspinge teise võrku aeglustab neid 7000 eV-ni. See on energia, millega ioonid peavad propellerist lahkuma, mis vastab väljavoolukiirusele 100 km/s. Kuid ioonkiir, mida piirab ruumilaeng, ei saa "kosmosesse minna". Ioonide mahulist laengut peavad kompenseerima elektronid, et moodustuks kvaasineutraalne plasma, mis levib ruumis vabalt ja tekitab reaktiivse tõukejõu. Elektronide allikaks ioonkiire ruumilaengu kompenseerimiseks on vooluga kuumutatud kolmas võrk (katood). Teine, "lukustuv" võrk takistab elektronide jõudmist katoodilt volframplaadile.
Esimesed kogemused ioonjõumudeliga tähistasid enam kui kümneaastase töö algust. Üks uusimaid mudeleid – 1965. aastal loodud poorse volframkiirguriga andis 20 A ioonkiire voolu juures umbes 20 g "tõukejõu", selle energiakasutustegur oli umbes 90% ja aine kasutusmäär 95 %.
Tuumasoojuse otsene muundamine elektriks
Tuuma lõhustumise energia otseseks muundamiseks elektrienergiaks ei ole veel leitud viise. Me ei saa ikkagi hakkama ilma vahelüli - soojusmasinata. Kuna selle kasutegur on alati väiksem kui ühtsus, tuleb "jääksoojus" kuhugi panna. Maal, vees ja õhus sellega probleeme pole. Kosmoses on ainult üks tee - soojuskiirgus. Seega ei saa KNPP hakkama ilma "külmiku-emitterita". Kiirgustihedus on võrdeline absoluuttemperatuuri neljanda astmega, seega peaks radiaatori-emitteri temperatuur olema võimalikult kõrge. Siis on võimalik vähendada kiirgava pinna pindala ja vastavalt ka elektrijaama massi. Tulime ideele kasutada tuumasoojuse "otset" muundamist elektrienergiaks, ilma turbiini ja generaatorita, mis tundus pikaajaliseks kõrgel temperatuuril töötamiseks usaldusväärsem.
Kirjandusest teadsime A.F. teoste kohta. Ioffe - Nõukogude tehnilise füüsika kooli asutaja, pooljuhtide uurimise pioneer NSV Liidus. Vähesed mäletavad praegu tema välja töötatud praeguseid allikaid, mida kasutati Suure aastatel Isamaasõda. Sel ajal oli rohkem kui ühel partisanide salgal ühendus mandriga tänu "petrooleumi" TEG-idele - Ioffe termoelektrilistele generaatoritele. TEG-ide "kroon" (see oli pooljuhtelementide komplekt) pandi petrooleumilambile ja selle juhtmed ühendati raadioseadmetega. Elementide “kuumad” otsad soojendati petrooleumilambi leegiga ja “külmad” otsad jahutati õhuga. Tekib pooljuhti läbiv soojusvoog elektromotoorjõud, millest piisas sideseansiks ja nende vaheaegadel laadis TEG akut. Kui kümme aastat pärast võitu Moskva TEG-de tehast külastasime, selgus, et need leiavad endiselt müüki. Paljudel külaelanikel olid siis ökonoomsed raadiovastuvõtjad "Rodina", millel olid otsesed hõõglambid, mida toiteks aku. Selle asemel kasutati sageli TEG-e.
Petrooleumi TEG häda on selle madal efektiivsus (ainult umbes 3,5%) ja madal piirtemperatuur (350°K). Kuid nende seadmete lihtsus ja töökindlus meelitasid arendajaid. Niisiis, pooljuhtmuundurid, mille on välja töötanud rühm I.G. Gverdtsiteli Sukhumi Füüsika- ja Tehnoloogiainstituudis on leidnud rakenduse Buk-tüüpi kosmoseinstallatsioonides.
Omal ajal oli A.F. Ioffe pakkus välja veel ühe termomuunduri – dioodi vaakumis. Selle tööpõhimõte on järgmine: kuumutatud katood kiirgab elektrone, osa neist, ületades anoodi potentsiaali, töötab. Sellelt seadmelt oodati oluliselt suuremat efektiivsust (20-25%) töötemperatuuril üle 1000°K. Lisaks ei karda vaakumdiood erinevalt pooljuhist neutronkiirgust ning seda saab kombineerida tuumareaktoriga. Siiski selgus, et "vaakum" Ioffe konverteri ideed oli võimatu realiseerida. Nagu ioonide tõukejõus, tuleb ka vaakummuunduris vabaneda ruumilaengust, kuid seekord mitte ioonidest, vaid elektronidest. A.F. Ioffe kavatses vaakummuunduris kasutada katoodi ja anoodi vahel mikronivahesid, mis on kõrgete temperatuuride ja termiliste deformatsioonide tingimustes praktiliselt võimatu. Siin tulebki tseesium kasuks: üks tseesiumiioon, mis tekib katoodi pinnaionisatsiooni teel, kompenseerib umbes 500 elektroni ruumilaengu! Tegelikult on tseesiumimuundur "ümberpööratud" ioonkäitur. Füüsikalised protsessid neis on lähedased.
"Girlandid" V.A. Malykha
Üks IPPE töö tulemusi termomuunduritega oli V.A. Malykh ja tema osakonnas seeriatootmine kütuseelementide jadaühendatud termomuunduritest - Topaasi reaktori "vanikud". Nad andsid kuni 30 V - sada korda rohkem kui "konkureerivate organisatsioonide" - Leningradi rühma M.B. loodud üheelemendilised muundurid. Barabash ja hiljem - Aatomienergia Instituut. See võimaldas "eemaldada" reaktorist kümneid ja sadu kordi rohkem võimsust. Mure tekitas aga tuhandete termoelementidega täidetud süsteemi töökindlus. Samal ajal töötasid auru- ja gaasiturbiinid tõrgeteta, mistõttu pöörasime tähelepanu tuumasoojuse "masinale" muundamisele elektriks.
Kogu raskus seisnes ressursis, sest pikamaa kosmoselendudel peavad turbogeneraatorid töötama aasta, kaks või isegi mitu aastat. Kulumise vähendamiseks tuleks “pöörded” (turbiini kiirus) hoida võimalikult madalal. Teisest küljest töötab turbiin tõhusalt, kui gaasi või auru molekulide kiirus on lähedane selle labade kiirusele. Seetõttu kaalusime alguses kõige raskema - elavhõbedaauru - kasutamist. Kuid meid ehmatas elavhõbedaga jahutatavas tuumareaktoris aset leidnud raua ja roostevaba terase intensiivne kiirgusest põhjustatud korrosioon. Kahe nädalaga "söös" korrosioon Argooni laboris (USA, 1949) eksperimentaalse kiirreaktori "Clementine" ja IPPE reaktori BR-2 (NSVL, Obninsk, 1956) kütuseelemendid.
Kaaliumiaur oli ahvatlev. Selles keeva kaaliumiga reaktor moodustas aluse meie arendatavale elektrijaamale väikese tõukejõuga kosmoselaeva jaoks - kaaliumiaur keerutas turbogeneraatorit. Selline "masin" meetod soojuse muundamiseks elektriks võimaldas arvestada kuni 40% kasuteguriga, samas kui tõelised termoelektrilised paigaldised andsid kasuteguriks vaid umbes 7%. Tuumasoojuse "masinal" elektrienergiaks muundamisega KNPP-sid pole aga välja töötatud. Juhtum lõppes üksikasjaliku aruande väljastamisega, mis oli sisuliselt "füüsiline märkus". tehniline projekt väikese tõukejõuga kosmoselaev meeskonnaga lennuks Marsile. Projekti ennast pole kunagi välja töötatud.
Tulevikus arvan, et huvi tuumarakettmootoreid kasutavate kosmoselendude vastu lihtsalt kadus. Pärast Sergei Pavlovitš Korolevi surma nõrgenes märgatavalt toetus IPPE tööle ioonjõu ja "masinate" tuumaelektrijaamade alal. OKB-1 juhtis Valentin Petrovitš Glushko, kes ei tundnud huvi julgete paljutõotavate projektide vastu. Tema loodud Energiya disainibüroo ehitas võimsaid keemiarakette ja Maale naasva kosmoseaparaadi Buran.
"Buk" ja "Topaz" sarja "Cosmos" satelliitidel
Töö KNPP loomisel, mille käigus muundatakse soojus otse elektriks, mis on nüüd võimsate raadiosatelliitide (kosmoseradari ja telesaadete) toiteallikaks, jätkus kuni perestroika alguseni. Aastatel 1970–1988 saadeti kosmosesse umbes 30 radarsatelliiti koos pooljuhtmuunduri reaktoritega Buki tuumaelektrijaamadega ja kaks topaasi termoelektroonikaseadmetega. Buk oli tegelikult TEG - Ioffe pooljuhtmuundur, ainult petrooleumi lambi asemel kasutas see tuumareaktorit. See oli kuni 100 kW võimsusega kiire reaktor. Kõrgelt rikastatud uraani täiskoormus oli umbes 30 kg. Südamikust saadav soojus kandus vedela metalli – naatriumi ja kaaliumi eutektilise sulami – kaudu pooljuhtpatareidele. Elektrivõimsus ulatus 5 kW-ni.
IPPE teadusliku järelevalve all oleva Buki rajatise töötasid välja OKB-670 spetsialistid M.M. Bondaryuk, hiljem - MTÜ Krasnaja Zvezda (peadisainer - G.M. Grjaznov). Dnepropetrovski projekteerimisbüroole Južmaš (peakonstruktor M.K. Yangel) tehti ülesandeks luua kanderakett satelliidi orbiidile viimiseks.
Buki tööaeg on 1-3 kuud. Kui paigaldamine ebaõnnestus, viidi satelliit pikaajalisele orbiidile, mille kõrgus oli 1000 km. Ligi 20 aastat kestnud startide jooksul on Kanadas Suure Orjajärve naabruses olnud kolm juhtumit, kus satelliit on Maale kukkunud: kaks ookeani ja üks maale. 24. jaanuaril 1978 orbiidile saadetud Cosmos-954 kukkus sinna alla. Ta töötas 3,5 kuud. Satelliidi uraanielemendid põlesid atmosfääris täielikult ära. Maapinnalt leiti vaid berülliumreflektori ja pooljuhtpatareide jäänused. (Kõik need andmed on toodud USA ja Kanada tuumakomisjoni ühisaruandes operatsiooni Morning Light kohta.)
Topaasi termoelektrijaamas kasutati kuni 150 kW võimsusega termoreaktorit. Uraani täiskoormus oli umbes 12 kg – oluliselt vähem kui Bukil. Reaktori aluseks olid kütuseelemendid - "vanikud", mille töötas välja ja valmistas Malykhi rühm. Need olid termoelementide ahel: katood oli uraanoksiidiga täidetud volframist või molübdeenist "sõrmkübar", anoodiks õhukese seinaga nioobiumtoru, mida jahutati vedela naatrium-kaaliumiga. Katoodi temperatuur ulatus 1650 °C-ni. Käitise elektrivõimsus ulatus 10 kW-ni.
Esimene lennumudel, Topazi installatsiooniga satelliit Kosmos-1818, läks orbiidile 2. veebruaril 1987 ja töötas laitmatult kuus kuud, kuni tseesiumivarud olid ammendatud. Teine satelliit Cosmos-1876 lasti orbiidile aasta hiljem. Ta töötas orbiidil peaaegu kaks korda kauem. Topazi peamiseks arendajaks oli OKB MMZ Soyuz, mida juhtis S.K. Tumansky (endine lennukimootori konstruktori A.A. Mikulini projekteerimisbüroo).
See oli 1950. aastate lõpus, kui me töötasime ioontõukejõu kallal, ja ta töötas raketi kolmanda astme mootoril, mis lendaks ümber Kuu ja maanduks sellele. Mälestused Melnikovi laborist on värsked tänaseni. See asus Podlipkis (praegu Koroljovi linn), OKB-1 objektil nr 3. Hiiglaslik ca 3000 m2 suurune töökoda, mida ääristavad kümned töölauad silmusostsilloskoopidega, mis salvestavad 100 mm rullpaberile (see oli veel möödunud ajastu, tänapäeval piisaks ühest personaalarvutist). Töökoja esiseinal on stend, kuhu on paigaldatud "Kuu" rakettmootori põlemiskamber. Tuhanded juhtmed lähevad gaasi kiiruse, rõhu, temperatuuri ja muude parameetrite anduritest ostsilloskoobidesse. Päev algab kell 9.00 mootori süütamisega. See töötab mitu minutit, seejärel kohe pärast seiskamist demonteerib esimese vahetuse mehaanika meeskond selle, kontrollib ja mõõdab hoolikalt põlemiskambrit. Samal ajal analüüsitakse ostsilloskoobi linte ja antakse soovitusi disaini muudatusteks. Teine vahetus – disainerid ja töökoja töötajad teevad soovitatud muudatused. Kolmandas vahetuses paigaldatakse stendile uus põlemiskamber ja diagnostikasüsteem. Päev hiljem, täpselt kell 9.00, järgmine seanss. Ja nii ilma puhkepäevadeta nädalaid, kuid. Rohkem kui 300 mootorivalikut aastas!
Nii tekkisid keemilised rakettmootorid, mis pidid töötama vaid 20-30 minutit. Mida öelda tuumajaamade katsetamise ja täiustamise kohta - arvestus oli, et need peaksid töötama üle ühe aasta. See nõudis tõeliselt hiiglaslikku pingutust.
Raketimootor, milles töövedelik on kas aine (nt vesinik), mida kuumutatakse tuumareaktsiooni või radioaktiivse lagunemise käigus vabaneva energia või otseselt nende reaktsioonide produktide toimel. Eristama… … Suur entsüklopeediline sõnaraamat
Rakettmootor, milles töövedelikuks on kas aine (näiteks vesinik), mida kuumutatakse tuumareaktsiooni või radioaktiivse lagunemise käigus vabaneva energiaga või otseselt nende reaktsioonide saadustega. On…… entsüklopeediline sõnaraamat
tuumarakettmootor- branduolinis raketinis variklis statusas T valdkond Gynyba apibrėžtis Raketinis variklis, kuriame reaktyvinė trauka sudaroma vykstant branduolinei arba termobranduolinei reakcijai. Branduoliniams raketiniams varikliams sudaroma kur kas didesnis… … Artilerijos terminų žodynas
- (NRE) rakettmootor, mille tõukejõud tekib radioaktiivse lagunemise või tuumareaktsiooni käigus vabaneva energia tõttu. Vastavalt NRE-s toimuva tuumareaktsiooni tüübile isoleeritakse radioisotoobi raketimootor, ... ...
- (YARD) rakettmootor, mille energiaallikaks on tuumakütus. Tuumareaktoriga HOOVIS. Aheltuumareaktsiooni tulemusena vabanev soojus kandub üle töövedelikule (näiteks vesinikule). Tuumareaktori tuum ......
See artikkel tuleks wikistada. Palun vormindage see vastavalt artiklite vormistamise reeglitele. Tuumarakettmootor tuumkütuse soolade homogeensel lahusel (inglise ... Wikipedia
Tuumarakettmootor (NRE) on raketimootori tüüp, mis kasutab tuuma lõhustumise või termotuumasünteesi energiat reaktiivjõu tekitamiseks. Need on tegelikult reaktiivsed (kuumutavad töövedelikku tuumareaktoris ja eemaldavad gaasi läbi ... ... Wikipedia
Reaktiivmootor, mille energiaallikas ja töövedelik asub sõidukis endas. Raketimootor on ainuke, mis on praktiliselt meisterlik lasti kandma Maa tehissatelliidi orbiidile ja kasutama seda ... ... Wikipedia
- (RD) Reaktiivmootor, mis kasutab oma töös ainult liikuval sõidukil (lennuk, maa, veealune) laos olevaid aineid ja energiaallikaid. Seega erinevalt õhureaktiivmootoritest (vt ... ... Suur Nõukogude entsüklopeedia
Isotooprakettmootor, tuumarakettmootor, mis kasutab keemiliste ainete radioaktiivsete isotoopide lagunemise energiat. elemendid. Seda energiat kasutatakse töövedeliku soojendamiseks või lagunemissaadused ise on töövedelik, moodustades ... ... Suur entsüklopeediline polütehniline sõnaraamat
Tuumarakettmootor - rakettmootor, mille tööpõhimõte põhineb tuumareaktsioonil ehk radioaktiivsel lagunemisel, kusjuures eraldub energia, mis soojendab töövedelikku, milleks võivad olla reaktsioonisaadused või mõni muu aine, näiteks vesinik.
Vaatame võimalusi ja tegevuspõhimõtteid ...
Ülaltoodud tööpõhimõtet kasutavad rakettmootorid on mitut tüüpi: tuuma-, radioisotoop-, termotuumamootorid. Tuumarakettmootoreid kasutades on võimalik saada spetsiifilisi impulsi väärtusi, mis on palju suuremad kui need, mida keemiarakettmootorid suudavad anda. Spetsiifilise impulsi kõrge väärtus on seletatav töövedeliku väljahingamise suure kiirusega - umbes 8-50 km/s. Tuumamootori tõukejõud on võrreldav keemiamootorite omaga, mis võimaldab tulevikus asendada kõik keemiamootorid tuumamootoritega.
Peamine takistus täielikule asendamisele on radioaktiivne saastumine. keskkond põhjustatud tuumarakettmootoritest.
Need on jagatud kahte tüüpi - tahkefaasiline ja gaasifaas. Esimest tüüpi mootorites asetatakse lõhustuv materjal arenenud pinnaga vardasõlmedesse. See võimaldab tõhusalt soojendada gaasilist töövedelikku, tavaliselt toimib töövedelikuna vesinik. Aegumisaeg on piiratud maksimaalne temperatuur töövedelikku, mis omakorda sõltub otseselt konstruktsioonielementide maksimaalsest lubatud temperatuurist ja see ei ületa 3000 K. Gaasifaasilistes tuumarakettmootorites on lõhustuv aine gaasilises olekus. Tema kinnipidamine tööpiirkond viiakse läbi elektromagnetvälja mõjul. Seda tüüpi tuumarakettmootorite puhul ei ole konstruktsioonielemendid hoiatavad, seega võib töövedeliku väljahingamise kiirus ületada 30 km/s. Neid saab kasutada esimese etapi mootoritena, hoolimata lõhustuva materjali lekkimisest.
70ndatel. 20. sajand USA-s ja Nõukogude Liidus katsetati aktiivselt tahkes faasis lõhustuva materjaliga tuumarakettmootoreid. Ameerika Ühendriikides töötati NERVA programmi raames välja programm eksperimentaalse tuumarakettmootori loomiseks.
Ameeriklased töötasid välja vedela vesinikuga jahutatud grafiitreaktori, mis kuumutati, aurustati ja paiskus välja raketiotsiku kaudu. Grafiidi valik tulenes selle temperatuuritaluvusest. Selle projekti kohaselt pidi tekkiva mootori eriimpulss olema kaks korda suurem keemiamootoritele iseloomulikust näitajast, tõukejõuga 1100 kN. Nerva reaktor pidi töötama kanderaketi Saturn V kolmanda etapi osana, kuid Kuu programmi sulgemise ja selle klassi rakettmootoritele muude ülesannete puudumise tõttu ei testitud reaktorit kunagi praktikas.
Praegu on gaasifaasiline tuumarakettmootor teoreetilise väljatöötamise järgus. Gaasifaasilises tuumamootoris on ette nähtud kasutada plutooniumi, mille aeglaselt liikuvat gaasijuga ümbritseb kiirem jahutava vesiniku vool. Orbitaalsetes kosmosejaamades MIR ja ISS viidi läbi katseid, mis võivad anda tõuke gaasifaasimootorite edasisele arendamisele.
Tänaseks võib öelda, et Venemaa on tuumajõusüsteemide alased teadusuuringud veidi "külmutanud". Venemaa teadlaste töö on rohkem suunatud tuumajõujõusüsteemide põhikomponentide ja koostude arendamisele ja täiustamisele ning nende ühendamisele. Selle valdkonna edasiste uuringute prioriteetne suund on kahel töörežiimil töötavate tuumaelektrijaamade loomine. Esimene on tuumarakettmootori režiim ja teine režiim tootva elektri paigaldamiseks kosmoselaeva pardale paigaldatud seadmete toiteks.
Iga paari aasta tagant mõni
uus kolonelleitnant avastab Pluuto.
Pärast seda helistab ta laborisse,
et välja selgitada tuumareaktiivlennuki saatus.
Tänapäeval moekas teema, aga mulle tundub, et tuumareaktiivmootor on palju huvitavam, kuna tal pole vaja töövedelikku kaasas kanda.
Arvan, et presidendi sõnumis oli jutt temast, aga millegipärast hakkasid täna kõik HARDist postitama ???
Las ma panen kõik ühte kohta. Ma ütlen teile, et uudishimulikud mõtted ilmuvad siis, kui saate teemast aru. Ja väga ebamugavad küsimused.
Reaktiivmootor (ramjet; ingliskeelne termin on ramjet, sõnast ram - ram) - reaktiivmootor, on seadme poolest õhureaktiivmootorite (ramjet engines) klassis lihtsaim. See kuulub otsereaktsiooni WJE tüüpi, mille puhul tõukejõu tekitab ainult düüsist voolav joa. Mootori tööks vajalik rõhutõus saavutatakse vastutuleva õhuvoolu pidurdamisega. Ramjet ei tööta madalatel lennukiirustel, eriti nullkiirusel, selle töövõimsusele toomiseks on vaja üht või teist gaasipedaali.
1950. aastate teisel poolel, külma sõja ajal, töötati USA-s ja NSV Liidus välja tuumareaktoriga ramjetid. 
Foto autor: Leicht modifiziert aus http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pluto1955.jpg
Nende reaktiivmootorite energiaallikas (erinevalt teistest reaktiivmootoritest) ei ole keemiline reaktsioon kütuse põlemine, vaid töövedeliku kuumutuskambris tuumareaktori tekitatud soojus. Õhk välja sisendseade sellises reaktiivmootoris läbib see reaktori südamiku, jahutab seda, soojendab end töötemperatuurini (umbes 3000 K) ja voolab seejärel düüsist välja kiirusega, mis on võrreldav kõige arenenumate keemiarakettmootorite heitgaasikiirustega. . Sellise mootoriga lennuki võimalik eesmärk:
- tuumalaenguga kontinentidevahelise tiibrakettide kandja;
- üheastmelised kosmoselennukid.
Mõlemas riigis loodi kompaktsed vähese ressursiga tuumareaktorid, mis sobivad suure raketi mõõtmetega. Ameerika Ühendriikides tehti Pluuto ja Tory tuumareaktiivmootori uurimisprogrammide raames 1964. aastal Tory-IIC tuumareaktiivmootori stendi tulekatsetused (täisvõimsusel 513 MW viis minutit tõukejõuga 156 kN). Lennukatseid ei tehtud, programm suleti 1964. aasta juulis. Programmi sulgemise üheks põhjuseks on keemiliste rakettmootoritega ballistiliste rakettide konstruktsiooni täiustamine, mis tagas täielikult lahinguülesannete lahendamise ilma suhteliselt kallite tuumareaktiivmootoritega skeeme kasutamata.
Nüüd pole Vene allikates kombeks teisest rääkida ...
Pluuto projekt pidi kasutama madallennu taktikat. See taktika tagas NSVL õhutõrjesüsteemi radari varguse.
Reaktiivlennuki töökiiruse saavutamiseks tuleks Pluuto maapinnalt käivitada, kasutades tavapäraste raketivõimendite paketti. Tuumareaktori käivitamine algas alles pärast seda, kui Pluuto jõudis reisikõrgusesse ja oli asustatud piirkondadest piisavalt eemaldunud. Tuumamootor, mis andis praktiliselt piiramatu ulatuse, võimaldas raketil lennata ringe üle ookeani, oodates käske minna ülehelikiirusel NSV Liidus asuvale sihtmärgile.
SLAMi eskiis
Otsustati läbi viia täismahus reaktori staatiline katse, mis oli mõeldud reaktiivmootorile.
Kuna Plutoni reaktor muutus pärast starti äärmiselt radioaktiivseks, viidi selle katsepaika spetsiaalselt ehitatud täisautomaatse raudteeliini abil. Seda joont mööda viiakse reaktor umbes kahe miili kaugusele, mis eraldas stendi staatiline test ja massiivne "lammutav" hoone. Hoones demonteeriti kaugjuhitavate seadmete abil uurimiseks "kuum" reaktor. Livermore'i teadlased jälgisid testimisprotsessi telerisüsteemi abil, mis asus katsestendist kaugel plekk-kuuris. Igaks juhuks varustati angaari kiirgusevastane varjualune kahenädalase toidu- ja veevaruga.
Ainuüksi lammutushoone (kuue kuni kaheksa jala paksuste) seinte ehitamiseks vajaliku betooni tarnimise tagamiseks ostis Ameerika Ühendriikide valitsus terve kaevanduse.
Miljoneid naela suruõhku hoiti 25 miili pikkustes naftatootmistorudes. The suruõhk seda pidi kasutama selleks, et simuleerida tingimusi, milles reaktiivmootor reisikiirusel lennu ajal satub.
Kõrge õhurõhu tagamiseks süsteemis laenas labor allveelaevade baasilt (Groton, Connecticut) hiiglaslikud kompressorid.
Katse, mille käigus seade töötas viis minutit täisvõimsusel, tuli puhuda tonni õhku läbi teraspaakide, mis olid täidetud enam kui 14 miljoni 4 cm läbimõõduga teraskuuliga. Neid paake kuumutati 730 kraadini, kasutades kütteelemendid, kus põletati õli.
Raudteeplatvormile paigaldatud Tori-2S on edukaks testimiseks valmis. mai 1964
14. mail 1961 hoidsid insenerid ja teadlased angaaris, kus katset kontrolliti, hinge kinni – maailma esimene erepunasele raudteeplatvormile paigaldatud tuumareaktiivmootor teatas oma sünnist valju mürinaga. Tori-2A käivitati vaid mõneks sekundiks, mille jooksul see oma nimivõimsust ei arendanud. Test loeti siiski edukaks. Kõige tähtsam oli see, et reaktor ei süttinud, mida osad aatomienergiakomitee esindajad ülimalt kartsid. Peaaegu kohe pärast katseid alustas Merkle tööd teise Tory reaktori loomisega, millel pidi olema rohkem võimsust ja väiksema kaaluga.
Töö Tori-2B kallal ei edenenud joonestuslauast kaugemale. Selle asemel ehitasid Livermores kohe Tory-2C, mis kolm aastat pärast esimese reaktori katsetamist murdis kõrbevaikuse. Nädal hiljem see reaktor taaskäivitati ja töötas täisvõimsusel (513 megavatti) viis minutit. Selgus, et heitgaaside radioaktiivsus on oodatust palju väiksem. Nendel katsetustel osalesid ka õhuväe kindralid ja aatomienergiakomitee ametnikud.
Sel ajal hakkasid Pluuto projekti rahastanud Pentagoni kliendid kahtlema. Kuna rakett lasti välja USA-st ja lendas madalal kõrgusel üle Ameerika liitlaste territooriumi, et vältida Nõukogude õhutõrjesüsteemide avastamist, tekkis mõnel sõjalisel strateegil küsimus, kas rakett ei kujutaks liitlastele ohtu? Isegi enne, kui Pluuto rakett vaenlasele pomme viskab, uimastab, purustab ja isegi kiiritab see liitlasi. (Pluuto üle pea pidi tekitama maapinnal umbes 150 detsibelli müra. Võrdluseks, ameeriklased täistõukejõuga Kuule saatnud rakett (Saturn V) oli 200 detsibelli.) Muidugi oleks kuulmekile rebend kõige väiksem probleem, kui sa oleksid üle pea lendava alasti reaktori all, mis gamma- ja neutronkiirgusega röstiks sind nagu kana.
Tori-2C
Kuigi raketi loojad väitsid, et ka Pluuto oli oma olemuselt tabamatu, väljendasid sõjaväeanalüütikud hämmeldust, et midagi nii mürarikast, kuuma, suurt ja radioaktiivset võib missiooni lõpuleviimiseks kuluva aja jooksul avastamata jääda. Samal ajal olid USA õhujõud juba alustanud ballistiliste rakettide Atlas ja Titan, mis suutsid lennavast reaktorist mitu tundi eespool sihtmärkideni jõuda, ning NSV Liidu raketitõrjesüsteemi, mille hirm sai peamiseks tõukejõuks. Pluuto loomiseks. , ei saanud kunagi takistuseks ballistiliste rakettide kasutamisele, hoolimata edukatest katsetest. Projekti kriitikud tulid välja oma dekodeerimisega lühendist SLAM – aeglane, madal ja segane – aeglane, madal ja määrdunud. Pärast Polarise raketi edukat katsetamist hakkas projektist loobuma ka laevastik, mis oli algselt avaldanud huvi rakettide kasutamise vastu allveelaevadelt või laevadelt. Ja lõpuks oli iga raketi maksumus 50 miljonit dollarit. Järsku oli Pluuto tehnoloogia, millel polnud rakendusi, relv, millel polnud sobivaid sihtmärke.
Lõplik nael Pluuto kirstu oli aga vaid üks küsimus. See on nii petlikult lihtne, et Livermoresid võib selle tahtliku ignoreerimise eest vabandada. “Kus teha reaktori lennukatsetusi? Kuidas veenda inimesi, et lennu ajal ei kaota rakett kontrolli ja lendab madalal kõrgusel üle Los Angelese või Las Vegase? küsis Livermore’i füüsik Jim Hadley, kes töötas Pluuto projektiga päris lõpuni. Praegu tegeleb ta tuumakatsetuste tuvastamisega, mida tehakse teistes riikides divisjoni Z jaoks.Hadley enda sõnul polnud garantiid, et rakett ei välju kontrolli alt ja ei muutu lendavaks Tšernobõliks.
Sellele probleemile on pakutud mitmeid lahendusi. Üks neist on Pluuto start Wake'i saare lähedal, kus rakett lendaks, viilutades kaheksakesi üle Ameerika Ühendriikidele kuuluva ookeaniosa. "Kuumad" raketid pidi uputama 7 kilomeetri sügavusele ookeani. Ent isegi siis, kui aatomienergiakomisjon inimeste mõtteid kiirgusest kui piiramatust energiaallikast kõigutas, piisas ettepanekust heita ookeani palju radioaktiivselt saastatud rakette, et töö pooleli jätta.
1. juulil 1964, seitse aastat ja kuus kuud pärast tööde algust, suleti Pluuto projekt aatomienergiakomisjoni ja õhujõudude poolt.
Iga paari aasta tagant avastab uus õhuväe kolonelleitnant Pluuto, ütleb Hadley. Pärast seda helistab ta laborisse, et selgitada välja tuumareaktiivlennuki saatus. Kolonelleitnantide entusiasm kaob kohe pärast seda, kui Hadley räägib probleemidest kiirguse ja lennukatsetustega. Keegi ei helistanud Hadleyle rohkem kui korra.
Kui Pluuto tahab kedagi ellu äratada, siis võib-olla suudab ta Livermore'ist mõne värbaja leida. Siiski ei tule neid palju. Idee sellest, mis võiks olla põrgulik hullumeelne relv, on parem jätta minevikku.
SLAM-raketi tehnilised omadused:
Läbimõõt - 1500 mm.
Pikkus - 20000 mm.
Kaal - 20 tonni.
Toimeraadius ei ole (teoreetiliselt) piiratud.
Kiirus merepinnal - 3 machi.
Relvastus - 16 termotuumapommi (iga 1 megatonni võimsus).
Mootor on tuumareaktor (võimsus 600 megavatti).
Juhtimissüsteem - inertsiaalne + TERCOM.
Maksimaalne nahatemperatuur on 540 kraadi Celsiuse järgi.
Lennuki kere materjal - kõrge temperatuur, roostevaba teras Rene 41.
Katte paksus - 4 - 10 mm.
Sellegipoolest on tuumareaktiivlennuk üheastmeliste kosmoselennukite ja kiire mandritevahelise rasketranspordilennunduse tõukejõusüsteemina paljutõotav. Seda hõlbustab võimalus luua raketimootori režiimis allahelikiirusel ja nulllennukiirusel töötav tuumareaktiivlennuk, kasutades pardal olevaid töövedeliku varusid. See tähendab näiteks, et tuumareaktiivlennukiga kosmoselennuk alustab (sealhulgas õhkutõusmist), varustades pardal olevatest (või välimistest) paakidest töövedelikku mootoritesse ja, olles juba saavutanud kiiruse M = 1, lülitub atmosfääriõhu kasutamisele. .
Venemaa Föderatsiooni presidendi V. V. Putini sõnul lasti 2018. aasta alguses edukalt välja tuumaelektrijaamaga tiibrakett. Samas on sellise tiibraketti laskeulatus tema sõnul "piiramatu".
Huvitav, millises regioonis katseid tehti ja miks vastavad seireteenistused need ette heitsid tuumakatsetused. Või on ruteenium-106 sügisene eraldumine atmosfääri nende katsetega kuidagi seotud? Need. Tšeljabinski elanikke mitte ainult ei puistatud ruteeniumiga, vaid ka praeti?
Ja kuhu see rakett kukkus? Lihtsamalt öeldes, kus tuumareaktor lõhestati? Millises vahemikus? Uuel Maal?
**************************************** ********************
Ja nüüd loeme natuke tuumarakettmootorite kohta, kuigi see on hoopis teine lugu.
Tuumarakettmootor (NRE) on raketimootori tüüp, mis kasutab tuuma lõhustumise või termotuumasünteesi energiat reaktiivjõu tekitamiseks. Need on vedelad (vedela töövedeliku kuumutamine küttekambris tuumareaktorist ja gaasi väljalaskeavast läbi düüsi) ja impulssplahvatusohtlikud (tuumaplahvatused väike võimsus sama kaua).
Traditsiooniline NRE tervikuna kujutab endast küttekambri konstruktsiooni, mille soojusallikaks on tuumareaktor, töövedeliku toitesüsteem ja otsik. Töövedelik (tavaliselt vesinik) juhitakse paagist reaktori südamikusse, kus läbides tuuma lagunemisreaktsiooniga kuumutatud kanaleid, kuumutatakse see kõrge temperatuurini ja seejärel väljutatakse läbi düüsi, tekitades joa tõukejõu. NRE konstruktsioone on erinevaid: tahkefaasiline, vedelfaas ja gaasifaas – mis vastavad tuumakütuse agregatsiooni olekule reaktori südamikus – tahke, sulatatud või kõrgtemperatuuriline gaas (või isegi plasma). 
Ida https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1822546
RD-0410 (GRAU indeks - 11B91, tuntud ka kui "Irgit" ja "IR-100") - esimene ja ainus Nõukogude tuumarakettmootor aastatel 1947-78. See töötati välja Voroneži disainibüroos "Khimavtomatika".
RD-0410 puhul kasutati heterogeenset termilist neutronreaktorit. Disain hõlmas 37 kütusesõlme, mis olid kaetud soojusisolatsiooniga, eraldades need moderaatorist. ProjektEeldati, et vesiniku vool läbis esmalt reflektori ja moderaatori, hoides nende temperatuuri toatemperatuuril, ning seejärel sisenes südamikusse, kus see soojendati temperatuurini 3100 K. Stendi juures jahutati reflektorit ja moderaatorit eraldi. vesiniku vool. Reaktor läbis märkimisväärse katseseeria, kuid seda ei testitud kunagi kogu tööaja jooksul. Reaktorivälised sõlmed olid täielikult välja töötatud.
********************************
Ja see on Ameerika tuumarakettmootor. Tema diagramm oli pealkirjapildil 
Autor: NASA – suurepärased pildid NASA-s Kirjeldus, üldkasutatav, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378
NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) on USA Aatomienergia Komisjoni ja NASA ühisprogramm tuumarakettmootori (NRE) loomiseks, mis kestis 1972. aastani.
NERVA näitas, et NRE on täielikult töökorras ja sobib kosmoseuuringuteks, ning 1968. aasta lõpus kinnitas SNPO, et NERVA uusim modifikatsioon NRX / XE vastas Marsile mehitatud lennu nõuetele. Kuigi NERVA mootoreid ehitati ja katsetati võimalikult suurel määral ning neid peeti kosmosesõidukiks valmisolekuks, on enamik Ameerika kosmoseprogramm tühistas Nixoni administratsioon.
AEC, SNPO ja NASA on NERVA-t hinnanud väga edukaks programmiks, mis täidab või isegi ületab oma eesmärgid. Programmi põhieesmärk oli "luua tehniline baas tuumarakettmootorisüsteemidele, mida hakatakse kasutama kosmosemissioonide tõukejõusüsteemide projekteerimisel ja arendamisel". Peaaegu kõik NRE-sid kasutavad kosmoseprojektid põhinevad NERVA NRX või Pewee kujundustel.
Marsi missioonid olid NERVA surma põhjuseks. Kongressi liikmed mõlemast erakonnast otsustasid, et mehitatud missioon Marsile oleks USA vaikiv kohustus toetada kulukat kosmosevõistlust aastakümneteks. Igal aastal hilines RIFT programm ja NERVA eesmärgid muutusid keerukamaks. Lõppude lõpuks, kuigi NERVA mootor läbis palju edukaid katseid ja sai kongressi tugeva toetuse, ei lahkunud see Maalt kunagi.
2017. aasta novembris avaldas Hiina lennunduse teaduse ja tehnoloogia korporatsioon (CASC) Hiina kosmoseprogrammi arendamise tegevuskava aastateks 2017–2045. Eelkõige näeb see ette tuumarakettmootori jõul töötava korduvkasutatava laeva loomist.
Selgub, et kosmoserakettide aatomimootorit – näib olevat ulmekirjanike kauge unistus – ei välja töötatud mitte ainult ülisalajastes disainibüroodes, vaid ka toodeti ja katsetati seejärel katseplatsidel. "See polnud tühine töö," ütleb Voroneži föderaalse riigiettevõtte "Khimavtomatika Design Bureau" peadisainer Vladimir Ratšuk. Tema suus tähendab "mittetriviaalne töö" väga kõrget hinnangut tehtule.
"KB Khimavtomatika", kuigi see on seotud keemiaga (toodab pumpasid vastavatele tööstusharudele), on tegelikult üks ainulaadseid juhtivaid raketimootorite tootmise keskusi Venemaal ja välismaal. Ettevõte asutati Voroneži oblastis 1941. aasta oktoobris, kui natside väed kihutasid Moskvasse. Sel ajal töötas disainibüroo välja lahinguüksuseid lennutehnoloogia. Viiekümnendatel aastatel läks meeskond aga üle uuele paljutõotavale teemale – vedela rakettmootori (LRE) peale. Voroneži "tooted" paigaldati "Vostok", "Voskhod", "Soyuz", "Lightning", "Protons" ...
Siin, keemiaautomaatika projekteerimisbüroos, on loodud ka riigi võimsaim kahesajatonnise tõukejõuga ühekambriline hapniku-vesiniku kosmose "mootor". Seda kasutati Energia-Buran raketi- ja kosmosekompleksi teises etapis tõukejõuna. Voroneži rakettmootorid on paigaldatud paljudele sõjalistele rakettidele (näiteks SS-19, tuntud kui "Saatan" või SS-N-23, mis käivitatakse allveelaevadelt). Kokku töötati välja umbes 60 näidist, millest 30 viidi masstootmisse. Selles reas eristub tuumarakettmootor RD-0410, mis loodi koos paljude kaitseettevõtete, projekteerimisbüroode ja uurimisinstituutidega.
Üks Venemaa kosmonautika rajajaid Sergei Pavlovitš Korolev ütles, et on rakettide tuumajaamast unistanud juba 1945. aastast. Oli väga ahvatlev kasutada aatomi võimsat energiat kosmilise ookeani vallutamiseks. Kuid sel ajal polnud meil isegi rakette. Ja 50. aastate keskel teatasid Nõukogude luureohvitserid, et USA-s on tuumarakettmootori (NRE) loomise uurimine täies hoos. See teave viidi kohe riigi kõrgeima juhtkonnani. Tõenäoliselt oli Korolev ka temaga tuttav. 1956. aastal rõhutas ta oma salaraportis raketitehnoloogia arendamise väljavaadete kohta, et tuumamootoritel on väga suured väljavaated. Kuid kõik mõistsid, et idee elluviimine on täis tohutuid raskusi. Näiteks tuumaelektrijaam asub mitmekorruselises hoones. Väljakutse oli muuta see suur hoone kahe töölaua suuruseks kompaktseks üksuseks. 1959. aastal toimus Aatomienergia Instituudis väga tähendusrikas kohtumine meie aatomipommi "isa" rakendusmatemaatika instituudi direktori Igor Kurtšatovi, "astronautika peateoreetiku" Mstislav Keldõši ja Sergei vahel. Korolev. Foto "kolmest K-st", kolmest prominentsest isikust, kes ülistasid riiki, on muutunud õpikuks. Kuid vähesed inimesed teavad, mida nad sel päeval täpselt arutasid.
"Kurtšatov, Korolev ja Keldõš rääkisid tuumamootori loomise konkreetsetest aspektidest," kommenteerib fotot enam kui 40 aastat Voroneži disainibüroos töötanud aatomi "mootori" juhtiv disainer Albert Belogurov. . - Idee ei tundunud selleks ajaks enam fantastiline. Alates 1957. aastast, mil meil olid mandritevahelised raketid, hakkasid Sredmashi (tuumaküsimustega tegeleva ministeeriumi) disainerid tegelema tuumamootorite eeluuringutega. Pärast "kolme K" kohtumist said need uuringud võimsa uue tõuke.
Aatomiteadlased töötasid kõrvuti raketiteadlastega. Raketimootori jaoks võtsid nad ühe kompaktseima reaktori. Väliselt on see suhteliselt väike metallist silinder, mille läbimõõt on umbes 50 sentimeetrit ja pikkus umbes meeter. Sees - 900 õhukest toru, mis sisaldavad "kütust" - uraani. Reaktori tööpõhimõte on nüüdseks koolilastele teada. Aatomituumade lõhustumise ahelreaktsiooni käigus tekib tohutul hulgal soojust. Võimsad pumbad pumpavad läbi uraanikatla tuha vesinikku, mis soojeneb kuni 3000 kraadini. Seejärel tekitab düüsist suurel kiirusel väljuv kuum gaas võimsa tõukejõu ...
Diagrammil näis kõik hästi, aga mida näitavad testid? Täismahus tuumamootori käivitamiseks ei saa kasutada tavalisi aluseid - naljad on kiirgusega halvad. Reaktor on põhimõtteliselt aatompomm, ainult aeglase toimega, kui energia ei vabane koheselt, vaid teatud aja jooksul. Igal juhul on vaja erilisi ettevaatusabinõusid. Reaktorit otsustati katsetada Semipalatinski tuumakatsetuspaigas ja konstruktsiooni esimest osa (justkui mootor ise) - Moskva oblastis asuvas stendis.
"Zagorskis on suurepärane baas rakettmootorite maapealseks käivitamiseks," selgitab Albert Belogurov. - Stendikatseteks tegime umbes 30 proovi. Vesinik põletati hapnikus ja seejärel suunati gaas mootorisse – turbiini. Turbopump pumpas voolu, aga mitte tuumareaktorisse, nagu skeemi järgi peaks (loomulikult Zagorskis reaktorit polnud), vaid atmosfääri. Kokku viidi läbi 250 testi. Programm lõppes täieliku eduga. Selle tulemusena saime töökorras mootori, mis vastas kõigile nõuetele. Keerulisemaks osutus tuumareaktori katsetuste korraldamine. Selleks oli Semipalatinski katsepolügooni vaja rajada spetsiaalsed kaevandused ja muud rajatised. Selline mastaapne töö oli loomulikult seotud suurte rahaliste kuludega ja raha saada polnud ka tol ajal lihtne.
Sellegipoolest algas ehitusplatsil, kuigi see toimus Belogurovi sõnul "säästlikul viisil". Üle ühe aasta kulus kahe kaevanduse ja bürooruumide ehitamisele maa all. Miinide vahel asuvas betoonpunkris olid tundlikud seadmed. Teises punkris, 800 meetri kaugusel, on juhtpult. Tuumareaktori katsetuste ajal oli inimeste viibimine esimeses neist ruumidest rangelt keelatud. Õnnetuse korral muutuks stend võimsaks kiirgusallikaks.
Enne eksperimentaalset käivitamist langetati reaktor ettevaatlikult väljapoole (maa pinnale) paigaldatud pukkkraana abil šahti. Võll ühendati sfäärilise paagiga, mis oli 150 meetri sügavusel graniidist nikerdatud ja vooderdatud terasega. Sellisesse ebatavalisse "reservuaari" pumbati kõrge rõhu all gaasilist vesinikku (vedelal kujul polnud raha kasutada, mis oli muidugi efektiivsem). Pärast reaktori käivitamist sisenes vesinik uraanihunnikusse altpoolt. Gaas kuumenes 3000 kraadini ja purskas tulise joa mürinaga kaevandusest välja. Tugevat radioaktiivsust selles ojas ei olnud, kuid katsepaigast pooleteise kilomeetri raadiuses päeval väljas viibida ei tohtinud. Kaevandusele endale oli kuu aega võimatu läheneda. Ohutu tsoonist viis kiirguse läbitungimise eest kaitstud pooleteisekilomeetrine maa-alune tunnel esmalt ühte punkrisse ja sealt teise, kaevanduste läheduses. Mööda neid omapäraseid pikki "koridore" liikusid spetsialistid.
Reaktorit katsetati aastatel 1978-1981. Katsete tulemused kinnitasid projektlahenduste õigsust. Põhimõtteliselt loodi tuumarakettmootor. Jäi alles need kaks osa ühendada ja NRE põhjalikud testid läbi viia kokku pandud. Kuid selleks pole raha antud. Kaheksakümnendatel ei nähtud aatomielektrijaamade praktilist kasutamist kosmoses ette. Need ei sobinud Maalt startimiseks, sest ümbritsev ala oleks tugeva kiirgussaaste all. Tuumamootorid on üldjuhul ette nähtud kasutamiseks ainult kosmoses. Ja siis väga kõrgetel orbiitidel (600 kilomeetrit ja rohkem), nii et kosmoseaparaat tiirleb ümber Maa palju sajandeid. Sest ÕUE "ilmumisperiood" on vähemalt 300 aastat. Tegelikult töötasid ameeriklased sarnase mootori välja eelkõige lennuks Marsile. Aga 1980. aastate alguses oli meie riigi juhtidele väga selge, et me ei saa Punasele Planeedile lennata (nagu ameeriklased piirasid ka seda tööd). Kuid just 1981. aastal tekkisid meie disaineritel uued paljulubavad ideed. Miks mitte kasutada tuumamootorit ka elektrijaamana? Lihtsamalt öeldes, et toota sellel kosmoses elektrit. Mehitatud lennu ajal on võimalik liugvarda abil uraanikatlat eluruumidest, milles kosmonaudid asuvad, "nihutada" kuni 100 meetri kaugusele. Ta lendab jaamast minema. Samal ajal saaksid nad väga võimsa energiaallika, mis on nii vajalik kosmoselaevadele ja jaamadele. 15 aastat on Voroneži elanikud koos tuumateadlastega tegelenud nende paljutõotavate uuringutega, viies läbi katseid Semipalatinski katseobjektis. Riiklik rahastus puudus üldse ning kõik tööd tehti tehaseressursside ja: entusiasmi arvelt. Täna on meil siin väga suur mahajäämus. Küsimus on ainult selles, kas nende arenduste järele on nõudlust.
- Kindlasti, - vastab kindraldisainer Vladimir Rachuk enesekindlalt. - Tänapäeval saavad kosmosejaamad, laevad ja satelliidid energiat päikesepaneelidelt. Kuid tuumareaktoris on elektri tootmine palju odavam - poole või isegi kolm korda. Lisaks ei tööta Maa varjus päikesepaneelid. See tähendab, et akusid on vaja ja see suurendab oluliselt kosmoselaeva kaalu. Muidugi, kui me räägime umbes väikese võimsusega, ütleme, umbes 10-15 kilovatti, on lihtsam omada päikesepaneele. Aga kui kosmoses on vaja 50 kilovatti ja rohkem, siis ei saa ilma tuumarajatiseta (mis, muide, kestab 10-15 aastat) orbitaaljaamas või planeetidevahelises laevas. Nüüd, ausalt öeldes, me selliste tellimustega tegelikult ei looda. Kuid aastatel 2010–2020 läheb tuumamootoreid, mis on ühtlasi minielektrijaamad, väga vaja.
- Kui palju selline tuumarajatis kaalub?
- Kui me räägime mootorist RD-0410, siis selle mass koos kiirguskaitse ja kinnitusraamiga on kaks tonni. Ja tõukejõud on 3,6 tonni. Võit on ilmne. Võrdluseks: "Prootonid" tõstavad orbiidile ja 20 tonni. Ja võimsamad tuumarajatised on loomulikult kaalukamad - võib-olla 5-7 tonni. Kuid igal juhul võimaldavad tuumarakettmootorid lasta statsionaarsele orbiidile lasti, mille mass on 2–2,5 korda suurem, ja varustavad kosmoselaevad pikaajalise stabiilse energiaga.
Ma ei rääkinud peakonstruktoriga valusast teemast - et Semipalatinski katseplatsil (praegu on see teise osariigi territoorium) on alles palju väärtuslikku tehaseseadet, mida pole veel Venemaale tagastatud. Seal kaevanduses on üks katsetuumareaktoritest. Ja pukk-kraana on endiselt omal kohal. Alles nüüd tuumamootori katsetusi enam ei tehta: kokkupandud kujul seisab see nüüd tehasemuuseumis. Ootab oma aega.
