Rusia a asamblat primul motor spațial nuclear din lume. Detalii tehnice: rachetă cu propulsie nucleară

Deja la sfârșitul acestui deceniu, o navă spațială cu propulsie nucleară pentru călătorii interplanetare poate fi creată în Rusia. Și acest lucru va schimba dramatic situația atât în ​​spațiul apropiat Pământului, cât și pe Pământ însuși.

Centrala nucleară (NPP) va fi gata de zbor încă din 2018. Acest lucru a fost anunțat de directorul Centrului Keldysh, academician Anatoly Koroteev. „Trebuie să pregătim primul eșantion (de o centrală nucleară de clasă megawați. - Aprox. „Expert Online”) pentru testele de proiectare a zborului în 2018. Dacă va zbura sau nu, este o altă problemă, poate fi o coadă, dar trebuie să fie pregătită să zboare”, a declarat RIA Novosti. Aceasta înseamnă că unul dintre cele mai ambițioase proiecte sovieto-ruse în domeniul explorării spațiului intră în faza de implementare practică imediată.

Esența acestui proiect, ale cărui rădăcini datează de la mijlocul secolului trecut, este aceasta. Acum zborurile către spațiul apropiat de Pământ sunt efectuate pe rachete care se mișcă din cauza arderii combustibilului lichid sau solid în motoarele lor. De fapt, acesta este același motor ca în mașină. Doar într-o mașină, benzina, care arde, împinge pistoanele în cilindri, transferându-și energia roților prin ele. Și într-un motor de rachetă, arderea kerosenului sau a heptilului împinge direct racheta înainte.

În ultima jumătate de secol, această tehnologie de rachetă a fost elaborată în întreaga lume până la cel mai mic detaliu. Dar oamenii de știință în rachete înșiși recunosc asta. Îmbunătățire - da, este necesară. Încercarea de a crește capacitatea de transport a rachetelor de la actualele 23 de tone la 100 și chiar 150 de tone pe baza motoarelor cu ardere „îmbunătățite” - da, trebuie să încercați. Dar acesta este o fundătură în ceea ce privește evoluția. " Indiferent cât de mult lucrează specialiștii în motoare de rachete din întreaga lume, efectul maxim pe care îl obținem va fi calculat în fracțiuni de procent. Aproximativ vorbind, totul a fost stors din motoarele de rachete existente, fie ele combustibil lichid sau solid, iar încercările de a crește forța și impulsul specific sunt pur și simplu zadarnice. Centralele nucleare, în schimb, dau o creștere de câteva ori. Pe exemplul unui zbor spre Marte - acum trebuie să zburați de la un an și jumătate până la doi ani dus-întors, dar va fi posibil să zburați în două până la patru luni ", - fostul șef al Agenției Spațiale Federale a Rusiei a evaluat odată situația Anatoly Perminov.

Prin urmare, în 2010, președintele de atunci al Rusiei, iar acum prim-ministru Dmitri Medvedev s-a dat ordin până la sfârşitul acestui deceniu să se creeze în ţara noastră un modul de transport spaţial şi energie bazat pe o centrală nucleară de clasă megawaţi. Este planificată alocarea a 17 miliarde de ruble din bugetul federal, Roskosmos și Rosatom pentru dezvoltarea acestui proiect până în 2018. 7,2 miliarde din această sumă au fost alocate Corporației de Stat pentru Energie Atomică Rosatom pentru crearea unei centrale reactoare (acest lucru este realizat de Institutul de Cercetare și Proiectare Dollezhal de Inginerie Energetică), 4 miliarde - Centrului Keldysh pentru crearea unui centrală nucleară. 5,8 miliarde de ruble sunt alocate RSC Energia pentru crearea unui modul de transport și energie, adică, cu alte cuvinte, o navă-rachetă.

Desigur, toată această muncă nu se face în vid. Din 1970 până în 1988, doar URSS a lansat peste trei duzini de sateliți spion în spațiu, echipați cu centrale nucleare de putere mică de tip Buk și Topaz. Ele au fost folosite pentru a crea un sistem pentru toate vremea pentru monitorizarea țintelor de suprafață de-a lungul oceanelor și emiterea desemnării țintei cu transmitere către purtătorii de arme sau posturile de comandă - sistemul de recunoaștere și desemnare a țintelor Legenda (1978).

NASA și companiile americane care produc nave spațiale și vehiculele lor de livrare nu au reușit în acest timp, deși au încercat de trei ori, să creeze un reactor nuclear care să funcționeze stabil în spațiu. Prin urmare, în 1988, prin intermediul ONU a fost interzisă utilizarea navelor spațiale cu sisteme de propulsie nucleară, iar producția de sateliți de tip US-A cu centrale nucleare la bord a fost întreruptă în Uniunea Sovietică.

În paralel, în anii 60-70 ai secolului trecut, Centrul Keldysh a desfășurat lucrări active la crearea unui motor ionic (motor cu electroplasmă), care este cel mai potrivit pentru crearea unui sistem de propulsie de mare putere care funcționează pe combustibil nuclear. Reactorul generează căldură, care este transformată în energie electrică de către generator. Cu ajutorul electricității, gazul inert xenon dintr-un astfel de motor este mai întâi ionizat, iar apoi particulele încărcate pozitiv (ioni pozitivi de xenon) sunt accelerate într-un câmp electrostatic la o viteză predeterminată și creează forță, părăsind motorul. Acesta este principiul de funcționare al motorului ionic, al cărui prototip a fost deja creat la Centrul Keldysh.

« În anii 1990, noi, cei de la Centrul Keldysh, am reluat munca la motoarele ionice. Acum ar trebui creată o nouă cooperare pentru un proiect atât de puternic. Există deja un prototip de motor ionic, pe care este posibil să se elaboreze principalele soluții tehnologice și de proiectare. Și încă mai trebuie create produse obișnuite. Avem un termen limită - până în 2018 produsul ar trebui să fie gata pentru testele de zbor, iar până în 2015 dezvoltarea principală a motorului ar trebui să fie finalizată. Următorul - teste de viață și teste ale întregii unități în ansamblu”, - a remarcat anul trecut șeful catedrei de electrofizică a Centrului de Cercetare care poartă numele M.V. Keldysha, profesor, Facultatea de Aerofizică și Cercetare Spațială, Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova Oleg Gorșkov.

Care este beneficiul practic al Rusiei din aceste evoluții? Acest beneficiu depășește cu mult cele 17 miliarde de ruble pe care statul intenționează să le cheltuiască până în 2018 pentru crearea unui vehicul de lansare cu o centrală nucleară la bord cu o capacitate de 1 MW. În primul rând, este o extindere bruscă a posibilităților țării noastre și ale umanității în general. O navă spațială cu motor nuclear oferă oamenilor oportunități reale de a se angaja pe alte planete. Acum multe țări au astfel de nave. Au reluat în Statele Unite în 2003, după ce americanii au obținut două mostre de sateliți ruși cu centrale nucleare.

Cu toate acestea, în ciuda acestui fapt, un membru al comisiei speciale NASA pentru zborurile cu echipaj Edward Crowley, de exemplu, el crede că o navă pentru un zbor internațional spre Marte ar trebui să aibă motoare nucleare rusești. " Experienta Rusiei in dezvoltarea motoarelor nucleare este solicitata. Cred că Rusia are multă experiență atât în ​​dezvoltarea motoarelor de rachetă, cât și în tehnologia nucleară. De asemenea, are o vastă experiență în adaptarea umană la condițiile spațiale, deoarece cosmonauții ruși au efectuat zboruri foarte lungi. „, a declarat Crowley reporterilor în primăvara anului trecut, după o prelegere la Universitatea de Stat din Moscova despre planurile americane de explorare spațială cu echipaj.

În al doilea rând, astfel de nave fac posibilă intensificarea bruscă a activității în spațiul apropiat Pământului și oferă o oportunitate reală pentru începutul colonizării Lunii (există deja proiecte pentru construirea de centrale nucleare pe satelitul Pământului). " Utilizarea sistemelor de propulsie nucleară este luată în considerare pentru sistemele mari cu echipaj și nu pentru nave spațiale mici care pot zbura pe alte tipuri de instalații folosind propulsie ionică sau energie eoliană solară. Este posibilă utilizarea centralelor nucleare cu motoare ionice pe un remorcher interorbital reutilizabil. De exemplu, pentru a transporta marfă între orbite joase și înalte, pentru a zbura către asteroizi. Puteți crea un remorcher lunar reutilizabil sau puteți trimite o expediție pe Marte", - spune profesorul Oleg Gorshkov. Astfel de nave schimbă dramatic economia explorării spațiului. Conform calculelor specialiștilor RSC Energia, un vehicul de lansare cu propulsie nucleară reduce costul lansării unei sarcini utile pe o orbită circumlunară de peste două ori în comparație cu motoarele de rachete cu propulsie lichidă.

Al treilea, acestea sunt materiale și tehnologii noi care vor fi create pe parcursul implementării acestui proiect și apoi introduse în alte industrii – metalurgie, inginerie mecanică etc. Adică, acesta este unul dintre astfel de proiecte inovatoare care pot duce cu adevărat atât economia rusă, cât și cea mondială.

Oamenii de știință sovietici și americani au dezvoltat motoare de rachete nucleare încă de la mijlocul secolului al XX-lea. Aceste dezvoltări nu au progresat mai mult decât prototipurile și testele individuale, dar acum singurul sistem de propulsie a rachetei care utilizează energia nucleară este creat în Rusia. „Reactor” a studiat istoria încercărilor de a introduce motoare cu rachete nucleare.

Când omenirea tocmai începuse să cucerească spațiul, oamenii de știință s-au confruntat cu sarcina de a furniza energie navelor spațiale. Cercetătorii au atras atenția asupra posibilității de a utiliza energia nucleară în spațiu, creând conceptul de motor de rachetă nucleară. Un astfel de motor trebuia să folosească energia de fisiune sau fuziune a nucleelor ​​pentru a crea tracțiunea jetului.

În URSS, deja în 1947, au început lucrările la crearea unui motor de rachetă nucleară. În 1953, experții sovietici au remarcat că „utilizarea energiei atomice va face posibilă obținerea unor distanțe practic nelimitate și reducerea drastică a greutății de zbor a rachetelor” (citat din publicația „Nuclear Rocket Engines” editată de A.S. Koroteev, M, 2001) . La acea vreme, sistemele de propulsie cu propulsie nucleară erau destinate, în primul rând, să echipeze rachete balistice, așa că interesul guvernului pentru evoluții era mare. Președintele american John F. Kennedy în 1961 a numit programul național de creare a unei rachete cu motor de rachetă nucleară (Project Rover) una dintre cele patru priorități în cucerirea spațiului.

Reactorul KIWI, 1959 Foto: NASA.

La sfârșitul anilor 1950, oamenii de știință americani au creat reactoarele KIWI. Au fost testate de multe ori, dezvoltatorii au făcut un număr mare de modificări. Adesea au existat defecțiuni în timpul testelor, de exemplu, odată ce miezul motorului a fost distrus și s-a descoperit o scurgere mare de hidrogen.

La începutul anilor 1960, atât Statele Unite, cât și URSS au creat premisele pentru implementarea planurilor de creare a motoarelor de rachete nucleare, dar fiecare țară a urmat propriul drum. Statele Unite au creat multe modele de reactoare în fază solidă pentru astfel de motoare și le-au testat pe bancuri deschise. URSS testa ansamblul de combustibil și alte elemente ale motorului, pregătind producția, testarea, baza de personal pentru o „ofensivă” mai largă.

Schema CANTA NERVA. Ilustrație: NASA.

În Statele Unite, deja în 1962, președintele Kennedy spunea că „o rachetă nucleară nu va fi folosită în primele zboruri către Lună”, așa că merită direcționate fondurile alocate pentru explorarea spațiului către alte dezvoltări. La începutul anilor 1960 și 1970, încă două reactoare au fost testate (PEWEE în 1968 și NF-1 în 1972) ca parte a programului NERVA. Dar finanțarea s-a concentrat pe programul lunar, așa că programul de propulsie nucleară din SUA sa diminuat și s-a încheiat în 1972.

Film NASA despre motorul cu reacție nuclear NERVA.

În Uniunea Sovietică, dezvoltarea motoarelor de rachete nucleare a continuat până în anii 1970 și au fost conduse de triada acum faimoasă de oameni de știință autohtoni: Mstislav Keldysh, Igor Kurchatov și. Ei au evaluat mai degrabă cu optimism posibilitățile de a crea și de a utiliza rachete cu motoare nucleare. Se părea că URSS era pe cale să lanseze o astfel de rachetă. Testele de incendiu au fost efectuate la locul de testare Semipalatinsk - în 1978, a fost lansat primul reactor al motorului de rachetă nucleară 11B91 (sau RD-0410), apoi încă două serii de teste - a doua și a treia dispozitive 11B91-IR-100. Acestea au fost primele și ultimele motoare de rachete nucleare sovietice.

M.V. Keldysh și S.P. Korolev în vizită la I.V. Kurchatov, 1959

© Oksana Viktorova/Collage/Ridus

Declarația făcută de Vladimir Putin în timpul discursului său la Adunarea Federală cu privire la prezența în Rusia a unei rachete de croazieră cu propulsie nucleară a făcut mare vâlvă în societate și în mass-media. În același timp, se știa puțin despre ce este un astfel de motor și despre posibilitățile de utilizare a acestuia, atât pentru publicul larg, cât și pentru specialiști.

Reedus a încercat să-și dea seama despre ce fel de dispozitiv tehnic ar putea vorbi președintele și ce îl face unic.

Având în vedere că prezentarea de la Manege a fost făcută nu pentru o audiență de specialiști tehnici, ci pentru publicul „general”, autorii acestuia ar putea permite o anumită substituire a conceptelor, Georgy Tikhomirov, director adjunct al Institutului de Fizică și Tehnologie Nucleară din Universitatea Națională de Cercetare Nucleară MEPhI, nu exclude.

„Ceea ce a spus și a arătat președintele, experții numesc centrale electrice compacte, experimente cu care au fost efectuate inițial în aviație, iar apoi în timpul explorării spațiului adânc. Acestea au fost încercări de a rezolva problema insolubilă a combustibilului suficient pentru zborurile pe distanțe nelimitate. În acest sens, prezentarea este absolut corectă: prezența unui astfel de motor furnizează energie sistemelor unei rachete sau oricărui alt aparat pentru o perioadă arbitrar de lungă”, a spus el pentru Reedus.

Lucrarea cu un astfel de motor în URSS a început cu exact 60 de ani în urmă sub îndrumarea academicienilor M. Keldysh, I. Kurchatov și S. Korolev. În aceiași ani, lucrări similare au fost efectuate în Statele Unite, dar au fost reduse în 1965. În URSS, munca a continuat timp de aproximativ un deceniu înainte de a fi recunoscute ca irelevante. Poate de aceea Washingtonul nu a tresărit prea mult, spunând că nu au fost surprinși de prezentarea rachetei rusești.

În Rusia, ideea unui motor nuclear nu a murit niciodată - în special, din 2009, dezvoltarea practică a unei astfel de instalații a fost în curs. Judecând după calendar, testele anunțate de președinte se încadrează exact în acest proiect comun al Roscosmos și Rosatom, deoarece dezvoltatorii plănuiau să efectueze teste pe teren ale motorului în 2018. Poate, din motive politice, s-au tras puțin și au mutat termenele „la stânga”.

„Tehnologic, este aranjat în așa fel încât centrala nucleară să încălzească lichidul de răcire cu gaz. Și acest gaz încălzit fie rotește turbina, fie creează direct împingerea jetului. O anumită viclenie în prezentarea rachetei, despre care am auzit-o, este că raza de zbor a acesteia nu este încă infinită: este limitată de volumul fluidului de lucru - gaz lichid, care poate fi pompat fizic în rezervoarele rachetei, ” spune specialistul.

În același timp, o rachetă spațială și o rachetă de croazieră au scheme de control al zborului fundamental diferite, deoarece au sarcini diferite. Primul zboară în spațiu fără aer, nu trebuie să manevreze - este suficient să-i dea un impuls inițial și apoi se deplasează de-a lungul traiectoriei balistice calculate.

O rachetă de croazieră, dimpotrivă, trebuie să-și schimbe continuu traiectoria, pentru care trebuie să aibă suficient combustibil pentru a crea impulsuri. Dacă acest combustibil va fi aprins de o centrală nucleară sau de una tradițională nu este important în acest caz. Doar furnizarea acestui combustibil este importantă, subliniază Tikhomirov.

„Semnificația unei instalații nucleare în timpul zborurilor în spațiul profund este prezența unei surse de energie la bord pentru a alimenta sistemele aparatului pentru un timp nelimitat. În acest caz, poate exista nu numai un reactor nuclear, ci și generatoare termoelectrice cu radioizotopi. Și semnificația unei astfel de instalări pe o rachetă, al cărei zbor nu va dura mai mult de câteva zeci de minute, nu este încă complet clar pentru mine ”, admite fizicianul.

Raportul de la Manege a întârziat doar câteva săptămâni în comparație cu anunțul NASA din 15 februarie că americanii reiau cercetările privind propulsia rachetelor nucleare pe care le-au abandonat în urmă cu o jumătate de secol.

Apropo, în noiembrie 2017, China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) a anunțat deja că înainte de 2045 va fi creată o navă spațială cu propulsie nucleară în China. Prin urmare, astăzi putem spune cu siguranță că cursa mondială de propulsie nucleară a început.

Motoare nucleare

La sfârșitul anilor 1940, în urma euforiei din perspectiva perspectivelor de utilizare a energiei nucleare, atât în ​​SUA, cât și în URSS, se lucrează la instalarea motoarelor nucleare pe tot ce se putea mișca. Ideea de a crea o astfel de „mașină cu mișcare perpetuă” a fost deosebit de atractivă pentru armată. Centralele nucleare (CNP) și-au găsit aplicații în primul rând în marina, deoarece centralele electrice ale navelor nu aveau cerințe atât de stricte de greutate globală precum, de exemplu, în aviație. Cu toate acestea, Forțele Aeriene nu au putut „trece pe lângă” posibilitatea unei creșteri nelimitate a razei de acțiune a aviației strategice. În mai 1946 Comandamentul Forțelor Aeriene din SUA a aprobat proiectul Energie nucleară pentru propulsia aeronavelor (abreviat NEPA) pentru crearea de motoare nucleare pentru echiparea bombardierelor strategice. Lucrările la implementarea sa au început la Laboratorul Național Oak Ridge. În 1951 a fost înlocuit de programul comun al Forțelor Aeriene și al Comisiei pentru Energie Atomică (AEC) „Aircraft Nuclear Propulsion” (ANP, „Aircraft Nuclear Propulsion”). Compania General Electric a creat un turboreactor (TRD) care se deosebea de cel „obișnuit” doar prin faptul că în locul unei camere de ardere convenționale exista un reactor nuclear care încălzea aerul comprimat de compresor. În același timp, aerul a devenit radioactiv - un circuit deschis. În acei ani, acest lucru a fost tratat mai simplu, dar totuși, pentru a nu polua aerodromul lor, trebuia să echipeze aeronava pentru decolare și aterizare cu motoare convenționale cu kerosen. Primul proiect de aeronave nucleare din SUA sa bazat pe bombardierul strategic supersonic B-58. De la dezvoltator (Convair), a primit denumirea X-6. Sub aripa deltă se aflau patru motoare cu turboreacție atomice, în plus, la decolare și aterizare ar fi trebuit să funcționeze încă 2 motoare turborreactor „obișnuite”. La mijlocul anilor 1950, a fost fabricat un prototip al unui mic reactor nuclear răcit cu aer, cu o capacitate de 1 MW. Un bombardier B-36H a fost alocat pentru testele de zbor și de protecție a echipajului. Echipajul laboratorului zburător se afla într-o capsulă de protecție, dar reactorul în sine, situat în compartimentul pentru bombe, nu avea protecție biologică. Laboratorul zburător a fost numit NB-36H. Din iulie 1955 până în martie 1957 ea a efectuat 47 de zboruri peste regiunile deșertice din Texas și New Mexico, timp în care reactorul a fost pornit și oprit. În următoarea etapă, a fost creat un nou reactor nuclear HTRE (ultimul său model avea o putere de 35 MW, suficientă pentru a funcționa două motoare) și un motor experimental X-39 care a trecut cu succes testele comune la sol. Cu toate acestea, până atunci, americanii și-au dat seama că un circuit deschis nu era potrivit și au început să proiecteze o centrală electrică cu încălzire cu aer într-un schimbător de căldură. Noua mașină Convair NX-2 avea o schemă de „răță” (coada orizontală era situată în fața aripii). Reactorul nuclear trebuia să fie amplasat în secțiunea centrală, motoarele - în pupa, prizele de aer - sub aripă. Aeronava trebuia să folosească de la 2 la 6 turborreatoare auxiliare. Dar în martie 1961 programul ANP a fost închis. În 1954-1955. un grup de oameni de știință de la Laboratorul Los Alamos a pregătit un raport privind posibilitatea creării unui motor de rachetă nucleară (NRE). AEC din SUA a decis să înceapă lucrările la crearea sa. Programul a fost numit „Rover”. Lucrările au fost efectuate în paralel la Laboratorul științific Los Alamos și la Laboratorul de radiații din Livermore de la Universitatea din California. Din 1956, toate eforturile Laboratorului de radiații au fost îndreptate către crearea unui motor nuclear ramjet (YAPJE) în cadrul proiectului PLUTO (în Los Alamos, au început crearea NJE).

YaPVRD a fost planificat să fie instalat pe racheta supersonică de joasă altitudine dezvoltată (Supersonic Low-Altitude Missile - SLAM). Racheta (acum ar fi numită o rachetă de croazieră) era în esență un bombardier fără pilot cu lansare verticală (cu ajutorul a patru propulsoare cu combustibil solid). Estandarjetul a fost pornit când o anumită viteză a fost atinsă deja la o distanță suficientă de propriul teritoriu. Aerul care intra prin priza de aer a fost încălzit într-un reactor nuclear și, curgând prin duză, a creat forță. Zborul către țintă și eliberarea focoaselor în scopul păstrării secretului trebuiau efectuate la o altitudine ultra-joasă, la o viteză de trei ori mai mare decât viteza sunetului. Reactorul nuclear avea o putere termică de 500 MW, temperatura de funcționare a miezului a fost mai mare de 1600 de grade C. Un loc special de testare a fost construit pentru a testa motorul.

Deoarece standul era imobil, 500 de tone au fost pompate în rezervoare speciale pentru a asigura funcționarea motorului cu reacție cu propulsie nucleară. aer comprimat (pentru a funcționa la putere maximă a fost nevoie de o tonă de aer pe secundă). Înainte de a fi introdus în motor, aerul a fost încălzit la o temperatură de peste 700 de grade. trecându-l prin patru rezervoare pline cu 14 milioane de bile de oțel încinse. 14 mai 1961 prototipul YaPVRD, care a primit numele Tory-IIA, a pornit. A lucrat doar câteva secunde și a dezvoltat doar o parte din
Uniunea Sovietică avea nevoie de o aeronavă nucleară mult mai mult decât Statele Unite, deoarece nu avea baze militare în apropierea granițelor SUA și putea opera doar de pe teritoriul său, iar bombardierele strategice M-4 și Tu-95 care au apărut la mijlocul Anii 1950 nu au putut „acoperi” întregul teritoriu al SUA. Lucrările privind studierea problemelor creării de centrale nucleare pentru nave, submarine și avioane au început deja în 1947. cu toate acestea, rezoluția Consiliului de Miniștri privind începerea lucrărilor la aeronavele cu motor nuclear este emisă abia la 12 august 1955. (în acest moment primul submarin nuclear sovietic era deja în construcție). OKB-156 Tupolev și OKB-23 Myasishchev s-au angajat în proiectarea aeronavelor cu centrale nucleare, iar OKB-276 Kuznetsov și OKB-165 Lyulka au dezvoltat ei înșiși astfel de centrale electrice. În martie 1956 a fost emis un decret guvernamental privind crearea (pentru a studia efectul radiațiilor asupra proiectării unei aeronave și a echipamentelor sale, precum și a problemelor de siguranță împotriva radiațiilor) a unui laborator de zbor bazat pe bombardierul strategic Tu-95. În 1958 Un reactor nuclear experimental, „de avion” a fost livrat la locul de testare din Semipalatinsk. La mijlocul anului 1959 Reactorul a fost instalat pe o aeronavă în serie desemnată Tu-95LAL (Flying Atomic Laboratory). Se folosește reactorul
A fost numită doar ca sursă de radiații și a fost răcită de apă. Radiatorul sistemului de răcire, situat în partea de jos a fuzelajului, a fost suflat de fluxul de aer din sens opus. mai-august 1961. Tu-95LAL a efectuat 34 de zboruri peste teritoriul locului de testare. Următorul pas urma să fie crearea unui Tu-119 experimental bazat pe Tu-95. Pe doi (din
patru dintre motoarele sale NK-12M (Biroul de proiectare Kuznetsov), pe lângă camerele de ardere, erau echipate cu schimbătoare de căldură încălzite de un lichid de răcire din metal care preia căldură dintr-un reactor nuclear situat în compartimentul de marfă. Motoarele au primit denumirea NK-14A. În viitor, se presupunea, prin instalarea a 4 motoare NK-14A pe aeronavă și creșterea diametrului fuzelajului, să creeze o aeronavă antisubmarină cu o durată de zbor practic nelimitată. Cu toate acestea, proiectarea motoarelor NK-14A, sau mai degrabă a părții sale nucleare, a decurs lent din cauza numeroaselor probleme care au apărut în acest caz. Ca urmare, planurile pentru crearea Tu-119 nu au fost niciodată implementate. În plus, OKB-156 a oferit mai multe variante de bombardiere supersonice. Bombardier cu rază lungă de acțiune Tu-120 cu o greutate la decolare de 85 de tone. 30,7 m lungime. anvergura aripilor 24,4 m. Și
viteza maxima este de aproximativ 1400 km/h. Un alt proiect a fost un avion de atac la joasă altitudine, cu o greutate la decolare de 102 tone. 37 m lungime. anvergura aripilor 19m. și o viteză maximă de 1400 km/h. Aeronava avea o aripă deltă joasă. Cele două motoare ale sale erau amplasate într-un singur pachet în partea din spate a fuzelajului. În timpul decolării și aterizării, motoarele funcționau cu kerosen. Bombardierul strategic supersonic trebuia să aibă o greutate la decolare de 153 de tone. lungime 40,5 m. și o anvergură a aripilor de 30,6 m. Dintre cele șase motoare cu turboreacție (KB Kuznetsov), două situate în coadă erau echipate cu schimbătoare de căldură și puteau funcționa dintr-un reactor nuclear. Patru motoare turborreactor convenționale au fost plasate sub aripă pe stâlpi. În exterior, această aeronavă era similară cu bombardierul mediu supersonic american B-58. Biroul de proiectare Myasishchev a luat în considerare și posibilitatea creării unei aeronave „nucleare” bazate pe bombardierul ZM deja existent prin înlocuirea motoarelor turborreactor convenționale cu cele nucleare echipate cu schimbătoare de căldură (reactorul era amplasat în compartimentul pentru bombe). S-a luat în considerare și posibilitatea creării unui bombardier supersonic M-60. Mai multe
opțiuni de aliniament cu diferite tipuri de motoare (greutate la decolare 225-250t, sarcină utilă - 25t, viteză - până la 3000 km/h, lungime 51-59m, anvergura aripilor - 27-31m). Pentru a proteja împotriva radiațiilor, piloții au fost plasați într-o capsulă specială sigilată, iar motoarele au fost plasate în fuzelajul din spate. Revizuirea vizuală a capsulei a fost exclusă, iar pilotul automat a trebuit să ghideze aeronava către țintă. Pentru a oferi control manual, trebuia să folosească televizoare și ecrane radar. Dezvoltatorii au propus inițial să facă aeronava fără pilot. Dar armata, pentru fiabilitate, a insistat asupra unei versiuni cu echipaj. O opțiune era un hidroavion. Avantajul său a fost că reactoarele înfundate puteau fi coborâte în apă pentru a reduce radiația de fond. Odată cu dezvoltarea științei rachetelor și apariția rachetelor balistice intercontinentale fiabile și a submarinelor cu rachete nucleare, interesul militar pentru bombardierele nucleare a dispărut și munca a fost redusă. Dar în 1965 au revenit la ideea de a crea din nou un avion nuclear antisubmarin. De această dată, transportul greu An-22 Antey, care avea aceleași motoare ca și Tu-95, a devenit prototipul. Dezvoltarea lui NK-14A în acel moment avansa destul de mult. Decolarea și aterizarea urmau să fie efectuate pe kerosen (puterea motorului 4 x 13000 CP), iar zborul de croazieră - pe energie nucleară (4 x 8900 CP). Durata zborului a fost limitată doar de „factorul uman”; pentru a limita doza primită de echipaj, aceasta a fost stabilită egală cu 50 de ore. Raza de zbor în acest caz ar fi de 27500 km. În 1972 An-22 cu un reactor nuclear la bord a făcut 23 de zboruri în ele, în primul rând s-a verificat protecția împotriva radiațiilor. Cu toate acestea, problemele de mediu în cazul unui accident de avion nu au fost niciodată rezolvate, poate acesta a fost motivul pentru care proiectul nu a fost implementat. În anii 80, interesul a apărut pentru o aeronavă nucleară ca transportator de rachete balistice. Fiind aproape constant în aer, el ar fi invulnerabil la un atac surpriză cu rachete nucleare al inamicului. În cazul unui accident de avion, reactorul nuclear ar putea fi separat și coborât cu parașuta. Dar începutul detenției, „perestroika” și apoi prăbușirea URSS nu au permis decolarea avionului atomic. În OKB-301 (proiectant șef S.A. Lavochkin) la mijlocul anilor 50, a fost studiată problema instalării unui motor nuclear ramjet pe racheta de croazieră intercontinentală Burya (similar cu proiectul PLUTO). Proiectul a primit denumirea „375”. Dezvoltarea rachetei în sine nu a fost o problemă, a lăsat motoarele în jos. OKB-670 (designer-șef M.M. Bondaryuk) nu a putut face față pentru o lungă perioadă de timp cu crearea unui motor nuclear ramjet. În 1960 proiectul Tempest a fost închis împreună cu versiunea sa nucleară. Problema nu a ajuns niciodată la testarea unui motor nuclear. Energia nucleară poate fi utilizată pentru a încălzi fluidul de lucru nu numai într-un motor cu reacție de aer, ci și într-un motor de rachetă nucleară (NRE), care este de obicei împărțit în reactiv, în care are loc procesul de încălzire a fluidului de lucru (RT). continuu, și pulsat sau pulsat (tot în general reactiv), în care energia nucleară este eliberată discret, printr-o serie de explozii nucleare (termonucleare) de putere mică. În funcție de starea de agregare a combustibilului nuclear în miezul reactorului, NRE-urile sunt împărțite în fază solidă, fază lichidă și fază gazoasă (plasmă). Separat, este posibil să se evidențieze NRE în reactorul căruia combustibilul nuclear se află într-o stare fluidizată (sub forma unui „nor” rotativ de particule asemănătoare prafului). Un alt tip de jet NRE este un motor care utilizează energia termică eliberată în timpul fisiunii spontane a izotopilor radioactivi (desintegrare radioactivă) pentru a încălzi RT. Avantajul unui astfel de motor este simplitatea designului, un dezavantaj semnificativ este costul ridicat al izotopilor (de exemplu, poloniu-210). În plus, în timpul descompunerii spontane a unui izotop, căldura este eliberată în mod constant, chiar și atunci când motorul este oprit și trebuie să fie îndepărtată cumva din motor, ceea ce complică și face proiectarea mai grea. Într-un NRE pulsat, energia unei explozii atomice vaporizează RT, transformându-l în plasmă. Un nor de plasmă în expansiune exercită presiune asupra unui fund metalic puternic (placă de împingere) și creează tracțiunea jetului. RT poate fi o substanță solidă ușor convertibilă aplicată pe o placă de împingere, hidrogen lichid sau apă stocată într-un rezervor special. Aceasta este o schemă a așa-numitului NRE pulsat de acțiune externă, un alt tip este un NRE pulsat de acțiune internă, în care mici sarcini nucleare sau termonucleare sunt detonate în interiorul unor camere speciale (camere de ardere) echipate cu duze cu jet. Acolo este furnizat și RT, care, curgând prin duză, creează tracțiune ca motoarele de rachetă convenționale. Un astfel de sistem este mai eficient, deoarece toate produsele RT și de explozie sunt folosite pentru a crea tracțiune. Cu toate acestea, faptul că exploziile au loc în interiorul unui anumit volum impune restricții asupra presiunii și temperaturii din camera de ardere. NRE-ul pulsat al acțiunii externe este mai simplu, iar cantitatea uriașă de energie eliberată în reacțiile nucleare face posibilă obținerea unor caracteristici bune ale unor astfel de sisteme chiar și la o eficiență mai mică. În SUA în 1958-63. a fost dezvoltat un proiect al unei rachete cu o CÂNTARE pulsată „Orion”. Ei au testat chiar și un model de aeronavă cu un motor cu impulsuri pe explozibili chimici convenționali. Rezultatele obţinute vorbeau despre posibilitatea fundamentală a unui zbor controlat al aparatului cu un astfel de motor. Orion ar fi trebuit inițial să fie lansat de pe Pământ. Pentru a exclude posibilitatea deteriorării rachetei de la o explozie nucleară la sol, a fost planificată instalarea acesteia pe opt turnuri de 75 de metri pentru lansare. În același timp, masa de lansare a rachetei a ajuns la 10.000 de tone. iar diametrul plăcii de împingere este de aproximativ 40m. Pentru a reduce sarcinile dinamice asupra structurii rachetei și a echipajului, a fost prevăzut un dispozitiv de amortizare. După un ciclu de compresie, a readus placa în poziția inițială, după care a avut loc o altă explozie. La început, în fiecare secundă a fost subminată o încărcare cu o putere de 0,1 kt. După părăsirea atmosferei, se încarcă cu o putere de 20 kt. a explodat la fiecare 10 secunde. Ulterior, pentru a nu polua atmosfera, s-a decis ridicarea lui Orion de pe Pământ folosind prima treaptă a rachetei Saturn-5, iar din moment ce diametrul său maxim era de 10m. apoi diametrul plăcii de împingere a fost tăiat la
10 m. Împingerea efectivă, respectiv, a scăzut la 350 de tone cu propria greutate „uscata” a unității de control (fără RT) 90,8 tone. Pentru livrarea pe suprafața lunară a unei sarcini utile de 680 de tone. ar fi necesar să aruncați în aer aproximativ 800 de încărcături de plutoniu (masa plutoniului este de 525 kg.) și să folosiți aproximativ 800 de tone. RT. A fost, de asemenea, luată în considerare opțiunea de a utiliza Orion ca mijloc de a livra încărcături nucleare către țintă. Dar curând armata a abandonat această idee. Și în 1963. A fost semnat un acord privind interzicerea exploziilor nucleare în spațiu pe pământ (în atmosferă) și sub apă. Acest lucru a scos în afara legii întregul proiect. Un proiect similar a fost luat în considerare în URSS, dar nu a avut niciun rezultat practic. La fel și proiectul aeronavei aerospațiale (VKS) M-19 al Biroului de proiectare Myasishchev. Proiectul a avut în vedere crearea unui sistem aerospațial reutilizabil, într-o singură etapă, capabil să lanseze o sarcină utilă cu o greutate de până la 40 de tone pe orbite joase de referință (până la 185 km). Pentru a face acest lucru, VCS trebuia să fie echipat cu un motor de rachetă nucleară și un sistem de propulsie cu jet de aer multimod care funcționează atât dintr-un reactor nuclear, cât și cu hidrogen. Mai multe despre acest proiect sunt descrise pe pagină. Energia nucleară poate fi utilizată nu numai direct pentru a încălzi RT în motor, ci și transformată în energie electrică, care este apoi folosită pentru a crea forță în motoarele de propulsie electrică (EP). Conform acestei scheme, au fost construite sisteme de propulsie nucleară (NPP), constând din centrale nucleare (NPP) și sisteme de propulsie electrică a rachetei (EPP). Nu există o clasificare bine stabilită (în general acceptată) a propulsiei electrice. Conform „mecanismului” predominant de accelerare, RT EJE poate fi împărțit în gaz-dinamic (electrochimic), electrostatic (ion) și electromagnetic (plasmă). În instalațiile electrochimice, electricitatea este utilizată pentru a încălzi sau a descompune chimic RT (încălzire electrică, catalitică termică și hibridă), în timp ce temperatura RT poate ajunge la 5000 de grade. Accelerația RT are loc, ca în LRE convențional, atunci când trece prin calea gaz-dinamică a motorului (duză). Motoarele electrochimice consumă cea mai mică putere pe unitatea de forță dintre motoarele electrice de propulsie (aproximativ 10 kW/kg). Într-un motor de propulsie electrică electrostatică, fluidul de lucru este mai întâi ionizat, după care ionii pozitivi sunt accelerați într-un câmp electrostatic (folosind un sistem de electrozi) creând forță (electronii sunt injectați în el la ieșirea din motor pentru a neutraliza sarcina de curentul cu jet). Într-un motor de propulsie electrică electromagnetică, RT este încălzit la o stare de plasmă (zeci de mii de grade) de un curent electric care trece prin el. Apoi plasma este accelerată într-un câmp electromagnetic („în paralel” se poate aplica și accelerația gaz-dinamică). Gazele și lichidele cu conținut molecular scăzut sau ușor de disociat sunt utilizate ca RT în EJE electrotermale, metale alcaline sau grele, care se evaporă ușor sau lichide organice în EJE electrostatice și diverse gaze și solide în EJE electromagnetice. Un parametru important al motorului este impulsul său specific de tracțiune (vezi pagina ) care îi caracterizează eficiența (cu cât este mai mult, cu atât se cheltuiește mai puțin RT pentru crearea unui kilogram de forță). Impulsul specific pentru diferite tipuri de motoare variază într-o gamă largă: propulsor solid RD - 2650 m/sec, motor rachetă cu propulsor lichid - 4500 m/sec, EP electrochimic - 3000 m/sec, EP cu plasmă până la 290 mii. După cum se știe, valoarea impulsului specific este direct proporțională cu rădăcina pătrată a valorii temperaturii RT în fața duzei. Ea (temperatura) la rândul său este determinată de puterea calorică a combustibilului. Cel mai bun indicator dintre combustibilii chimici este o pereche de beriliu + oxigen - 7200 kcal / kg. Puterea calorică a uraniului-235 este de aproximativ 2 milioane de ori mai mare. Cu toate acestea, cantitatea de energie care poate fi folosită în mod util este de numai 1400 de ori mai mare. Restricțiile impuse de caracteristicile de proiectare reduc această cifră pentru un NRE în fază solidă la 2-3 (temperatura maximă realizabilă RT este de aproximativ 3000 de grade). Și totuși, impulsul specific al unui motor de rachetă nuclear în fază solidă este de aproximativ 9000 m / s, față de 3500-4500 pentru motoarele de rachetă moderne. Pentru NRE-urile în fază lichidă, impulsul specific poate ajunge la 20.000 m/s, pentru cele în fază gazoasă, unde temperatura RT poate ajunge la zeci de mii de grade, impulsul specific este de 15-70 mii m/s. Un alt parametru important care caracterizează perfecțiunea în greutate a unui sistem de propulsie (PS) sau a unui motor este greutatea lor specifică - raportul dintre greutatea sistemului de propulsie (cu sau fără componente de combustibil) sau a motorului și forța generată. Se folosește și reciproca acesteia - împingerea specifică. Greutatea specifică (împingerea) determină accelerația realizabilă a aeronavei, raportul tracțiune-greutate. Pentru motoarele rachete moderne cu propulsie lichidă, greutatea specifică este de 7-20 kg. tracțiune pe tonă de greutate mare, adică raportul dintre tracțiune și greutate ajunge la 14. NRE are, de asemenea, un raport bun între tracțiune și greutatea proprie - până la 10. În același timp, pentru LRE care utilizează combustibil oxigen-hidrogen, raportul dintre masa RT și masa structurii este în intervalul 7-8. Pentru NRE-urile în fază solidă, acest parametru este redus la 3-5, ceea ce asigură un câștig în greutatea specifică a PS, ținând cont de greutatea RT. Într-un motor de propulsie electrică, forța dezvoltată este limitată de consumul mare de energie pentru crearea a 1 kg. putere (de la 10 kW la 1 MW). Forța maximă a sistemelor de propulsie electrică existente este de câteva kilograme. Dacă există elemente suplimentare în EP, conectate la sursa de alimentare a EP, raportul tracțiune-greutate al aparatului cu un astfel de PS este mult mai mic decât unitatea. Acest lucru face imposibilă utilizarea lor pentru a lansa încărcături utile pe orbită apropiată de Pământ (unele EJE pot funcționa, în general, numai în condiții de vid spațial). ERE are sens să fie utilizat numai în vehiculele spațiale ca motoare cu tracțiune joasă pentru orientare, stabilizare și corectare a orbitelor. Datorita consumului scazut al fluidului de lucru (impuls specific mare), timpul de functionare continua a ERE poate fi masurat in luni si ani. Furnizarea EJE cu electricitate dintr-un reactor nuclear va face posibilă utilizarea acestora pentru zboruri către „periferia” Sistemului Solar, unde puterea bateriilor solare nu va fi suficientă. Astfel, principalul avantaj al unui motor de rachetă nucleară față de alte tipuri de motoare de rachetă este impulsul lor specific ridicat, cu un raport mare tracțiune-greutate (zeci, sute și mii de tone de tracțiune cu o greutate moartă mult mai mică). Principalul dezavantaj al NRE este prezența unui flux puternic de radiații penetrante și îndepărtarea compușilor de uraniu foarte radioactivi cu RT uzat. În acest sens, NRE este inacceptabilă pentru lansări la sol. Lucrările la crearea motoarelor de rachete nucleare și a centralelor nucleare în URSS au început la mijlocul anilor 1950. În 1958 Consiliul de Miniștri al URSS a adoptat o serie de rezoluții privind desfășurarea lucrărilor de cercetare privind crearea de rachete cu motoare de rachete nucleare. Conducerea științifică a fost încredințată lui M.V. Keldysh, I.V. Kurchatov și S.P. Korolev. În lucrare au fost implicate zeci de organizații de cercetare, proiectare, construcție și instalare. Acestea sunt NII-1 (acum Centrul de Cercetare Keldysh), OKB-670 (designer șef M.M. Bondaryuk), Institutul de Energie Atomică (IAE, acum Institutul Kurchatov) și Leipunsky), Institutul de Cercetare a Ingineriei Instrumentelor (Designer șef A.S. Abramov). ), NII-8 (acum Institutul de Cercetare și Design - NIKIET numit după Dolezhal) și OKB-456 (acum NPO Energomash numit după Glushko), NIITVEL (NPO Luch, acum Institutul de Cercetare Tehnologică Podolsk - PNITI), NII-9 ( acum Institutul de Cercetare Tehnologică înaltă a Materialelor Anorganice - VNIINM numit după A.A. Bochvar) și altele. Ulterior, numele a fost schimbat în Biroul Central de Proiectare al Construcției de Mașini Experimentale - TsKBEM, NPO Energia, RSC Energia numit după Korolev) proiecte de proiecte ale au fost dezvoltate o rachetă balistică cu o singură etapă YAR-1 și o rachetă nuclearo-chimică în două etape YAKhR-2. Ambele prevăzute pentru utilizarea YARD cu o tracțiune de 140 de tone. Proiectele au fost gata până la 30 decembrie 1959. cu toate acestea, crearea unui YAR-1 de luptă a fost considerată inadecvată și lucrările la acesta au fost oprite. YAKhR-2 avea o schemă similară cu R-7, dar cu șase rachete laterale din prima etapă echipate cu motoare NK-9. A doua treaptă (blocul central) a fost dotată cu SANTĂ. Greutatea de lansare a rachetei a fost de 850-880 t. cu o masă de sarcină utilă de 35-40t. (A fost luată în considerare și o variantă cu greutatea de lansare de 2000 tone. Lungime 42 m. Dimensiunea transversală maximă 19 m. Sarcină utilă până la 150 tone.). Motoarele tuturor unităților YAKhR-2 au fost lansate pe Pământ. În același timp, NRE a fost adusă în modul „reactiv” (puterea reactorului a fost de 0,1% din cea nominală în absența debitului fluidului de lucru). Activarea modului de operare a fost efectuată în zbor cu câteva secunde înainte de separarea blocurilor laterale. La mijlocul anului 1959 OKB-1 a emis sarcini tehnice constructorilor de motoare (OKB-670 și OKB-456) pentru dezvoltarea proiectelor de proiectare pentru motoarele de rachete nucleare cu o tracțiune de 200 și 40 de tone. După începerea lucrărilor la transportatorul greu H-1, problema creării unui transportator în două etape cu un motor de rachetă nucleară în a doua etapă a fost luată în considerare pe baza acesteia. Acest lucru ar asigura o creștere a sarcinii utile lansate pe orbita aproape de Pământ de cel puțin 2-2,5 ori, iar orbita satelitului Lunii cu 75-90%. Dar nici acest proiect nu a fost finalizat - racheta N-1 nu a zburat niciodată. Proiectarea YARD a fost realizată de OKB-456 și OKB-670. Ei au finalizat mai multe proiecte de proiectare pentru motoarele de rachete nucleare cu un reactor în fază solidă. Deci în OKB-456 până în 1959. Au fost pregătite proiecte de proiectare ale motoarelor RD-401 cu un moderator de apă și ale motoarelor RD-402 cu un moderator de beriliu, care aveau o tracțiune într-un gol de 170 de tone. cu un impuls specific de împingere de 428 sec. Amoniacul lichid a servit drept fluid de lucru. Până în 1962 conform caietului de sarcini al OKB-1 a fost finalizat proiectul RD-404 cu o tracțiune de 203 tone. cu un impuls specific de împingere de 950 sec. (RT - hidrogen lichid), iar în 1963. - RD-405 cu o tracțiune de 40-50t. Cu toate acestea, în 1963 toate eforturile lui OKB-456 au fost redirecționate către dezvoltarea motoarelor de rachete nucleare în fază gazoasă. Mai multe proiecte NRE cu un reactor în fază solidă și un amestec de amoniu-alcool ca RT au fost dezvoltate în aceiași ani de OKB-670. Pentru a trece de la proiectarea preliminară la crearea de eșantioane NRE reale, a fost necesar să se rezolve mult mai multe probleme și, în primul rând, să se studieze operabilitatea elementelor de combustibil (FEL) ale unui reactor nuclear la temperaturi ridicate. Kurchatov în 1958 a propus crearea unui reactor exploziv pentru aceasta (RVD, denumirea modernă este un reactor de grafit pulsat - IGR). Proiectarea și fabricarea sa a fost încredințată NII-8. În reactorul de înaltă presiune, energia termică a fisiunii uraniului nu a fost îndepărtată în afara zonei active, ci a încălzit la temperaturi foarte ridicate grafitul din care (împreună cu uraniul) s-a format. Este clar că un astfel de reactor ar putea funcționa doar pentru o perioadă scurtă de timp - prin impulsuri, cu opriri pentru răcire. Absența oricăror părți metalice în miez a făcut posibilă producerea de „blițuri” a căror putere a fost limitată doar de temperatura de sublimare a grafitului. În centrul zonei active era o cavitate în care se aflau probele de testat. În același 1958 La locul de testare de la Semipalatinsk, nu departe de locul de testare al primei bombe atomice, a început construcția clădirilor și structurilor necesare. mai-iunie 1960 a fost efectuată o pornire fizică („la rece”) a reactorului, iar un an mai târziu a fost efectuată o serie de porniri cu încălzirea stivei de grafit până la 1000 de grade. Pentru a asigura siguranța mediului, standul a fost construit după o schemă „închisă” - lichidul de răcire uzat a fost păstrat în rezervoare de gaz înainte de a fi eliberat în atmosferă și apoi filtrat. Din 1962 La IGR (RVD), au fost testate bare de combustibil și ansambluri de combustibil (FA) de diferite tipuri pentru reactoarele nucleare dezvoltate la NII-9 și NII-1. În a doua jumătate a anilor 1950, NII-1 și IPPE au efectuat studii privind dinamica gazelor elementelor combustibile gazoase și fizica reactoarelor în fază gazoasă, care au arătat posibilitatea fundamentală de a crea NRE în fază gazoasă. În camera de lucru a unui astfel de motor, cu ajutorul unui câmp magnetic creat de solenoidul care îl înconjoară, a fost creată o zonă „stagnantă” în care uraniul a fost încălzit la temperaturi de aproximativ 9000 de grade. și a încălzit hidrogenul care curge prin această zonă (s-au adăugat aditivi speciali pentru a îmbunătăți absorbția energiei radiante). O parte din combustibilul nuclear a fost inevitabil dusă de fluxul de gaz, așa că a fost necesar să se compenseze în mod constant pierderea de uraniu. Un NRE în fază gazoasă ar putea avea un impuls specific de până la 20.000 m/s. Lucrările la un astfel de motor au început în 1963. în OKB-456 (cu conducerea științifică a NII-1). În 1962 La IPPE a fost creat bancul experimental IR-20 cu un reactor în fază solidă, moderatorul în care era apă. A fost folosit pentru prima dată pentru a studia parametrii fizici ai reactoarelor NRE în fază solidă, care au servit drept bază pentru proiectele ulterioare. În 1968 Ținând cont de experiența acumulată la standul IR-20, aici a fost construit și standul fizic Strela, pe care s-a instalat un reactor, care era un design destul de apropiat de reactorul modelului de zbor al NRE. Următorul pas către crearea NRE a fost crearea unei instalații experimentale speciale pentru testarea prototipului la sol al reactorului NRE. În 1964 A fost emis un decret guvernamental privind construirea unui complex de banc pentru testarea motoarelor de rachete nucleare la locul de testare de la Semipalatinsk, care a primit numele „Baikal”. Până în februarie 1965 La IAE au fost pregătiți termenii de referință pentru dezvoltarea unui reactor pentru complexul Baikal (a primit indicele IVG-1 de cercetare la temperatură înaltă răcită cu gaz). NII-8 își începe proiectarea (sub îndrumarea științifică a IAE). Dezvoltarea și fabricarea ansamblurilor de combustibil sunt atribuite NIITVEl. În 1966 dezvoltarea primului NRE sovietic în fază solidă (a primit indicele 11B91 sau RD-0410) a fost transferată Biroului de proiectare Voronezh pentru automatizare chimică (KBKhA) Ch. designerul A.D. Konopatov. În 1968 NPO Energomash (OKB-456) a finalizat dezvoltarea unui proiect preliminar pentru un motor cu reactor în fază gazoasă. Motorul, denumit RD-600, trebuia să aibă o tracțiune de aproximativ 600 de tone. cu o greutate proprie de aproximativ 60 de tone. Beriliul și grafitul au fost folosite ca moderator și reflector. RT - hidrogen cu adaos de litiu. 24 mai 1968 a fost emis un decret guvernamental care prevedea crearea unui motor de rachetă nucleară pe baza proiectului propus, precum și construirea unei baze de banc pentru testarea acestuia, numită Baikal-2. În paralel cu dezvoltarea modelului de zbor YARD 11B91 la KBKhA, prototipul său de bancă (IR-100) a fost creat la NII-1. În 1970 a fost realizată o combinație a acestor lucrări (programul a primit indexul 11B91-IR-100) și toate lucrările de proiectare pe bancă și modele de zbor ale motoarelor de rachete nucleare au fost concentrate în KBKhA. Pornirea fizică a primului reactor YARD 11B91-IR-100 a fost efectuată la IPPE la standul Strela. A desfășurat un amplu program de cercetare. Construcția complexului Baikal a durat câțiva ani. Complexul trebuia să fie format din două puțuri în care reactoarele experimentale erau coborâte folosind o macara portal. 18 septembrie 1972 pornirea fizică a reactorului IVG-1 a avut loc ca parte a primului loc de lucru al complexului Baikal. Ar putea fi folosit și ca prototip de bancă al viitorului YRD cu o tracțiune de 20-40 de tone. și ca stand pentru testarea noilor tipuri de combustibil nuclear. Reactorul avea un reflector de beriliu, iar apa era moderatorul. Nucleul său a constat din 31 de ansambluri de combustibil. Hidrogenul, combustibil nuclear de răcire, putea fi încălzit până la 2500 de grade și chiar și 3000 de grade se puteau obține într-un canal central special.Pornirea în putere a avut loc abia la începutul lunii martie 1975. ceea ce s-a explicat prin necesitatea de a finaliza construcția tuturor clădirilor și structurilor complexului de bancuri, de a efectua o cantitate mare de roboți de punere în funcțiune și de a instrui personalul. Instrumentele erau amplasate într-un buncăr subteran situat între mine. Intr-un altul situat la o distanta de 800m. era panoul de control. Panoul de control putea fi accesat din zona de siguranță printr-un tunel subteran de un kilometru și jumătate. Aproape de mina la o adancime de 150m. a fost plasat un recipient sferic unde a fost pompat hidrogen gazos sub presiune mare. Încălzit în reactor la aproape 3000 de grade. hidrogenul a fost evacuat direct în atmosferă. Cu toate acestea, îndepărtarea produselor de fisiune în acest caz a fost aproape de emisiile radioactive de la centralele nucleare în timpul funcționării lor normale. Și totuși, nu era permis să se apropie de mină mai aproape de un kilometru și jumătate în timpul zilei și era imposibil să se apropie de mină în sine timp de o lună. Pe parcursul a 13 ani de funcționare, au fost efectuate 28 de porniri „la cald” ale reactorului IVG-1. Aproximativ 200 de ansambluri de combustibil răcite cu gaz au fost testate ca parte a 4 miezuri experimentale. Durata de viață a unui număr de ansambluri acumulate la puterea nominală a fost de 4000 sec. Multe dintre rezultatele acestor teste le depășesc semnificativ pe cele obținute în timpul lucrului în cadrul programului NRE din SUA, astfel încât densitatea maximă de degajare a căldurii în miezul reactorului IVG-1 a ajuns la 25 kW/cm3. față de 5,2 pentru americani, temperatura hidrogenului la ieșirea ansamblurilor de combustibil a fost de aproximativ 2800 de grade față de 2300 pentru americani. În 1977 a fost pus în funcțiune al doilea loc de muncă A al complexului de bănci Baikal, pe care, la 17 septembrie 1977. a fost lansat primul reactor de banc pentru YARD 11B91-IR-100, care a primit denumirea IRGIT. Șase luni mai târziu, 27 martie 1978. pornirea curentului a fost efectuată. În cursul căreia s-a atins o putere de 25 MW (15% din cea de proiectare), temperatura hidrogenului a fost de 1500 de grade, timpul de funcționare a fost de 70 de secunde. În timpul testelor din 3 iulie 1978. și 11 august 1978. s-a atins o putere de 33 MW și 42 MW, temperatura hidrogenului a fost de 2360 de grade. La sfârșitul anilor 70 și începutul anilor 80, la complexul de bancuri au fost efectuate încă două serii de teste - al doilea și al treilea dispozitiv 11B91-IR-100. Au continuat și testarea ansamblurilor combustibile din reactoarele IGR și IVG, construcția de instalații fiind în curs, cu scopul de a pune în funcțiune un loc de muncă al doilea B pentru testarea unui motor care funcționează pe hidrogen lichid. În același timp, testele așa-numitului motor „rece” 11B91X, care nu avea un reactor nuclear, au fost efectuate la un stand situat în Zagorsk, lângă Moscova. Hidrogenul a fost încălzit în schimbătoare de căldură speciale de la arzătoare obișnuite de oxigen-hidrogen. Până în 1977 toate sarcinile de elaborare a unui motor „rece” au fost rezolvate (unitățile puteau funcționa ore întregi). În principiu, YARD-ul a fost creat și pregătirea lui pentru testele de zbor a fost o chestiune de încă câțiva ani. YARD 11B91 a avut un reactor de neutroni termici eterogen, hidrura de zirconiu a servit ca moderator, reflector de beriliu, material combustibil nuclear pe baza de uraniu si carburi de wolfram, cu un continut de uraniu-235 de aproximativ 80%. Era un cilindru metalic relativ mic, cu un diametru de aproximativ 50 cm. și lungime de aproximativ un metru. În interior - 900 de tije subțiri care conțin carbură de uraniu. Reactorul YARD a fost înconjurat de un reflector de neutroni de beriliu, în care erau încorporate tamburi, acoperiți pe o parte cu un absorbant de neutroni. Aceștia jucau rolul de tije de control - în funcție de ce parte a tobelor se îndrepta spre miez, absorbeau mai mulți sau mai puțini neutroni, reglând puterea rectorului (americanii aveau aceeași schemă). Pe la 1985. YARD 11B91 ar putea face primul zbor în spațiu. Dar acest lucru nu s-a întâmplat din mai multe motive. Până la începutul anilor 1980, s-au înregistrat progrese semnificative în dezvoltarea motoarelor de rachete foarte eficiente, care, împreună cu abandonarea planurilor de explorare a Lunii și a altor planete din apropierea sistemului solar, au pus sub semnul întrebării fezabilitatea creând un motor de rachetă nucleară. Dificultățile economice care au apărut și așa-numita „Perestroika” au dus la faptul că întreaga industrie spațială era „în dizgrație” și în 1988. lucrările la motorul rachetei nucleare din URSS au fost oprite. Ideea de a folosi electricitatea pentru a crea propulsie cu reacție a fost exprimată de K.E. Ciolkovsky încă din 1903. Primul EJE experimental a fost creat în Laboratorul de Dinamica Gazelor (Leningrad) sub conducerea lui V.P. Glushko în 1929-1933. Studiul posibilității de a crea un EJE a început la sfârșitul anilor 50 la IAE (sub conducerea L.A. Artsimovici), NII-1 (sub conducerea V.M. Ievlev și A.A. Porotnikov) și o serie de alte organizații. . Deci, în OKB-1, s-au efectuat cercetări menite să creeze un motor de propulsie electrică nucleară. În 1962 Proiectul preliminar al vehiculului de lansare H1 a inclus „Materiale pentru propulsia nucleară pentru nave spațiale interplanetare grele”. În 1960 A fost emis un decret guvernamental privind organizarea lucrărilor la sistemul de propulsie electrică. Pe lângă IAE și NII-1, zeci de alte institute de cercetare, birouri de proiectare și organizații au fost implicate în muncă. Până în 1962 în NII-1, a fost creat un propulsor cu plasmă pulsată de tip eroziune (SPT). În SPD, plasma se formează ca urmare a evaporării (ablației) unui dielectric solid (fluoroplast-4, cunoscut și sub numele de teflon) într-o descărcare electrică pulsată (scânteie) cu o durată de câteva microsecunde (putere puls 10-200 MW) urmată de accelerarea electromagnetică a plasmei. Primele teste de viață ale unui astfel de motor au început pe 27 martie și au continuat până la 16 aprilie 1962. Cu un consum mediu de putere de 1 kW (pulsat - 200 MW), forța a fost de 1 g. - "pretul" de tractiune 1 kW/g. Pentru testele în spațiu, a fost necesar un „preț” de tracțiune de aproximativ 4 ori mai mic. Acești parametri au fost atinși până la sfârșitul anului 1962. Noul motor a consumat 50 W (putere puls 10 MW) pentru a crea o tracțiune de 0,2 g. (mai târziu, „prețul” de tracțiune a fost crescut la 85W timp de 1 an). În martie 1963 A fost creat și testat un sistem de control pentru sistemul de stabilizare a navei spațiale bazat pe SPD, care a inclus șase motoare, un convertor de tensiune (o descărcare de scânteie a fost creată de condensatoare cu o capacitate de 100 microfarad și o tensiune de 1 kV), un program de comutare dispozitiv, conectori ermetici de înaltă tensiune și alte echipamente. Temperatura plasmei a ajuns la 30 de mii de grade. iar viteza de expirare este de 16 km/sec. Prima lansare a unei nave spațiale (o stație interplanetară de tip Zond) cu motor de propulsie electrică a fost programată pentru noiembrie 1963. Lansare pe 11 noiembrie 1963 s-a încheiat într-un accident RN. Doar la 30 noiembrie 1964. AMS „Zond-2” cu EJE la bord a fost lansat cu succes spre Marte. 14 decembrie 1964 la o distanță de peste 5 milioane de km de Pământ, au fost pornite motoarele cu plasmă (motoarele gazodinamice erau oprite în acel moment) funcționând din baterii solare. In 70 min. șase motoare cu plasmă au menținut orientarea necesară a stației în spațiu. în SUA în 1968. Satelitul de comunicații „LES-6” a fost lansat cu patru SPD-uri de eroziune care au funcționat mai mult de 2 ani. Pentru continuarea lucrărilor la EJE, a fost organizat Biroul de Proiectare „Fakel” (pe baza Biroului de Proiectare numit după B.S. Stechkin, Kaliningrad). Prima dezvoltare a OKB Fakel a fost EPS-ul sistemului de stabilizare și orientare pentru nava spațială militară de tip Globus (AES Horizon), aproape de IPD-ul Zond-2. Din 1971 În sistemul de corectare a orbitei satelitului meteo Meteor au fost folosite două motoare cu plasmă ale Fakel Design Bureau, fiecare dintre ele, cu o greutate de 32,5 kg, consuma aproximativ 0,4 kW, în timp ce dezvoltau o forță de aproximativ 2 g. viteza de evacuare peste 8 km/s, stocul de RT (xenon comprimat) a fost de 2,4 kg. Din 1982 pe sateliții de comunicații geostaționari se folosesc EJE „Luch” dezvoltate de OKB „Fakel”. Până în 1991 ERE a operat cu succes pe 16 nave spațiale. Mai multe detalii despre EJD vor fi descrise pe o pagină separată a sayia. Forța EJE creată a fost limitată de puterea electrică a surselor de alimentare de la bord. Pentru a crește forța EPS până la câteva kilograme, a fost necesară creșterea puterii la câteva sute de kilowați, ceea ce era practic imposibil prin metode tradiționale (baterii și panouri solare). Prin urmare, în paralel cu lucrările la EJE, IPPE, IAE și alte organizații au lansat lucrări privind conversia directă a energiei termice a unui reactor nuclear în energie electrică. Excluderea etapelor intermediare de conversie a energiei și absența pieselor mobile au făcut posibilă crearea de centrale electrice compacte, ușoare și fiabile, cu putere și resurse suficient de mari, potrivite pentru utilizarea pe nave spațiale. În 1965 În OKB-1, împreună cu IPPE, a fost dezvoltat un proiect de proiect al motorului de propulsie nucleară YaERD-2200 pentru o navă spațială interplanetară cu un echipaj. Sistemul de propulsie era format din două blocuri (fiecare avea propria centrală nucleară), puterea electrică a fiecărui bloc era de 2200 kW, forța de 8,3 kg. Motorul cu magnetoplasmă a avut un impuls specific de aproximativ 54.000 m/s. În anii 1966-70. A fost dezvoltat un proiect de proiect al unei centrale nucleare termoionice (11B97) și a unui sistem de propulsie electrică pentru complexul marțian lansat de vehiculul de lansare N1M. Sistemul de propulsie electrică nucleară a fost asamblat din blocuri separate; puterea electrică a unui bloc a fost de până la 5 MW. Impingerea EJE - 9,5 kg. la un impuls specific de tracțiune de 78000 m/sec. Cu toate acestea, crearea unor surse nucleare puternice de electricitate a durat mult mai mult decât se aștepta. Generatoarele termoelectrice cu radioizotopi (RTG), care foloseau căldura fisiunii spontane a izotopilor radioactivi (de exemplu, poloniu-210), au fost primii care au găsit aplicații practice datorită simplității designului și greutății reduse. Convertorul termoelectric a fost în esență un termocuplu convențional. Cu toate acestea, consumul lor de energie relativ scăzut al RITEG-urilor și costul ridicat al izotopilor utilizați au limitat sever aplicarea acestora. Utilizarea convertoarelor de energie termoelectrică și termoionică în combinație cu reactoare nucleare combinate într-o singură unitate (reactor-convertor) a avut perspective mai bune. Pentru verificarea experimentală a posibilității de a crea un reactor-convertor de dimensiuni mici, în IEA (împreună cu NPO Luch) în 1964. A fost creată o configurație experimentală „Romashka”. Căldura degajată în miez a încălzit un convertor termoelectric situat pe suprafața exterioară a reactorului, constând dintr-un număr mare de plachete semiconductoare de siliciu-germaniu, în timp ce cealaltă suprafață a acestora a fost răcită de un radiator. Puterea electrică era de 500 de wați. la o putere termică a reactorului de 40 kW. Testele de „Mușețel” au fost în scurt timp oprite, deoarece era deja supusă testelor centralei nucleare BES-5 (Buk) de putere mult mai mare. Dezvoltarea centralei nucleare BES-5 cu o putere electrică de 2800 W, concepută pentru a alimenta echipamentele navei spațiale de recunoaștere radar US-A, a început în 1961. la NPO Krasnaya Zvezda sub conducerea științifică a IPPE. Primul zbor al navei spațiale US-A (3 octombrie 1970 „Cosmos-367”) nu a avut succes - centrala nucleară BES-5 a funcționat timp de 110 minute. după care miezul reactorului s-a topit. Următoarele 9 lansări ale centralei nucleare modificate au avut succes în 1975. KA US-A a fost adoptat de Marina. În ianuarie 1978 din cauza eșecului navei spațiale US-A (Kosmos-954), fragmentele centralei nucleare Buk au căzut pe teritoriul Canadei.În total (înainte de dezafectare în 1989), aceste nave spațiale au fost lansate 32. - au fost efectuate lucrări. la centralele nucleare cu convertoare termoionice care au avut caracteristici de eficiență, durată de viață și greutate și dimensiune mai ridicate.În centrala nucleară termoionică se utilizează efectul emisiei termoionice de la suprafața unui conductor suficient de încălzit.bază la Kiev (în 1970, aceeași bază a apărut în Alma-Ata).Lucrarea a fost efectuată de doi dezvoltatori - la NPO Krasnaya Zvezda (conducerea științifică a IPPE), a fost dezvoltată centrala nucleară Topaz cu o putere electrică de 5-6,6 kW. - recunoaștere cationică , „Energovak-TsKBM” (conducerea științifică a RRC „Institutul Kurchatov”) a dezvoltat centrala nucleară „Yenisei” pentru satelitul de televiziune „Ekran-AM”. a fost testat în condiții de spațiu la bordul navei spațiale Plasma-A (2 februarie 1987. „Cosmos-1818” și 10 iulie 1987. „Cosmos-1867”). Cu o resursă estimată la un an, deja în al doilea zbor, Topaz a lucrat mai bine de 11 luni, dar lansările s-au oprit acolo. Lucrările la centrala nucleară „Yenisei” au fost oprite în etapa testelor la sol din cauza încetării lucrărilor la nava spațială pentru care era destinată. Mai multe detalii despre sursele de energie nucleară pentru nave spațiale vor fi descrise pe o pagină separată a site-ului. În 1970 NPO Energomash a dezvoltat un proiect de proiect al unei centrale nucleare spațiale cu un reactor în fază gazoasă (cu o zonă fără flux de material fisionabil) EU-610 cu o putere electrică de 3,3 GW. Problemele apărute în timpul lucrărilor nu au permis însă implementarea acestui proiect. În 1978 NPO Krasnaya Zvezda a dezvoltat propuneri tehnice pentru 2 versiuni ale sistemului de propulsie nucleară Zarya-3 cu o putere electrică de 24 kW și o resursă de mai mult de un an. Prima opțiune este o modificare a centralei nucleare Topaz-1, cealaltă a avut o schemă originală (TPP-uri la distanță cu conducte de căldură). Lucrările la instalații au fost încheiate din cauza lipsei de legare la o anumită navă spațială. În perioada 1981-86. a fost efectuată o cantitate mare de lucrări de proiectare și experimentale, indicând posibilitatea fundamentală de a crește durata de viață a centralelor nucleare cu până la 3-5 ani și puterea electrică până la 600 kW. În 1982 NPO Energia (TsKBEM), conform termenilor de referință ai Regiunii Moscova, a elaborat o propunere tehnică pentru un remorcher interorbital nuclear Hercules cu o putere electrică de 550 kW, care este lansat pe o orbită de referință cu o înălțime de 200 km. complexul „Energy-Buran” sau vehiculul de lansare „Proton”. În 1986 a fost elaborată o propunere tehnică pentru utilizarea unui remorcher interorbital cu un motor de propulsie nucleară pentru transportul sarcinilor utile cu o greutate de până la 100 de tone pe orbita de referință a vehiculului de lansare Energia pe orbita geostaționară. Dar aceste lucrări nu au fost continuate. Astfel, un sistem de propulsie electrică nucleară cu adevărat funcțional nu a fost niciodată creat în URSS, deși centralele nucleare au fost operate cu succes pe nave spațiale în serie. Prima și singura navă spațială care a avut o centrală nucleară cu motor de propulsie electrică a fost American Snapshot, lansată pe 3 aprilie 1965. Puterea electrică a reactorului-convertor a fost de 650 W. Pe aparat a fost instalat un motor experimental cu ioni. Cu toate acestea, prima pornire a EJE (în a 43-a zi de zbor) a dus la o oprire de urgență a reactorului. Poate că motivul pentru aceasta au fost defecțiunile de înaltă tensiune care au însoțit funcționarea motorului de propulsie electrică, în urma cărora a fost trimisă o comandă falsă de resetare a reflectorului reactorului, ceea ce a dus la blocarea acestuia. În 1992 Statele Unite au cumpărat două centrale nucleare Yenisei din Rusia. Unul dintre reactoare ar fi trebuit să fie folosit în 1995. în „Experiment spațial cu un sistem de propulsie electrică nucleară”. Cu toate acestea, în 1996 proiectul a fost închis. În Statele Unite, studiile privind problema creării NRE au fost efectuate la Laboratorul Los Alamos din 1952. În 1957 au început lucrările la programul Rover. Spre deosebire de URSS, unde s-a efectuat testarea element cu element a ansamblurilor de combustibil și a altor elemente de motor, în SUA au luat calea creării și testarii întregului reactor deodată. Primul reactor numit "Kiwi-A" ("KIWI-A") a fost testat la 1 iulie 1959. la un teren special de antrenament din Nevada. Era un reactor omogen al cărui miez era asamblat din plăci neprotejate constând dintr-un amestec de grafit și oxid de uraniu-235 îmbogățit până la 90%. Apa grea a servit ca moderator de neutroni. Oxidul de uraniu nu putea rezista la temperaturi ridicate, iar hidrogenul care trece prin canalele dintre plăci nu putea fi încălzit decât până la 1600 de grade. Puterea acestor reactoare era de numai 100 MW. Testele Kiwi-A, ca toate cele ulterioare, au fost efectuate cu o eliberare deschisă. Activitatea produselor de evacuare a fost scăzută și practic nu au existat restricții de lucru în zona de testare. Testele reactorului au fost finalizate pe 7 decembrie 1961. (în timpul ultimei lansări, miezul a fost distrus, s-a remarcat eliberarea de fragmente de plăci în jetul de evacuare). Rezultatele a șase „teste fierbinți” ale motorului rachetei nucleare s-au dovedit a fi foarte încurajatoare și la începutul anului 1961. s-a întocmit un raport privind necesitatea testării reactorului în zbor. Cu toate acestea, în curând au început să treacă „amețeala” de la primele succese, s-a înțeles că în drumul spre crearea SANTIEI au fost multe probleme, a căror rezolvare ar necesita mult timp și bani. În plus, progresul în crearea de motoare chimice pentru rachete de luptă a lăsat doar sfera spațială pentru utilizarea motoarelor de rachete nucleare. În ciuda faptului că, odată cu apariția administrației Kennedy la Casa Albă (în 1961), lucrările la o aeronavă cu motor nuclear au fost oprite, programul Rover a fost numit „una dintre cele patru priorități în cucerirea spațiului” și a fost dezvoltat in continuare.. Noi programe „Rift” (RIFT - Reactor In Flight Test - un reactor într-un zbor de testare) și „Nerva” (NERVA - Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) au fost adoptate pentru a crea o versiune de zbor a NRE. Testarea reactoarelor din seria Kiwi a continuat. 1 septembrie 1962 a fost testat „Kiwi-V” cu o capacitate de 1100 MW, funcționând pe hidrogen lichid. Oxidul de uraniu a fost înlocuit cu o carbură mai rezistentă la căldură, în plus, tijele au fost acoperite cu carbură de niobiu, dar în timpul testului, când încerca să atingă temperatura de proiectare, reactorul a început să se prăbușească (fragmentele plăcilor au început să zboare afară. prin duză). Următoarea lansare a avut loc pe 30 noiembrie 1962. dar după 260 sec. Testul a fost încheiat din cauza vibrațiilor puternice din interiorul reactorului și a flăcării în jetul de evacuare. Ca urmare a acestor eșecuri, planificarea pentru 1963. testele reactoarelor Kiwi-V au fost amânate pentru anul viitor. În august 1964 a fost efectuat un alt test în timpul căruia motorul a funcționat la o putere de 900 MW timp de mai mult de opt minute, dezvoltând o tracțiune de 22,7 tone. la o viteza de scurgere de 7500 m/s. Chiar la începutul anului 1965. s-a efectuat ultimul test în timpul căruia reactorul a fost distrus. El a fost adus în mod deliberat la o explozie ca urmare a unei „accelerări” rapide. Dacă în mod normal tranziția reactorului de la puterea zero la puterea maximă necesită zeci de secunde, atunci în timpul acestui test durata unei astfel de tranziții a fost determinată numai de inerția tijelor de control și aproximativ 44 de milisecunde după ce acestea au fost transferate la maxim. poziție de putere, a avut loc o explozie echivalentă cu 50–60 kg. trinitrotoluen. Programul Rift a implicat lansarea unei rachete Saturn-V cu un reactor experimental de-a lungul unei traiectorii balistice la o altitudine de până la 1000 km. și căderea lor ulterioară în partea de sud a Oceanului Atlantic. Înainte de a intra în apă, reactorul YARD trebuia să fie aruncat în aer (la vremea aceea, puțini oameni se gândeau la siguranța radiațiilor). Dar de la an la an, implementarea programului a fost amânată și până la urmă nu a fost pusă în aplicare niciodată. La prima etapă a lucrărilor la motorul NERVA, acestea s-au bazat pe un reactor Kiwi-V ușor modificat, numit NERVA-NRX (Nuclear Rocket Experimental - rachetă nucleară experimentală). Deoarece până atunci nu a fost găsit încă niciun material care să poată funcționa la 2700-3000 de grade. iar pentru a rezista distrugerii prin hidrogen fierbinte s-a decis scăderea temperaturii de funcționare și a fost limitat impulsul specific la 8400 m/s. Testele reactorului au început în 1964, au atins o putere de 1000 MW, o forță de aproximativ 22,5 tone. viteza curgerii peste 7000m/s. În 1966 pentru prima dată, motorul a fost testat la puterea maximă de 1100 MW. Unde a lucrat 28 de minute. (din 110 minute de lucru). Temperatura hidrogenului la ieșirea din reactor a atins 2000 de grade, forța a fost de 20 de tone. În următoarea etapă a programului, trebuia să folosească reactoare Phoebus mai puternice (Phoebus și apoi Pewee). Dezvoltarea reactoarelor de grafit în fază solidă îmbunătățite pentru motorul NERVA în cadrul programului Phoebus a fost realizată la Laboratorul Los Alamos din 1963. Primul dintre aceste reactoare are aproximativ aceleași dimensiuni ca și Kiwi-V (diametru 0,813 m, lungime 1,395 m), dar este proiectat pentru aproximativ de două ori mai multă putere. Pe baza acestui reactor, s-a planificat crearea motorului NERVA-1. Următoarea modificare cu o putere de aproximativ 4000–5000 MW urma să fie utilizată pentru motorul NERVA-2. Acest motor are o tracțiune în intervalul 90-110t. trebuia să aibă o viteză de scurgere de până la 9000 m/s. Înălțimea motorului este de aproximativ 12 m. diametrul exterior - 1,8 m. Consumul fluidului de lucru 136 kg/s. Greutatea motorului NERVA-2 a fost de aproximativ 13,6 tone. din cauza dificultăților financiare, motorul NERVA-2 a fost abandonat în curând și s-au trecut la proiectarea motorului NERVA-1 de putere crescută cu o tracțiune de 34 de tone. viteza curgerii 8250m/s. Primul test al reactorului NRX-A6 pentru acest motor a fost efectuat pe 15 decembrie 1967. În iunie 1969 au avut loc primele teste la cald ale motorului experimental NERVA XE cu o tracțiune de 22,7 tone. Timpul total de funcționare a motorului a fost de 115 minute, s-au făcut 28 de porniri. YARD "NERVA-1" a avut un reactor omogen cu o zonă activă cu un diametru de 1 m. și o înălțime de 1,8 m. constând din 1800 de bare de combustibil hexagonale (concentrația de combustibil nuclear este de 200 - 700 mg/cc. ). Reactorul avea un reflector inelar de aproximativ 150 mm grosime, realizat din oxid de beriliu. Vasul de putere al reactorului este realizat din aliaj de aluminiu, scutul intern de radiații este realizat din material compozit (carbură de bor-aluminiu-hidrură de titan). De asemenea, poate fi instalată protecție externă suplimentară între reactor și unitățile de turbopompe. NASA a considerat motorul potrivit pentru o misiune planificată pe Marte. Trebuia să fie instalat pe treapta superioară a vehiculului de lansare Saturn-5. Un astfel de transportator ar putea transporta de două sau trei ori mai multă sarcină utilă în spațiu decât versiunea sa pur chimică. Dar cea mai mare parte a programului spațial american a fost anulată de administrația Nixon. Și rezilierea în 1970. producția de rachete Saturn-5 a pus capăt programului de utilizare a motoarelor de rachete nucleare. La Los Alamos, lucrările la motoarele Pewee în cadrul programului Rover au continuat până în 1972. după care programul a fost în cele din urmă închis. Principala diferență dintre YARD-urile noastre și cele americane este că erau eterogene. În reactoarele omogene (omogene), combustibilul nuclear și moderatorul sunt amestecate. În NRE intern, combustibilul nuclear a fost concentrat în elemente de combustibil (separat de moderator) și a fost închis într-o carcasă de protecție, astfel încât moderatorul a funcționat la temperaturi mult mai scăzute decât în ​​reactoarele americane. Acest lucru a făcut posibilă abandonarea grafitului și utilizarea hidrură de zirconiu ca moderator. Ca urmare, reactorul s-a dovedit a fi mult mai compact și mai ușor decât cel din grafit. Acest lucru, împreună cu forma tijelor găsite de designerii sovietici (cu patru lobi în secțiune transversală și răsucite în lungime), a făcut posibilă reducerea semnificativă a pierderii de uraniu ca urmare a distrugerii tijelor (nu a fost posibilă). pentru a elimina complet distrugerea). În prezent, doar Statele Unite și Rusia au o experiență semnificativă în dezvoltarea și construcția NRE-urilor în fază solidă și, dacă este necesar, vor putea crea astfel de motoare într-un timp scurt și la un preț acceptabil. Complexele de reactoare IGR și IVG-1 aparțin acum Centrului Național Nuclear al Republicii Kazahstan. Echipamentul este menținut într-o stare relativ funcțională. Este posibil ca reluarea lucrărilor la programele de zboruri către Lună și Marte să treacă interesul pentru motoarele de rachete nucleare în fază solidă. În plus, utilizarea NRE poate extinde semnificativ limitele studiului sistemului solar, reducând timpul necesar pentru a ajunge la planetele îndepărtate. În 2010 Președintele Rusiei Medvedev a ordonat crearea unui modul de transport și energie spațial bazat pe o centrală nucleară cu propulsie electrică ionică. Reactorul va fi construit de NIKIET. Centrul Keldysh va crea o centrală nucleară, iar RSC Energia va crea ea însăși modulul de transport și energie. Puterea electrică de ieșire a convertorului turbinei cu gaz în modul nominal va fi de 100-150 kW. xenonul ar trebui să fie folosit ca RT. Impuls specific ERD 9000-50000m/sec. resursă 1,5-3 ani. Masa și dimensiunile instalației ar trebui să permită utilizarea vehiculelor de lansare Proton și Angara pentru lansarea acesteia. Testarea la sol a unui prototip funcțional va începe în 2014, iar până în 2017 motorul nuclear va fi gata de lansare în spațiu (NASA a început și ea un program similar în 2003, dar apoi finanțarea a fost întreruptă). Dezvoltarea întregului proiect va necesita 17 miliarde de ruble. Așteaptă și vezi.

Atenție la multe litere.

Un model de zbor al unei nave spațiale cu o centrală nucleară (NPP) în Rusia este planificat să fie creat până în 2025. Lucrarea relevantă este inclusă în proiectul Programului spațial federal pentru 2016–2025 (FKP-25), care a fost trimis de Roscosmos ministerelor pentru aprobare.

Sistemele de energie nucleară sunt considerate principalele surse promițătoare de energie în spațiu atunci când se planifică expediții interplanetare la scară largă. În viitor, centralele nucleare, care sunt în prezent dezvoltate de întreprinderile Rosatom, vor putea furniza energie în spațiu în megawați în viitor.

Toate lucrările privind crearea centralelor nucleare se desfășoară în conformitate cu termenele planificate. Putem spune cu mare încredere că lucrările vor fi finalizate în intervalul de timp prevăzut de programul țintă, - spune Andrey Ivanov, manager de proiect al departamentului de comunicații al corporației de stat Rosatom.

Recent, în cadrul proiectului au fost trecute două etape importante: a fost creat un design unic al elementului de combustibil, care asigură operabilitatea la temperaturi ridicate, gradienți mari de temperatură și iradiere cu doze mari. Testele tehnologice ale vasului reactor al viitoarei unități de putere spațială au fost, de asemenea, finalizate cu succes. Ca parte a acestor teste, corpul a fost presurizat și s-au făcut măsurători 3D în zonele metalului de bază, sudării circumferinței și tranziției conului.

Principiul de funcționare. Istoria creației.

Nu există dificultăți fundamentale cu un reactor nuclear pentru uz spațial. În perioada 1962-1993 s-a acumulat în țara noastră o bogată experiență în producția de instalații similare. Lucrări similare au fost efectuate în SUA. De la începutul anilor 1960, în lume au fost dezvoltate mai multe tipuri de motoare cu reacție electrice: ionic, plasmă staționară, un motor cu strat anodic, motor cu plasmă pulsată, magnetoplasmă, magnetoplasmoddinamică.

Lucrările la crearea de motoare nucleare pentru nave spațiale au fost desfășurate în mod activ în URSS și SUA în ultimul secol: americanii au închis proiectul în 1994, URSS - în 1988. Închiderea lucrărilor a fost în mare măsură facilitată de dezastrul de la Cernobîl, care a afectat negativ opinia publică cu privire la utilizarea energiei nucleare. În plus, testele instalațiilor nucleare în spațiu nu au avut întotdeauna loc în mod regulat: în 1978, satelitul sovietic Kosmos-954 a intrat în atmosferă și s-a prăbușit, împrăștiind mii de fragmente radioactive pe o suprafață de 100 de mii de metri pătrați. km în nord-vestul Canadei. Uniunea Sovietică a plătit Canada despăgubiri bănești în valoare de peste 10 milioane de dolari.

În mai 1988, două organizații - Federația Oamenilor de Știință Americani și Comitetul Oamenilor de Știință Sovietici pentru Pace Împotriva Amenințării Nucleare - au făcut o propunere comună de a interzice utilizarea energiei nucleare în spațiu. Acea propunere nu a primit consecințe formale, dar de atunci nicio țară nu a lansat nave spațiale cu centrale nucleare la bord.

Marile avantaje ale proiectului sunt caracteristicile de performanță practic importante - o durată de viață lungă (10 ani de funcționare), un interval semnificativ de revizie și un timp lung de funcționare pe un singur comutator.

În 2010 au fost formulate propuneri tehnice pentru proiect. Designul a început anul acesta.

Centrala nucleară conține trei dispozitive principale: 1) o centrală reactor cu un fluid de lucru și dispozitive auxiliare (un schimbător de căldură-recuperator și un turbogenerator-compresor); 2) sistem de propulsie rachete electrice; 3) frigider-emițător.

Reactor.

Din punct de vedere fizic, acesta este un reactor compact de neutroni rapid răcit cu gaz.
Combustibilul folosit este un compus (dioxid sau carbonitrură) al uraniului, dar pentru că designul trebuie să fie foarte compact, uraniul are o îmbogățire mai mare în izotopul 235 decât în ​​barele de combustibil din centralele nucleare convenționale (civile), poate peste 20%. Și învelișul lor este un aliaj monocristalin de metale refractare pe bază de molibden.

Acest combustibil va trebui să funcționeze la temperaturi foarte ridicate. Prin urmare, a fost necesar să se aleagă materiale care să poată restrânge factorii negativi asociați cu temperatură și, în același timp, să permită combustibilului să își îndeplinească funcția principală - să încălziți lichidul de răcire cu gaz, care va fi folosit pentru a produce energie electrică.

Frigider.

Răcirea cu gaz în timpul funcționării unei instalații nucleare este absolut necesară. Cum să arunci căldura în spațiul cosmic? Singura posibilitate este răcirea cu radiații. Suprafața încălzită din gol este răcită prin emiterea de unde electromagnetice într-o gamă largă, inclusiv lumina vizibilă. Unicitatea proiectului constă în utilizarea unui amestec special de lichid de răcire - heliu-xenon. Instalația asigură o eficiență ridicată.

Motor.

Principiul de funcționare al motorului ionic este următorul. O plasmă rarefiată este creată în camera de descărcare în gaz cu ajutorul anozilor și a unui bloc catodic situat într-un câmp magnetic. Ionii fluidului de lucru (xenon sau altă substanță) sunt „trageți” din acesta de către electrodul de emisie și accelerați în spațiul dintre acesta și electrodul de accelerare.

Pentru punerea în aplicare a planului, au fost promise 17 miliarde de ruble în perioada 2010-2018. Dintre aceste fonduri, 7,245 miliarde de ruble au fost alocate corporației de stat Rosatom pentru a construi reactorul în sine. Alte 3,955 miliarde - FSUE „Centrul Keldysh” pentru crearea unei centrale nucleare de propulsie. Alte 5,8 miliarde de ruble vor merge către RSC Energia, unde imaginea de lucru a întregului modul de transport și energie va trebui să se formeze în același interval de timp.

Conform planurilor, până la sfârșitul anului 2017 va fi pregătită o centrală nucleară pentru a finaliza modulul de transport și energie (modul de zbor interplanetar). Până la sfârșitul anului 2018, centrala nucleară va fi pregătită pentru testele de proiectare a zborului. Proiectul este finanțat de la bugetul federal.

Nu este un secret pentru nimeni că lucrările la crearea motoarelor de rachete nucleare au început în SUA și în URSS încă din anii 60 ai secolului trecut. Cât de departe au ajuns? Și ce provocări ați întâmpinat pe parcurs?

Anatoly Koroteev: Într-adevăr, lucrările privind utilizarea energiei nucleare în spațiu au început și s-au desfășurat activ în țara noastră și în Statele Unite în anii 1960 și 70.

Inițial, sarcina a fost de a crea motoare de rachetă care să folosească încălzirea cu hidrogen la o temperatură de aproximativ 3000 de grade în loc de energia chimică a combustibilului și a combustiei oxidanților. Dar s-a dovedit că o astfel de cale directă este încă ineficientă. Obținem o tracțiune mare pentru o scurtă perioadă de timp, dar în același timp aruncăm un jet, care, în cazul funcționării anormale a reactorului, se poate dovedi a fi contaminat radioactiv.

S-a acumulat ceva experiență, dar nici noi, nici americanii nu am reușit să creăm motoare fiabile atunci. Au funcționat, dar nu suficient, pentru că încălzirea hidrogenului la 3000 de grade într-un reactor nuclear este o sarcină serioasă. Și, în plus, au existat probleme de mediu în timpul testelor la sol ale unor astfel de motoare, deoarece jeturi radioactive au fost emise în atmosferă. Nu mai este un secret faptul că astfel de lucrări au fost efectuate la locul de testare Semipalatinsk special pregătit pentru teste nucleare, care a rămas în Kazahstan.

Adică, doi parametri s-au dovedit a fi critici - temperatura prohibitivă și emisiile de radiații?

Anatoly Koroteev: În general, da. Din aceste motive și din alte câteva motive, munca în țara noastră și în Statele Unite a fost încetată sau suspendată - poate fi evaluată în diferite moduri. Și ni s-a părut nerezonabil să le reluăm în așa fel, aș zice, frontal, pentru a face un motor nuclear cu toate neajunsurile deja menționate. Ne-am propus o abordare complet diferită. Se deosebește de cel vechi în același mod în care o mașină hibridă diferă de una convențională. Într-o mașină convențională, motorul învârte roțile, în timp ce în mașinile hibride, electricitatea este generată din motor, iar această energie electrică întoarce roțile. Adică se creează o anumită centrală intermediară.

Așa că am propus o schemă în care reactorul spațial nu încălzește jetul scos din el, ci generează electricitate. Gazul fierbinte din reactor rotește turbina, turbina întoarce generatorul electric și compresorul, care circulă fluidul de lucru într-un circuit închis. Generatorul, pe de altă parte, generează electricitate pentru un motor cu plasmă cu o forță specifică de 20 de ori mai mare decât cea a omologilor chimici.

Schema inteligentă. În esență, aceasta este o minicentrală nucleară în spațiu. Și care sunt avantajele acestuia față de un motor nuclear ramjet?

Anatoly Koroteev: Principalul lucru este că jetul care iese din noul motor nu va fi radioactiv, deoarece un fluid de lucru complet diferit trece prin reactor, care este conținut într-un circuit închis.

În plus, nu trebuie să încălzim hidrogenul la valori extreme cu această schemă: un fluid de lucru inert circulă în reactor, care se încălzește până la 1500 de grade. Ne simplificăm serios sarcina. Și, ca rezultat, vom crește forța specifică nu de două ori, ci de 20 de ori în comparație cu motoarele chimice.

Un alt lucru este, de asemenea, important: nu este nevoie de teste complexe la scară largă, care necesită infrastructura fostului loc de testare Semipalatinsk, în special, baza de banc care a rămas în orașul Kurchatov.

În cazul nostru, toate testele necesare pot fi efectuate pe teritoriul Rusiei, fără a ne implica în lungi negocieri internaționale privind utilizarea energiei nucleare în afara statului nostru.

Se fac lucrări similare în alte țări?

Anatoly Koroteev: Am avut o întâlnire cu șeful adjunct al NASA, am discutat chestiuni legate de revenirea la lucrul la energia nucleară în spațiu și a spus că americanii sunt interesați de acest lucru.

Este foarte posibil ca China să poată răspunde și cu acțiuni active din partea sa, așa că este necesar să se lucreze rapid. Și nu doar de dragul de a trece înaintea cuiva cu jumătate de pas.

Trebuie să lucrăm rapid, în primul rând, pentru ca în cooperarea internațională în curs de dezvoltare, și de facto se formează, să parăm demni.

Nu exclud ca în viitorul apropiat să poată fi inițiat un program internațional pentru o centrală nucleară spațială, similar programului de fuziune termonucleară controlată implementat acum.