Sent i fjor testet de russiske strategiske missilstyrkene et helt nytt våpen, hvis eksistens tidligere ble ansett som umulig. Det atomdrevne kryssermissilet, som militæreksperter utpeker 9M730, er akkurat det nye våpenet som president Putin snakket om i sin tale til den føderale forsamlingen. Missiltesten ble angivelig utført på teststedet Novaya Zemlya, omtrent på slutten av høsten 2017, men de eksakte dataene vil ikke bli avklassifisert snart. Rakettutvikleren er også antagelig Novator Experimental Design Bureau (Ekaterinburg). Ifølge kompetente kilder traff missilet målet i normal modus, og testene ble ansett som fullstendig vellykkede. Deretter dukket det opp påståtte bilder av lanseringen i media (over) ny rakett med atomkraft kraftverk og til og med indirekte bekreftelse knyttet til tilstedeværelsen på forventet tidspunkt for testing i umiddelbar nærhet av teststedet til Il-976 LII Gromov "flygende laboratorium" med Rosatom-merker. Det dukket imidlertid opp enda flere spørsmål. Er den erklærte evnen til missilet til å fly med ubegrenset rekkevidde realistisk og hvordan oppnås den?

Kjennetegn på et kryssermissil med et kjernekraftverk

Egenskapene til et kryssermissil med atomvåpen, som dukket opp i media umiddelbart etter Vladimir Putins tale, kan avvike fra de virkelige, som vil bli kjent senere. Til dags dato har følgende data om størrelsen og ytelsesegenskapene til raketten blitt offentlige:

Lengde
- hjemmeside- minst 12 meter,
- marsjering- minst 9 meter,

Rakettkroppsdiameter- ca 1 meter,
Saksbredde- ca 1,5 meter,
Halehøyde- 3,6 - 3,8 meter

Driftsprinsipp for et russisk atomdrevet kryssermissil

Utviklingen av atomdrevne missiler ble utført av flere land på en gang, og utviklingen startet tilbake i det fjerne 1960-tallet. Designene som ble foreslått av ingeniørene skilte seg bare ut i detaljer på en forenklet måte, operasjonsprinsippet kan beskrives som følger: atomreaktoren varmer blandingen inn i spesielle beholdere (; forskjellige varianter, fra ammoniakk til hydrogen) etterfulgt av frigjøring gjennom dyser under høytrykk. Versjonen av cruisemissilet som den russiske presidenten snakket om, passer imidlertid ikke til noen av eksemplene på design utviklet tidligere.

Faktum er at ifølge Putin har missilet en nesten ubegrenset rekkevidde. Dette kan selvsagt ikke forstås som at missilet kan fly i årevis, men det kan betraktes som en direkte indikasjon på at dets rekkevidde er mange ganger større enn flyrekkevidden til moderne kryssermissiler. Det andre punktet, som ikke kan ignoreres, er også relatert til den erklærte ubegrensede flyrekkevidden og følgelig driften av cruisemissilets kraftenhet. For eksempel hadde en heterogen termisk nøytronreaktor, testet i RD-0410-motoren, som ble utviklet av Kurchatov, Keldysh og Korolev, en testlevetid på bare 1 time, og i dette tilfellet kan det ikke være et ubegrenset flyrekkevidde for en slik atomdrevet kryssermissil.

Alt dette tyder på at russiske forskere har foreslått et helt nytt, tidligere uoverveid konsept av strukturen, der et stoff som har en mye økonomisk ressurs for forbruk over lange avstander, brukes til oppvarming og påfølgende utstøting fra dysen. Som et eksempel kan dette være en kjernefysisk luftpustemotor (NARE) av en helt ny type, hvor arbeidsmassen er atmosfærisk luft, pumpet inn i arbeidstanker av kompressorer, oppvarmet av en atominstallasjon og deretter frigjort gjennom dyser.

Det er også verdt å merke seg at kryssermissilet med en kjernekraftenhet annonsert av Vladimir Putin kan fly rundt aktive soner med luftvern- og luftvernsystemer. missilforsvar, og også holde veien til målet i lave og ultralave høyder. Dette er bare mulig ved å utstyre missilet med terrengfølgende systemer som er motstandsdyktige mot forstyrrelser skapt av fiendens elektroniske krigføringssystemer.

Noen få år
den nye oberstløytnanten oppdager Pluto.
Etter det ringer han laboratoriet,
for å finne ut den fremtidige skjebnen til kjernefysiske ramjet.

Dette er et fasjonabelt emne i dag, men det ser ut til at en kjernefysisk ramjetmotor er mye mer interessant, fordi den ikke trenger å ha med seg en arbeidsvæske.
Jeg antar at presidentens melding handlet om ham, men av en eller annen grunn begynte alle å skrive om YARD i dag???
La meg samle alt her på ett sted. Nysgjerrige tanker, sier jeg deg, dukker opp når du leser inn et emne. Og veldig ubehagelige spørsmål.

En ramjetmotor (ramjetmotor; det engelske uttrykket er ramjet, fra ram - ram) er en jetmotor som er den enkleste i klassen av luftpustende jetmotorer (ramjetmotorer) i design. Den tilhører typen direktereaksjons jetmotorer, der skyvekraften skapes utelukkende av jetstrømmen som strømmer fra dysen. Økningen i trykk som er nødvendig for motordrift oppnås ved å bremse den motgående luftstrømmen. En ramjet-motor er ute av drift ved lave flyhastigheter, spesielt ved null hastighet er det nødvendig med en eller annen akselerator for å få den til å fungere.

I andre halvdel av 1950-tallet, under den kalde krigen, ble det utviklet ramjet-design med en atomreaktor i USA og USSR.


Foto av: Leicht modifiziert aus http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pluto1955.jpg

Energikilden til disse ramjet-motorene (i motsetning til andre ramjet-motorer) er ikke den kjemiske reaksjonen av drivstoffforbrenning, men varmen som genereres av atomreaktoren i oppvarmingskammeret til arbeidsvæsken. Luften fra inngangsanordningen i en slik ramjet passerer gjennom reaktorkjernen, avkjøler den, varmer seg opp til driftstemperaturen (ca. 3000 K), og strømmer deretter ut av dysen med en hastighet som er sammenlignbar med eksoshastighetene for det meste avanserte kjemiske rakettmotorer. Mulige formål med et fly med en slik motor:
- interkontinentalt cruisefartøy med en atomladning;
- ett-trinns romfartsfly.

I begge land ble det laget kompakte, ressurssvake atomreaktorer som passet inn i dimensjonene stor rakett. I USA, under Pluto og Tory kjernefysiske ramjet-forskningsprogrammer, ble benkebranntester av Tory-IIC kjernefysiske ramjet-motor utført i 1964 (full effektmodus 513 MW i fem minutter med en skyvekraft på 156 kN). Ingen flytester ble utført, og programmet ble stengt i juli 1964. En av grunnene til nedleggelsen av programmet var forbedringen av utformingen av ballistiske missiler med kjemiske rakettmotorer, som fullt ut sikret løsningen av kampoppdrag uten bruk av ordninger med relativt dyre kjernefysiske ramjetmotorer.
Det er ikke vanlig å snakke om den andre i russiske kilder nå ...

Pluto-prosjektet skulle bruke flytaktikk i lav høyde. Denne taktikken sikret hemmelighold fra radarene til USSRs luftforsvarssystem.
For å oppnå hastigheten som en ramjet-motor ville fungere med, måtte Pluto skytes opp fra bakken ved hjelp av en pakke med konvensjonelle rakettforsterkere. Oppskytingen av atomreaktoren begynte først etter at Pluto nådde marsjhøyde og var tilstrekkelig fjernet fra befolkede områder. Atommotoren, som ga et nesten ubegrenset aksjonsområde, tillot raketten å fly i sirkler over havet mens den ventet på ordren om å gå over til supersonisk hastighet mot et mål i USSR.

SLAM konseptdesign

Det ble besluttet å gjennomføre en statisk test av en fullskala reaktor, som var beregnet på en ramjet-motor.
Siden Pluto-reaktoren ble ekstremt radioaktiv etter oppskyting, ble den levert til teststedet via en spesialbygd, helautomatisert jernbanelinje. Langs denne linjen beveget reaktoren seg over en avstand på omtrent to mil, som skilte det statiske teststativet og den massive "demonterings"-bygningen. I bygget ble den «varme» reaktoren demontert for inspeksjon ved hjelp av fjernstyrt utstyr. Forskere fra Livermore observerte testprosessen ved hjelp av et TV-system, som var plassert i en tinnhangar langt fra teststativet. For sikkerhets skyld var hangaren utstyrt med et anti-strålingsly med to ukers tilførsel av mat og vann.
Bare for å levere betongen som trengs for å bygge rivebygningens vegger (som var seks til åtte fot tykke), kjøpte USAs regjering en hel gruve.
Millioner av pund med trykkluft ble lagret i 25 mil med oljeproduksjonsrør. De trykkluft var ment å brukes til å simulere forholdene der en ramjet-motor befinner seg under flyging i marsjfart.
For å sikre høyt lufttrykk i systemet, lånte laboratoriet gigantiske kompressorer fra ubåtbasen i Groton, Connecticut.
Testen, der enheten kjørte på full effekt i fem minutter, krevde å tvinge et tonn luft gjennom ståltanker som var fylt med mer enn 14 millioner stålkuler med en diameter på 4 cm. Disse tankene ble varmet opp til 730 grader ved hjelp av varmeelementer olje ble brent.

Tori-2S er installert på en jernbaneplattform og er klar for vellykket testing. mai 1964

Den 14. mai 1961 holdt ingeniører og forskere i hangaren som eksperimentet ble kontrollert fra, pusten da verdens første kjernefysiske ramjetmotor, montert på en knallrød jernbaneplattform, annonserte fødselen med et høyt brøl. Tori-2A ble lansert i bare noen få sekunder, hvor den ikke utviklet sin nominelle kraft. Testen ble imidlertid ansett som vellykket. Det viktigste var at reaktoren ikke antente, noe noen representanter for Atomenergikomiteen var ekstremt redde for. Nesten umiddelbart etter testene begynte Merkle arbeidet med å lage en andre Tory-reaktor, som skulle ha mer kraft med mindre vekt.
Arbeidet med Tori-2B har ikke kommet lenger enn til tegnebrettet. I stedet bygde Livermores umiddelbart Tory-2C, som brøt stillheten i ørkenen tre år etter å ha testet den første reaktoren. En uke senere ble reaktoren startet på nytt og drevet med full effekt (513 megawatt) i fem minutter. Det viste seg at radioaktiviteten til eksosen var betydelig mindre enn forventet. Disse testene ble også deltatt av luftforsvarets generaler og tjenestemenn fra Atomic Energy Committee.

På dette tidspunktet begynte kundene fra Pentagon som finansierte Pluto-prosjektet å bli overvunnet av tvil. Siden missilet ble skutt opp fra amerikansk territorium og fløy over territoriet til amerikanske allierte i lav høyde for å unngå oppdagelse av sovjetiske luftvernsystemer, lurte noen militærstrateger på om missilet ville utgjøre en trussel mot de allierte. Selv før Pluto-missilet slipper bomber på fienden, vil det først bedøve, knuse og til og med bestråle allierte. (Pluto som fløy over hodet var forventet å produsere ca. 150 desibel støy på bakken. Til sammenligning var støynivået til raketten som sendte amerikanerne til Månen (Saturn V) 200 desibel ved full skyvekraft.) Selvfølgelig ville sprukket trommehinne være det minste av dine problemer hvis du befant deg med en naken reaktor som flyr over hodet og steker deg som en kylling med gamma- og nøytronstråling.

Tori-2C

Selv om rakettens skapere hevdet at Pluto også i seg selv var unnvikende, uttrykte militæranalytikere forvirring over hvordan noe så bråkete, varmt, stort og radioaktivt kunne forbli uoppdaget så lenge det tok å fullføre oppdraget. Samtidig hadde det amerikanske luftvåpenet allerede begynt å utplassere Atlas- og Titan-ballistiske missiler, som var i stand til å nå mål flere timer før en flygende reaktor, og USSRs anti-missilsystem, hvor frykten ble den viktigste drivkraften for opprettelsen av Pluto, ble aldri et hinder for ballistiske missiler, til tross for vellykkede testavskjæringer. Kritikere av prosjektet kom med sin egen dekoding av akronymet SLAM – sakte, lavt og rotete – sakte, lavt og skittent. Etter den vellykkede testingen av Polaris-missilet, begynte også marinen, som i utgangspunktet hadde uttrykt interesse for å bruke missilene til oppskyting fra ubåter eller skip, å forlate prosjektet. Og til slutt var kostnaden for hver rakett 50 millioner dollar. Pluto ble Pluto en teknologi uten bruksområder, et våpen uten levedyktige mål.

Den siste spikeren i Plutos kiste var imidlertid bare ett spørsmål. Det er så villedende enkelt at livermoreittene kan unnskyldes for bevisst ikke å ta hensyn til det. "Hvor skal man utføre reaktorflygingstester? Hvordan overbeviser du folk om at raketten under flyturen ikke vil miste kontrollen og fly over Los Angeles eller Las Vegas i lav høyde?» spurte Livermore Laboratory-fysiker Jim Hadley, som jobbet med Pluto-prosjektet helt til slutten. Han jobber for tiden med å oppdage atomprøver som utføres i andre land for enhet Z. Etter Hadleys egen innrømmelse var det ingen garantier for at missilet ikke ville komme ut av kontroll og bli til et flygende Tsjernobyl.
Flere løsninger på dette problemet er foreslått. Den ene ville være en Pluto-oppskyting nær Wake Island, hvor raketten ville fly på åttefigurer over USAs del av havet. "Hot" missiler skulle senkes på 7 kilometers dyp i havet. Men selv når Atomic Energy Commission overtalte folk til å tenke på stråling som en ubegrenset energikilde, var forslaget om å dumpe mange strålingsforurensede raketter i havet nok til å stoppe arbeidet.
1. juli 1964, syv år og seks måneder etter arbeidets start, ble Pluto-prosjektet stengt av Atomenergikommisjonen og Luftforsvaret.

Med noen års mellomrom oppdager en ny oberstløytnant i luftforsvaret Pluto, sa Hadley. Etter dette ringer han laboratoriet for å finne ut den videre skjebnen til kjernefysiske ramjet. Oberstløytnantenes entusiasme forsvinner umiddelbart etter at Hadley snakker om problemer med stråling og flyprøver. Ingen ringte Hadley mer enn én gang.
Hvis noen ønsker å bringe Pluto tilbake til livet, kan han kanskje finne noen rekrutter i Livermore. Det vil imidlertid ikke være mange av dem. Ideen om hva som kan bli et vanvittig våpen er best igjen i fortiden.

Tekniske egenskaper for SLAM-raketten:
Diameter - 1500 mm.
Lengde - 20000 mm.
Vekt - 20 tonn.
Rekkevidden er ubegrenset (teoretisk).
Hastigheten ved havnivå er Mach 3.
Bevæpning - 16 termonukleære bomber (hver med en kapasitet på 1 megatonn).
Motor - kjernereaktor(effekt 600 megawatt).
Veiledningssystem - treghet + TERCOM.
Maksimal hudtemperatur er 540 grader Celsius.
Flyskrogmaterialet er høytemperatur Rene 41 rustfritt stål.
Manteltykkelse - 4 - 10 mm.

Likevel er den kjernefysiske ramjetmotoren lovende som et fremdriftssystem for ett-trinns romfartsfly og høyhastighets interkontinentale tungtransportfly. Dette tilrettelegges av muligheten for å lage en kjernefysisk ramjet som er i stand til å operere med subsoniske og null flyhastigheter i rakettmotormodus, ved å bruke drivmiddelreserver om bord. Det vil si at for eksempel et romfartøy med en kjernefysisk ramjet starter (inkludert tar av), leverer arbeidsvæske til motorene fra tankene ombord (eller utenbords) og, etter å ha nådd hastigheter fra M = 1, går over til å bruke atmosfærisk luft .

Som Russlands president V.V. Putin sa, i begynnelsen av 2018, "fant det sted en vellykket oppskyting av et kryssermissil med et atomkraftverk." Videre, ifølge ham, er rekkevidden til et slikt kryssermissil «ubegrenset».

Jeg lurer på i hvilken region testene ble utført og hvorfor de ble slengt ut av de aktuelle overvåkingstjenestene for kjernefysiske tester. Eller er høstutgivelsen av ruthenium-106 i atmosfæren på en eller annen måte forbundet med disse testene? De. Innbyggerne i Chelyabinsk ble ikke bare drysset med ruthenium, men også stekt?
Kan du finne ut hvor denne raketten falt? Enkelt sagt, hvor ble atomreaktoren brutt opp? På hvilken treningsbane? På Novaja Zemlja?

**************************************** ********************

La oss nå lese litt om kjernefysiske rakettmotorer, selv om det er en helt annen historie

En kjernefysisk rakettmotor (NRE) er en type rakettmotor som bruker energien fra fisjon eller fusjon av kjerner for å skape jet-skyvekraft. De kan være flytende (varmer en flytende arbeidsvæske i et varmekammer fra en atomreaktor og frigjør gass gjennom en dyse) og pulseksplosive ( atomeksplosjoner lav effekt i en like lang periode).
En tradisjonell kjernefysisk fremdriftsmotor som helhet er en struktur som består av et varmekammer med en atomreaktor som varmekilde, et arbeidsvæsketilførselssystem og en dyse. Arbeidsvæsken (vanligvis hydrogen) tilføres fra tanken til reaktorkjernen, hvor den passerer gjennom kanaler oppvarmet av kjernefysisk nedbrytningsreaksjon, varmes opp til høye temperaturer og deretter kastes ut gjennom dysen, og skaper jet-trykk. Eksistere ulike design NRE: fastfase, flytende fase og gassfase - tilsvarende tilstanden for aggregering av kjernebrensel i reaktorkjernen - fast, smeltet eller høytemperaturgass (eller til og med plasma).


Øst. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1822546

RD-0410 (GRAU Index - 11B91, også kjent som "Irgit" og "IR-100") - den første og eneste sovjetiske kjernefysiske rakettmotoren 1947-78. Den ble utviklet ved designbyrået Khimavtomatika, Voronezh.
RD-0410 brukte en heterogen termisk nøytronreaktor. Designet inkluderte 37 drivstoffelementer, dekket med termisk isolasjon som skilte dem fra moderatoren. ProsjektDet var tenkt at hydrogenstrømmen først passerte gjennom reflektoren og moderatoren, holdt deres temperatur ved romtemperatur, og deretter inn i kjernen, hvor den ble varmet opp til 3100 K. Ved stativet ble reflektoren og moderatoren avkjølt med et separat hydrogen strømme. Reaktoren gjennomgikk en betydelig serie med tester, men ble aldri testet i hele driftstiden. Komponentene utenfor reaktoren var fullstendig oppbrukt.

********************************

Og dette er en amerikansk kjernefysisk rakettmotor. Diagrammet hans var i tittelbildet


Forfatter: NASA - Great Images in NASA Description, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) er et felles program av US Atomic Energy Commission og NASA for å lage en kjernefysisk rakettmotor (NRE), som varte til 1972.
NERVA demonstrerte at det kjernefysiske fremdriftssystemet var levedyktig og egnet for romutforskning, og på slutten av 1968 bekreftet SNPO at NERVAs nyeste modifikasjon, NRX/XE, oppfylte kravene til et bemannet oppdrag til Mars. Selv om NERVA-motorene ble bygget og testet i størst mulig grad og ble ansett som klare for installasjon på et romfartøy, ble det meste av det amerikanske romfartsprogrammet kansellert av Nixon-administrasjonen.

NERVA har blitt vurdert av AEC, SNPO og NASA som et svært vellykket program som har nådd eller overgått målene. hovedmålet programmet var å "etablere et teknisk grunnlag for kjernefysiske rakettfremdriftssystemer som skal brukes i design og utvikling av fremdriftssystemer for romfart." Nesten alle romprosjekter som bruker kjernefysiske fremdriftsmotorer er basert på NERVA NRX- eller Pewee-design.

Mars-oppdrag var ansvarlige for NERVAs bortgang. Kongressmedlemmer fra begge politiske partier har bestemt at et bemannet oppdrag til Mars vil være en stilltiende forpliktelse for USA til å støtte det kostbare romkappløpet i flere tiår. Hvert år ble RIFT-programmet forsinket og NERVAs mål ble mer komplekse. Tross alt, selv om NERVA-motoren hadde mange vellykkede tester og sterk støtte fra kongressen, forlot den aldri jorden.

I november 2017 publiserte China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) et veikart for utviklingen av Kinas romprogram for perioden 2017-2045. Det sørger spesielt for å lage et gjenbrukbart skip drevet av en kjernefysisk rakettmotor.

Skeptikere hevder at opprettelsen av en kjernefysisk motor ikke er et betydelig fremskritt innen vitenskap og teknologi, men bare en "modernisering av en dampkjele", der i stedet for kull og ved, uran fungerer som brensel, og hydrogen fungerer som en arbeidsvæske. Er NRE (atomjetmotoren) så håpløs? La oss prøve å finne ut av det.

De første rakettene

Alle menneskehetens prestasjoner i utforskningen av verdensrommet nær jorden kan trygt tilskrives kjemiske jetmotorer. Driften av slike kraftenheter er basert på omdannelsen av energien til den kjemiske reaksjonen av drivstoffforbrenning i et oksidasjonsmiddel til den kinetiske energien til jetstrømmen, og følgelig raketten. Drivstoffet som brukes er parafin, flytende hydrogen, heptan (for rakettmotorer med flytende drivstoff (LPRE)) og en polymerisert blanding av ammoniumperklorat, aluminium og jernoksid (for rakettmotorer med fast drivstoff (SDRE)).

Det er allment kjent at de første rakettene som ble brukt til fyrverkeri dukket opp i Kina i det andre århundre f.Kr. De steg opp i himmelen takket være energien til pulvergasser. Den teoretiske forskningen til den tyske våpensmeden Konrad Haas (1556), den polske generalen Kazimir Semenovich (1650) og den russiske generalløytnanten Alexander Zasyadko ga et betydelig bidrag til utviklingen av rakettteknologi.

American fikk patent på oppfinnelsen av den første raketten med en flytende drivmiddelmotor vitenskapsmann Robert Goddard. Apparatet hans, som veide 5 kg og omtrent 3 m langt, gikk på bensin og flytende oksygen, tok 2,5 s i 1926. fløy 56 meter.

Jager fart

Seriøst eksperimentelt arbeid med å lage serielle kjemiske jetmotorer startet på 30-tallet av forrige århundre. I Sovjetunionen regnes V. P. Glushko og F. A. Tsander med rette som pionerene innen rakettmotorkonstruksjon. Med deres deltakelse ble kraftenhetene RD-107 og RD-108 utviklet, som sikret USSRs forrang i romutforskning og la grunnlaget for Russlands fremtidige lederskap innen bemannet romutforskning.

Under moderniseringen av væsketurbinmotoren ble det klart at den teoretiske topphastighet jetstrømmen vil ikke kunne overstige 5 km/s. Dette kan være nok til å studere verdensrommet nær jorden, men flyreiser til andre planeter, og enda mer til stjernene, vil fortsatt være en drøm for menneskeheten. Som et resultat begynte det allerede i midten av forrige århundre å dukke opp prosjekter for alternative (ikke-kjemiske) rakettmotorer. De mest populære og lovende installasjonene var de som brukte energien fra kjernefysiske reaksjoner. De første eksperimentelle prøvene av kjernefysiske rommotorer (NRE) i Sovjetunionen og USA besto tester tilbake i 1970. Etter Tsjernobyl-katastrofen, under offentlig press, ble imidlertid arbeidet i dette området suspendert (i USSR i 1988, i USA - siden 1994).

Driften av kjernekraftverk er basert på de samme prinsippene som termokjemiske. Den eneste forskjellen er at oppvarmingen av arbeidsvæsken utføres av energien fra forfall eller fusjon av kjernebrensel. Energieffektiviteten til slike motorer overstiger betydelig de kjemiske. For eksempel er energien som kan frigjøres av 1 kg av det beste drivstoffet (en blanding av beryllium med oksygen) 3 × 107 J, mens for poloniumisotoper Po210 er denne verdien 5 × 1011 J.

Den frigjorte energien i en atommotor kan brukes på forskjellige måter:

oppvarming av arbeidsvæsken som sendes ut gjennom dysene, som i en tradisjonell rakettmotor med flytende drivmiddel, etter konvertering til elektrisitet, ioniserende og akselererende partikler av arbeidsvæsken, og skaper en impuls direkte ved fisjon eller synteseprodukter Selv vanlig vann kan fungere som en arbeidsvæske, men bruken av alkohol vil være mye mer effektiv, ammoniakk eller flytende hydrogen. Avhengig av aggregeringstilstanden til drivstoffet til reaktoren, er kjernefysiske rakettmotorer delt inn i fast-, væske- og gassfase. Den mest utviklede kjernefysiske fremdriftsmotoren er med en fastfase fisjonsreaktor, som bruker brenselstaver (brenselelementer) som brukes i kjernekraftverk som brensel. Den første slike motoren, som en del av det amerikanske Nerva-prosjektet, gjennomgikk bakketesting i 1966, og fungerte i omtrent to timer.

Designfunksjoner

I hjertet av enhver atomkraft rommotor ligger en reaktor bestående av en kjerne og en berylliumreflektor plassert i et krafthus. Spaltningen av atomer av et brennbart stoff, vanligvis uran U238, anriket på U235-isotoper, skjer i kjernen. For å gi visse egenskaper til forfallsprosessen til kjerner, er moderatorer også plassert her - ildfast wolfram eller molybden. Hvis moderatoren inngår i brenselstavene, kalles reaktoren homogen, og hvis den er plassert separat, kalles den heterogen. Kjernefysisk motor inkluderer også en arbeidsvæsketilførselsenhet, kontroller, skyggestrålingsbeskyttelse og en dyse. Strukturelle elementer og komponenter i reaktoren, som opplever høye termiske belastninger, avkjøles av arbeidsfluidet, som deretter pumpes inn i brenselenhetene av en turbopumpeenhet. Her varmes det opp til nesten 3000˚C. Arbeidsvæsken strømmer gjennom munnstykket og skaper strålekraft.

Typiske reaktorkontroller er kontrollstaver og dreieskiver laget av et nøytronabsorberende stoff (bor eller kadmium). Stavene plasseres direkte i kjernen eller i spesielle reflektornisjer, og de roterende tromlene plasseres i periferien av reaktoren. Ved å flytte stengene eller dreie tromlene, endres antall spaltbare kjerner per tidsenhet, og regulerer nivået av energifrigjøring av reaktoren, og følgelig dens termiske kraft.

For å redusere intensiteten av nøytron- og gammastråling, som er farlig for alle levende ting, plasseres primære reaktorbeskyttelseselementer i kraftbygget.

Økt effektivitet

En væskefase kjernefysisk motor ligner i driftsprinsipp og design som fastfasemotorer, men drivstoffets flytende tilstand gjør det mulig å øke reaksjonstemperaturen, og følgelig kraftenhetens skyvekraft. Så hvis for kjemiske enheter (flytende turbojetmotorer og rakettmotorer med fast drivstoff) den maksimale spesifikke impulsen (jetstrømhastighet) er 5 420 m/s, for fastfase kjernefysiske motorer og 10 000 m/s er langt fra grensen, så gjennomsnittsverdien av denne indikatoren for gassfase kjernefysiske drivgassmotorer ligger i området 30 000 - 50 000 m/s.

Det er to typer gassfase atommotorprosjekter:

En åpen syklus, der en kjernefysisk reaksjon skjer inne i en plasmasky av en arbeidsvæske som holdes av et elektromagnetisk felt og absorberer all den genererte varmen. Temperaturene kan nå flere titusenvis av grader. I dette tilfellet er det aktive området omgitt av et varmebestandig stoff (for eksempel kvarts) - en kjernefysisk lampe som fritt overfører utsendt energi I installasjoner av den andre typen vil temperaturen på reaksjonen være begrenset av smeltepunktet av kolbematerialet. Samtidig reduseres energieffektiviteten til en kjernefysisk rommotor noe (spesifikk impuls opp til 15 000 m/s), men effektiviteten og strålingssikkerheten økes.

Praktiske prestasjoner

Formelt regnes den amerikanske vitenskapsmannen og fysikeren Richard Feynman for å være oppfinneren av atomkraftverket. Start av storstilt utviklings- og etableringsarbeid atommotorer for romfartøy som en del av Rover-programmet ble gitt ved Los Alamos Research Center (USA) i 1955. Amerikanske oppfinnere foretrakk installasjoner med en homogen atomreaktor. Den første eksperimentelle prøven av "Kiwi-A" ble satt sammen på et anlegg ved atomsenteret i Albuquerque (New Mexico, USA) og testet i 1959. Reaktoren ble plassert vertikalt på stativet med dysen oppover. Under testene ble en oppvarmet strøm av brukt hydrogen sluppet direkte ut i atmosfæren. Og selv om rektor jobbet med lav effekt i bare rundt 5 minutter, inspirerte suksessen utviklerne.

I Sovjetunionen ble en kraftig drivkraft for slik forskning gitt av møtet mellom de "tre store K-ene" som fant sted i 1959 ved Institute of Atomic Energy - skaperen av atombomben I.V. Kurchatov, sjefsteoretikeren for russisk kosmonautikk M.V. Keldysh og den generelle designeren av sovjetiske raketter S.P. Queen. I motsetning til den amerikanske modellen hadde den sovjetiske RD-0410-motoren, utviklet ved designbyrået til Khimavtomatika-foreningen (Voronezh), en heterogen reaktor. Brannprøver fant sted på en treningsbane nær Semipalatinsk i 1978.

Det er verdt å merke seg at det ble opprettet ganske mange teoretiske prosjekter, men saken kom aldri til praktisk gjennomføring. Årsakene til dette var tilstedeværelsen av et stort antall problemer innen materialvitenskap, og mangel på menneskelige og økonomiske ressurser.

Merk: en viktig praktisk prestasjon var flytestingen av atomdrevne fly. I USSR var det mest lovende det eksperimentelle strategiske bombeflyet Tu-95LAL, i USA - B-36.

Prosjekt "Orion" eller pulserende kjernefysiske rakettmotorer

For flyreiser i verdensrommet ble en pulserende atommotor først foreslått brukt i 1945 av en amerikansk matematiker av polsk opprinnelse, Stanislaw Ulam. I det neste tiåret ble ideen utviklet og foredlet av T. Taylor og F. Dyson. Poenget er at energien til små atomladninger, detonert i et stykke fra skyveplattformen på bunnen av raketten, gir den stor akselerasjon.

Under Orion-prosjektet, som ble skutt opp i 1958, var det planlagt å utstyre en rakett med nettopp en slik motor som var i stand til å levere mennesker til overflaten av Mars eller banen til Jupiter. Mannskapet, plassert i baugen, ville være beskyttet mot de destruktive effektene av gigantiske akselerasjoner av en dempeanordning. Resultatet av detaljert ingeniørarbeid var marsjertester av en storskala mock-up av skipet for å studere flystabilitet (vanlige eksplosiver ble brukt i stedet for atomladninger). På grunn av de høye kostnadene ble prosjektet stengt i 1965.

Lignende ideer for å lage et "eksplosivt fly" ble uttrykt av den sovjetiske akademikeren A. Sakharov i juli 1961. For å lansere skipet i bane, foreslo forskeren å bruke konvensjonelle rakettmotorer med flytende drivstoff.

Alternative prosjekter

Et stort antall prosjekter gikk aldri utover teoretisk forskning. Blant dem var det mange originale og veldig lovende. Ideen om et atomkraftverk basert på spaltbare fragmenter er bekreftet. Designfunksjoner og utformingen av denne motoren gjør det mulig å klare seg uten arbeidsvæske i det hele tatt. Jetstrømmen, som gir de nødvendige skyveegenskaper, er dannet av brukt kjernefysisk materiale. Reaktoren er basert på roterende skiver med subkritisk kjernemasse (atomfisjonskoeffisient mindre enn enhet). Når den roterer i sektoren av skiven som ligger i kjernen, startes en kjedereaksjon og råtnende høyenergiatomer ledes inn i motordysen og danner en jetstrøm. De bevarte intakte atomene vil delta i reaksjonen ved de neste omdreiningene av drivstoffskiven.

Prosjekter med en kjernefysisk motor for skip som utfører visse oppgaver i verdensrommet nær jorden, basert på RTG-er (radioisotope termoelektriske generatorer), er ganske gjennomførbare, men slike installasjoner er lite lovende for interplanetære, og enda mer interstellare flyvninger.

Kjernefysiske fusjonsmotorer har et enormt potensial. Allerede på det nåværende utviklingsstadiet av vitenskap og teknologi er en pulserende installasjon ganske gjennomførbar, der, i likhet med Orion-prosjektet, vil termonukleære ladninger detoneres under bunnen av raketten. Imidlertid anser mange eksperter implementering av kontrollert kjernefysisk fusjon som et spørsmål om nær fremtid.

Fordeler og ulemper med atomdrevne motorer

De ubestridelige fordelene ved å bruke kjernefysiske motorer som kraftenheter for romfartøyer inkluderer deres høye energieffektivitet, gir høy spesifikk impuls og god skyvekraft (opptil tusen tonn i luftløst rom), og imponerende energireserver under autonom drift. Det nåværende nivået av vitenskapelig og teknologisk utvikling gjør det mulig å sikre den komparative kompaktheten til en slik installasjon.

Den største ulempen med kjernefysiske fremdriftsmotorer, som forårsaket innskrenkning av design- og forskningsarbeid, er den høye strålingsfaren. Dette gjelder spesielt når man utfører bakkebaserte branntester, som et resultat av at radioaktive gasser, uranforbindelser og dets isotoper, og de destruktive effektene av penetrerende stråling kan komme inn i atmosfæren sammen med arbeidsvæsken. Av samme grunner er det uakseptabelt å skyte opp et romfartøy utstyrt med en atommotor direkte fra jordoverflaten.

Nåtid og fremtid

I følge akademikeren ved det russiske vitenskapsakademiet, daglig leder"Keldysh Center" Anatoly Koroteev, en fundamentalt ny type atommotor i Russland vil bli opprettet i nær fremtid. Essensen av tilnærmingen er at energien til romreaktoren ikke vil bli rettet til direkte oppvarming av arbeidsfluidet og dannelse av en jetstrøm, men til å produsere elektrisitet. Rollen til flyttemannen i installasjonen er gitt til plasma motor, hvis spesifikke skyvekraft er 20 ganger høyere enn skyvekraften til kjemiske rakettfarkoster som eksisterer i dag. Hovedbedriften for prosjektet er en avdeling av det statlige selskapet Rosatom, JSC NIKIET (Moskva).

Fullskala prototypetester ble vellykket fullført tilbake i 2015 på grunnlag av NPO Mashinostroeniya (Reutov). Datoen for oppstart av flyprøver av atomkraftverket er november i år. De viktigste elementene og systemene vil måtte testes, inkludert om bord på ISS.

Den nye russiske atommotoren opererer i en lukket syklus, som fullstendig eliminerer radioaktive stoffer inn i det omkringliggende rommet. Masse- og dimensjonsegenskapene til hovedelementene i kraftverket sikrer bruk med eksisterende innenlandske Proton og Angara bæreraketter.

Sergeev Alexey, 9 "A"-klasse, kommunal utdanningsinstitusjon "Secondary School No. 84"

Vitenskapelig konsulent: , visedirektør for det ideelle partnerskapet for vitenskapelige og innovative aktiviteter "Tomsk Atomic Center"

Leder: , fysikklærer, Kommunal utdanningsinstitusjon “Secondary School No. 84” CATO Seversk

Introduksjon

Fremdriftssystemer om bord i et romfartøy er designet for å skape skyvekraft eller fart. Avhengig av hvilken type skyvekraft som brukes, er fremdriftssystemet delt inn i kjemisk (CHRD) og ikke-kjemisk (NCRD). CRD-er er delt inn i flytende drivstoffmotorer (LPRE), rakettmotorer med fast drivstoff (solid propellant-motorer) og kombinerte rakettmotorer (RCR). I sin tur er ikke-kjemiske fremdriftssystemer delt inn i kjernefysiske (NRE) og elektriske (EP). Den store vitenskapsmannen Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky for et århundre siden skapte den første modellen av et fremdriftssystem som fungerte på solide og flytende drivstoff. Etterpå, i andre halvdel av 1900-tallet, ble tusenvis av flyvninger utført ved bruk av hovedsakelig flytende drivstoffmotorer og rakettmotorer med fast drivstoff.

Men for tiden, for flyreiser til andre planeter, for ikke å nevne stjernene, blir bruken av rakettmotorer med flytende drivstoff og rakettmotorer med fast drivstoff stadig mer ulønnsomt, selv om mange rakettmotorer har blitt utviklet. Mest sannsynlig har evnene til rakettmotorer med flytende drivstoff og rakettmotorer med fast drivstoff helt utmattet seg selv. Årsaken her er at den spesifikke impulsen til alle kjemiske thrustere er lav og ikke overstiger 5000 m/s, noe som krever langvarig drift av thrusteren og følgelig store drivstoffreserver for utvikling av tilstrekkelig høye hastigheter, eller, som det er vanlig i astronautikk, kreves det store verdier av Tsiolkovsky-tallet, dvs. forholdet mellom massen til den drevne raketten og massen til den tomme. Så LV Energiya, lanserer 100 tonn i lav bane nyttelast, har en utskytningsmasse på rundt 3000 tonn, noe som gir Tsiolkovsky-tallet en verdi innenfor 30.

For en flytur til Mars, for eksempel, bør Tsiolkovsky-tallet være enda høyere og nå verdier fra 30 til 50. Det er lett å anslå det med en nyttelast på rundt 1000 tonn, og det er innenfor disse grensene at minimumsmassen nødvendig for å sørge for alt som er nødvendig for mannskapet som starter til Mars, varierer. Tatt i betraktning drivstofftilførselen for returflyvningen til Jorden, må den opprinnelige massen til romfartøyet være minst 30 000 tonn, noe som klart er utenfor utviklingsnivået til moderne astronautikk, basert på bruk av flytende drivstoffmotorer og rakettmotorer med fast drivstoff.

For at bemannede mannskaper skal nå selv de nærmeste planetene, er det derfor nødvendig å utvikle bæreraketter på motorer som opererer etter andre prinsipper enn kjemisk fremdrift. De mest lovende i denne forbindelse er elektriske jetmotorer (EPE), termokjemiske rakettmotorer og kjernefysiske jetmotorer (NRE).

1.Grunnleggende konsepter

En rakettmotor er en jetmotor som ikke bruker miljøet (luft, vann) til drift. Kjemiske rakettmotorer er de mest brukte. Andre typer rakettmotorer utvikles og testes – elektriske, kjernefysiske og andre. De enkleste rakettmotorene som kjører på komprimerte gasser er også mye brukt på romstasjoner og kjøretøy. Vanligvis bruker de nitrogen som arbeidsvæske. /1/

Klassifisering av fremdriftssystemer

2. Formål med rakettmotorer

I henhold til deres formål er rakettmotorer delt inn i flere hovedtyper: akselerasjon (start), bremsing, fremdrift, kontroll og andre. Rakettmotorer brukes først og fremst på raketter (derav navnet). I tillegg brukes rakettmotorer noen ganger i luftfart. Rakettmotorer er hovedmotorene innen astronautikk.

Militære (kamp) missiler har vanligvis solide drivstoffmotorer. Dette skyldes det faktum at en slik motor fylles på fabrikken og ikke krever vedlikehold for hele lagringen og levetiden til selve raketten. Fastbrenselmotorer brukes ofte som boostere for romraketter. De brukes spesielt mye i denne egenskapen i USA, Frankrike, Japan og Kina.

Flytende rakettmotorer har høyere skyvekraft enn solide rakettmotorer. Derfor brukes de til å skyte opp romraketter i bane rundt jorden og til interplanetære flyvninger. De viktigste flytende drivmidlene for raketter er parafin, heptan (dimetylhydrazin) og flytende hydrogen. For slike typer drivstoff kreves et oksidasjonsmiddel (oksygen). Salpetersyre og flytende oksygen brukes som oksidasjonsmidler i slike motorer. Salpetersyre er dårligere enn flytende oksygen når det gjelder oksiderende egenskaper, men krever ikke å opprettholde et spesielt temperaturregime under lagring, tanking og bruk av missiler

Motorer for romflyvninger skiller seg fra de på jorden ved at de må produsere mest mulig kraft med minst mulig masse og volum. I tillegg er de underlagt krav som eksepsjonelt høy effektivitet og pålitelighet, og betydelig driftstid. Basert på typen energi som brukes, er romfartøyets fremdriftssystemer delt inn i fire typer: termokjemisk, kjernefysisk, elektrisk, sol-seil. Hver av de listede typene har sine egne fordeler og ulemper og kan brukes under visse forhold.

For tiden skytes romskip, orbitalstasjoner og ubemannede jordsatellitter ut i verdensrommet av raketter utstyrt med kraftige termokjemiske motorer. Det finnes også miniatyrmotorer med lav skyvekraft. Dette er en mindre kopi av kraftige motorer. Noen av dem kan passe i håndflaten din. Skyvekraften til slike motorer er veldig liten, men det er nok til å kontrollere skipets posisjon i rommet

3. Termokjemiske rakettmotorer.

Det er kjent at i en forbrenningsmotor, ovnen til en dampkjel - uansett hvor forbrenning oppstår, spilles den mest aktive rollen av atmosfærisk oksygen. Det er ingen luft i det ytre rom, og for at rakettmotorer skal operere i verdensrommet, er det nødvendig å ha to komponenter - drivstoff og oksidasjonsmiddel.

Flytende termokjemiske rakettmotorer bruker alkohol, parafin, bensin, anilin, hydrazin, dimetylhydrazin og flytende hydrogen som drivstoff. Flytende oksygen, hydrogenperoksid og Salpetersyre. Kanskje i fremtiden vil flytende fluor bli brukt som et oksidasjonsmiddel når metoder for lagring og bruk av et så aktivt kjemikalie blir oppfunnet

Drivstoff og oksidasjonsmiddel for flytende jetmotorer lagres separat i spesielle tanker og tilføres forbrenningskammeret ved hjelp av pumper. Når de kombineres i brennkammeret, når temperaturene 3000 – 4500 °C.

Forbrenningsprodukter, som ekspanderer, oppnår hastigheter fra 2500 til 4500 m/s. Når de skyver av fra motorhuset, skaper de jetkraft. Samtidig, jo større massen og hastigheten til gasstrømmen er, desto større skyvekraft har motoren.

Den spesifikke skyvekraften til motorer estimeres vanligvis ut fra mengden skyvekraft som skapes per masseenhet drivstoff som er brent på ett sekund. Denne mengden kalles den spesifikke impulsen til en rakettmotor og måles i sekunder (kg skyvekraft / kg brent drivstoff per sekund). De beste rakettmotorene med fast brensel har en spesifikk impuls på opptil 190 s, det vil si at 1 kg drivstoff som brenner på ett sekund skaper en skyvekraft på 190 kg. En hydrogen-oksygen rakettmotor har en spesifikk impuls på 350 s. Teoretisk sett kan en hydrogen-fluormotor utvikle en spesifikk impuls på mer enn 400 s.

Den ofte brukte flytende rakettmotorkretsen fungerer som følger. Komprimert gass skaper det nødvendige trykket i tanker med kryogent drivstoff for å forhindre forekomst av gassbobler i rørledninger. Pumper leverer drivstoff til rakettmotorer. Drivstoff sprøytes inn i forbrenningskammeret gjennom et stort antall injektorer. Et oksidasjonsmiddel sprøytes også inn i forbrenningskammeret gjennom dysene.

I enhver bil, når drivstoff brenner, dannes det store varmestrømmer som varmer opp motorveggene. Hvis du ikke avkjøler veggene i kammeret, vil det raskt brenne ut, uansett hvilket materiale det er laget av. En flytende jetmotor kjøles vanligvis av en av drivstoffkomponentene. For dette formålet er kammeret laget av to vegger. Den kalde komponenten av drivstoffet strømmer i gapet mellom veggene.

Aluminium" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">aluminium, etc. Spesielt som tilsetning til konvensjonelle drivstoff, som hydrogen-oksygen. Slike "ternære sammensetninger" kan gi høyest mulig hastighet for kjemiske drivstoff utmattelse - opptil 5 km/s Men dette er praktisk talt grensen for kjemiens ressurser Selv om flytende rakettmotorer fortsatt dominerer i den foreslåtte beskrivelsen, må det sies at den første termokjemiske rakettmotoren som bruker fast brensel, ble skapt i menneskehetens historie. . Fast brensel rakettmotor - for eksempel spesialkrutt - er plassert direkte i forbrenningskammeret med en jetdyse - det er hele utformingen av det faste drivstoffet rakettmotoren med solid drivmiddel (oppskyting, opprettholdelse eller kombinert militære anliggender) er preget av tilstedeværelsen av utskytnings- og fremdriftsmotorer. launcher og dens første akselerasjon. Sustainer-rakettmotoren med solid drivmiddel er designet for å opprettholde en konstant flyhastighet for raketten på hoveddelen (fremdrifts-) av flybanen. Forskjellene mellom dem ligger hovedsakelig i utformingen av forbrenningskammeret og profilen til forbrenningsflaten til drivstoffladningen, som bestemmer hastigheten på drivstoffforbrenningen som driftstiden og motorkraften avhenger av. I motsetning til slike raketter, romfartøyer for oppskyting av jordsatellitter, orbitale stasjoner og romfartøyer, så vel som interplanetære stasjoner, opererer bare i startmodus fra rakettens oppskyting til objektet skytes opp i bane rundt jorden eller inn på en interplanetarisk bane. Generelt har solide rakettmotorer ikke mange fordeler fremfor flytende drivstoffmotorer: de er enkle å produsere, kan lagres i lang tid, er alltid klare til handling og er relativt eksplosjonssikre. Men når det gjelder spesifikk skyvekraft, er fastbrenselmotorer 10-30% dårligere enn flytende motorer.

4. Elektriske rakettmotorer

Nesten alle rakettmotorene som er diskutert ovenfor, utvikler enorm skyvekraft og er designet for å sende romfartøyer i bane rundt jorden og akselerere dem til kosmiske hastigheter for interplanetære flyreiser. En helt annen sak er fremdriftssystemer for romfartøyer som allerede er lansert i bane eller på en interplanetarisk bane. Her trenger du som regel laveffektsmotorer (flere kilowatt eller til og med watt) som kan fungere i hundrevis og tusenvis av timer og slås av og på gjentatte ganger. De lar deg opprettholde flyturen i bane eller langs en gitt bane, og kompenserer for flymotstanden som skapes av de øvre lagene av atmosfæren og solvinden. I elektriske rakettmotorer akselereres arbeidsvæsken til en viss hastighet ved å varme den opp med elektrisk energi. Elektrisitet kommer fra solcellepaneler eller et atomkraftverk. Metoder for oppvarming av arbeidsvæsken er forskjellige, men i virkeligheten brukes hovedsakelig elektrisk lysbue. Den har vist seg å være svært pålitelig og tåler et stort antall starter. Hydrogen brukes som arbeidsvæske i elektriske lysbuemotorer. Ved hjelp av en elektrisk lysbue varmes hydrogen opp til svært høy temperatur og det blir til plasma - en elektrisk nøytral blanding av positive ioner og elektroner. Hastigheten på plasmautstrømningen fra motoren når 20 km/s. Når forskere løser problemet med magnetisk isolasjon av plasma fra veggene i motorkammeret, vil det være mulig å øke plasmatemperaturen betydelig og øke eksoshastigheten til 100 km/s. Den første elektriske rakettmotoren ble utviklet i Sovjetunionen i årene. under ledelse (senere ble han skaperen av motorer for sovjetiske romraketter og en akademiker) ved det berømte Gas Dynamics Laboratory (GDL)./10/

5. Andre typer motorer

Det er også mer eksotiske design for kjernefysiske rakettmotorer, der det spaltbare materialet er i flytende, gassform eller til og med plasmatilstand, men implementeringen av slike design på det nåværende nivået av teknologi og teknologi er urealistisk. Følgende rakettmotorprosjekter eksisterer, fortsatt på teoretisk eller laboratoriestadiet:

Pulserende kjernefysiske rakettmotorer som bruker energien fra eksplosjoner av små kjernefysiske ladninger;

Termonukleære rakettmotorer, som kan bruke en hydrogenisotop som drivstoff. Energiproduktiviteten til hydrogen i en slik reaksjon er 6,8 * 1011 KJ/kg, det vil si omtrent to størrelsesordener høyere enn produktiviteten til kjernefysiske fisjonsreaksjoner;

Solseilmotorer - som bruker trykket fra sollys (solvind), hvis eksistens ble empirisk bevist av en russisk fysiker tilbake i 1899. Ved beregning har forskere fastslått at en enhet som veier 1 tonn, utstyrt med et seil med en diameter på 500 m, kan fly fra Jorden til Mars på omtrent 300 dager. Effektiviteten til et solseil avtar imidlertid raskt med avstanden fra solen.

6. Nukleære rakettmotorer

En av de største ulempene med rakettmotorer som kjører på flytende drivstoff er forbundet med den begrensede strømningshastigheten til gasser. I kjernefysiske rakettmotorer ser det ut til å være mulig å bruke den kolossale energien som frigjøres under dekomponeringen av kjernefysisk "brensel" for å varme opp arbeidsstoffet. Driftsprinsippet til kjernefysiske rakettmotorer er nesten ikke forskjellig fra driftsprinsippet til termokjemiske motorer. Forskjellen er at arbeidsvæsken oppvarmes ikke på grunn av sin egen kjemiske energi, men på grunn av "fremmed" energi som frigjøres under en intranukleær reaksjon. Arbeidsvæsken føres gjennom en atomreaktor, der fisjonsreaksjonen til atomkjerner (for eksempel uran) skjer, og varmes opp. Kjernefysiske rakettmotorer eliminerer behovet for et oksidasjonsmiddel og derfor kan bare én væske brukes. Som arbeidsvæske er det tilrådelig å bruke stoffer som lar motoren utvikle seg stor styrke trekkraft. Denne tilstanden tilfredsstilles mest av hydrogen, etterfulgt av ammoniakk, hydrazin og vann. Prosessene der kjernekraft frigjøres er delt inn i radioaktive transformasjoner, fisjonsreaksjoner av tunge kjerner, fusjonsreaksjon av lette kjerner. Radioisotoptransformasjoner realiseres i såkalte isotopenergikilder. Den spesifikke masseenergien (energien som et stoff som veier 1 kg kan frigjøre) til kunstige radioaktive isotoper er betydelig høyere enn for kjemisk brensel. For 210Po er det altså lik 5*10 8 KJ/kg, mens for det mest energieffektive kjemiske drivstoffet (beryllium med oksygen) overstiger ikke denne verdien 3*10 4 KJ/kg. Dessverre er det ennå ikke rasjonelt å bruke slike motorer på romfartøyer. Årsaken til dette er de høye kostnadene for det isotopiske stoffet og driftsvansker. Tross alt frigjør isotopen konstant energi, selv når den transporteres i en spesiell container og når raketten er parkert ved oppskytningsstedet. Atomreaktorer bruker mer energieffektivt drivstoff. Dermed er den spesifikke masseenergien til 235U (den spaltbare isotopen av uran) lik 6,75 * 10 9 KJ/kg, det vil si omtrent en størrelsesorden høyere enn for 210Po-isotopen. Disse motorene kan "slå på" og "slå av" kjernebrensel (233U, 235U, 238U, 239Pu) er mye billigere enn isotopdrivstoff. I slike motorer kan ikke bare vann brukes som arbeidsvæske, men også mer effektive arbeidsstoffer - alkohol, ammoniakk, flytende hydrogen. Den spesifikke skyvekraften til en motor med flytende hydrogen er 900 s. I den enkleste utformingen av en kjernefysisk rakettmotor med en reaktor som kjører på fast kjernebrensel, plasseres arbeidsvæsken i en tank. Pumpen leverer den til motorkammeret. Sprøytet ved hjelp av dyser kommer arbeidsvæsken i kontakt med det drivstoffgenererende kjernebrenselet, varmes opp, utvider seg og kastes ut i høy hastighet gjennom dysen. Kjernebrensel er overlegen i energireserver til enhver annen type brensel. Da oppstår et logisk spørsmål: hvorfor har installasjoner som bruker dette drivstoffet fortsatt relativt lav spesifikk skyvekraft og stor masse? Faktum er at den spesifikke skyvekraften til en fastfase kjernefysisk rakettmotor er begrenset av temperaturen til det spaltbare materialet, og kraftverket under drift avgir sterk ioniserende stråling, som har en skadelig effekt på levende organismer. Biologisk beskyttelse mot slik stråling er svært viktig og er ikke anvendelig i verdensrommet. fly. Den praktiske utviklingen av kjernefysiske rakettmotorer ved bruk av fast kjernebrensel begynte på midten av 50-tallet av 1900-tallet i Sovjetunionen og USA, nesten samtidig med byggingen av de første kjernekraftverkene. Arbeidet ble utført i en atmosfære av økt hemmelighold, men det er kjent at slike rakettmotorer ennå ikke har fått reell bruk i astronautikk. Alt har så langt vært begrenset til bruk av isotopiske kilder til elektrisitet med relativt lav effekt på ubemannede kunstige jordsatellitter, interplanetariske romfartøyer og den verdensberømte sovjetiske "måne-roveren".

7. Nukleære jetmotorer, driftsprinsipper, metoder for å oppnå impuls i en kjernefysisk fremdriftsmotor.

Kjernefysiske rakettmotorer har fått navnet sitt på grunn av at de skaper skyvekraft ved bruk av kjernekraft, det vil si energien som frigjøres som følge av kjernefysiske reaksjoner. I i generell forstand Disse reaksjonene betyr endringer i energitilstanden til atomkjerner, samt transformasjoner av noen kjerner til andre assosiert med en restrukturering av kjernene eller en endring i antall elementære partikler som finnes i dem - nukleoner. Videre kan kjernereaksjoner, som kjent, oppstå enten spontant (dvs. spontant) eller forårsaket kunstig, for eksempel når noen kjerner bombarderes av andre (eller elementærpartikler). Kjernefysisk fisjon og fusjonsreaksjoner overskrider i energistørrelse kjemiske reaksjoner henholdsvis millioner og titalls millioner ganger. Dette forklares med at den kjemiske bindingsenergien til atomer i molekyler er mange ganger mindre enn kjernebindingsenergien til nukleoner i kjernen. Kjernekraft i rakettmotorer kan brukes på to måter:

1. Den frigjorte energien brukes til å varme opp arbeidsvæsken, som deretter utvider seg i dysen, akkurat som i en konvensjonell rakettmotor.

2. Kjerneenergi omdannes til elektrisk energi og brukes deretter til å ionisere og akselerere partikler av arbeidsvæsken.

3. Til slutt skapes impulsen av selve fisjonsproduktene, dannet i prosessen (for eksempel brukes ildfaste metaller - wolfram, molybden) for å gi spaltbare stoffer spesielle egenskaper.

Drivstoffelementene til en fastfasereaktor er gjennomsyret av kanaler som arbeidsvæsken til kjernefysisk fremdriftsmotor strømmer gjennom, og varmes gradvis opp. Kanalene har en diameter på ca. 1-3 mm, og deres totale areal er 20-30% av tverrsnittet til den aktive sonen. Kjernen er hengt opp av et spesielt gitter inne i kraftkaret slik at den kan utvide seg når reaktoren varmes opp (ellers ville den kollapse på grunn av termiske påkjenninger).

Kjernen opplever høye mekaniske belastninger forbundet med betydelige hydrauliske trykkfall (opptil flere titalls atmosfærer) fra den flytende arbeidsvæsken, termiske påkjenninger og vibrasjoner. Økningen i størrelsen på den aktive sonen når reaktoren varmes opp når flere centimeter. Den aktive sonen og reflektoren er plassert inne i et slitesterkt krafthus som absorberer trykket fra arbeidsvæsken og skyvekraften som skapes av jetdysen. Kassen lukkes med et slitesterkt lokk. Den inneholder pneumatiske, fjærende eller elektriske mekanismer for å drive reguleringsorganene, festepunkter for kjernefysisk fremdriftsmotor til romfartøyet, og flenser for tilkobling av kjernefysisk fremdriftsmotor til forsyningsrørledningene til arbeidsvæsken. En turbopumpeenhet kan også plasseres på dekselet.

8 - Munnstykke,

9 - Ekspanderende dysedyse,

10 - Valg av arbeidsstoff for turbinen,

11 - Power Corps,

12 - Kontrolltromme,

13 - Turbineksos (brukes til å kontrollere holdning og øke skyvekraften),

14 - Drivring for kontrolltromler)

I begynnelsen av 1957 ble den endelige arbeidsretningen ved Los Alamos-laboratoriet bestemt, og det ble tatt en beslutning om å bygge en grafittatomreaktor med uranbrensel spredt i grafitt. Kiwi-A-reaktoren, opprettet i denne retningen, ble testet i 1959 1. juli.

Amerikansk fastfase kjernefysisk jetmotor XE Prime på en testbenk (1968)

I tillegg til byggingen av reaktoren, var Los Alamos-laboratoriet i full gang med byggingen av en spesiell testplass i Nevada, og utførte også en rekke spesialordre fra US Air Force i relaterte områder (utvikling av individuelle TURE-enheter). På vegne av Los Alamos Laboratory ble alle spesialbestillinger for produksjon av individuelle komponenter utført av følgende selskaper: Aerojet General, Rocketdyne-divisjonen i North American Aviation. Sommeren 1958 gikk all kontroll over Rover-programmet fra det amerikanske flyvåpenet til det nyorganiserte Nasjonal administrasjon Luftfart og romfart (NASA). Som et resultat av en spesiell avtale mellom AEC og NASA i midten av sommeren 1960, ble Space Nuclear Propulsion Office dannet under ledelse av G. Finger, som senere ledet Rover-programmet.

Resultatene som ble oppnådd fra seks «varmetester» av kjernefysiske jetmotorer var svært oppmuntrende, og tidlig i 1961 ble det utarbeidet en rapport om reaktorflygingstesting (RJFT). Så, i midten av 1961, ble Nerva-prosjektet (bruken av en atommotor for romraketter) lansert. Aerojet General ble valgt som totalentreprenør, og Westinghouse ble valgt som underleverandør med ansvar for byggingen av reaktoren.

10.2 Arbeid med TURE i Russland

Amerikanske" href="/text/category/amerikanetc/" rel="bookmark">Amerikanere, russiske forskere brukte de mest økonomiske og effektive testene av individuelle brenselelementer i forskningsreaktorer. Hele spekteret av arbeid utført på 70-80-tallet tillot designbyrået "Salyut", Design Bureau of Chemical Automatics, IAE, NIKIET og NPO "Luch" (PNITI) å utvikle ulike prosjekter av rom kjernefysiske fremdriftsmotorer og hybrid kjernekraftverk i Design Bureau of Chemical Automatics under vitenskapelig ledelse av NIITP (FEI, IAE, NIKIET, NIITVEL, NPO var ansvarlige for reaktorelementene, Luch), MAI). YARD RD 0411 og atommotor av minste størrelse RD 0410 skyvekraft henholdsvis 40 og 3,6 tonn.

Som et resultat ble en reaktor, en "kald" motor og en benkprototype produsert for testing på hydrogengass. I motsetning til den amerikanske, med en spesifikk impuls på ikke mer enn 8250 m/s, hadde den sovjetiske TNRE, på grunn av bruken av mer varmebestandige og avanserte drivstoffelementer og høy temperatur i kjernen, dette tallet lik 9100 m /s og høyere. Benkebasen for å teste TURE til den felles ekspedisjonen til NPO "Luch" var lokalisert 50 km sørvest for byen Semipalatinsk-21. Hun begynte å jobbe i 1962. I På teststedet ble fullskala brenselelementer av atomdrevne rakettmotorprototyper testet. I dette tilfellet kom avgassen inn i det lukkede eksossystemet. Baikal-1 testbenkkomplekset for testing av kjernefysiske motorer i full størrelse ligger 65 km sør for Semipalatinsk-21. Fra 1970 til 1988 ble det utført rundt 30 "varmstarter" av reaktorer. Samtidig oversteg ikke effekten 230 MW med et hydrogenforbruk på opptil 16,5 kg/sek og dens temperatur ved reaktorutløpet på 3100 K. Alle oppskytinger var vellykkede, problemfrie og etter planen.

Sovjetiske TNRD RD-0410 er den eneste fungerende og pålitelige industrielle kjernefysiske rakettmotoren i verden

Foreløpig er slikt arbeid på stedet stanset, selv om utstyret holdes i relativt fungerende stand. Testbenkbasen til NPO Luch er det eneste eksperimentelle komplekset i verden hvor det er mulig å teste elementer av kjernefysiske fremdriftsreaktorer uten betydelige økonomiske og tidsmessige kostnader. Det er mulig at gjenopptakelsen i USA av arbeidet med kjernefysiske fremdriftsmotorer for flygninger til Månen og Mars innenfor rammen av Space Research Initiative-programmet med planlagt deltakelse av spesialister fra Russland og Kasakhstan vil føre til gjenopptakelse av aktiviteten kl. Semipalatinsk-basen og gjennomføringen av en "Mars"-ekspedisjon på 2020-tallet.

Hovedtrekk

Spesifikk impuls på hydrogen: 910 - 980 sek(teoretisk opp til 1000 sek).

· Utstrømningshastighet for arbeidsfluidet (hydrogen): 9100 - 9800 m/sek.

· Oppnåelig skyvekraft: opptil hundrevis og tusenvis av tonn.

· Maksimal driftstemperatur: 3000°С - 3700°С (kortvarig innkobling).

· Driftstid: opptil flere tusen timer (periodisk aktivering). /5/

11.Enhet

Utformingen av den sovjetiske solid-fase kjernefysiske rakettmotoren RD-0410

1 - ledning fra arbeidsvæsketanken

2 - turbopumpeenhet

3 - kontroller trommeldrift

4 - strålevern

5 - reguleringstrommel

6 - retarder

7 - drivstoffsamling

8 - reaktorfartøy

9 - brannbunn

10 - dyse kjølelinje

11- dysekammer

12 - munnstykke

12. Driftsprinsipp

I henhold til driftsprinsippet er en TNRE en reaktor-varmeveksler med høy temperatur hvor en arbeidsfluid (flytende hydrogen) innføres under trykk, og når den varmes opp til høye temperaturer (over 3000°C) skytes den ut gjennom en avkjølt dyse. Varmeregenerering i dysen er svært fordelaktig, da den gjør at hydrogen kan varmes opp mye raskere og ved å utnytte en betydelig mengde termisk energi kan den spesifikke impulsen økes til 1000 sek (9100-9800 m/s).

Kjernefysisk rakettmotorreaktor

MsoNormalTable">

Arbeidsvæske

Tetthet, g/cm3

Spesifikk skyvekraft (ved spesifiserte temperaturer i varmekammeret, °K), sek

0,071 (væske)

0,682 (flytende)

1000 (flytende)

Nei. Dann

Nei. Dann

Nei. Dann

(Merk: Trykket i varmekammeret er 45,7 atm, ekspansjon til et trykk på 1 atm ved en konstant kjemisk oppbygning arbeidsvæske) /6/

15.Fordeler

Den største fordelen med TNRE-er fremfor kjemiske rakettmotorer er oppnåelsen av en høyere spesifikk impuls, betydelige energireserver, kompakthet av systemet og evnen til å oppnå svært høy skyvekraft (ti, hundre og tusenvis av tonn i et vakuum. Den spesifikke impulsen som oppnås i et vakuum er 3-4 ganger større enn den for brukt to-komponent kjemisk rakettbrensel (parafin-oksygen, hydrogen-oksygen), og når den opererer med den høyeste termiske intensiteten med 4-5 ganger USA og Russland er det betydelig erfaring med utvikling og konstruksjon av slike motorer, og om nødvendig (spesielle romutforskning) kan slike motorer produseres på kort tid og vil ha en rimelig kostnad ved bruk av kjernekraft. motorer for å akselerere romfartøy i verdensrommet, og underlagt tilleggsbruk av forstyrrelsesmanøvrer ved bruk av gravitasjonsfeltet. store planeter(Jupiter, Uranus, Saturn, Neptun) de oppnåelige grensene for å studere solsystemet utvides betydelig, og tiden som kreves for å nå fjerne planeter er betydelig redusert. I tillegg kan TNRE-er med hell brukes til enheter som opererer i lave baner av gigantiske planeter ved å bruke deres forsjeldne atmosfære som arbeidsvæske, eller for å operere i atmosfæren deres. /8/

16.Ulemper

Den største ulempen med TNRE er tilstedeværelsen av en kraftig strøm av penetrerende stråling (gammastråling, nøytroner), samt fjerning av høyradioaktive uranforbindelser, ildfaste forbindelser med indusert stråling og radioaktive gasser med arbeidsvæsken. I denne forbindelse er TURE uakseptabelt for bakkeoppskytinger for å unngå forverring av miljøsituasjonen på oppskytningsstedet og i atmosfæren. /14/

17.Forbedre egenskapene til TURD. Hybrid turbopropmotorer

Som enhver rakett eller en hvilken som helst motor generelt, har en fastfase kjernefysisk jetmotor betydelige begrensninger på de viktigste egenskapene som kan oppnås. Disse begrensningene representerer enhetens (TJRE) manglende evne til å operere i temperaturområdet som overstiger området for maksimale driftstemperaturer for motorens strukturelle materialer. For å utvide egenskapene og betydelig øke hovedoperasjonsparameterne til TNRE, kan forskjellige hybridordninger brukes der TNRE spiller rollen som en kilde til varme og energi og ytterligere fysiske metoder for å akselerere arbeidsvæskene brukes. Den mest pålitelige, praktisk mulige og har høy ytelse når det gjelder spesifikk impuls og skyvekraft, er det et hybridskjema med en ekstra MHD-krets (magnetohydrodynamisk krets) for å akselerere den ioniserte arbeidsvæsken (hydrogen og spesielle tilsetningsstoffer). /1. 3/

18. Strålingsfare fra kjernefysiske fremdriftsmotorer.

En fungerende atommotor er en kraftig kilde til stråling - gamma- og nøytronstråling. Uten å ta spesielle tiltak kan stråling forårsake uakseptabel oppvarming av arbeidsvæsken og strukturen i et romfartøy, skjørhet av metallkonstruksjonsmaterialer, ødeleggelse av plast og aldring av gummideler, skade på isolasjonen av elektriske kabler og feil på elektronisk utstyr. Stråling kan forårsake indusert (kunstig) radioaktivitet av materialer - deres aktivering.

Foreløpig problemet strålevern romfartøy med kjernefysiske fremdriftsmotorer anses i prinsippet som løst. Grunnleggende problemstillinger knyttet til vedlikehold av kjernefysiske fremdriftsmotorer på prøvestander og utskytningssteder er også løst. Selv om en operativ NRE utgjør en fare for driftspersonell, kan man allerede ett døgn etter avsluttet drift av NRE, uten personlig verneutstyr, stå i flere titalls minutter i en avstand på 50 m fra NRE og til og med nærme seg det Den enkleste beskyttelsesmetoden lar driftspersonell gå inn i arbeidsområdet YARD kort tid etter testene.

Nivået av forurensning av oppskytningskomplekser og miljøet vil tilsynelatende ikke være et hinder for bruk av kjernefysiske fremdriftsmotorer på de nedre trinnene av romraketter. Problemet med strålingsfare for miljø og driftspersonell reduseres i stor grad av det faktum at hydrogen, brukt som arbeidsfluid, praktisk talt ikke aktiveres når det passerer gjennom reaktoren. Derfor er ikke jetstrømmen til en atomdrevet motor farligere enn strålen til en rakettmotor med flytende drivstoff./4/

Konklusjon

Når man vurderer utsiktene for utvikling og bruk av kjernefysiske fremdriftsmotorer i astronautikk, bør man gå ut fra de oppnådde og forventede egenskapene forskjellige typer Kjernefysiske fremdriftsmotorer, fra hva deres anvendelse kan gi til astronautikk og til slutt fra tilstedeværelsen av en nær forbindelse mellom problemet med kjernefysisk fremdrift og problemet med energiforsyning i rommet og med spørsmål om energiutvikling generelt.

Som nevnt ovenfor, av alle mulige typer kjernefysiske fremdriftsmotorer, er de mest utviklet den termiske radioisotopmotoren og motoren med en fastfase fisjonsreaktor. Men hvis egenskapene til radioisotop kjernefysiske fremdriftsmotorer ikke tillater oss å håpe på dem bred applikasjon innen astronautikk (i hvert fall i nær fremtid) åpner etableringen av fastfase kjernefysiske fremdriftsmotorer store muligheter for astronautikk.

For eksempel er det foreslått en enhet med en innledende masse på 40 000 tonn (dvs. omtrent 10 ganger større enn den for de største moderne bærerakettene), med 1/10 av denne massen som står for nyttelasten, og 2/3 for kjernefysisk kraft. kostnader . Hvis du detonerer en ladning hvert tredje sekund, vil forsyningen deres være nok til 10 dager med kontinuerlig drift av kjernefysiske fremdriftssystemet. I løpet av denne tiden vil enheten akselerere til en hastighet på 10 000 km/s og i fremtiden, etter 130 år, kan den nå stjernen Alpha Centauri.

Atomkraftverk har unike egenskaper, som inkluderer praktisk talt ubegrenset energiintensitet, uavhengighet av drift fra miljøet, ikke-eksponering ytre påvirkninger(kosmisk stråling, meteorittskader, høye og lave temperaturer osv.). Imidlertid er den maksimale effekten til kjernefysiske radioisotopinstallasjoner begrenset til en verdi i størrelsesorden flere hundre watt. Denne begrensningen eksisterer ikke for atomreaktorkraftverk, som forhåndsbestemmer lønnsomheten av bruken av dem under langsiktige flyginger av tunge romfartøyer i verdensrommet nær jorden, under flygninger til fjerne planeter Solsystem og i andre tilfeller.

Fordelene med fastfase- og andre kjernefysiske fremdriftsmotorer med fisjonsreaktorer avsløres mest i studiet av så komplekse romprogrammer som bemannede flyreiser til planetene i solsystemet (for eksempel under en ekspedisjon til Mars). I dette tilfellet gjør en økning i den spesifikke impulsen til thrusteren det mulig å løse kvalitativt nye problemer. Alle disse problemene lindres i stor grad ved å bruke en fastfase kjernefysisk drivstoff-rakettmotor med en spesifikk impuls som er dobbelt så stor som moderne rakettmotorer med flytende drivstoff. I dette tilfellet blir det også mulig å redusere flytidene betydelig.

Det er mest sannsynlig at fastfase kjernefysiske fremdriftsmotorer i nær fremtid vil bli en av de vanligste rakettmotorene. Fastfase kjernefysiske fremdriftsmotorer kan brukes som enheter for langdistanseflyvninger, for eksempel til planeter som Neptun, Pluto, og til og med fly forbi Solsystemet. For flyreiser til stjernene er imidlertid en atomdrevet motor basert på fisjonsprinsipper ikke egnet. I dette tilfellet er lovende kjernefysiske motorer eller mer presist termonukleære jetmotorer (TRE), som opererer etter prinsippet om fusjonsreaksjoner, og fotoniske jetmotorer (PRE), kilden til momentum der er utslettelsesreaksjonen av materie og antimaterie . Imidlertid vil mest sannsynlig menneskeheten bruke en annen transportmetode for å reise i interstellart rom, forskjellig fra jet.

Avslutningsvis vil jeg gi en parafrase av Einsteins berømte setning - for å reise til stjernene, må menneskeheten finne på noe som kan sammenlignes i kompleksitet og oppfatning med en atomreaktor for en neandertaler!

LITTERATUR

Kilder:

1. "Rockets and People. Book 4 Moon Race" - M: Znanie, 1999.
2. http://www. lpre. de/energomash/index. htm
3. Pervushin "Kampen om stjernene" - M: kunnskap, 1998.
4. L. Gilberg "Conquest of the sky" - M: Znanie, 1994.
5. http://epizodsspace. *****/bibl/molodtsov
6. "Motor", "Atommotorer for romfartøy", nr. 5 1999

7. "Motor", "Gassfase kjernefysiske motorer for romfartøy",

nr. 6, 1999
7. http://www. *****/content/numbers/263/03.shtml
8. http://www. lpre. de/energomash/index. htm
9. http://www. *****/content/numbers/219/37.shtml
10., Fremtidens Chekalin-transport.

M.: Kunnskap, 1983.

11. , Chekalin romutforskning - M.:

Kunnskap, 1988.

12. Gubanov B. "Energi - Buran" - et skritt inn i fremtiden // Vitenskap og liv.-

13. Gatland K. Romteknologi - M.: Mir, 1986.

14., Sergeyuk og handel - M.: APN, 1989.

15.USSR i verdensrommet. 2005 - M.: APN, 1989.

16. På vei til verdensrommet // Energi. - 1985. - Nr. 6.

APPLIKASJON

Hovedkarakteristika for fastfase kjernefysiske jetmotorer

Produsentland	Motor	Skyv i vakuum, kN	Spesifikk impuls, sek		Prosjektarbeid, år
	NERVA/Lox blandet syklus

Allerede på slutten av dette tiåret kan det bli opprettet et atomdrevet romfartøy for interplanetære reiser i Russland. Og dette vil dramatisk endre situasjonen både i verdensrommet nær jorden og på selve jorden.

Kjernekraftverket (NPP) vil være klart for flyging i 2018. Dette ble kunngjort av direktøren for Keldysh Center, akademiker Anatoly Koroteev. «Vi må forberede den første prøven (av et megawatt-klasse atomkraftverk. – Expert Onlines notat) for flyprøver i 2018. Om hun vil fly eller ikke er en annen sak, det kan være kø, men hun må være klar til å fly», rapporterte RIA Novosti. Ovennevnte betyr at et av de mest ambisiøse sovjet-russiske prosjektene innen romutforskning går inn i fasen med umiddelbar praktisk implementering.

Essensen i dette prosjektet, hvis røtter går tilbake til midten av forrige århundre, er dette. Nå utføres flyvninger inn i verdensrommet nær jorden på raketter som beveger seg på grunn av forbrenning av flytende eller fast brensel i motorene deres. I hovedsak er dette den samme motoren som i en bil. Bare i en bil skyver bensin, når den brennes, stemplene i sylindrene, og overfører energien gjennom dem til hjulene. Og i en rakettmotor skyver brennende parafin eller heptyl raketten direkte fremover.

I løpet av det siste halve århundret har denne rakettteknologien blitt perfeksjonert over hele verden til minste detalj. Men det innrømmer rakettforskerne selv. Forbedring – ja, det er nødvendig. Prøver å øke nyttelasten til raketter fra dagens 23 tonn til 100 og til og med 150 tonn basert på "forbedrede" forbrenningsmotorer - ja, du må prøve. Men dette er en blindvei fra et evolusjonært synspunkt. " Uansett hvor mye rakettmotorspesialister rundt om i verden jobber, vil den maksimale effekten vi får beregnet i brøkdeler av prosent. Grovt sett har alt blitt presset ut av eksisterende rakettmotorer, det være seg flytende eller fast brensel, og forsøk på å øke skyvekraft og spesifikk impuls er rett og slett fåfengt. Atomkraftfremdriftssystemer gir en flerdobling. Ved å bruke eksemplet med en flytur til Mars, tar det nå ett og et halvt til to år å fly dit og tilbake, men det vil være mulig å fly om to til fire måneder "- den tidligere sjefen for den russiske føderale romfartsorganisasjonen vurderte situasjonen på en gang Anatoly Perminov.

Derfor, tilbake i 2010, daværende president i Russland, og nå statsminister Dmitrij Medvedev Ved slutten av dette tiåret ble det gitt en ordre om å lage i vårt land en romtransport- og energimodul basert på et kjernekraftverk i megawatt-klassen. Det er planlagt å bevilge 17 milliarder rubler fra det føderale budsjettet, Roscosmos og Rosatom for utviklingen av dette prosjektet frem til 2018. 7,2 milliarder av dette beløpet ble bevilget til Rosatom statsselskap for opprettelse av et reaktoranlegg (dette gjøres av Dollezhal Research and Design Institute of Energy Engineering), 4 milliarder - til Keldysh Center for etablering av en kjernekraft fremdriftsanlegg. 5,8 milliarder rubler er tildelt av RSC Energia for å lage en transport- og energimodul, det vil si et rakettskip.

Alt dette arbeidet gjøres naturligvis ikke i et vakuum. Fra 1970 til 1988 lanserte USSR alene mer enn tre dusin spionsatellitter ut i verdensrommet, utstyrt med laveffekts atomkraftverk som Buk og Topaz. De ble brukt til å lage et allværssystem for å overvåke overflatemål i hele verdenshavet og utstede målbetegnelse med overføring til våpenbærere eller kommandoposter - Legend naval space reconnaissance and target designation system (1978).

NASA og amerikanske selskaper som produserer romfartøy og deres leveringskjøretøyer har ikke vært i stand til å lage en atomreaktor som ville fungere stabilt i rommet i løpet av denne tiden, selv om de prøvde tre ganger. Derfor ble det i 1988 vedtatt et forbud gjennom FN mot bruk av romfartøy med kjernekraftfremdriftssystemer, og produksjonen av satellitter av typen US-A med kjernefysisk fremdrift om bord i Sovjetunionen ble avviklet.

Parallelt, på 60-70-tallet av forrige århundre, utførte Keldysh-senteret aktivt arbeid med å lage en ionemotor (elektroplasmamotor), som er best egnet for å lage et fremdriftssystem med høy effekt som opererer på kjernebrensel. Reaktoren produserer varme, som omdannes til elektrisitet av en generator. Ved hjelp av elektrisitet ioniseres først inertgassen xenon i en slik motor, og deretter akselereres positivt ladede partikler (positive xenonioner) i et elektrostatisk felt til en gitt hastighet og skaper skyvekraft når de forlater motoren. Dette er driftsprinsippet til ionemotoren, en prototype som allerede er laget på Keldysh Center.

« På 90-tallet av 1900-tallet gjenopptok vi ved Keldysh-senteret arbeidet med ionemotorer. Nå må det opprettes et nytt samarbeid for et så kraftig prosjekt. Det finnes allerede en prototype av en ionemotor som grunnleggende teknologiske og designløsninger kan testes på. Men standardprodukter må fortsatt lages. Vi har en fastsatt frist – innen 2018 skal produktet være klart for flytester, og innen 2015 skal hovedmotortestingen være fullført. Neste - livstester og tester av hele enheten som helhet.", bemerket i fjor sjefen for elektrofysisk avdeling ved Forskningssenteret oppkalt etter M.V. Keldysh, professor, fakultet for aerofysikk og romforskning, MIPT Oleg Gorshkov.

Hva er den praktiske fordelen for Russland av denne utviklingen? Denne fordelen overstiger langt de 17 milliarder rubler som staten har til hensikt å bruke innen 2018 på å lage en bærerakett med et kjernekraftverk om bord med en kapasitet på 1 MW. For det første er dette en dramatisk utvidelse av evnene til landet vårt og menneskeheten generelt. Et atomdrevet romfartøy gir reelle muligheter for mennesker til å utrette ting på andre planeter. Nå har mange land slike skip. De ble også gjenopptatt i USA i 2003, etter at amerikanerne mottok to prøver av russiske satellitter med atomkraftverk.

Men til tross for dette, et medlem av NASAs spesialkommisjon for bemannede flyvninger Edward Crowley for eksempel mener han at et skip for en internasjonal flyvning til Mars bør ha russiske atommotorer. " Russisk erfaring med utvikling av kjernefysiske motorer er etterspurt. Jeg tror Russland har mye erfaring både innen utvikling av rakettmotorer og innen atomteknologi. Hun har også lang erfaring med menneskelig tilpasning til romforhold, siden russiske kosmonauter foretok veldig lange flyreiser "," sa Crowley til journalister i fjor vår etter en forelesning ved Moscow State University om amerikanske planer for bemannet romutforskning.

for det andre, gjør slike skip det mulig å kraftig intensivere aktiviteten i verdensrommet nær jorden og gi en reell mulighet til å begynne koloniseringen av månen (det er allerede prosjekter for bygging av atomkraftverk på jordens satellitt). " Bruk av kjernefysiske fremdriftssystemer vurderes for store bemannede systemer, snarere enn for små romfartøyer, som kan fly på andre typer installasjoner ved bruk av ionemotorer eller solvindenergi. Kjernefysiske fremdriftssystemer med ionemotorer kan brukes på en interorbital gjenbrukbar slepebåt. For eksempel transportere last mellom lave og høye baner, og fly til asteroider. Du kan lage en gjenbrukbar månebåt eller sende en ekspedisjon til Mars", sier professor Oleg Gorshkov. Skip som disse endrer dramatisk økonomien til romutforskning. I følge beregninger fra spesialister fra RSC Energia, reduserer en atomdrevet bærerakett kostnadene ved å skyte opp en nyttelast i månebane med mer enn halvparten sammenlignet med flytende rakettmotorer.

Tredje, dette er nye materialer og teknologier som vil bli opprettet under gjennomføringen av dette prosjektet og deretter introdusert i andre bransjer - metallurgi, maskinteknikk, etc. Det vil si at dette er et av de gjennombruddsprosjektene som virkelig kan presse både den russiske og globale økonomien fremover.