Ydinrakettimoottori Ydinrakettimoottori. Suihkuteknologiat: "kemiallinen" umpikuja
Venäjän strategiset ohjusjoukot testasivat viime vuoden lopulla täysin uutta asetta, jonka olemassaolo, kuten aiemmin ajateltiin, oli mahdotonta. Ydinkäyttöinen risteilyohjus, jonka sotilaalliset asiantuntijat ovat nimenneet 9M730, on juuri se uusi ase, josta presidentti Putin puhui puheessaan liittokokoukselle. Raketin koe suoritettiin oletettavasti Novaja Zemljan testipaikalla alustavasti loppusyksystä 2017, mutta tarkkoja tietoja ei luovuteta lähiaikoina. Raketin kehittäjä, myös oletettavasti, on Novator Experimental Design Bureau (Jekaterinburg). Pätevien lähteiden mukaan raketti osui kohteeseen normaalitilassa ja testit tunnustettiin täysin onnistuneiksi. Lisäksi tiedotusvälineissä esiintyi väitettyjä valokuvia uuden ohjuksen laukaisusta (yläpuolella) ydinvoimalaitoksella ja jopa epäsuoraa näyttöä siitä, että "lentävä" oli testauspaikan välittömässä läheisyydessä arvioidulla testaushetkellä. laboratorio" Il-976 LII Gromov Rosatom-merkeillä. Kysymyksiä tuli kuitenkin lisää. Onko raketin ilmoitettu kyky lentää rajoittamaton kantama realistinen ja miten se saavutetaan?
Ydinvoimalaitoksella varustetun risteilyohjuksen ominaisuudet
Heti Vladimir Putinin puheen jälkeen tiedotusvälineissä esiintyneen ydinkäyttöisen risteilyohjuksen ominaisuudet voivat poiketa todellisista, jotka selviävät myöhemmin. Tähän mennessä seuraavat tiedot raketin koosta ja suorituskykyominaisuuksista ovat tulleet julkisiksi tiedoksi:Pituus
- Koti- vähintään 12 metriä,
- marssimassa- vähintään 9 metriä,
Raketin rungon halkaisija- noin 1 metri,
Rungon leveys- noin 1,5 metriä,
hännän korkeus- 3,6 - 3,8 metriä
Venäjän ydinkäyttöisen risteilyohjuksen toimintaperiaate
Ydinvoimalaitoksella varustettujen ohjusten kehittämistä toteuttivat useat maat kerralla, ja kehitys alkoi jo kaukaisella 1960-luvulla. Insinöörien ehdottamat mallit erosivat vain yksityiskohdista, toimintaperiaatetta voidaan yksinkertaistaa seuraavasti: ydinreaktori lämmittää erikoissäiliöihin (eri vaihtoehdot, ammoniakista vetyyn) tulevan seoksen, jonka jälkeen se ruiskutetaan suuttimien läpi korkeassa paineessa. Venäjän presidentin puhuma versio risteilyohjuksesta ei kuitenkaan sovi yhteenkään aiemmin kehitellyistä malliesimerkeistä.Tosiasia on, että Putinin mukaan ohjuksella on lähes rajoittamaton lentokanta. Tätä ei tietenkään voida ymmärtää niin, että raketti voisi lentää vuosia, mutta sitä voidaan pitää suorana osoituksena siitä, että sen lentoetäisyys on monta kertaa suurempi kuin nykyaikaisten risteilyohjusten lentoetäisyys. Toinen kohta, jota ei voida jättää huomiotta, liittyy myös ilmoitettuun rajoittamattomaan lentomatkaan ja vastaavasti risteilyohjuksen voimayksikön toimintaan. Esimerkiksi RD-0410-moottorissa testatun heterogeenisen lämpöneutronireaktorin, jonka kehittivät Kurchatov, Keldysh ja Korolev, testi-ikä oli vain 1 tunti, ja tässä tapauksessa tällaisella ydinvoimalla ei voi olla rajoittamatonta lentomatkaa. -moottorikäyttöinen risteilyohjus. puhe.
Kaikki tämä viittaa siihen, että venäläiset tutkijat ovat ehdottaneet täysin uutta, aiemmin harkitsematonta rakennekonseptia, jossa ainetta käytetään lämmittämiseen ja sitä seuraavaan suihkutamiseen suuttimesta, jolla on paljon taloudellisempi resurssi kuluttaa pitkiä matkoja. Esimerkkinä se voi olla täysin uudentyyppinen ydinilmasuihkumoottori (NaVRD), jossa työmassa on ilmakehän ilmaa, joka ruiskutetaan työsäiliöihin kompressoreilla, lämmitetään ydinlaitoksella ja suihkutetaan sitten ulos suuttimien kautta.
On myös syytä huomata, että Vladimir Putinin ilmoittama ydinvoimayksiköllä varustettu risteilyohjus pystyy lentämään ilmapuolustuksen ja ohjuspuolustusjärjestelmien aktiivisen toiminnan vyöhykkeiden ympäri sekä pitämään polun kohteeseen matalalla ja ultra- matalilla korkeuksilla. Tämä on mahdollista vain varustamalla ohjus maastoa seuraavilla järjestelmillä, jotka kestävät vihollisen elektronisten sodankäyntilaitteiden aiheuttamia häiriöitä.
Usein yleisissä astronautiikkaa koskevissa koulutusjulkaisuissa ei eroteta ydinrakettimoottorin (NRE) ja ydinraketin sähköisen propulsiojärjestelmän (NRE) välillä. Nämä lyhenteet eivät kuitenkaan kätke vain eroa ydinenergian muuntamisen periaatteissa raketin työntövoimaksi, vaan myös erittäin dramaattisen astronautiikan kehityksen historian.
Tarinan dramaattisuus piilee siinä, että jos pääosin taloudellisista syistä lopetettu ydin- ja ydinvoimalaitostutkimus sekä Neuvostoliitossa että USA:ssa jatkuisi, olisi ihmisten lennoista Marsiin tullut arkipäivää jo kauan sitten. .
Kaikki alkoi ilmakehän lentokoneista, joissa oli ramjet-ydinmoottori
USA:n ja Neuvostoliiton suunnittelijat pitivät "hengittäviä" ydinlaitoksia, jotka pystyvät imemään ulkoilmaa ja lämmittämään sen kolosaaleihin lämpötiloihin. Todennäköisesti tämä työntövoiman tuoton periaate lainattiin ramjet-moottoreista, vain rakettipolttoaineen sijasta käytettiin uraanidioksidin 235 atomiytimien fissioenergiaa.Yhdysvalloissa tällainen moottori kehitettiin osana Pluto-projektia. Amerikkalaiset onnistuivat luomaan kaksi prototyyppiä uudesta moottorista - Tory-IIA ja Tory-IIC, joissa reaktorit jopa käynnistettiin. Laitoksen teho oli 600 megawattia.
Pluto-projektissa kehitetyt moottorit suunniteltiin asennettavaksi risteilyohjuksiin, jotka luotiin 1950-luvulla nimellä SLAM (Supersonic Low Altitude Missile, supersonic low-altitude missile).
Yhdysvalloissa he suunnittelivat rakentavansa raketin, jonka pituus oli 26,8 metriä, halkaisija kolme metriä ja paino 28 tonnia. Ohjuksen rungossa piti olla ydinkärki sekä ydinvoimajärjestelmä, jonka pituus oli 1,6 metriä ja halkaisija 1,5 metriä. Muiden mittojen taustalla asennus näytti erittäin kompaktilta, mikä selittää sen suoravirtausperiaatteen.
Kehittäjät uskoivat, että ydinmoottorin ansiosta SLAM-raketin kantama olisi vähintään 182 000 kilometriä.
Vuonna 1964 Yhdysvaltain puolustusministeriö päätti projektin. Virallinen syy oli se, että lennon aikana ydinkäyttöinen risteilyohjus saastuttaa liikaa kaikkea ympärillä. Mutta itse asiassa syynä olivat tällaisten ohjusten ylläpitokustannukset, varsinkin kun rakettitiede kehittyi siihen mennessä nopeasti nestemäisten polttoaineiden rakettimoottoreiden pohjalta, joiden ylläpito oli paljon halvempaa.
Neuvostoliitto pysyi uskollisena ajatukselle suoravirtaisen NRE:n luomisesta paljon kauemmin kuin Yhdysvallat, ja se lopetti projektin vasta vuonna 1985. Mutta tulokset olivat paljon merkittävämpiä. Siten ensimmäinen ja ainoa Neuvostoliiton ydinrakettimoottori kehitettiin Khimavtomatika-suunnittelutoimistossa Voronezhissa. Tämä on RD-0410 (GRAU-indeksi - 11B91, joka tunnetaan myös nimellä "Irbit" ja "IR-100").
RD-0410:ssa käytettiin heterogeenista lämpöneutronireaktoria, zirkoniumhydridi toimi moderaattorina, neutroniheijastimet tehtiin berylliumia, ydinpolttoaine oli uraani- ja volframikarbideihin perustuvaa materiaalia, joka oli rikastettu 235-isotoopilla noin 80%.
Suunnitteluun sisältyi 37 polttoainenippua, jotka oli päällystetty lämpöeristyksellä, joka erottaa ne moderaattorista. Suunnittelu edellytti, että vetyvirtaus kulki ensin heijastimen ja hidastimen läpi pitäen niiden lämpötilan huoneenlämmössä ja meni sitten ytimeen, jossa se jäähdytti polttoainenippuja ja lämpenee 3100 K:een. Jalustalla heijastin ja hidastin olivat jäähdytetään erillisellä vetyvirtauksella.
Reaktori käytiin läpi merkittävän sarjan testejä, mutta sitä ei koskaan testattu koko toiminnan ajan. Reaktorin ulkopuolella olevat yksiköt olivat kuitenkin täysin työstetty.
Tekniset tiedot RD 0410
Työntövoima tyhjiössä: 3,59 tf (35,2 kN)
Reaktorin lämpöteho: 196 MW
Ominaistyöntöimpulssi tyhjiössä: 910 kgf s/kg (8927 m/s)
Sisällysten lukumäärä: 10
Työresurssit: 1 tunti
Polttoainekomponentit: käyttöneste - nestemäinen vety, apuaine - heptaani
Paino säteilysuojaineen: 2 tonnia
Moottorin mitat: korkeus 3,5 m, halkaisija 1,6 m.
Suhteellisen pienet kokonaismitat ja paino, korkea ydinpolttoaineen lämpötila (3100 K) tehokkaalla vetyvirtausjäähdytysjärjestelmällä osoittaa, että RD0410 on lähes ihanteellinen prototyyppi ydinrakettimoottorista nykyaikaisiin risteilyohjuksiin. Ja kun otetaan huomioon nykyaikaiset tekniikat itsestään pysähtyvän ydinpolttoaineen saamiseksi, resurssien lisääminen tunnista useisiin tunteihin on erittäin todellinen tehtävä.
Ydinrakettimoottorien suunnittelu
Ydinrakettimoottori (NRE) on suihkumoottori, jossa ydinhajoamisen tai fuusioreaktion tuottama energia lämmittää käyttönestettä (useimmiten vetyä tai ammoniakkia).Reaktorin polttoainetyypin mukaan on olemassa kolme tyyppiä NRE:tä:
- kiinteä faasi;
- neste-faasi;
- kaasufaasi.
Kaasufaasin ydinrakettimoottoreissa polttoaine (esimerkiksi uraani) ja käyttöneste ovat kaasumaisessa tilassa (plasman muodossa) ja sähkömagneettinen kenttä pitää niitä työalueella. Kymmeniin tuhansiin asteisiin lämmitetty uraaniplasma siirtää lämpöä työnesteeseen (esimerkiksi vedylle), joka puolestaan muodostaa kuumennettaessa korkeisiin lämpötiloihin suihkun.
Ydinreaktion tyypin mukaan erotetaan radioisotooppirakettimoottori, lämpöydinrakettimoottori ja varsinainen ydinmoottori (käytetään ydinfission energiaa).
Mielenkiintoinen vaihtoehto on myös pulssi-NRE - energialähteenä (polttoaineena) ehdotetaan käytettäväksi ydinvarausta. Tällaiset asennukset voivat olla sisäisiä ja ulkoisia.
YRD:n tärkeimmät edut ovat:
- korkea spesifinen impulssi;
- merkittävä energiavarasto;
- propulsiojärjestelmän tiiviys;
- mahdollisuus saada erittäin suuri työntövoima - kymmeniä, satoja ja tuhansia tonneja tyhjiössä.
- tunkeutuvan säteilyn vuot (gammasäteily, neutronit) ydinreaktioiden aikana;
- uraanin ja sen seosten erittäin radioaktiivisten yhdisteiden poistaminen;
- radioaktiivisten kaasujen ulosvirtaus käyttönesteen mukana.
Ydinvoimala
Koska julkaisuista, mukaan lukien tieteellisistä artikkeleista, on mahdotonta saada luotettavaa tietoa ydinvoimalaitoksista, tällaisten laitosten toimintaperiaatetta kannattaa harkita käyttämällä esimerkkejä avoimesta patenttimateriaalista, vaikka ne sisältävätkin osaamista.Joten esimerkiksi erinomainen venäläinen tiedemies Anatoli Sazonovich Koroteev, patentin alainen keksinnön tekijä, tarjosi teknisen ratkaisun nykyaikaisen ydinvoimalan laitteiden koostumukseen. Lisäksi annan osan määritellystä patenttiasiakirjasta sanatarkasti ja ilman kommentteja.
Ehdotetun teknisen ratkaisun ydin on havainnollistettu piirustuksessa esitetyllä kaaviolla. Propulsioenergiatilassa toimiva ydinvoimalaitos sisältää sähköisen propulsiojärjestelmän (EPP) (esimerkiksi kaaviossa kaksi sähkörakettimoottoria 1 ja 2 vastaavilla syöttöjärjestelmillä 3 ja 4), reaktorilaitos 5, turbiini 6 , kompressori 7, generaattori 8, lämmönvaihdin-rekuperaattori 9, Rank-Hilschin pyörreputki 10, jääkaappi-emitteri 11. Tässä tapauksessa turbiini 6, kompressori 7 ja generaattori 8 yhdistetään yhdeksi yksikkö - turbogeneraattori-kompressori. Ydinvoimalaitos on varustettu työnesteen putkistoilla 12 ja sähköjohdoilla 13, jotka yhdistävät generaattorin 8 ja sähköisen propulsiojärjestelmän. Lämmönvaihdin-rekuperaattorissa 9 on ns. korkean lämpötilan 14 ja matalan lämpötilan 15 käyttönesteen sisääntulot sekä korkean lämpötilan 16 ja matalan lämpötilan 17 työnesteen ulostulot.Linkit:Reaktorilaitoksen 5 ulostulo on yhdistetty turbiinin 6 sisääntuloon, turbiinin 6 ulostulo on yhdistetty lämmönvaihdin-rekuperaattorin 9 korkean lämpötilan sisääntuloon 14. Lämmönvaihtimen matalan lämpötilan ulostulo 15 -rekuperaattori 9 on kytketty Ranque-Hilschin pyörreputken 10 tuloaukkoon. Ranque-Hilschin pyörreputkessa 10 on kaksi lähtöä, joista toinen ("kuuman" työnesteen kautta) on kytketty jäähdytin-emitteriin 11, ja toinen ("kylmän" työnesteen kautta) on kytketty kompressorin 7 sisääntuloon. Jäähdyttimen 11 ulostulo on myös yhdistetty kompressorin 7 sisääntuloon. Kompressorin ulostulo 7 on kytketty matalan lämpötilan tuloon. tulo 15 lämmönvaihdin-rekuperaattoriin 9. Lämmönvaihdin-rekuperaattorin 9 korkean lämpötilan ulostulo 16 on kytketty reaktorilaitoksen 5 sisääntuloon. Siten ydinvoimalaitoksen pääelementit on kytketty yhteen yhdellä piirillä työnesteestä.
YaEDU toimii seuraavasti. Reaktorilaitoksessa 5 lämmitetty työneste johdetaan turbiiniin 6, joka varmistaa kompressorin 7 ja turbogeneraattori-kompressorin generaattorin 8 toiminnan. Generaattori 8 tuottaa sähköenergiaa, joka lähetetään sähkölinjojen 13 kautta sähkörakettimoottoreihin 1 ja 2 sekä niiden syöttöjärjestelmiin 3 ja 4 varmistaen niiden toiminnan. Turbiinista 6 poistuttuaan työneste lähetetään korkean lämpötilan sisääntulon 14 kautta lämmönvaihdin-rekuperaattoriin 9, jossa työneste osittain jäähtyy.
Sitten lämmönvaihdin-rekuperaattorin 9 matalan lämpötilan ulostuloaukosta 17 työneste lähetetään Rank-Hilschin pyörreputkeen 10, jonka sisällä työnesteen virtaus jaetaan "kuumiin" ja "kylmiin" komponentteihin. Työnesteen "kuuma" osa menee sitten jäähdytin-emitteriin 11, jossa tämä työnesteen osa jäähdytetään tehokkaasti. Työnesteen "kylmä" osa seuraa sisääntuloa kompressoriin 7 ja jäähdytyksen jälkeen jäähdytin-jäähdyttimestä 11 lähtevä työnesteen osa.
Kompressori 7 syöttää jäähdytetyn käyttönesteen lämmönvaihdin-rekuperaattoriin 9 matalan lämpötilan tuloaukon 15 kautta. Tämä lämmönvaihdin-rekuperaattorissa 9 oleva jäähdytetty työneste jäähdyttää osittain lämmönvaihtimeen tulevan työnesteen virtauksen. rekuperaattori 9 turbiinista 6 korkean lämpötilan sisääntulon 14 kautta. Lisäksi osittain lämmitetty työneste (johtuen lämmönvaihdosta turbiinista 6 tulevan työnesteen vastavirtauksen kanssa) lämmönvaihdin-rekuperaattorista 9 korkean lämpötilan läpi. Lämpötilan ulostulo 16 tulee jälleen reaktorilaitokseen 5, sykli toistetaan uudelleen.
Näin ollen yksittäinen suljetussa kierrossa sijaitseva työneste varmistaa ydinvoimalaitoksen jatkuvan toiminnan ja Rank-Hilschin pyörreputken käyttö osana ydinvoimalaitosta ehdotetun teknisen ratkaisun mukaisesti parantaa paino- ja kokoominaisuuksia. Ydinvoimalaitoksen tehokkuus lisää sen toiminnan luotettavuutta, yksinkertaistaa suunnittelusuunnitelmaa ja mahdollistaa koko ydinvoimalaitoksen hyötysuhteen lisäämisen.
Ensimmäinen vaihe on kieltäminen
Saksalainen rakettitekniikan asiantuntija Robert Schmucker piti V. Putinin lausuntoja täysin uskomattomina. "En voi kuvitella, että venäläiset voisivat luoda pienen lentävän reaktorin", asiantuntija sanoi haastattelussa Deutsche Wellelle.
He voivat, herra Schmucker. Kuvittele.
Ensimmäinen ydinvoimalaitoksella varustettu kotimainen satelliitti (Kosmos-367) laukaistiin Baikonurista jo vuonna 1970. Pienen BES-5 Buk -reaktorin 37 polttoainenippua, jotka sisälsivät 30 kg uraania, primääripiirin lämpötilassa 700 °C ja lämmön vapautuessa 100 kW antoivat laitoksen sähkötehon 3 kW. Reaktorin massa on alle tonni, arvioitu käyttöaika on 120-130 päivää.
Asiantuntijat ilmaisevat epäilyjä: tällä ydinakulla on liian vähän tehoa ... Mutta! Katsot päivämäärää: se oli puoli vuosisataa sitten.
Alhainen hyötysuhde - termionisen muuntamisen seuraus. Muilla energiansiirron muodoilla indikaattorit ovat paljon korkeammat, esimerkiksi ydinvoimalaitoksilla hyötysuhde on 32-38 %. Tässä mielessä "avaruus"-reaktorin lämpöteho on erityisen kiinnostava. 100 kW on vakava voittotarjous.
On huomattava, että BES-5 Buk ei kuulu RTG-perheeseen. Radioisotooppitermosähköiset generaattorit muuntavat radioaktiivisten alkuaineiden atomien luonnollisen hajoamisen energian ja niillä on mitätön teho. Samaan aikaan Buk on todellinen reaktori, jolla on hallittu ketjureaktio.
1980-luvun lopulla ilmestynyt Neuvostoliiton pienikokoisten reaktoreiden seuraava sukupolvi erottui vielä pienemmillä mitoilla ja suuremmalla energian vapautumisella. Tämä oli ainutlaatuinen Topaz: Bukiin verrattuna uraanin määrä reaktorissa väheni kolminkertaiseksi (11,5 kg:aan). Lämpöteho kasvoi 50% ja oli 150 kW, jatkuvan toiminnan aika saavutti 11 kuukautta (tällainen reaktori asennettiin Cosmos-1867-tiedustelusatelliittiin).
Ydinavaruusreaktorit ovat maan ulkopuolinen kuoleman muoto. Hallinnan menettäessä "lentotähti" ei täyttänyt toiveita, mutta saattoi vapauttaa syntinsä "onnekkaille".
Vuonna 1992 kaksi jäljellä olevaa kopiota pienistä Topaz-sarjan reaktoreista myytiin Yhdysvalloissa 13 miljoonalla dollarilla.
Pääkysymys on: onko tarpeeksi tehoa tällaisten laitteistojen käyttämiseen rakettimoottoreina? Ohjaamalla työneste (ilma) kuuman reaktorisydämen läpi ja saamalla työntövoima ulostuloon liikemäärän säilymisen lain mukaisesti.
Vastaus: ei. Buk ja Topaz ovat kompakteja ydinvoimaloita. YRD:n luomiseen tarvitaan muita keinoja. Mutta yleinen suuntaus näkyy paljaalla silmällä. Kompakteja ydinvoimaloita on luotu pitkään ja ne ovat olemassa käytännössä.
Millä teholla ydinvoimalaa tulee käyttää päämoottorina Kh-101:n kokoiseen risteilyohjukseen?
Etkö löydä työtä? Kerro aika teholla!
(Kokoelma yleisiä vinkkejä.)
Voiman löytäminen ei myöskään ole vaikeaa. N = F × V.
Virallisten tietojen mukaan Xa-101-risteilyohjukset sekä Caliber-perheen KR on varustettu lyhytikäisellä turbopuhallinmoottorilla-50, joka kehittää työntövoiman 450 kgf (≈ 4400 N). Risteilyohjuksen matkanopeus - 0,8 M tai 270 m / s. Ohitusturbiinimoottorin ihanteellinen suunnittelutehokkuus on 30 %.
Tässä tapauksessa risteilyohjusmoottorin vaadittu teho on vain 25 kertaa suurempi kuin Topaz-sarjan reaktorin lämpöteho.
Saksalaisen asiantuntijan epäilyistä huolimatta ydinturbojet (tai ramjet) rakettimoottorin luominen on realistinen tehtävä, joka täyttää aikamme vaatimukset.
Raketti helvetistä
"Se on kaikki yllätys - ydinkäyttöinen risteilyohjus", sanoi Douglas Barry, Lontoon kansainvälisen strategisten tutkimusten instituutin vanhempi tutkija. "Tämä idea ei ole uusi, siitä puhuttiin 60-luvulla, mutta se kohtasi paljon esteitä."
Siitä ei vain puhuttu. Vuoden 1964 testeissä Tori-IIC-ydinsuihkumoottori kehitti 16 tonnin työntövoiman reaktorin lämpöteholla 513 MW. Yliäänilentoa simuloiva laitteisto käytti viidessä minuutissa 450 tonnia paineilmaa. Reaktori suunniteltiin erittäin "kuumaksi" - sydämen toimintalämpötila saavutti 1600 °C. Suunnittelussa oli hyvin kapeat toleranssit: useilla alueilla sallittu lämpötila oli vain 150-200 °C alle lämpötilan, jossa rakettielementit sulaivat ja romahtivat.
Olivatko nämä indikaattorit riittäviä YaPVRD:n käyttöön moottorina käytännössä? Vastaus on ilmeinen.
Ydinsuihkumoottori kehitti enemmän (!) työntövoimaa kuin "kolmisiipisen" tiedustelulentokoneen SR-71 "Black Bird" turbo-suihkumoottori.
"Polygon-401", ydinsuihkukoneen testit
Kokeilulaitokset "Tori-IIA" ja "-IIC" ovat prototyyppejä SLAM-risteilyohjuksen ydinmoottorista.
Pirullinen keksintö, joka pystyy laskelmien mukaan läpäisemään 160 000 km avaruutta minimikorkeudessa 3M nopeudella. Kirjaimellisesti "niitti alas" kaikki, jotka kohtasivat hänen surullisella polullaan shokkiaallon ja jyrkän 162 dB:n (ihmiselle tappavan) äänellä.
Taistelulentokoneen reaktorissa ei ollut biologista suojaa. SLAM-lennon jälkeen puhjenneet tärykalvot vaikuttaisivat merkityksettömältä seikkana rakettisuuttimen radioaktiivisten päästöjen taustalla. Lentävä hirviö jätti jälkeensä yli kilometrin leveän pölyn, jonka säteilyannos oli 200-300 rad. Laskelmien mukaan yhden tunnin lennon aikana SLAM tartutti 1 800 neliökilometriä tappavalla säteilyllä.
Laskelmien mukaan lentokoneen pituus voisi olla 26 metriä. Lähtöpaino - 27 tonnia. Taistelukuorma - lämpöydinpanokset, jotka piti pudottaa peräkkäin useisiin Neuvostoliiton kaupunkeihin ohjuksen lentoreitin varrella. Päätehtävän suorittamisen jälkeen SLAM:n piti kiertää Neuvostoliiton alueen yllä vielä useita päiviä tartuttaen kaikkea ympärillä radioaktiivisilla päästöillä.
Ehkä tappavin kaikista, mitä ihminen yritti luoda. Onneksi se ei päässyt varsinaisiin laukaisuihin.
Projekti, koodinimeltään Pluto, peruttiin 1. heinäkuuta 1964. Samaan aikaan, yhden SLAM:n kehittäjistä, J. Cravenin mukaan, yksikään Yhdysvaltojen sotilaallisesta ja poliittisesta johdosta ei katunut päätöstä.
Syy "matalalla lentävästä ydinohjuksesta" luopumiseen oli mannertenvälisten ballististen ohjusten kehittäminen. Pystyy aiheuttamaan tarvittavat vahingot lyhyemmässä ajassa vertaansa vailla olevilla riskeillä armeijalle itselleen. Kuten Air & Space -lehden julkaisun kirjoittajat perustellusti huomauttivat: ICBM:t eivät ainakaan tappaneet kaikkia kantoraketin lähellä olevia.
Vielä ei tiedetä, kuka, missä ja miten aikoi testata paholaista. Ja kuka olisi vastuussa, jos SLAM poikkeaisi kurssilta ja lentäisi Los Angelesin yli. Yksi hulluista ehdotuksista ehdotti raketin sitomista kaapeliin ja ympyrää ajamista kappaleen autioiden alueiden yli. Nevada. Välittömästi heräsi kuitenkin toinen kysymys: mitä tehdä raketille, kun viimeiset polttoaineen jäänteet paloivat reaktorissa? Paikkaa, johon SLAM "laskeutuu", ei lähestytä vuosisatojen ajan.
Elämä tai kuolema. Lopullinen valinta
Toisin kuin mystinen "Pluto" 1950-luvulta, V. Putinin esittämä nykyaikaisen ydinohjuksen projekti tarjoaa tehokkaan keinon murtaa amerikkalaisen ohjuspuolustusjärjestelmän. Ydinpelotteen tärkein kriteeri on molemminpuolisesti taattu tuhoaminen.
Klassisen "ydinkolmikon" muuntaminen pirulliseksi "pentagrammiksi" - uuden sukupolven jakeluajoneuvoilla (rajattoman kantaman ydinristeilyohjukset ja Status-6 strategiset ydintorpedot) sekä ICBM-kärkien modernisointi ( Ohjaus "Avangard") on järkevä vastaus uusiin uhkiin. Washingtonin ohjuspuolustuspolitiikka ei jätä Moskovalle muuta vaihtoehtoa.
"Olette kehittämässä ohjustentorjuntajärjestelmiänne. Ohjustentorjuntakanta kasvaa, tarkkuus kasvaa, näitä aseita parannetaan. Siksi meidän on reagoitava tähän asianmukaisesti, jotta voimme voittaa järjestelmän ei vain tänään, vaan myös huomenna, kun sinulla on uusia aseita.
V. Putin NBC:n haastattelussa.
SLAM/Pluto-kokeiden turvaluokitellut yksityiskohdat osoittavat vakuuttavasti, että ydinristeilyohjuksen luominen oli mahdollista (teknisesti mahdollista) kuusi vuosikymmentä sitten. Nykytekniikan avulla voimme viedä idean uudelle tekniselle tasolle.
Miekka ruostuu lupauksista
Huolimatta joukosta ilmeisiä tosiasioita, jotka selittävät "presidentin superaseen" ilmaantumisen syyt ja hälventävät kaikki epäilykset tällaisten järjestelmien "mahdottomuudesta", niin Venäjällä kuin ulkomaillakin, on monia skeptikkoja. "Kaikki luetellut aseet ovat vain informaatiosodan väline." Ja sitten - erilaisia ehdotuksia.
I. Moiseevin kaltaisia karikatyyri-"asiantuntijoita" ei luultavasti pidä ottaa vakavasti. Avaruuspolitiikan instituutin (?) johtaja, joka kertoi The Insider -verkkojulkaisulle: "Ydinmoottoria ei voi laittaa risteilyohjukseen. Kyllä, eikä sellaisia moottoreita ole.
Presidentin lausuntoja yritetään "paljastaa" myös vakavammalla analyyttisellä tasolla. Tällaiset "tutkimukset" saavat välittömästi suosiota liberaalimielisen yleisön keskuudessa. Skeptikot esittävät seuraavat argumentit.
Kaikki edellä mainitut järjestelmät luokitellaan strategisiksi huippusalaisiksi aseiksi, joiden olemassaoloa ei voida varmistaa tai kiistää. (Itse liittokokoukselle lähetetty viesti esitti tietokonegrafiikkaa ja kuvamateriaalia laukaisuista, joita ei voi erottaa muuntyyppisten risteilyohjusten testeistä.) Samaan aikaan kukaan ei puhu esimerkiksi raskaan hyökkäysdroneen tai hävittäjäluokan luomisesta. sotalaiva. Ase, joka on pian esiteltävä koko maailmalle.
Joidenkin "ilmentäjien" mukaan viestien puhtaasti strateginen, "salainen" konteksti saattaa viitata niiden epätodennäköiseen luonteeseen. No, jos tämä on tärkein argumentti, niin mistä näiden ihmisten kanssa väitellään?
On myös toinen näkökulma. Järkytystä ydinohjuksista ja miehittämättömistä 100 solmun sukellusveneistä tehdään sotilas-teollisen kompleksin ilmeisten ongelmien taustalla, joita kohdataan "perinteisten" aseiden yksinkertaisempien hankkeiden toteuttamisessa. Väitteet ohjuksista, jotka ylittivät heti kaikki olemassa olevat asetyypit, eroavat jyrkästi rakettitieteen tunnetun tilanteen taustalla. Skeptikot mainitsevat esimerkkinä Bulava-laukaisujen aikana tapahtuneet massahäiriöt tai kaksi vuosikymmentä kestäneen Angara-kantoraketin luomisen. Itse alkoi vuonna 1995; Marraskuussa 2017 puhuessaan varapääministeri D. Rogozin lupasi jatkaa Angaran laukaisua Vostochnyn kosmodromista vasta... 2021.
Ja muuten, miksi Zircon, edellisen vuoden merivoimien tärkein sensaatio, jätettiin huomiotta? Yliääniohjus, joka voi ylittää kaikki olemassa olevat meritaistelun käsitteet.
Uutiset laserjärjestelmien saapumisesta joukkoihin herättivät laserjärjestelmien valmistajien huomion. Olemassa olevia esimerkkejä suunnatun energian aseista syntyi laajan tutkimuksen ja korkean teknologian siviilimarkkinoille tarkoitettujen laitteiden kehittämisen pohjalta. Esimerkiksi amerikkalainen AN/SEQ-3 LaWS laivalaitteisto edustaa kuuden hitsauslaserin "pakettia", joiden kokonaisteho on 33 kW.
Ilmoitus supertehokkaan taistelulaserin luomisesta on kontrasti erittäin heikon laserteollisuuden taustalla: Venäjä ei ole yksi maailman suurimmista laserlaitteiden valmistajista (Coherent, IPG Photonics tai kiinalainen Han "Laser Technology"). , suuritehoisten laseraseiden äkillinen ilmaantuminen herättää aitoa kiinnostusta asiantuntijoiden keskuudessa.
Kysymyksiä on aina enemmän kuin vastauksia. Paholainen on yksityiskohdissa, mutta viralliset lähteet antavat erittäin huonon käsityksen uusimmista aseista. Usein ei ole edes selvää, onko järjestelmä jo valmis otettaviksi vai sen kehitys on jossain vaiheessa. Tällaisten aseiden luomiseen liittyvät tunnetut ennakkotapaukset osoittavat, että tästä aiheutuvat ongelmat eivät ratkea sormen napsautuksella. Teknisten innovaatioiden fanit ovat huolissaan CR:n testauspaikan valinnasta ydinmoottorilla. Tai tapoja kommunikoida Status-6-vedenalaisen dronin kanssa (perusongelma: radioviestintä ei toimi veden alla, sukellusveneet pakotetaan nousemaan pintaan viestintäistuntojen aikana). Olisi mielenkiintoista kuulla selitys sen käytöstä: verrattuna perinteisiin ICBM- ja SLBM-malleihin, jotka voivat aloittaa ja lopettaa sodan tunnissa, Status-6:n saavuttaminen Yhdysvaltain rannikolle kestää useita päiviä. Kun siellä ei ole ketään muuta!
Viimeinen taistelu on ohi.
Onko kukaan jäänyt hengissä?
Vastauksena - vain tuuli ulvoo ...
Materiaalien käyttö:
Air&Space Magazine (huhti-toukokuu 1990)
John Craven: Hiljainen sota
Skeptikot väittävät, että ydinmoottorin luominen ei ole merkittävä edistysaskel tieteen ja teknologian alalla, vaan vain "höyrykattilan modernisointi", jossa uraani toimii polttoaineena hiilen ja polttopuun sijaan ja vety toimii polttoaineena. työnestettä. Onko NRE (ydinsuihkumoottori) niin lupaamaton? Yritetään selvittää se.
Ensimmäiset raketit
Kaikki ihmiskunnan ansiot Maan lähiavaruuden kehittämisessä voidaan turvallisesti katsoa kemiallisten suihkumoottoreiden ansioksi. Tällaisten voimayksiköiden toiminta perustuu polttoaineen palamisen kemiallisen reaktion energian muuntamiseen hapettimessa suihkuvirran ja siten raketin kineettiseksi energiaksi. Polttoaineena käytetään kerosiinia, nestemäistä vetyä, heptaania (nestemäisiä polttoaineita käyttäville raketimoottoreille (LTE)) ja ammoniumperkloraatin, alumiinin ja rautaoksidin polymeroitua seosta (kiinteälle ponneaineelle (RDTT)).
On tunnettua, että ensimmäiset ilotulituksiin käytetyt raketit ilmestyivät Kiinassa jo toisella vuosisadalla eKr. Ne nousivat taivaalle jauhekaasujen energian ansiosta. Saksalaisen asesepän Konrad Haasin (1556), puolalaisen kenraalin Kazimir Semenovichin (1650), venäläisen kenraaliluutnantti Alexander Zasyadkon teoreettinen tutkimus vaikutti merkittävästi rakettitekniikan kehitykseen.
Amerikkalainen tiedemies Robert Goddard sai patentin ensimmäisen nestemäisen polttoaineen rakettimoottorin keksinnölle. Hänen laitteensa, paino 5 kg ja pituus noin 3 m, toimi bensiinillä ja nestemäisellä hapella, vuonna 1926 2,5 s. lensi 56 metriä.
Nopeutta tavoittelemassa
Vakava kokeellinen työ sarjakemiallisten suihkumoottoreiden luomiseksi aloitettiin viime vuosisadan 30-luvulla. Neuvostoliitossa V. P. Glushkoa ja F. A. Zanderiä pidetään rakettimoottorien rakentamisen pioneereina. Heidän osallistumisensa myötä kehitettiin voimayksiköt RD-107 ja RD-108, jotka tarjosivat Neuvostoliitolle mestaruuden avaruustutkimuksessa ja loivat perustan Venäjän tulevalle johtajuudelle miehitetyn avaruustutkimuksen alalla.
Nestepolttoainemoottorin modernisoinnin myötä kävi selväksi, että suihkuvirran teoreettinen maksiminopeus ei saa ylittää 5 km/s. Tämä saattaa riittää Maan lähiavaruuden tutkimiseen, mutta lennot muille planeetoille ja vielä useammalle tähdelle jäävät ihmiskunnan toteuttamattomaksi haaveeksi. Tämän seurauksena jo viime vuosisadan puolivälissä alkoi ilmestyä vaihtoehtoisten (ei-kemiallisten) rakettimoottorien hankkeita. Suosituimpia ja lupaavimpia olivat ydinreaktioiden energiaa käyttävät laitokset. Ensimmäiset kokeelliset näytteet ydinavaruusmoottoreista (NRE) Neuvostoliitossa ja Yhdysvalloissa testattiin jo vuonna 1970. Tšernobylin katastrofin jälkeen työ tällä alueella keskeytettiin kuitenkin yleisön painostuksesta (Neuvostoliitossa vuonna 1988, Yhdysvalloissa - vuodesta 1994).
Ydinvoimalaitosten toiminta perustuu samoihin periaatteisiin kuin termokemialliset. Ainoa ero on, että käyttönesteen lämmitys tapahtuu ydinpolttoaineen hajoamis- tai fuusioenergialla. Tällaisten moottoreiden energiatehokkuus on paljon korkeampi kuin kemiallisten. Esimerkiksi 1 kg parasta polttoainetta (berylliumin ja hapen seos) vapauttaa energia 3 × 107 J, kun taas Po210-polonium-isotoopeilla tämä arvo on 5 × 1011 J.
Ydinmoottorissa vapautuvaa energiaa voidaan käyttää useilla tavoilla:
lämmittää suuttimien kautta vapautuvaa työnestettä, kuten perinteisessä rakettimoottorissa, sen jälkeen kun se on muutettu sähköiseksi, ionisoi ja kiihdyttää työnesteen hiukkasia, jolloin syntyy impulssi suoraan fissio- tai fuusiotuotteiden avulla. Jopa tavallinen vesi voi toimia työneste, mutta alkoholin käyttö on paljon tehokkaampaa, ammoniakkia tai nestemäistä vetyä. Reaktorin polttoaineen aggregaatiotilasta riippuen ydinrakettimoottorit jaetaan kiinteään, nestemäiseen ja kaasufaasiin. Kehitetyin NRE, jossa on kiinteäfaasinen fissioreaktori, joka käyttää polttoaineena ydinvoimalaitoksissa käytettäviä polttoainesauvoja (polttoaine-elementtejä). Ensimmäinen tällainen moottori amerikkalaisen Nervan projektin puitteissa läpäisi maakokeet vuonna 1966 työskennellen noin kaksi tuntia.
Suunnitteluominaisuuksia
Minkä tahansa ydinavaruusmoottorin ytimessä on reaktori, joka koostuu aktiivisesta vyöhykkeestä ja voimarakennukseen sijoitetusta berylliumheijastimesta. Juuri aktiivisella vyöhykkeellä tapahtuu palavan aineen atomien fissio, yleensä uraani U238, rikastettu U235-isotoopeilla. Jotta ydinhajoamisprosessille saadaan tiettyjä ominaisuuksia, täällä on myös moderaattorit - tulenkestävä volframi tai molybdeeni. Jos hidastin sisältyy polttoaine-elementtien koostumukseen, reaktoria kutsutaan homogeeniseksi, ja jos se sijoitetaan erikseen - heterogeeniseksi. Ydinmoottori sisältää myös työnesteen syöttöyksikön, säätimet, varjosäteilysuojan ja suuttimen. Reaktorin rakenneosat ja komponentit, joissa on suuri lämpökuormitus, jäähdytetään käyttönesteellä, joka sitten ruiskutetaan polttoainenippuihin turbopumppuyksiköllä. Täällä se lämmitetään lähes 3000˚С. Suuttimen läpi poistuva työneste muodostaa suihkun työntövoiman.
Tyypillisiä reaktorin ohjauslaitteita ovat säätösauvat ja pyörivät rummut, jotka on valmistettu neutroneja absorboivasta aineesta (boori tai kadmium). Tangot sijoitetaan suoraan sydämeen tai heijastimen erityisiin syvennyksiin ja pyörivät rummut reaktorin kehälle. Tankoja liikuttamalla tai rumpuja kääntämällä muutetaan halkeavien ytimien lukumäärää aikayksikköä kohden, mikä säätelee reaktorin energian vapautumistasoa ja siten sen lämpötehoa.
Kaikille eliöille vaarallisen neutroni- ja gammasäteilyn intensiteetin vähentämiseksi voimarakennukseen sijoitetaan primäärireaktorin suojauksen elementtejä.
Tehokkuuden parantaminen
Nestefaasinen ydinmoottori on periaatteeltaan ja laitteistoltaan samanlainen kuin kiinteäfaasinen, mutta polttoaineen nestemäinen tila mahdollistaa reaktion lämpötilan ja siten voimayksikön työntövoiman nostamisen. Joten jos kemiallisilla yksiköillä (LTE ja kiinteän polttoaineen rakettimoottorit) suurin ominaisimpulssi (suihkupuhallusnopeus) on 5 420 m/s, kiinteän faasin ydinvoimalla ja 10 000 m/s se on kaukana rajasta, niin keskimääräinen arvo tämä kaasufaasin NRE-indikaattori on alueella 30 000 - 50 000 m/s.
Kaasufaasin ydinmoottoriprojekteja on kahdenlaisia:
Avoin sykli, jossa ydinreaktio tapahtuu plasmapilven sisällä sähkömagneettisen kentän ylläpitämästä työnesteestä, joka absorboi kaiken syntyneen lämmön. Lämpötila voi nousta useisiin kymmeniin tuhansiin asteisiin. Tässä tapauksessa aktiivista aluetta ympäröi lämmönkestävä aine (esimerkiksi kvartsi) - ydinlamppu, joka siirtää vapaasti säteilyenergiaa. Toisen tyypin laitteistoissa reaktiolämpötilaa rajoittaa reaktiolämpötilan sulamispiste. polttimomateriaali. Samalla ydinavaruusmoottorin energiatehokkuus laskee jonkin verran (ominaisimpulssi jopa 15 000 m/s), mutta hyötysuhde ja säteilyturvallisuus lisääntyvät.
Käytännön saavutuksia
Muodollisesti amerikkalaista tiedemiestä ja fyysikkoa Richard Feynmania pidetään atomivoimalan keksijänä. Laajamittainen työ avaruusalusten ydinmoottoreiden kehittämiseksi ja luomiseksi Rover-ohjelman puitteissa aloitettiin Los Alamosin tutkimuskeskuksessa (USA) vuonna 1955. Amerikkalaiset keksijät pitivät parempana laitoksia, joissa on homogeeninen ydinreaktori. Ensimmäinen kokeellinen näyte "Kiwi-A":sta koottiin Albuquerquen (New Mexico, USA) atomikeskuksen tehtaalla ja testattiin vuonna 1959. Reaktori asetettiin pystysuoraan telineeseen suutin ylöspäin. Testien aikana käytettyä vetyä päästettiin kuumennettuna suihkuna suoraan ilmakehään. Ja vaikka rehtori työskenteli pienellä teholla vain noin 5 minuuttia, menestys inspiroi kehittäjiä.
Neuvostoliitossa tällaiselle tutkimukselle antoi voimakkaan sysäyksen "kolmen suuren K:n" kokous, joka pidettiin vuonna 1959 Atomienergiainstituutissa - atomipommin IV luoja Kurchatov, Venäjän kosmonautikan pääteoreetikko MV Keldysh. ja Neuvostoliiton ohjusten SP Queen yleinen suunnittelija. Toisin kuin amerikkalaisessa mallissa, Khimavtomatika-yhdistyksen (Voronezh) suunnittelutoimistossa kehitetyssä Neuvostoliiton RD-0410-moottorissa oli heterogeeninen reaktori. Palokokeita suoritettiin harjoituskentällä lähellä Semipalatinskin kaupunkia vuonna 1978.
On syytä huomata, että teoreettisia projekteja syntyi melko paljon, mutta asia ei koskaan päässyt käytännön toteutukseen. Syynä tähän olivat valtava määrä materiaalitieteen ongelmia, henkilöresurssien ja taloudellisten resurssien puute.
Huomiona: tärkeä käytännön saavutus oli lentokokeet ydinmoottorilla varustetuilla lentokoneilla. Neuvostoliitossa kokeellinen strateginen pommikone Tu-95LAL oli lupaavin, Yhdysvalloissa - B-36.
Orion Project tai Pulse NRE:t
Puolalaista alkuperää oleva amerikkalainen matemaatikko Stanislav Ulam ehdotti ensimmäisen kerran vuonna 1945 pulssikäyttöistä ydinmoottoria avaruuslennoille. Seuraavalla vuosikymmenellä idean kehittivät ja jalostivat T. Taylor ja F. Dyson. Tärkeintä on, että pienten ydinpanosten energia, jotka räjähtävät jonkin matkan päässä raketin pohjassa olevasta työntöalustasta, antaa sille suuren kiihtyvyyden.
Vuonna 1958 alkaneen Orion-projektin aikana suunniteltiin varustaa juuri tällaisella moottorilla raketti, joka pystyy kuljettamaan ihmisiä Marsin pinnalle tai Jupiterin kiertoradalle. Etuosastossa olevaa miehistöä suojattaisiin jättimäisten kiihtyvyyksien haitallisilta vaikutuksilta vaimennuslaitteella. Yksityiskohtaisen suunnittelutyön tulos oli laivan laajamittaisen mallin marssitestit lennon vakavuuden tutkimiseksi (ydinpanosten sijaan käytettiin tavanomaisia räjähteitä). Korkeiden kustannusten vuoksi projekti lopetettiin vuonna 1965.
Samanlaisia ajatuksia "räjähteen" luomisesta ilmaisi Neuvostoliiton akateemikko A. Saharov heinäkuussa 1961. Aluksen saattamiseksi kiertoradalle tiedemies ehdotti tavanomaisten nestemäisten polttoaineiden moottoreiden käyttöä.
Vaihtoehtoiset projektit
Valtava määrä hankkeita ei ole mennyt teoreettisen tutkimuksen ulkopuolelle. Niiden joukossa oli monia alkuperäisiä ja erittäin lupaavia. Vahvistus on idea ydinvoimalaitoksesta, joka perustuu halkeaviin sirpaleihin. Tämän moottorin suunnitteluominaisuudet ja järjestely mahdollistavat ilman työnestettä. Suihkuvirta, joka tarjoaa tarvittavat propulsio-ominaisuudet, muodostuu käytetystä ydinmateriaalista. Reaktori perustuu pyöriviin levyihin, joiden ydinmassa on alikriittinen (atomien fissiokerroin on pienempi kuin yksi). Kierrettäessä aktiivisella alueella sijaitsevassa kiekon sektorissa käynnistyy ketjureaktio ja hajoavat korkeaenergiset atomit lähetetään moottorin suuttimeen muodostaen suihkuvirran. Eloonjääneet kokonaiset atomit osallistuvat reaktioon polttoainelevyn seuraavilla kierroksilla.
Maanläheisessä avaruudessa tiettyjä tehtäviä suorittavien laivojen ydinmoottoriprojektit RTG:n (radioisotooppitermosähköiset generaattorit) pohjalta ovat varsin toimivia, mutta tällaiset asennukset eivät ole kovin lupaavia planeettojen ja varsinkin tähtienvälisten lentojen kannalta.
Ydinfuusiomoottoreilla on valtava potentiaali. Jo tieteen ja tekniikan nykyisessä kehitysvaiheessa on varsin toteutettavissa pulssiasennus, jossa Orion-projektin tapaan raketin pohjan alle räjäytetään lämpöydinpanoksia. Monet asiantuntijat pitävät kuitenkin hallitun ydinfuusion toteuttamista lähitulevaisuudessa.
YARDin edut ja haitat
Ydinmoottoreiden käytön kiistattomiin etuihin avaruusalusten voimayksikköinä kuuluu niiden korkea energiatehokkuus, joka tarjoaa korkean ominaisimpulssin ja hyvän vetokyvyn (jopa tuhat tonnia tyhjiössä), vaikuttavan energiareservin autonomisen toiminnan aikana. Nykyinen tieteellisen ja teknisen kehityksen taso mahdollistaa tällaisen asennuksen suhteellisen kompaktin varmistamisen.
Suunnittelu- ja tutkimustyön supistumisen aiheuttaneen NRE:n suurin haittapuoli on korkea säteilyvaara. Tämä pätee erityisesti tehtäessä maapalokokeita, joiden seurauksena radioaktiivisia kaasuja, uraanin ja sen isotooppien yhdisteitä voi päästä ilmakehään yhdessä työnesteen kanssa sekä tunkeutuvan säteilyn tuhoava vaikutus. Samoista syistä on mahdotonta hyväksyä ydinmoottorilla varustetun avaruusaluksen laukaisemista suoraan maan pinnalta.
Nykyisyys ja tulevaisuus
Venäjän tiedeakatemian akateemikon, Keldysh-keskuksen pääjohtajan Anatoli Korotejevin vakuutusten mukaan Venäjälle luodaan lähitulevaisuudessa täysin uudenlainen ydinmoottori. Lähestymistavan ydin on, että avaruusreaktorin energiaa ei suunnata suoraan työnesteen lämmittämiseen ja suihkuvirran muodostukseen, vaan sähkön tuottamiseen. Propulsorin rooli asennuksessa on osoitettu plasmamoottorille, jonka ominaistyöntövoima on 20 kertaa suurempi kuin tällä hetkellä olemassa olevien kemiallisten rakettiajoneuvojen työntövoima. Hankkeen pääyritys on valtionyhtiön "Rosatom" JSC "NIKIET" (Moskova) alaosasto.
Täyden mittakaavan mallitestit läpäistiin menestyksekkäästi jo vuonna 2015 NPO Mashinostroeniya (Reutov) perusteella. Tämän vuoden marraskuu on nimetty ydinvoimalaitoksen lentosuunnittelun testien alkamispäiväksi. Tärkeimmät elementit ja järjestelmät on testattava, myös ISS:llä.
Uuden venäläisen ydinmoottorin toiminta tapahtuu suljetussa syklissä, mikä sulkee kokonaan pois radioaktiivisten aineiden pääsyn ympäröivään tilaan. Voimalaitoksen pääelementtien massa ja kokonaisominaisuudet takaavat sen käytön olemassa olevien kotimaisten Proton- ja Angara-kantorakettien kanssa.
Venäjä on ollut ja on edelleen johtaja ydinavaruusenergian alalla. Organisaatioilla, kuten RSC Energialla ja Roskosmosilla, on kokemusta ydinvoimalähteellä varustettujen avaruusalusten suunnittelusta, rakentamisesta, laukaisusta ja käytöstä. Ydinmoottori mahdollistaa lentokoneiden käytön useiden vuosien ajan, mikä lisää huomattavasti niiden käytännön soveltuvuutta.
historiallinen kronikka
Samaan aikaan tutkimuslaitteen toimittaminen aurinkokunnan kaukaisten planeettojen kiertoradalle vaatii tällaisen ydinlaitoksen resurssien lisäämistä 5-7 vuoteen. On todistettu, että noin 1 MW:n ydinvoimajärjestelmällä varustettu kompleksi osana tutkimusavaruusalusta mahdollistaa kaukaisimpien planeettojen keinotekoisten satelliittien, planeettakulkijoiden nopeutetun toimituksen näiden planeettojen luonnollisten satelliittien pinnalle. ja maaperän toimittaminen komeetoista, asteroideista, elohopeasta sekä Jupiterin ja Saturnuksen satelliiteista.
Uudelleen käytettävä hinaaja (MB)
Yksi tärkeimmistä tavoista tehostaa kuljetustoimintoja avaruudessa on kuljetusjärjestelmän elementtien uudelleenkäytettävyys. Vähintään 500 kW:n tehoinen avaruusalusten ydinmoottori mahdollistaa uudelleenkäytettävän hinaajan luomisen ja sitä kautta merkittävästi lisäävän monilinkin avaruuskuljetusjärjestelmän tehokkuutta. Tällainen järjestelmä on erityisen hyödyllinen ohjelmassa, jolla varmistetaan suuret vuotuiset lastivirrat. Esimerkkinä voisi olla Kuun tutkimusohjelma, jossa luodaan ja ylläpidetään jatkuvasti kasvavaa asuttavaa tukikohtaa sekä kokeellisia teknologisia ja teollisia komplekseja.
Lastin liikevaihdon laskeminen
RSC Energian suunnittelututkimusten mukaan tukikohdan rakentamisen aikana Kuun pinnalle tulee toimittaa noin 10 tonnia painavia moduuleja, Kuun kiertoradalle 30 tonnia painavia moduuleja sekä vuotuinen lastivirta toiminnan ja kehityksen varmistamiseksi. pohjasta on 400-500 tonnia.
Ydinmoottorin toimintaperiaate ei kuitenkaan salli kuljettimen hajottamista riittävän nopeasti. Pitkän kuljetusajan ja vastaavasti hyötykuorman maan säteilyvyöhykkeillä viettämän merkittävän ajan vuoksi kaikkea lastia ei voida toimittaa ydinvoimalla toimivilla hinaajilla. Näin ollen NEP:n perusteella varmistettavissa oleva lastivirta on arvioitu vain 100-300 tonniksi/vuosi.
Taloudellinen tehokkuus
Orbitaalisen kuljetusjärjestelmän taloudellisen tehokkuuden kriteerinä on suositeltavaa käyttää ominaiskustannusten arvoa hyötykuorman yksikkömassan (PG) kuljettamisesta maan pinnalta kohderadalle. RSC Energia kehitti taloudellisen ja matemaattisen mallin, joka ottaa huomioon kuljetusjärjestelmän pääkustannukset:
- hinaajamoduulien luomiseen ja käynnistämiseen kiertoradalle;
- toimivan ydinlaitoksen hankintaan;
- käyttökustannukset sekä T&K-kustannukset ja mahdolliset pääomakustannukset.
Kustannusindikaattorit riippuvat MB:n optimaalisista parametreista. Tätä mallia käyttämällä tutkittiin 100:n kokonaismassan hyötykuorman kuljettamiseen tarkoitetussa ohjelmassa uudelleenkäytettävän, noin 1 MW:n propulsiovoimaan perustuvan hinaajan ja kehittyneisiin nestekäyttöisiin propulsiojärjestelmiin perustuvan kertakäyttöhinaajan käytön suhteellista taloudellista tehokkuutta. t/vuosi Maasta Kuun kiertoradalle, jonka korkeus on 100 km. Käytettäessä samaa kantorakettia, jonka kantokyky on yhtä suuri kuin Proton-M-kantoraketin kantokyky ja kahden laukaisun suunnitelmaa kuljetusjärjestelmän rakentamiseen, yksikkökustannukset hyötykuorman yksikkömassan toimittamisesta ydinvoimalla toimivalla hinaajalla on kolme kertaa pienempi kuin käytettäessä kertakäyttöisiä hinaajia, jotka perustuvat raketteihin, joissa on DM-3-tyyppinen nestemoottori.
Lähtö
Tehokas avaruuteen tarkoitettu ydinmoottori auttaa ratkaisemaan Maan ympäristöongelmia, miehitettyä lentoa Marsiin, luomaan langattoman voimansiirtojärjestelmän avaruuteen, toteuttamaan parantuneella turvallisuudella maapohjaisen ydinenergian erityisen vaarallisen radioaktiivisen jätteen hautaamisen avaruuteen. , luodaan asuttava kuun tukikohta ja aloitetaan Kuun teollinen tutkimus, mikä varmistaa maapallon suojan asteroidi-komeetan vaaralta.
