Skeptici smatraju da stvaranje nuklearnog motora nije značajan napredak u oblasti nauke i tehnologije, već samo "modernizacija parnog kotla", gde se umesto uglja i ogrevnog drveta kao gorivo koristi uranijum, a koristi vodonik. kao radni fluid. Da li je YARD (nuklearni mlazni motor) tako beznadežan? Pokušajmo to shvatiti.
Prve rakete
Sve zasluge čovječanstva u razvoju svemira blizu Zemlje mogu se sa sigurnošću pripisati kemikalijama mlazni motori... Rad takvih agregata temelji se na pretvaranju energije kemijske reakcije sagorijevanja goriva u oksidantu u kinetičku energiju mlazne struje, a time i rakete. Kao gorivo koriste se kerozin, tečni vodonik, heptan (za raketne motore na tečna goriva (ZhTRD)) i polimerizovana mješavina amonijum perhlorata, aluminijuma i željeznog oksida (za čvrsta goriva (raketne motore na čvrsto gorivo)).
Opšte je poznato da su se prve rakete za vatromet pojavile u Kini još u drugom veku pre nove ere. Uzdigli su se u nebo zahvaljujući energiji praškastih gasova. Teorijska istraživanja njemačkog oružara Konrada Haasa (1556), poljskog generala Kazimira Semenoviča (1650) i ruskog general-potpukovnika Aleksandra Zasjadka dala su značajan doprinos razvoju raketne tehnike.
Američki naučnik Robert Godard dobio je patent za izum prve rakete sa raketnim motorom hlađenim tekućinom. Njegov aparat, težine 5 kg i dužine oko 3 m, radio je na benzin i tečni kiseonik, 1926. godine za 2,5 s. leteo 56 metara.
Brzina jurnjave
Ozbiljni eksperimentalni rad na stvaranju serijskih hemijskih mlaznih motora započeo je 30-ih godina prošlog stoljeća. V.P. Glushko i F.A.Zander s pravom se smatraju pionirima raketnog pogona u Sovjetskom Savezu. Uz njihovo učešće razvijene su pogonske jedinice RD-107 i RD-108, koje su SSSR-u osigurale vodstvo u svemirskim istraživanjima i postavile temelje za buduće vodstvo Rusije u oblasti astronautike s ljudskom posadom.
Modernizacijom ZhTRE-a postalo je jasno da teoretska maksimalna brzina mlaznog toka ne može preći 5 km / s. Ovo može biti dovoljno za proučavanje svemira blizu Zemlje, ali letovi do drugih planeta, a još više do zvijezda, ostat će za čovječanstvo pipe dream... Kao rezultat toga, projekti alternativnih (nehemijskih) raketnih motora počeli su se pojavljivati već sredinom prošlog stoljeća. Najpopularnije i najperspektivnije instalacije gledale su da koriste energiju nuklearnih reakcija. Prvi eksperimentalni uzorci nuklearnih svemirskih motora (NRM) u Sovjetskom Savezu i Sjedinjenim Državama testirani su 1970. godine. Međutim, nakon Černobilska katastrofa pod pritiskom javnosti rad u ovoj oblasti je obustavljen (u SSSR-u 1988., u SAD-u - od 1994.).
Rad nuklearnih elektrana zasniva se na istim principima kao i termohemijskih. Jedina razlika je u tome što se zagrijavanje radnog fluida vrši energijom raspadanja ili sinteze nuklearnog goriva. Energetska efikasnost takvih motora znatno je bolja od hemijskih. Na primjer, energija koju 1 kg najboljeg goriva (mješavina berilija i kisika) može osloboditi je 3 × 107 J, dok je za izotope polonija Po210 ta vrijednost 5 × 1011 J.
Oslobođena energija u nuklearnom motoru može se iskoristiti na različite načine:
zagrijavanje radnog fluida koji se emituje kroz mlaznice, kao u tradicionalnom raketnom motoru na tečno gorivo, nakon pretvaranja u električni, ionizira i ubrzava čestice radnog fluida, stvarajući impuls direktno produktima fisije ili sinteze. Čak i obični voda može djelovati kao radna tečnost, ali će upotreba alkohola biti mnogo efikasnija, amonijak ili tečni vodonik. U zavisnosti od agregatnog stanja goriva za reaktor, nuklearni raketni motori se dele na čvrstu, tečnu i gasovitu fazu. Najrazvijeniji NRE sa fisijskim reaktorom čvrste faze, koji kao gorivo koristi gorive elemente (gorivne elemente) koji se koriste u nuklearnim elektranama. Prvi takav motor u sklopu američkog projekta Nerva prošao je zemaljske testove 1966. godine, nakon što je radio oko dva sata.
Karakteristike dizajna
U srcu svakog nuklearnog svemirskog motora je reaktor koji se sastoji od aktivne zone i berilijumskog reflektora smještenog u kućištu za napajanje. U jezgru se odvija fisija atoma zapaljive supstance, po pravilu, uranijuma U238, obogaćenog izotopima U235. Kako bi procesu nuklearnog raspadanja dali određena svojstva, ovdje su smješteni i moderatori - vatrostalni volfram ili molibden. Ako je moderator uključen u gorivne šipke, reaktor se naziva homogenim, a ako se postavi odvojeno, heterogen. Nuklearni motor također uključuje jedinicu za dovod radne tekućine, kontrole, zaštitu od zračenja sjene i mlaznicu. Strukturni elementi a reaktorske jedinice koje doživljavaju velika termička opterećenja hlade se radnim fluidom, koji se zatim turbopumpnom jedinicom upumpava u gorivne sklopove. Ovdje se zagrijava do skoro 3.000˚S. Istječući kroz mlaznicu, radni fluid stvara mlazni potisak.
Tipične kontrole reaktora su kontrolne šipke i rotirajući bubnjevi napravljeni od materijala koji apsorbira neutrone (bor ili kadmijum). Šipke se postavljaju direktno u jezgro ili u posebne reflektorske niše, a rotirajući bubnjevi se postavljaju na periferiju reaktora. Pomeranjem šipki ili okretanjem bubnjeva menja se broj fisijskih jezgara u jedinici vremena, čime se reguliše nivo oslobađanja energije reaktora, a samim tim i njegova toplotna snaga.
Da bi se smanjio intenzitet neutronskog i gama zračenja, opasnog za sva živa bića, elementi primarne zaštite reaktora se postavljaju u energetski sud.
Poboljšanje efikasnosti
Nuklearni motor tečne faze sličan je principu rada i uređaja čvrstofaznom, ali tečno stanje goriva omogućava povećanje temperature reakcije, a samim tim i potiska snage. jedinica. Dakle, ako je za hemijske jedinice (tečno hlađene i raketne motore na čvrsto gorivo) maksimalni specifični impuls (brzina mlazne struje) 5 420 m/s, za nuklearne čvrste faze i 10 000 m/s je daleko od granice , tada se prosječna vrijednost ovog indikatora za NRE u gasnoj fazi nalazi u rasponu od 30.000 - 50.000 m/s.
Postoje dvije vrste projekata nuklearnih motora u gasnoj fazi:
Otvoreni ciklus, u kojem se nuklearna reakcija odvija unutar oblaka plazme iz radnog medija koji se drži elektromagnetno polje i upija svu stvorenu toplotu. Temperatura može dostići nekoliko desetina hiljada stepeni. U ovom slučaju, aktivna oblast je okružena supstancom otpornom na toplotu (na primer kvarc) - nuklearnom lampom koja slobodno prenosi zračenu energiju.U instalacijama drugog tipa, temperatura reakcije će biti ograničena tačkom topljenja materijal tikvice. U ovom slučaju, energetska efikasnost nuklearnog svemirskog motora je donekle smanjena (specifični impuls do 15.000 m/s), ali se povećava efikasnost i radijaciona sigurnost.
Praktična dostignuća
Formalno, američki naučnik i fizičar Richard Feynman smatra se izumiteljem nuklearne elektrane. Početak velikih radova na razvoju i stvaranju nuklearnih motora za svemirske letjelice po programu Rover dat je u Istraživačkom centru Los Alamos (SAD) 1955. godine. Američki izumitelji dali su prednost instalacijama s homogenim nuklearnim reaktorom. Prvi eksperimentalni uzorak "Kiwi-A" sastavljen je u tvornici u nuklearnom centru u Albuquerqueu (Novi Meksiko, SAD) i testiran 1959. godine. Reaktor je postavljen okomito na klupu sa mlaznicom prema gore. Tokom testiranja, zagrijani mlaz otpadnog vodonika bačen je direktno u atmosferu. I iako je rektor radio na maloj snazi samo oko 5 minuta, uspjeh je inspirisao programere.
U Sovjetskom Savezu, snažan poticaj takvim istraživanjima dao je sastanak održan 1959. u Institutu za atomsku energiju "tri velika Ks" - tvorca atomske bombe IV Kurchatova, glavnog teoretičara ruske kosmonautike MV Keldysha. i generalni konstruktor sovjetskih raketa SP Queen. Za razliku od američkog modela, sovjetski motor RD-0410, razvijen u konstruktorskom birou udruženja Khimavtomatika (Voronjež), imao je heterogeni reaktor. Vatrogasna ispitivanja održana su na poligonu u blizini grada Semipalatinska 1978. godine.
Vrijedi napomenuti da je napravljeno dosta teorijskih projekata, ali nikada nisu došli do praktične implementacije. Razlozi za to su prisustvo velikog broja problema u materijalnoj nauci, nedostatak ljudskih i finansijskih resursa.
Napomena: Važno praktično dostignuće bila su letna testiranja aviona na nuklearni pogon. U SSSR-u je najperspektivniji bio eksperimentalni strateški bombarder Tu-95LAL, u SAD-u - B-36.
Orion projekat ili pulsni NRE
Za letove u svemiru, nuklearni impulsni motor prvi je predložio da se koristi 1945. godine od strane američkog matematičara poljskog porijekla Stanislava Ulama. U narednoj deceniji, ideju su razvili i doradili T. Taylor i F. Dyson. Suština je da energija malih nuklearnih punjenja, detoniranih na određenoj udaljenosti od potisne platforme na dnu rakete, daje joj veliko ubrzanje.
U okviru projekta Orion, pokrenutog 1958. godine, planirano je da se raketa opremi takvim motorom koji bi mogao dopremiti ljude na površinu Marsa ili u orbitu Jupitera. Posada, smještena u pramčanom odjeljku, bila bi zaštićena od destruktivnih učinaka gigantskih ubrzanja pomoću uređaja za prigušivanje. Rezultat detaljne inženjerske studije bila su martovska testiranja velike makete broda za proučavanje stabilnosti leta (umjesto nuklearnih punjenja korišteni su konvencionalni eksplozivi). Zbog visoke cijene, projekat je zatvoren 1965. godine.
U julu 1961. sovjetski akademik A. Saharov je izrazio slične ideje za stvaranje "eksplozije". Naučnik je predložio korištenje konvencionalnog ZhTRD-a da bi svemirsku letjelicu stavio u orbitu.
Alternativni projekti
Ogroman broj projekata nije otišao dalje od teorijskih istraživanja. Među njima je bilo mnogo originalnih i vrlo perspektivnih. Potvrda je ideja o nuklearnoj elektrani zasnovanoj na fisijskim fragmentima. Dizajnerske karakteristike i uređaj ovog motora omogućavaju uopće bez radne tekućine. Mlazni tok, koji daje potrebne karakteristike potiska, formira se od istrošenog nuklearnog materijala. Reaktor se zasniva na rotirajućim diskovima sa subkritičnom nuklearnom masom (omjer fisije atoma je manji od jedan). Prilikom rotacije u sektoru diska koji se nalazi u jezgru, pokreće se lančana reakcija i raspadajući atomi visoke energije usmjeravaju se u mlaznicu motora, formirajući mlazni tok. Preostali netaknuti atomi će sudjelovati u reakciji pri sljedećim okretajima diska goriva.
Projekti nuklearnog motora za brodove koji obavljaju određene zadatke u svemiru blizu Zemlje, na bazi RTG-a (radioizotopnih termoelektričnih generatora), prilično su izvodljivi, ali takve instalacije nisu baš perspektivne za međuplanetarne, a još više međuzvjezdane letove.
Motori za nuklearnu fuziju imaju ogroman potencijal. Već u sadašnjoj fazi razvoja nauke i tehnologije sasvim je izvodljiva impulsna instalacija u kojoj će se, poput projekta Orion, termonuklearna punjenja detonirati ispod dna rakete. Međutim, mnogi stručnjaci smatraju implementaciju kontrolirane nuklearne fuzije pitanjem bliske budućnosti.
Prednosti i mane DVORIŠTA
Neosporne prednosti korišćenja nuklearnih motora kao pogonskih jedinica za svemirske letelice uključuju njihovu visoku energetsku efikasnost, koja obezbeđuje visok specifični impuls i dobre vučne performanse (do hiljadu tona u prostoru bez vazduha), impresivnu rezervu energije na samostalan rad... Savremeni nivo naučnog i tehničkog razvoja omogućava da se obezbedi komparativna kompaktnost takve instalacije.
Glavni nedostatak NRE, koji je doveo do ukidanja projektantskih i istraživačkih radova, je velika opasnost od zračenja. Ovo je posebno važno kod izvođenja zemaljskih požarnih ispitivanja, zbog kojih je moguće da radioaktivni plinovi, spojevi uranijuma i njegovi izotopi mogu ući u atmosferu zajedno s radnom tekućinom, te destruktivno djelovanje prodornog zračenja. Iz istih razloga, neprihvatljivo je lansiranje svemirske letjelice opremljene nuklearnim motorom direktno sa površine Zemlje.
Sadašnjost i budućnost
Prema uvjeravanjima akademika Ruske akademije nauka, generalnog direktora "Keldysh centra" Anatolija Korotejeva, u principu novi tip nuklearni motor u Rusiji će biti stvoren u bliskoj budućnosti. Suština pristupa je da energija svemirskog reaktora neće biti usmjerena na direktno zagrijavanje radnog fluida i formiranje mlazne struje, već na proizvodnju električne energije. Uloga pogonskog uređaja u instalaciji je pripisana plazma motoru, čiji je specifični potisak 20 puta veći od potiska trenutno postojećeg hemijskog mlaznog aparata. Glavno preduzeće projekta je ogranak državne korporacije "Rosatom" JSC "NIKIET" (Moskva).
Puni probni testovi su uspješno prošli još 2015. godine na bazi NPO Mashinostroeniya (Reutov). Novembar tekuće godine imenovan je kao datum početka letačko-projektantskih ispitivanja nuklearne elektrane. Najvažniji elementi i sistemi će se morati testirati, uključujući i na ISS-u.
Novi ruski nuklearni motor radi u zatvorenom ciklusu, što u potpunosti isključuje ulazak radioaktivnih tvari u okolni prostor. Masene i dimenzionalne karakteristike glavnih elemenata elektrane obezbeđuju njegovu upotrebu sa postojećim domaćim lansirnim raketama „Proton“ i „Angara“.
Već krajem ove decenije u Rusiji se može stvoriti svemirski brod za međuplanetarna putovanja na nuklearni pogon. A to će dramatično promijeniti situaciju kako u svemiru blizu Zemlje, tako i na samoj Zemlji.
Nuklearna elektrana (NPP) će biti spremna za let 2018. godine. To je najavio direktor Keldysh centra, akademik Anatolij Korotejev... “Moramo pripremiti prvi uzorak (nuklearne elektrane megavatne klase. - cca. "Expert Online") za letne testove 2018. godine. Da li leti ili ne, to je druga stvar, možda će biti u redu, ali mora biti spremno za let“, rekli su mu za RIA Novosti. To znači da jedan od najambicioznijih sovjetsko-ruskih projekata u oblasti istraživanja svemira ulazi u fazu neposredne praktične implementacije.
Suština ovog projekta, čiji koreni sežu do sredine prošlog veka, je ovo. Sada se letovi u svemir blizu Zemlje obavljaju na raketama koje se kreću zbog sagorevanja u njihovim motorima tečnosti ili čvrsto gorivo... U suštini, ovo je isti motor koji se nalazi u automobilu. Samo u automobilu, benzin, gori, gura klipove u cilindrima, prenoseći svoju energiju kroz njih na točkove. A u raketnom motoru, sagorevanje kerozina ili heptila direktno pokreće raketu naprijed.
U proteklih pola stoljeća ova raketna tehnologija je usavršena u cijelom svijetu do najsitnijih detalja. Ali i sami raketni naučnici to priznaju. Da biste poboljšali - da, morate. Pokušaj povećanja nosivosti projektila sa sadašnjih 23 tone na 100, pa čak i 150 tona na osnovu "poboljšanih" motora sa unutrašnjim sagorevanjem - da, morate pokušati. Ali ovo je ćorsokak sa stanovišta evolucije. " Koliko god stručnjaci za raketne motore širom svijeta radili, maksimalan efekat, koji dobijemo, izračunat će se u dijelovima postotka. Ugrubo rečeno, iz postojećih raketnih motora sve je istisnuto, bilo tečno ili čvrsto gorivo, a pokušaji povećanja potiska i specifičnog impulsa jednostavno su uzaludni. Nuklearni pogonski sistemi daju povećanje puta. Na primjeru leta do Marsa - sada trebate letjeti jednu i po do dvije godine tamo i nazad, ali će biti moguće letjeti za dva do četiri mjeseca “, – jednom je procijenio situaciju bivši šef Federalne svemirske agencije Rusije Anatolij Perminov.
Dakle, još 2010. godine tadašnji predsjednik Rusije, a sada premijer Dmitry Medvedev Do kraja ove decenije dat je nalog da se u našoj zemlji napravi svemirski transportno-energetski modul na bazi nuklearne elektrane klase megavat. Planirano je da se za razvoj ovog projekta do 2018. godine izdvoji 17 milijardi rubalja iz federalnog budžeta, Roskosmosa i Rosatoma. Od ovog iznosa 7,2 milijarde dodijeljeno je državnoj korporaciji Rosatom za stvaranje reaktorskog postrojenja (ovo radi Dollezhal istraživački i projektantski institut za energetiku), 4 milijarde - Keldysh centru za stvaranje nuklearne energije biljka. RSC Energia namjerava 5,8 milijardi rubalja za izradu transportnog i energetskog modula, odnosno raketnog broda.
Naravno, sav ovaj posao se ne obavlja na praznom mestu. Od 1970. do 1988., samo SSSR je lansirao više od tri desetine špijunskih satelita u svemir, opremljenih nuklearnim elektranama male snage kao što su Buk i Topaz. Korišćeni su za stvaranje sistema za nadzor površinskih ciljeva u svim vremenskim prilikama u celom akvatoriju Svetskog okeana i za izdavanje oznake cilja sa prelaskom na nosače oružja ili komandna mesta - sistem za izviđanje i označavanje morskog prostora Legend (1978. ).
NASA i američke kompanije, koji proizvode svemirske letjelice i njihova vozila za isporuku, nisu uspjeli za to vrijeme, iako su tri puta pokušali, da naprave nuklearni reaktor koji bi postojano radio u svemiru. Stoga je 1988. godine putem UN-a uvedena zabrana korištenja svemirskih letjelica s nuklearnim pogonskim sustavima, a proizvodnja satelita tipa US-A s nuklearnom elektranom na brodu u Sovjetskom Savezu je prekinuta.
Paralelno, 60-ih i 70-ih godina prošlog stoljeća Keldysh centar je aktivno radio na stvaranju ionskog motora (elektroplazma motora), koji je najpogodniji za stvaranje pogonskog sustava velike snage koji radi na nuklearno gorivo. Reaktor stvara toplotu, a generator se pretvara u električnu energiju. Uz pomoć električne energije inertni plin ksenon u takvom motoru se prvo ionizira, a zatim se pozitivno nabijene čestice (pozitivni ioni ksenona) ubrzavaju u elektrostatičkom polju do unaprijed određene brzine i stvaraju potisak napuštajući motor. To je princip jonskog motora, čiji je prototip već kreiran u Keldysh centru.
« Devedesetih godina XX veka mi u Keldysh centru smo nastavili rad na jonskim motorima. Sada bi trebalo stvoriti novu saradnju za ovako moćan projekat. Već postoji prototip ionskog motora, koji se može koristiti za testiranje glavnih tehnoloških i Konstruktivne odluke... I još uvijek treba kreirati standardne proizvode. Postavili smo rok - do 2018. proizvod bi trebao biti spreman za letna testiranja, a do 2015. godine trebao bi biti završen glavni razvoj motora. Dalje - životni testovi i testovi cijele jedinice u cjelini“, napomenuo je prošle godine šef odjela za elektrofiziku Istraživačkog centra po imenu M.V. Keldysh, profesor Fakulteta za aerofiziku i svemirska istraživanja, Moskovski institut za fiziku i tehnologiju Oleg Gorshkov.
Koja je praktična korist od ovih razvoja za Rusiju? Ova korist je mnogo veća od 17 milijardi rubalja koje država namjerava potrošiti do 2018. godine na stvaranje rakete-nosača s nuklearnom elektranom na brodu kapaciteta 1 MW. Prvo, to je dramatično proširenje mogućnosti naše zemlje i čovječanstva općenito. Svemirska letjelica na nuklearni pogon daje stvarne mogućnosti ljudima da se posvete drugim planetama. Sada mnoge zemlje imaju takve brodove. Oni su nastavljeni u Sjedinjenim Državama 2003. godine, nakon što su Amerikanci dobili dva uzorka ruskih satelita s nuklearnim elektranama.
Međutim, unatoč tome, član NASA-ine posebne komisije za letove s posadom Edward Crowley, na primjer, on vjeruje da bi ruski nuklearni motori trebali biti na brodu za međunarodni let na Mars. " Rusko iskustvo u razvoju nuklearnih motora je traženo. Mislim da Rusija ima dosta iskustva kako u razvoju raketnih motora tako iu nuklearnoj tehnologiji. Takođe ima veliko iskustvo u prilagođavanju ljudi na svemirske uslove, budući da su ruski kosmonauti obavljali veoma duge letove. “- rekao je Crowley novinarima prošlog proljeća nakon predavanja na Moskovskom državnom univerzitetu o američkim planovima za istraživanje svemira s ljudskom posadom.
Drugo, takvi brodovi omogućavaju naglo intenziviranje aktivnosti u svemiru blizu Zemlje i pružaju pravu priliku za početak kolonizacije Mjeseca (već postoje projekti izgradnje nuklearnih elektrana na Zemljinom satelitu). " Razmatra se upotreba nuklearnih pogonskih sistema za velike sisteme s ljudskom posadom, a ne za male svemirske letjelice koje mogu letjeti u drugim tipovima instalacija koristeći jonske motore ili energiju solarnog vjetra. Moguće je koristiti nuklearnu elektranu s ionskim potisnicima na interorbitalnom tegljaču za višekratnu upotrebu. Na primjer, za nošenje tereta između niske i visoke orbite, za obavljanje letova do asteroida. Možete kreirati lunarni tegljač za višekratnu upotrebu ili poslati ekspediciju na Mars“, kaže profesor Oleg Gorškov. Takvi brodovi dramatično mijenjaju ekonomiju istraživanja svemira. Prema proračunima stručnjaka RSC Energia, raketa-nosač na nuklearni pogon omogućava smanjenje troškova lansiranja korisnog tereta u cirkumlunarnu orbitu za više od dva puta u odnosu na raketne motore na tekuće gorivo.
Treće, radi se o novim materijalima i tehnologijama koje će se stvarati tokom realizacije ovog projekta, a potom uvoditi u druge industrije - metalurgija, mašinstvo itd. Odnosno, ovo je jedan od takvih prodornih projekata koji zaista mogu pogurati naprijed i rusku i svjetsku ekonomiju.
Alexander Losev
Brzi razvoj rakete i svemira tehničara u XX stoljeća bila zbog vojno-strateških, političkih i, u određenoj mjeri, ideoloških ciljeva i interesa dvije supersile – SSSR-a i SAD-a, a svi državni svemirski programi bili su nastavak njihovih vojnih projekata, gdje je glavni zadatak bio kako bi se osigurala odbrambena sposobnost i strateški paritet sa potencijalnim neprijateljem. Troškovi stvaranja tehnologije i operativni troškovi u to vrijeme nisu bili od fundamentalnog značaja. Kolosalni resursi izdvojeni su za stvaranje lansirnih vozila i svemirskih letelica, a 108 minuta leta Jurija Gagarina 1961. i televizijski prenos Nila Armstronga i Baza Oldrina sa mesečeve površine 1969. nisu bili samo trijumfi naučne i tehničke misli, već smatrane su i strateškim pobjedama u bitkama hladnog rata.
No, nakon raspada Sovjetskog Saveza i ispadanja iz utrke za svjetsko vodstvo, njegovi geopolitički protivnici, prije svega Sjedinjene Države, više nisu trebali provoditi prestižne, ali izuzetno skupe svemirske projekte kako bi cijelom svijetu dokazali superiornost zapadne ekonomske sistema i ideoloških koncepata.
Devedesetih su glavni politički zadaci proteklih godina izgubili na važnosti, blokovsku konfrontaciju zamijenila je globalizacija, u svijetu je prevladao pragmatizam, pa je većina svemirskih programa skraćena ili odložena, od velikih projekata prošlosti ostao je samo ISS kao nasleđe. Uz to, zapadna demokratija je sve skupe vladine programe učinila zavisnima od izbornih ciklusa.
Podrška birača potrebna za dobijanje ili zadržavanje vlasti tjera političare, parlamente i vlade da naginju populizmu i rješavaju trenutne probleme, pa se potrošnja na istraživanje svemira smanjuje iz godine u godinu.
Većina fundamentalnih otkrića napravljena je u prvoj polovini dvadesetog veka, a danas su nauka i tehnologija dostigle određene granice, štaviše, popularnost naučnih saznanja je opala u celom svetu, a kvalitet nastave matematike, fizike i drugih prirodnih nauke su se pogoršale. To je postalo razlogom stagnacije, uključujući i svemirski sektor, u posljednje dvije decenije.
Ali sada postaje očigledno da se svijet bliži kraju još jednog tehnološkog ciklusa zasnovanog na otkrićima prošlog stoljeća. Dakle, svaka sila koja će posjedovati fundamentalno nove obećavajuće tehnologije u vrijeme promjene globalnog tehnološkog poretka automatski će sebi osigurati svjetsko vodstvo u najmanje sljedećih pedeset godina.
Glavni uređaj NRE sa vodonikom kao radnim fluidom
To je prepoznato i u Sjedinjenim Državama, gdje je zauzet kurs za oživljavanje američke veličine u svim sferama djelovanja, i u Kini, koja osporava američku hegemoniju, i u Evropskoj uniji koja svim silama pokušava održati svoju težinu u globalnoj ekonomiji.
Tamo postoji industrijska politika i ozbiljno se bave razvojem sopstvenih naučnih, tehničkih i proizvodnih potencijala, a svemirski sektor može postati najbolji poligon za razvoj novih tehnologija i za dokazivanje ili opovrgavanje naučnih hipoteza koje mogu postaviti temelje za stvaranje fundamentalno drugačije, naprednije tehnologije budućnosti.
I sasvim je prirodno očekivati da će Sjedinjene Države biti prva zemlja koja će nastaviti projekte istraživanja dubokog svemira s ciljem stvaranja jedinstvenih inovativne tehnologije kako u oblasti oružja, transporta i konstrukcijskih materijala, tako iu biomedicini iu oblasti telekomunikacija
Istina, čak ni za Sjedinjene Države uspjeh na putu stvaranja revolucionarnih tehnologija nije zagarantovan. Postoji veliki rizik da budete zapanjeni poboljšanjem raketnih motora prije pola stoljeća zasnovanih na hemijskom gorivu, kao što radi SpaceX Elona Muska, ili stvaranjem sistema za održavanje života za dugi let sličnih onima koji su već implementirani na ISS-u.
Može li Rusija, čija je stagnacija u svemirskom sektoru svake godine sve uočljivija, napraviti iskorak u trci za buduće tehnološko vodstvo kako bi ostala u klubu supersila, a ne na listi zemalja u razvoju?
Da, naravno, Rusija može, a osim toga, već je napravljen primjetan iskorak u nuklearnoj energiji i nuklearnoj raketnoj tehnologiji, uprkos kroničnom nedovoljno finansiranju svemirske industrije.
Budućnost astronautike je korištenje nuklearne energije. Da bismo razumjeli kako su nuklearna tehnologija i svemir povezani, potrebno je razmotriti osnovne principe mlaznog pogona.
Dakle, glavne vrste modernih svemirskih motora stvorene su na principima hemijske energije. To su pojačivači na čvrsto gorivo i raketni motori na tečno gorivo, u njihovim komorama za sagorevanje pogonske komponente (gorivo i oksidator), ulazeći u egzotermnu fizičko-hemijsku reakciju sagorevanja, formiraju mlaznu struju, svake sekunde izbacujući tone materije iz mlaznice motora. Kinetička energija radnog fluida mlaza pretvara se u reaktivnu silu dovoljnu da se raketa kreće. Specifični impuls (odnos stvorenog potiska prema masi upotrebljenog goriva) takvih hemijskih motora zavisi od komponenti goriva, pritiska i temperature u komori za sagorevanje, kao i od molekulske težine gasovite mešavine koja se izbacuje kroz mlaznica motora.
I što je veća temperatura supstance i pritisak unutar komore za sagorevanje, i što je manja molekularna težina gasa, to je veći specifični impuls, a time i efikasnost motora. Specifični impuls je količina kretanja, a uobičajeno je da se mjeri u metrima u sekundi, kao i brzina.
U hemijskim motorima najveći specifični impuls daju mješavine goriva kisik-vodik i fluor-vodik (4500-4700 m/s), ali najpopularniji (i pogodni u radu) su raketni motori koji rade na kerozin i kisik, npr. , Sojuz i rakete "Falcon" Mask, kao i motori na asimetričnom dimetilhidrazinu (UDMH) sa oksidantom u obliku mješavine dušikovog tetroksida i dušične kiseline (sovjetski i ruski "Proton", francuski "Ariane", američki "Titan" "). Njihova efikasnost je 1,5 puta manja od one kod motora na vodonik, ali su impuls od 3000 m/s i snaga sasvim dovoljni da bude ekonomski isplativo lansirati tone korisnog tereta u orbite niske Zemlje.
Ali letovi do drugih planeta zahtijevaju mnogo veću svemirsku letjelicu od bilo čega što je čovječanstvo prije stvorilo, uključujući modularni ISS. Na ovim brodovima potrebno je osigurati kako dugoročnu autonomnu egzistenciju posade, tako i određenu zalihu goriva i vijek trajanja pogonskih motora i motora za manevre i korekciju orbite, obezbijediti isporuku astronauta u specijalni modul za sletanje na površinu druge planete, i njihov povratak na glavni transportni brod, a zatim i povratak ekspedicije na Zemlju.
Akumulirano inženjersko-tehničko znanje i hemijska energija motora omogućavaju nam da se vratimo na Mesec i stignemo do Marsa, pa je velika verovatnoća da će čovečanstvo u narednoj deceniji posetiti Crvenu planetu.
Ako se oslanjamo samo na raspoložive svemirske tehnologije, tada će minimalna masa naseljenog modula za let s ljudskom posadom na Mars ili na satelite Jupitera i Saturna biti otprilike 90 tona, što je 3 puta više od lunarnih brodova ranih 1970-ih, što znači da će lansirne rakete za njihovo ubacivanje u referentne orbite za dalji let na Mars biti mnogo veće od Saturna-5 (lansirna masa 2.965 tona) lunarnog projekta Apollo ili sovjetske lansirne rakete Energia (lansirna masa 2.400 tona). U orbiti će biti potrebno stvoriti međuplanetarni kompleks težine do 500 tona. Let na međuplanetarnom svemirskom brodu sa hemijskim raketnim motorima zahtevaće od 8 meseci do 1 godine samo u jednom pravcu, jer ćete morati da pravite gravitacione manevre, koristeći silu gravitacije planeta i enormne zalihe goriva za dodatno ubrzanje svemirska letjelica.
Ali koristeći hemijsku energiju raketnih motora, čovečanstvo neće leteti dalje od orbite Marsa ili Venere. Potrebne su nam druge brzine leta svemirskih letjelica i druge snažnije energije kretanja.
Savremeni projekat nuklearnog raketnog motora Princeton Satellite Systems
Za istraživanje dubokog svemira potrebno je značajno povećati omjer potiska i težine i efikasnost raketnog motora, a samim tim i povećati njegov specifični impuls i vijek trajanja. A za to je potrebno unutar komore motora zagrijati plin ili tvar radnog fluida sa niskim temperaturama atomska masa na temperature nekoliko puta veće od temperature hemijskog sagorevanja tradicionalnih mešavina goriva, a to se može postići nuklearnom reakcijom.
Ako se, umjesto konvencionalne komore za sagorijevanje, unutar raketnog motora smjesti nuklearni reaktor, u čiju jezgru će se dovoditi supstanca u tekućem ili plinovitom obliku, tada će se, zagrijavanjem pod visokim pritiskom do nekoliko hiljada stepeni, počinju da se izbacuju kroz kanal mlaznice, stvarajući mlazni potisak. Specifični impuls takvog nuklearnog mlaznog motora bit će nekoliko puta veći od onog kod konvencionalnog baziranog na kemijskim komponentama, što znači da će se efikasnost i samog motora i lansirne rakete u cjelini višestruko povećati. U ovom slučaju za sagorevanje goriva nije potreban oksidant, a kao tvar koja stvara mlazni potisak može se koristiti lagani plin vodonik, ali znamo da što je manja molekulska težina plina, to je veći impuls, a to će značajno smanjiti masu rakete na najbolja izvedba snaga motora.
Nuklearni motor će biti bolji od konvencionalnog, jer se u zoni reaktora laki plin može zagrijati na temperature veće od 9 hiljada Kelvina, a mlaz takvog pregrijanog plina će dati mnogo veći specifični impuls nego što to mogu konvencionalni kemijski motori. obezbediti. Ali to je u teoriji.
Opasnost nije čak ni u tome da prilikom lansiranja rakete-nosača sa takvom nuklearnom instalacijom može doći do radioaktivne kontaminacije atmosfere i prostora oko lansirne rampe, glavni problem je što se na visokim temperaturama sam motor može otopiti zajedno sa letjelicom . Dizajneri i inženjeri to razumiju i već nekoliko desetljeća pokušavaju pronaći odgovarajuća rješenja.
Nuklearni raketni motori (NRE) imaju svoju istoriju stvaranja i rada u svemiru. Prvi razvoj nuklearnih motora počeo je sredinom 1950-ih, dakle još prije letova u svemir s ljudskom posadom, a gotovo istovremeno u SSSR-u i SAD-u, a sama ideja korištenja nuklearnih reaktora za zagrijavanje radne tvari u raketi motor je rođen zajedno sa prvim rektorima sredinom 40-ih, odnosno prije više od 70 godina.
U našoj zemlji, termofizičar Vitalij Mihajlovič Ievlev postao je inicijator stvaranja nuklearnog raketnog motora. 1947. predstavio je projekat koji su podržali S.P. Korolev, I.V. Kurchatov i M.V. Keldysh. U početku je planirano da se takvi motori koriste za krstareće rakete, a zatim se postavljaju balističke rakete. Razvoj su poduzeli vodeći biroi za projektovanje odbrane Sovjetskog Saveza, kao i istraživački instituti NIITP, TsIAM, IAE, VNIINM.
Sovjetski nuklearni motor RD-0410 sastavio je sredinom 60-ih Voronješki konstruktorski biro za hemijsku automatiku, gde je stvorena većina raketnih motora na tečno gorivo za svemirsku tehnologiju.
Kao radna tečnost u RD-0410 korišćen je vodonik, koji je u tečnom obliku prolazio kroz „rashladni plašt”, odvodeći višak toplote sa zidova mlaznice i sprečavajući njeno otapanje, a zatim ulazio u jezgro reaktora, gde se zagrevao na 3000K. i izbacuje kroz kanalske mlaznice, pretvarajući se na taj način toplotnu energiju u kinetičku i stvaranje specifičnog impulsa od 9100 m/s.
U SAD-u je projekat NRM pokrenut 1952. godine, a prvi operativni motor stvoren je 1966. godine i nazvan je NERVA (Nuklearni motor za primjenu u raketnim vozilima). U 60-im - 70-im godinama, Sovjetski Savez i Sjedinjene Države pokušavale su da ne popuštaju jedni drugima.
Istina, i naš RD-0410 i američka NERVA su bili čvrstofazni NRE (nuklearno gorivo na bazi karbida uranijuma bilo je u čvrstom stanju u reaktoru), a radna temperatura im je bila u rasponu od 2300-3100K.
Za povećanje temperature jezgre bez opasnosti od eksplozije ili topljenja zidova reaktora, potrebno je stvoriti takve uvjete za nuklearnu reakciju u kojoj gorivo (uran) prelazi u plinovito stanje ili prelazi u plazmu i zadržava se unutar reaktora. jakim magnetnim poljem, bez dodirivanja zidova. I tada vodonik koji ulazi u jezgro reaktora „teče oko“ uranijuma u gasnoj fazi i, pretvarajući se u plazmu, izbacuje se vrlo velikom brzinom kroz kanal mlaznice.
Ovaj tip motora se naziva gasnofazni YARD. Temperature gasovitog uranijumskog goriva u takvim nuklearnim motorima mogu se kretati od 10 hiljada do 20 hiljada Kelvina, a specifični impuls doseže 50 000 m/s, što je 11 puta više od najefikasnijih hemijskih raketnih motora.
Stvaranje i upotreba u svemirskoj tehnologiji gasnofaznih NRE otvorenog i zatvorenog tipa je najperspektivniji pravac u razvoju svemirskih raketnih motora i upravo ono što je neophodno čovječanstvu za ovladavanje planetama Sunčevog sistema i njihovim satelitima.
Prva istraživanja projekta nuklearnog reaktora u gasnoj fazi započela su u SSSR-u 1957. godine u Istraživačkom institutu za termičke procese (NRC nazvan po MV Keldyshu), a sama odluka o razvoju nuklearnih svemirskih elektrana na bazi nuklearnih reaktora u gasnoj fazi bila je napravljen 1963. od strane akademika VP Glushko (NPO Energomash), a zatim odobren dekretom Centralnog komiteta KPSS i Vijeća ministara SSSR-a.
Razvoj gasnofaznog NRM-a odvijao se u Sovjetskom Savezu dvije decenije, ali, nažalost, nikada nije završen zbog nedovoljnog finansiranja i potrebe za dodatnim osnovna istraživanja u oblasti termodinamike nuklearnog goriva i vodikove plazme, neutronske fizike i magnetohidrodinamike.
Sovjetski nuklearni naučnici i inženjeri projektanti suočili su se s brojnim problemima, kao što su postizanje kritičnosti i osiguranje stabilnosti rada nuklearnog reaktora u gasnoj fazi, smanjenje gubitka rastopljenog uranijuma prilikom oslobađanja vodonika zagrijanog na nekoliko hiljada stepeni, termička zaštita mlaznice i generatora magnetnog polja, akumulacija produkata fisije uranijuma, izbor hemijski otpornih građevinskih materijala itd.
A kada se počela stvarati raketa nosač Energia za sovjetski program Mars-94 prvog leta na Mars s ljudskom posadom, projekt nuklearnog motora je odgođen na neodređeno vrijeme. Sovjetski Savez nije imao dovoljno vremena, a što je najvažnije, političke volje i ekonomske efikasnosti da izvrši slijetanje naših kosmonauta na planetu Mars 1994. godine. Ovo bi bilo neosporno dostignuće i dokaz našeg liderstva visoke tehnologije u narednih nekoliko decenija. Ali prostor je, kao i mnoge druge stvari, izdalo posljednje vodstvo SSSR-a. Istorija se više ne može promijeniti, preostali naučnici i inženjeri se ne mogu vratiti, a izgubljeno znanje se ne može vratiti. Mnogo toga će morati ponovo da se kreira.
Ali prostor Nuklearna energija nije ograničen samo na sferu čvrste i gasovite NRE. Da biste stvorili zagrijani tok materije u mlaznom motoru, možete koristiti električna energija... Ovu ideju prvi je izrazio Konstantin Eduardovič Ciolkovski još 1903. godine u svom delu „Istraživanje svetskih prostora pomoću mlaznih uređaja“.
A prvi elektrotermalni raketni motor u SSSR-u stvorio je 1930-ih Valentin Petrovich Glushko, budući akademik Akademije nauka SSSR-a i šef NPO Energia.
Električni raketni motori mogu raditi na različite načine. Obično se dijele na četiri tipa:
- elektrotermički (grijanje ili električni luk). U njima se gas zagreva do temperature od 1000-5000K i izbacuje se iz mlaznice na isti način kao u NRE.
- elektrostatički motori (koloidni i jonski), kod kojih se radna tvar prvo jonizuje, a zatim se pozitivni ioni (atomi lišeni elektrona) ubrzavaju u elektrostatičkom polju i također izbacuju kroz kanal mlaznice, stvarajući mlazni potisak. Stacionarni plazma potisnici se takođe nazivaju elektrostatičkim.
- magnetoplazma i magnetodinamički raketni motori. Tamo se plinska plazma ubrzava Amperovom silom u okomito sijeku magnetnog i električnog polja.
- impulsni raketni motori, koji koriste energiju plinova koja nastaje isparavanjem radnog fluida u električnom pražnjenju.
Prednost ovih električnih raketnih motora je niska potrošnja radnog fluida, efikasnost do 60% i velika brzina protoka čestica, što može značajno smanjiti masu letjelice, ali postoji i nedostatak - niska gustoća potiska, i, shodno tome, niska snaga, kao i visoka cijena radnog fluida (inertnih plinova ili para alkalnih metala) za stvaranje plazme.
Svi navedeni tipovi elektromotora su implementirani u praksi i više puta su korišteni u svemiru, kako na sovjetskim tako i na američkim vozilima od sredine 60-ih, ali su zbog male snage korišteni uglavnom kao motori za korekciju orbite.
Od 1968. do 1988. u SSSR-u je lansiran čitav niz satelita Kosmos sa nuklearnim instalacijama na brodu. Tipovi reaktora su nazvani Buk, Topaz i Yenisei.
Reaktor projekta Yenisei imao je toplotnu snagu do 135 kW i električnu snagu od oko 5 kW. Kao nosač toplote korišćena je natrijum-kalijumova talina. Ovaj projekat je zatvoren 1996. godine.
Pravi pogonski raketni motor zahtijeva vrlo snažan izvor energije. I najbolji izvor energija za takve svemirske motore je nuklearni reaktor.
Nuklearna energija je jedna od visokotehnoloških industrija u kojoj naša zemlja drži vodeću poziciju. U Rusiji se već stvara fundamentalno novi raketni motor, a ovaj projekat je blizu uspješnog završetka 2018. Testovi letenja zakazani su za 2020.
A ako je nuklearni pogonski sistem u gasnoj fazi tema narednih decenija, koja će se morati vratiti nakon fundamentalnih istraživanja, onda je njegova trenutna alternativa nuklearna elektrana megavatne klase (NPP), a već je stvorena od strane preduzeća Rosatoma i Roskosmosa od 2009.
NPO Krasnaya Zvezda, koja je danas jedini svetski proizvođač i proizvođač svemirskih nuklearnih elektrana, kao i Istraživački centar po imenu V.I. M. V. Keldysh, NIKIET im. N. A. Dollezhal, NII NPO Luch, Institut Kurchatov, IRM, IPPE, NIIAR i NPO Mashinostroyenia.
Nuklearna elektrana uključuje visokotemperaturni gasno hlađeni nuklearni reaktor brzih neutrona sa turbomašinskim sistemom pretvaranja toplotne energije u električnu energiju, sistem radijatorskih hladnjaka za odvođenje viška toplote u prostor, instrumentacijski i montažni odeljak, jedinicu pogonski plazma ili jonski elektromotori i kontejner za postavljanje tereta...
U energetskom pogonskom sistemu nuklearni reaktor služi kao izvor električne energije za rad električnih plazma motora, dok gasni nosač toplote reaktor prolazeći kroz jezgro ulazi u turbinu elektrogeneratora i kompresora i vraća se nazad u reaktor u zatvorenoj petlji, a ne izbacuje se u svemir kao u nuklearnom raketnom motoru, što konstrukciju čini pouzdanijom i sigurnijom, a stoga pogodan za astronautiku s ljudskom posadom.
Planirano je da se nuklearni pogonski sistem koristi za višekratnu upotrebu svemirskog tegljača kako bi se osigurala isporuka tereta tokom istraživanja Mjeseca ili stvaranje višenamjenskih orbitalnih kompleksa. Prednost će biti ne samo višekratna upotreba elemenata transportnog sistema (što Elon Musk pokušava da postigne u svojim svemirskim projektima SpaceX), već i mogućnost isporuke tri puta veće mase tereta nego na raketama sa hemijskim mlaznim motorima od uporedive snage smanjenjem startne mase transportnog sistema... Poseban dizajn jedinice čini je sigurnim za ljude i okruženje na zemlji.
U 2014. godini u OJSC Mašinsko postrojenje u gradu Elektrostalu montiran je prvi gorivni element (gorivi element) standardne izvedbe za ovu nuklearnu elektropogonsku elektranu, a 2016. godine testiran je simulator korpe jezgra reaktora.
Sada (2017. godine) u toku su radovi na izradi konstruktivnih elemenata instalacije i testiranju komponenti i sklopova na maketi, kao i autonomna ispitivanja turbomašinskih sistema za pretvaranje snage i prototipova energetskih agregata. Završetak radova planiran je za kraj naredne 2018. godine, međutim, od 2015. godine zaostaci su se počeli gomilati.
Dakle, čim bude stvorena ova instalacija, Rusija će postati prva zemlja na svijetu sa nuklearnim svemirskim tehnologijama, koje će činiti osnovu ne samo budućih projekata razvoja Sunčevog sistema, već i zemaljske i vanzemaljske energije. Svemirske nuklearne elektrane mogu se koristiti za stvaranje sistema za daljinski prijenos električne energije na Zemlju ili na svemirske module pomoću elektromagnetnog zračenja. I ovo će takođe postati napredna tehnologija budućnosti, u kojoj će naša zemlja imati vodeću poziciju.
Na osnovu razvijenih plazma elektromotora kreiraće se moćni pogonski sistemi za letove sa ljudskom posadom na velike udaljenosti u svemir i, pre svega, za istraživanje Marsa, u čiju se orbitu može doći za samo 1,5 mesec, a ne za više od godinu dana, kao kada se koriste konvencionalni hemijski mlazni motori. ...
A budućnost uvijek počinje revolucijom u energetici. I ništa drugo. Energija je primarna, a količina utrošene energije utiče na tehnički napredak, odbrambenu sposobnost i kvalitet života ljudi.
NASA eksperimentalni plazma raketni motor
Sovjetski astrofizičar Nikolaj Kardašev još 1964. godine predložio je skalu razvoja civilizacija. Prema ovoj skali, nivo tehnološkog razvoja civilizacija zavisi od količine energije koju stanovništvo planete koristi za svoje potrebe. Ovako civilizacija tipa I koristi sve raspoložive resurse na planeti; civilizacija tipa II - prima energiju svoje zvijezde u čijem se sistemu nalazi; a civilizacija tipa III koristi dostupnu energiju svoje galaksije. Čovječanstvo još nije sazrelo za civilizaciju tipa I na ovoj skali. Koristimo samo 0,16% ukupne potencijalne energetske zalihe planete Zemlje. To znači da i Rusija i cijeli svijet imaju prostora za rast, a ove nuklearne tehnologije će našoj zemlji otvoriti put ne samo ka svemiru, već i budućem ekonomskom prosperitetu.
I, možda, jedina opcija za Rusiju u naučno-tehničkoj sferi je sada da napravi revolucionarni iskorak u nuklearnim svemirskim tehnologijama kako bi jednim "skokom" prevazišla dugotrajno zaostajanje za liderima i bila odmah na samom početku razvoja. nova tehnološka revolucija u narednom ciklusu ljudske civilizacije. Ovakva jedinstvena šansa se pruža ovoj ili onoj zemlji samo jednom u nekoliko vekova.
Nažalost, Rusija, koja u proteklih 25 godina nije posvetila dužnu pažnju fundamentalnim naukama i kvalitetu visokog i srednjeg obrazovanja, rizikuje da zauvijek izgubi ovu šansu ako se program ukine, a nova generacija istraživača ne dođe na zamjenu. aktuelnih naučnika i inženjera. Geopolitički i tehnološki izazovi sa kojima će se Rusija suočiti za 10-12 godina biće veoma ozbiljni, uporedivi sa onima iz sredine 20. veka. Kako bi se očuvao suverenitet i integritet Rusije u budućnosti, hitno je potrebno započeti obuku stručnjaka sposobnih da odgovore na ove izazove i stvore nešto fundamentalno novo.
Ostalo je samo 10 godina da se Rusija pretvori u svjetski intelektualni i tehnološki centar, a to se ne može učiniti bez ozbiljne promjene u kvaliteti obrazovanja. Za naučni i tehnološki iskorak potrebno je obrazovnom sistemu (i školskom i univerzitetskom) vratiti konzistentnost pogleda na sliku svijeta, naučnu fundamentalnost i ideološki integritet.
Što se tiče trenutne stagnacije u svemirskoj industriji, to nije velika stvar. Fizički principi na kojima se zasnivaju moderne svemirske tehnologije će još dugo biti traženi u sektoru konvencionalnih satelitskih usluga. Podsjetimo, čovječanstvo koristi jedra već 5,5 hiljada godina, a era pare je trajala skoro 200 godina, a tek u dvadesetom stoljeću svijet je počeo naglo da se mijenja, jer se dogodila još jedna naučna i tehnološka revolucija, koja je pokrenula val inovacija i promjena tehnoloških paradigmi, koja je na kraju promijenila i svjetsku ekonomiju i politiku. Glavna stvar je biti u izvoru ovih promjena.
Svakih nekoliko godina
novi potpukovnik otkriva Pluton.
Onda zove laboratoriju,
kako bi saznali dalju sudbinu nuklearnog ramjet.
Moderna tema sada, ali mi se cini da je nuklearni ramjet motor mnogo interesantniji, jer ne treba sa sobom nositi radnu tecnost.
Pretpostavljam da je poruka predsednika bila o njemu, ali su iz nekog razloga svi danas počeli da objavljuju o DVORIŠTU???
Sve ću staviti ovdje na jedno mjesto. Zanimljive misli, kažem vam, pojavljuju se kada pročitate temu. I veoma neprijatna pitanja.
Ramjet motor (ramjet; engleski izraz je ramjet, od ram - ram) - mlazni motor, po dizajnu je najjednostavniji u klasi vazdušno-mlaznih motora (VRM). Odnosi se na tip direktne reakcije VRM, u kojoj se potisak stvara isključivo zbog mlazne struje koja izlazi iz mlaznice. Povećanje pritiska potrebno za rad motora postiže se kočenjem nadolazećeg protoka vazduha. Ramjet je neaktivan pri malim brzinama leta, posebno pri nultoj brzini; potreban je jedan ili drugi akcelerator da bi se doveo do radne snage.
U drugoj polovini 1950-ih, u doba hladnog rata, SAD i SSSR su razvili projekte za ramjet sa nuklearnim reaktorom. 
Autor fotografije: Leicht modifiziert aus http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pluto1955.jpg
Izvor energije za ove ramjet motore (za razliku od drugih WFM) nije hemijska reakcija sagorevanja goriva, već toplota koju generiše nuklearni reaktor u grejnoj komori radnog fluida. Vazduh iz ulaza u takav ramjet motor prolazi kroz jezgro reaktora, hladeći ga, zagreva se do radne temperature (oko 3000 K), a zatim izlazi iz mlaznice brzinom koja je uporediva sa izlaznim brzinama za najnaprednije hemijski raketni motori. Moguća namjena aviona sa takvim motorom:
- interkontinentalno krstarsko lansirno vozilo nuklearnog punjenja;
- jednostepeni vazduhoplovni avion.
U obje zemlje stvoreni su kompaktni nuklearni reaktori niskih resursa koji se uklapaju u dimenzije velike rakete. U SAD, u okviru programa istraživanja nuklearnih ramjet motora "Pluto" i "Tory" 1964. godine, izvršena su klupska ispitivanja nuklearnog ramjet motora "Tory-IIC" (mod. puna moć 513 MW za pet minuta sa potiskom od 156 kN). Testovi letenja nisu obavljeni, program je zatvoren u julu 1964. Jedan od razloga za zatvaranje programa je i unapređenje dizajna balističkih projektila sa hemijskim raketnim motorima, čime je u potpunosti obezbeđeno rešavanje borbenih zadataka bez upotrebe šema sa relativno skupim nuklearnim ramjet motorima.
Sada nije uobičajeno govoriti o drugom u ruskim izvorima ...
Projekat Pluton je trebao koristiti taktiku letenja na malim visinama. Ova taktika je osigurala prikrivenost od radara sistema PVO SSSR-a.
Da bi se postigla brzina kojom bi radio ramjet motor, Pluton je morao biti lansiran sa zemlje pomoću paketa konvencionalnih raketnih pojačivača. Lansiranje nuklearnog reaktora počelo je tek nakon što je "Pluton" dostigao visinu krstarenja i dovoljno uklonjen iz naseljenih područja. Nuklearni motor, koji je davao gotovo neograničen domet, omogućio je raketi da leti iznad okeana u krugovima, čekajući naredbu da se prebaci na nadzvučnu brzinu do cilja u SSSR-u.
Nacrt dizajna SLAM
Donesena je odluka da se provede statičko ispitivanje punog reaktora, koji je bio namijenjen za ramjet motor.
Pošto je reaktor Pluton nakon lansiranja postao izuzetno radioaktivan, njegova dostava do poligona obavljena je preko posebno izgrađene potpuno automatizirane željezničke pruge. Na ovoj liniji, reaktor prelazi udaljenost od oko dvije milje, koja razdvaja statički ispitni sto i masivnu zgradu za "rušenje". U zgradi je demontiran "vrući" reaktor radi inspekcije pomoću opreme na daljinsko upravljanje. Naučnici iz Livermorea pratili su proces testiranja koristeći televizijski sistem koji je bio smješten u limenom hangaru daleko od ispitne klupe. Za svaki slučaj, hangar je opremljen antiradijacionim skloništem sa dvonedeljnim zalihama hrane i vode.
Samo da bi nabavila beton potreban za izgradnju zidova zgrade za rušenje (debljine šest do osam stopa), vlada Sjedinjenih Država je nabavila cijeli rudnik.
Milioni funti komprimovanog zraka pohranjeni su u cijevima koje se koriste u proizvodnji nafte, ukupne dužine 25 milja. Ovaj komprimovani vazduh trebalo je da se koristi za simulaciju uslova u kojima se ramjet motor nalazi tokom leta pri krstarećoj brzini.
Kako bi osigurao visok tlak zraka u sistemu, laboratorij je pozajmio džinovske kompresore iz baze podmornica u Grotonu, Connecticut.
Test, tokom kojeg je postrojenje radilo punom snagom pet minuta, zahtijevalo je da tona zraka prođe kroz čelične rezervoare napunjene sa više od 14 miliona čeličnih kuglica, prečnika 4 cm. Ovi rezervoari su zagrijani na 730 stepeni pomoću grijaćih elemenata u kojoj je gorelo ulje.
Postavljen na željezničku platformu, Tori-2C je spreman za uspješno testiranje. maja 1964
14. maja 1961. godine inženjerima i naučnicima u hangaru u kojem je eksperiment bio kontrolisan zastao je dah - prvi nuklearni ramjet motor na svijetu, postavljen na jarkocrvenu željezničku platformu, objavio je svoje rođenje uz glasnu graju. Tori-2A je lansiran na samo nekoliko sekundi, tokom kojih nije razvio svoju nominalnu snagu. Međutim, vjerovalo se da je test bio uspješan. Najvažnije je da se reaktor nije zapalio, čega su se jako plašili pojedini predstavnici Komiteta za atomsku energiju. Gotovo odmah nakon testova, Merkle je započeo rad na stvaranju drugog Toryjevog reaktora, koji je trebao imati veću snagu uz manju težinu.
Rad na Tory-2B nije napredovao dalje od crtaće ploče. Umjesto toga, Livermori su odmah izgradili Tory-2C, koji je prekinuo tišinu pustinje tri godine nakon testiranja prvog reaktora. Sedmicu kasnije, reaktor je ponovo pokrenut i radio je punom snagom (513 megavata) pet minuta. Pokazalo se da je radioaktivnost izduvnih gasova mnogo manja od očekivane. Ovim testovima su prisustvovali i generali Ratnog vazduhoplovstva i zvaničnici Komiteta za atomsku energiju.
U to vrijeme kupci iz Pentagona, koji su finansirali projekat "Pluton", počeli su da prevazilaze sumnje. Budući da je projektil lansiran sa teritorije Sjedinjenih Država i preletio teritoriju američkih saveznika na maloj visini kako bi izbjegao otkrivanje od strane sistema PVO SSSR-a, neki vojni stratezi su se pitali hoće li projektil predstavljati prijetnju saveznicima. ? Čak i prije nego što raketa Pluton baci bombe na neprijatelja, ona će prvo omamiti, smrskati, pa čak i ozračiti saveznike. (Očekivalo se da će od Plutona koji leti iznad glave, nivo buke na tlu biti oko 150 decibela. Poređenja radi, nivo buke rakete koja je poslala Amerikance na Mjesec (Saturn V) pri punom potisku bio je 200 decibela). Naravno, puknuće bubne opne bi bile najmanji problem da ste ispod golog reaktora koji vam leti iznad glave, koji bi vas ispekao kao pile od gama i neutronskog zračenja.
Tori-2C
Iako su kreatori rakete tvrdili da je Pluton inherentno također neuhvatljiv, vojni analitičari su izrazili zbunjenost - kako nešto tako bučno, vruće, veliko i radioaktivno može proći neprimijećeno za vrijeme koje je potrebno da se završi misija. Istovremeno, američko ratno vazduhoplovstvo već je počelo da raspoređuje balističke rakete Atlas i Titan, koje su bile sposobne da dostignu ciljeve nekoliko sati pre letećeg reaktora, i antiraketni sistem SSSR-a, čiji je strah bio glavni podsticaj za stvaranje Plutona. , i nije postala prepreka balističkim projektilima, uprkos uspješnim testnim presretanjama. Kritičari projekta došli su do vlastitog dekodiranja SLAM akronima – sporo, nisko i neuredno – sporo, nisko i prljavo. Nakon uspješnih testiranja rakete Polaris, flota, koja je u početku pokazala interes za korištenje projektila za lansiranje s podmornica ili brodova, također je počela napuštati projekat. Konačno, cijena svake rakete bila je 50 miliona dolara. Odjednom je Pluton postao tehnologija bez primjene, oružje kojem su nedostajale odgovarajuće mete.
Međutim, poslednji ekser u Plutonov kovčeg bio je samo jedno pitanje. Toliko je varljivo jednostavno da se ljudima iz Livermorea može oprostiti što namjerno ne obraćaju pažnju na to. “Gdje izvršiti letna ispitivanja reaktora? Kako uvjeriti ljude da tokom leta raketa neće izgubiti kontrolu i letjeti iznad Los Angelesa ili Las Vegasa na maloj visini?" Pitao je Jim Hadley, fizičar iz laboratorije Livermore, koji je do samog kraja radio na projektu Pluton. Trenutno je angažovan na otkrivanju nuklearnih testova, koji se izvode u drugim zemljama, za Jedinicu Z. Prema rečima samog Hadlija, nije bilo garancija da se raketa neće oteti kontroli i pretvoriti u leteći Černobil.
Predloženo je nekoliko opcija za rješavanje ovog problema. Jedno je lansiranje Plutona u blizini ostrva Wake, gdje bi raketa letjela za osam iznad dijela okeana Sjedinjenih Država. "Vruće" rakete je trebalo da budu bačene na dubinu od 7 kilometara u okean. Međutim, čak i kada je Komisija za atomsku energiju uvjerila ljude da razmišljaju o zračenju kao o neograničenom izvoru energije, prijedlog da se mnoge rakete kontaminirane radijacijom ispuste u okean bio je dovoljan da zaustavi rad.
1. jula 1964. godine, sedam godina i šest mjeseci nakon početka rada, projekat Pluton zatvorili su Komisija za atomsku energiju i zračne snage.
Prema Hadleyju, svakih nekoliko godina novi potpukovnik Zračne snage otkriva "Pluton". Nakon toga poziva laboratoriju kako bi saznao daljnju sudbinu nuklearnog ramjet. Entuzijazam potpukovnika nestaje odmah nakon što Hadley progovori o problemima sa radijacijom i letnim testovima. Niko nije zvao Hadley više od jednom.
Ako neko želi da "Pluton" vrati u život, onda će možda uspeti da pronađe nekoliko regruta u Livermoru. Međutim, neće ih biti mnogo. Ideju o tome šta bi moglo postati pakleno ludo oružje najbolje je ostaviti iza sebe.
Specifikacije projektila SLAM:
Prečnik - 1500 mm.
Dužina - 20.000 mm.
Težina - 20 tona.
Radijus djelovanja nije ograničen (teoretski).
Brzina na nivou mora je 3 maha.
Naoružanje - 16 termonuklearnih bombi (snaga svake 1 megaton).
Motor je nuklearni reaktor (snage 600 megavata).
Sistem navođenja - inercijski + TERCOM.
Maksimalna temperatura plašta je 540 stepeni Celzijusa.
Materijal okvira aviona - visoka temperatura, nehrđajući čelik Rene 41.
Debljina plašta - 4 - 10 mm.
Ipak, nuklearni ramjet obećava kao pogonski sistem za jednostepene vazduhoplovne avione i brze interkontinentalne teške transportne avione. To je olakšano mogućnošću stvaranja nuklearnog ramjet, sposobnog da radi pri podzvučnim i nultim brzinama leta u načinu rada raketnog motora, koristeći ugrađene rezerve radnog fluida. To jest, na primjer, svemirski avion s nuklearnim ramjet motorom se pokreće (uključujući i poletanje), opskrbljujući motorima radnu tekućinu iz ugrađenih (ili vanbrodskih) spremnika i, nakon što je već postigao brzine od M = 1, prelazi na korištenje atmosferski vazduh.
Kako je izjavio ruski predsednik V. V. Putin, početkom 2018. „uspešno je lansirana krstareća raketa sa nuklearnom elektranom“. Štaviše, prema njegovim riječima, domet takve krstareće rakete je "neograničen".
Pitam se u kojoj regiji su vršena testiranja i zašto su ih nadležne službe za praćenje nuklearnih proba osudile. Ili je jesenja emisija rutenija-106 u atmosferu na neki način povezana sa ovim testovima? One. Stanovnici Čeljabinska nisu samo posuti rutenijumom, već i prženi?
A gde je pala ova raketa, možete saznati? Jednostavno rečeno, gdje se podijelio nuklearni reaktor? Koji poligon? Na Novoj Zemlji?
**************************************** ********************
Pročitajmo sada malo o nuklearnim raketnim motorima, iako je ovo sasvim druga priča.
Nuklearni raketni motor (NRM) je tip raketnog motora koji koristi energiju fisije ili nuklearne fuzije za stvaranje mlaznog potiska. One su tečne (zagrijavanje tekućeg radnog fluida u komori za grijanje iz nuklearnog reaktora i uklanjanje plina kroz mlaznicu) i pulsno-eksplozivne (nuklearne eksplozije male snage u jednakom vremenskom intervalu).
Tradicionalni NRE u cjelini je konstrukcija grijaće komore s nuklearnim reaktorom kao izvorom topline, sistemom za dovod radnog fluida i mlaznicom. Radni fluid (obično vodonik) se dovodi iz rezervoara u jezgro reaktora, gdje se, prolazeći kroz kanale zagrijane reakcijom nuklearnog raspada, zagrijava na visoke temperature i zatim izbacuje kroz mlaznicu, stvarajući mlazni potisak. Postoji razni dizajni DVORIŠTE: čvrsta faza, tečna faza i gasna faza - odgovarajuće agregatno stanje nuklearno gorivo u jezgri reaktora - kruti, rastopljeni ili visokotemperaturni plin (ili čak plazma). 
Istok. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1822546
RD-0410 (GRAU indeks - 11B91, poznat i kao "Irgit" i "IR-100") - prvi i jedini sovjetski nuklearni raketni motor 1947-78. Razvijen je u dizajnerskom birou Khimavtomatika u Voronježu.
U RD-0410 je korišten heterogeni termalni reaktor. Dizajn je uključivao 37 gorivih sklopova prekrivenih toplinskom izolacijom koja ih odvaja od moderatora. ProjektPredviđeno je da tok vodonika prvo prolazi kroz reflektor i moderator, održavajući njihovu temperaturu na sobnoj temperaturi, a zatim ulazi u jezgro, gdje se zagrijava do 3100 K. Na postolju su reflektor i moderator hlađeni pomoću odvojeni tok vodonika. Reaktor je prošao kroz značajnu seriju testova, ali nikada nije testiran na puno radno vrijeme. Vanreaktorske jedinice su u potpunosti razrađene.
********************************
A ovo je američki nuklearni raketni motor. Njegov dijagram je bio na naslovnoj slici. 
Autor NASA - Sjajne slike u NASA opisu, javno vlasništvo, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378
NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) bio je zajednički program američke Komisije za atomsku energiju i NASA-e za stvaranje nuklearnog raketnog motora (NRM), koji je trajao do 1972. godine.
NERVA je pokazala da je NRM potpuno operativan i pogodan za istraživanje svemira, a krajem 1968. godine SNPO je potvrdio da najnovija modifikacija NERVA, NRX/XE, ispunjava zahtjeve za misiju na Mars s ljudskom posadom. Iako su NERVA motori napravljeni i testirani u najvećoj mogućoj mjeri i smatrani spremnima za ugradnju na svemirsku letjelicu, Nixonova administracija je otkazala veći dio američkog svemirskog programa.
NERVA je ocijenjena od strane AEC, SNPO i NASA kao vrlo uspješan program koji je ispunio ili premašio svoje ciljeve. Glavni cilj programa bio je „stvarati tehnička baza za sisteme nuklearnih raketnih motora koji će se koristiti u projektovanju i razvoju pogonskih sistema za svemirske misije”. Gotovo svi svemirski projekti koji koriste NRE bazirani su na NERVA NRX ili Pewee dizajnu.
Misije na Mars izazvale su propast NERVA-e. Članovi Kongresa iz obje političke stranke odlučili su da bi misija s ljudskom posadom na Mars bila prešutna obaveza Sjedinjenih Država da decenijama podržavaju skupu svemirsku trku. Svake godine RIFT program je kasnio, a NERVA-ini ciljevi postajali su složeniji. Na kraju, iako je NERVA motor prošao mnoge uspješne testove i imao snažnu podršku Kongresa, nikada nije napustio Zemlju.
U novembru 2017. objavila je China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC). mapa puta razvoj svemirskog programa NR Kine za period 2017-2045. On posebno predviđa stvaranje broda za višekratnu upotrebu koji pokreće nuklearni raketni motor.
Ruski vojni svemirski pogon
Veliku buku u medijima i društvenim mrežama izazvale su izjave Vladimira Putina da Rusija testira krstareću raketu nove generacije, koja je skoro neograničeno domet i stoga je praktično neranjiv na sve postojeće i projektovane sisteme protivraketne odbrane.
„Krajem 2017. godine na centralnom poligonu Ruska Federacija uspješno lansiranje najnovije ruske krstareće rakete s nuklearna energije postavljanje... Tokom leta elektrana je dostigla zadatu snagu, obezbedila odgovarajući nivo potiska“, rekao je Putin tokom svog tradicionalnog obraćanja Saveznoj skupštini.
O raketi se govorilo u kontekstu drugih naprednih ruskih dostignuća u oblasti naoružanja, uz novu interkontinentalnu balističku raketu Sarmat, hipersoničnu raketu Dagger, itd. Stoga ne čudi da se Putinove izjave analiziraju uglavnom u političko- vojna vena. Međutim, u stvarnosti, pitanje je mnogo šire: čini se da je Rusija na ivici savladavanja prave tehnologije budućnosti, sposobne da donese revolucionarne promjene u raketnoj i svemirskoj tehnologiji i šire. Ali pre svega…
Reaktivne tehnologije: "hemijska" slijepa ulica
Za skoro sto godina Kada govorimo o mlaznom motoru, najčešće mislimo na hemijski mlazni motor. I mlazni avioni i svemirske rakete se pokreću zbog energije dobijene tokom sagorevanja goriva na brodu.
Općenito, funkcionira ovako: gorivo ulazi u komoru za sagorijevanje, gdje se miješa s oksidantom ( atmosferski vazduh u zračnom mlaznom motoru ili kisikom iz zaliha na brodu u raketnom motoru). Smjesa se zatim zapali, što rezultira brzim oslobađanjem značajne količine energije u obliku topline, koja se prenosi na plinovite produkte sagorijevanja. Kada se zagrije, plin se brzo širi i, takoreći, istiskuje se kroz mlaznicu motora značajnom brzinom. Pojavljuje se mlazni tok i stvara se mlazni potisak, gurajući aviona u smjeru suprotnom od smjera strujanja mlaza.
He 178 i Falcon Heavy - proizvodi i motori su različiti, ali to ne mijenja suštinu.
Mlazni i raketni motori u svoj svojoj raznolikosti (od prvog Heinkel 178 mlaznog aviona do Falcon Heavy Elona Muska) koriste upravo ovaj princip - samo se mijenjaju pristupi njegovoj primjeni. I svi dizajneri raketne tehnike primorani su da se na ovaj ili onaj način pomire sa osnovnim nedostatkom ovog principa: potrebom da se u avion nosi značajna količina brzo potrošenog goriva. Kako odličan posao motor mora da se završi, što više goriva mora biti na brodu i što manje nosivosti avion može ponijeti sa sobom u letu.
Na primjer, maksimalna težina pri poletanju aviona Boeing 747-200 je oko 380 tona. Od toga 170 tona otpada na sam avion, oko 70 tona na nosivost (masa tereta i putnika), a 140 tona ili oko 35% teži gorivo, koji izgara u letu brzinom od oko 15 tona na sat. Odnosno, za svaku tonu tereta se koristi 2,5 tone goriva. A raketa Proton-M za lansiranje 22 tone tereta u nisku referentnu orbitu troši oko 630 tona goriva, odnosno skoro 30 tona goriva po toni korisnog tereta. Kao što vidite, „koeficijent korisna akcija„Više nego skromno.
Ako govorimo o zaista dugim letovima, na primjer, do drugih planeta Sunčevog sistema, onda omjer "gorivo-opterećenje" postaje jednostavno smrtonosan. Na primjer, američka raketa Saturn-5 mogla bi isporučiti 45 tona tereta na Mjesec, dok bi sagorjela preko 2000 tona goriva. A Falcon Heavy Ilone Maska, sa lansirnom masom od hiljadu i po tona, u orbitu Marsa u stanju je da stavi samo 15 tona tereta, odnosno 0,1% svoje početne mase.
Zato sa posadom let na mjesec i dalje ostaje zadatak na granici tehnoloških mogućnosti čovječanstva, a let na Mars prelazi te granice. Što je još gore, više nije moguće značajno proširiti ove sposobnosti nastavkom i daljnjim poboljšanjem hemijskih projektila. U svom razvoju, čovječanstvo je "odmaralo" na plafonu, određenom zakonima prirode. Da bi se išlo dalje, potreban je fundamentalno drugačiji pristup.
"Atomski" potisak
Sagorevanje hemijskih goriva odavno je prestalo da bude najefikasniji od poznatih metoda proizvodnje energije.
Od 1 kilograma ugalj možete dobiti oko 7 kilovat-sati energije, dok 1 kilogram uranijuma sadrži oko 620 hiljada kilovat-sati.
A ako stvorite motor koji će primati energiju iz nuklearnih, a ne iz kemijskih procesa, onda će takav motor trebati desetine hiljada(!) puta manje goriva za obavljanje istog posla. Ključni nedostatak mlaznih motora se tako može eliminisati. Međutim, dug je put od ideje do realizacije, na kojem se mora riješiti mnogo teških problema. Prvo, bilo je potrebno napraviti dovoljno lagan i kompaktan nuklearni reaktor da bi se mogao ugraditi u avion. Drugo, bilo je potrebno shvatiti kako točno iskoristiti energiju raspada atomskog jezgra za zagrijavanje plina u motoru i stvaranje mlazne struje.
Najočiglednija opcija bila je jednostavno propuštanje gasa kroz vruću jezgru reaktora. Međutim, direktnom interakcijom sa gorivnim sklopovima, ovaj gas bi postao visoko radioaktivno... Ostavljajući motor u obliku mlazne struje, on bi jako zagadio sve okolo, pa bi bilo neprihvatljivo koristiti takav motor u atmosferi. To znači da se toplota iz jezgre mora prenositi na neki drugi način, ali kako tačno? A gdje nabaviti materijale koji mogu zadržati svoja strukturna svojstva mnogo sati na tako visokim temperaturama?
Još je lakše zamisliti upotrebu nuklearnih elektrana u "dubokomorskim vozilima bez posade", koje je također spomenuo Putin u istoj poruci. U stvari, to će biti nešto poput super torpeda, koji će usisati morsku vodu, pretvoriti je u zagrijanu paru, koja će formirati mlazni tok. Takav torpedo će moći savladati hiljade kilometara pod vodom, krećući se na bilo kojoj dubini i biti u stanju da pogodi bilo koju metu na moru ili na obali. U isto vrijeme, bit će gotovo nemoguće presresti ga na putu do cilja.
U ovom trenutku, čini se da Rusija još nema gotove uzorke takvih uređaja. Što se tiče krstareće rakete na nuklearni pogon, o kojoj je Putin govorio, ovdje je najvjerovatnije riječ o probnom lansiranju "masovnog modela" takve rakete sa električnim grijačem umjesto nuklearnog. Upravo to mogu značiti Putinove riječi o "dostizanju zadate snage" i "odgovarajućem nivou potiska" - provjeriti da li motor takvog uređaja može raditi sa takvim "ulaznim parametrima". Naravno, za razliku od uzorka na atomski pogon, "prototip" proizvoda nije sposoban preletjeti proizvoljno veliku udaljenost, ali to se od njega ne traži. Na takvom uzorku moguće je razraditi tehnološka rješenja vezana za čisto "pogonski" dio - dok se reaktor dorađuje i uhodava na štandu. Odvojite ovu fazu od predaje gotov proizvod možda vrlo malo vremena - godinu ili dvije.
Pa, ako se takav motor može koristiti u krstarećim projektilima, šta će onda spriječiti njegovu upotrebu u avijaciji? Zamislite avion na nuklearni pogon, sposoban da pređe desetine hiljada kilometara bez sletanja i punjenja goriva, a da ne proždere stotine tona skupog avionskog goriva! Općenito, govorimo o otkriće sposobno napraviti pravu revoluciju u transportnom sektoru u budućnosti...
Mars ispred?
Međutim, glavna svrha nuklearne elektrane je i dalje mnogo uzbudljivija - da postane nuklearno srce nove generacije svemirskih letjelica, što će omogućiti pouzdane transportne veze sa drugim planetama Sunčevog sistema. Naravno, turbomlazni motori koji koriste vanbrodski vazduh ne mogu se koristiti u bezvazdušnom prostoru. Supstancu za stvaranje mlaznog toka ovdje, šta god neko rekao, morate nositi sa sobom. Zadatak je koristiti ga mnogo ekonomičnije tokom rada, a za to bi brzina protoka tvari iz mlaznice motora trebala biti što veća. Kod hemijskih raketnih motora ova brzina je do 5 hiljada metara u sekundi (obično 2-3 hiljade), i nije je moguće značajno povećati.
Gdje se veće brzine mogu postići korištenjem drugačijeg principa stvaranja mlazne struje - ubrzanja nabijenih čestica (jona) električno polje... Brzina mlaza u jonskom motoru može dostići 70 hiljada metara u sekundi, odnosno biće potrebno 20-30 puta manje supstance da bi se dobila ista količina kretanja. Istina, takav motor će potrošiti dosta električne energije. A za proizvodnju ove energije potreban je nuklearni reaktor.
Model reaktorskog postrojenja za nuklearnu elektranu megavatne klase
Na primjer, već postoje električni (jonski i plazma) raketni motori davne 1971 u orbitu Zemlje, SSSR je u orbitu stavio svemirski brod Meteor sa stacionarnim plazma motorom SPD-60 koji je razvio Fakel Design Biro. Danas se slični motori aktivno koriste za korekciju orbite umjetnih zemaljskih satelita, ali njihova snaga ne prelazi 3-4 kilovata (5,5 konjskih snaga).
Međutim, 2015. Istraživački centar. Keldysh je najavio stvaranje prototipa ionskog motora snage reda 35 kilovata(48 l. Od.). Možda ne zvuči baš impresivno, ali nekoliko od ovih motora dovoljno je za pogon svemirske letjelice koja se kreće kroz prazninu i daleko od jakih gravitacijskih polja. Ubrzanje koje će takvi motori dati letjelici bit će malo, ali će moći da ga održavaju dugo vremena (postojeći jonski motori imaju vrijeme neprekidnog rada do tri godine).
U savremenim svemirskim letelicama raketni motori rade samo kratko, dok glavni deo leta brod leti po inerciji. Jonski motor, koji prima energiju iz nuklearnog reaktora, radit će tijekom cijelog leta - u prvoj polovini ubrzavajući brod, u drugoj ga usporavajući. Proračuni pokazuju da bi takva svemirska letjelica mogla da stigne do orbite Marsa za 30-40 dana, a ne za godinu dana, kao brod sa hemijskim motorima, a osim toga, sa sobom bi mogla da ponese i vozilo za spuštanje koje bi čovjeka moglo izbaciti na površinu Crvene planete, a zatim ga pokupite odatle.