Rachetă de croazieră cu motor nuclear. Principiul de funcționare, foto

Rusia a testat sistemul de răcire pentru o centrală nucleară (NPP) - unul dintre elementele cheie ale navei spațiale a viitorului, care va putea efectua zboruri interplanetare. De ce este nevoie de un motor nuclear în spațiu, cum funcționează și de ce Roscosmos consideră că această dezvoltare este principalul atu al spațiului rusesc, spune Izvestia.

Istoria atomului

Dacă puneți mâna pe inimă, atunci de pe vremea lui Korolev, vehiculele de lansare folosite pentru zborurile în spațiu nu au suferit modificări fundamentale. Principiul general de funcționare - chimic, bazat pe arderea combustibilului cu un oxidant, rămâne același. Motoarele, sistemul de control, tipurile de combustibil se schimbă. Baza călătoriei în spațiu rămâne aceeași - propulsia cu reacție împinge o rachetă sau o navă spațială înainte.

Se aude adesea că este nevoie de o descoperire majoră, o dezvoltare care să poată înlocui motorul cu reacție pentru a crește eficiența și a face zborurile către Lună și Marte mai realiste. Cert este că, în prezent, aproape cea mai mare parte a masei navelor spațiale interplanetare este combustibil și oxidant. Dar ce se întâmplă dacă abandonăm cu totul motorul chimic și începem să folosim energia motorului nuclear?

Ideea creării unui sistem de propulsie nucleară nu este nouă. În URSS, în 1958 a fost semnat un decret guvernamental detaliat privind problema creării unui motor de rachetă nucleară. Chiar și atunci, au fost efectuate studii care au arătat că, folosind un motor de rachetă nuclear de putere suficientă, poți ajunge la Pluto (care nu și-a pierdut încă statutul planetar) și înapoi în șase luni (două acolo și patru înapoi), cheltuind 75 de ani. tone de combustibil în călătorie.

Au fost implicați în dezvoltarea unui motor de rachetă nucleară în URSS, dar oamenii de știință au început să se apropie de prototipul real abia acum. Nu este vorba despre bani, subiectul s-a dovedit a fi atât de complicat, încât niciuna dintre țări nu a reușit să creeze până acum un prototip funcțional și, în majoritatea cazurilor, totul s-a încheiat cu planuri și desene. În Statele Unite, sistemul de propulsie a fost testat pentru un zbor către Marte în ianuarie 1965. Dar proiectul NERVA de a cuceri Marte pe un motor nuclear nu a depășit testele KIWI și a fost mult mai simplu decât dezvoltarea actuală a Rusiei. China a inclus în planurile sale de dezvoltare spațială crearea unui motor nuclear mai aproape de 2045, care este, de asemenea, foarte, foarte puțin curând.

În Rusia, în 2010 a început o nouă rundă de lucrări privind proiectul unui sistem de propulsie electrică nucleară (NPP) de clasă megawați pentru sistemele de transport spațial. Proiectul este creat în comun de Roscosmos și Rosatom și poate fi numit unul dintre cele mai serioase și ambițioase proiecte spațiale din ultima vreme. Contractorul principal pentru centralele nucleare este Centrul de Cercetare. M.V. Keldysh.

mișcarea nucleară

De-a lungul perioadei de dezvoltare, știrile despre pregătirea uneia sau alteia părți a viitorului motor nuclear se scurg în presă. În același timp, în general, cu excepția specialiștilor, puțini oameni își imaginează cum și cu ce va funcționa. De fapt, esența unui motor nuclear spațial este aproximativ aceeași ca pe Pământ. Energia reacției nucleare este folosită pentru încălzirea și funcționarea turbogeneratorului-compresor. Pentru a spune simplu, o reacție nucleară este folosită pentru a genera electricitate, aproape exact la fel ca în una convențională. centrală nucleară. Și cu ajutorul electricității funcționează motoarele electrice cu rachete. În această instalație, acestea sunt propulsoare ionice de mare putere.

În propulsoarele ionice, împingerea este creată prin crearea de împingere a jetului bazată pe gaz ionizat accelerat la viteze mari într-un câmp electric. Motoarele cu ioni sunt încă acolo, sunt testate în spațiu. Până acum, au o singură problemă - aproape toate au o tracțiune foarte mică, deși consumă foarte puțin combustibil. Pentru călătoriile în spațiu, astfel de motoare sunt o opțiune grozavă, mai ales dacă rezolvați problema obținerii de energie electrică în spațiu, ceea ce o va face o instalație nucleară. În plus, motoarele ionice pot funcționa mult timp, perioada maximă de funcționare continuă a celor mai moderne mostre de motoare ionice este mai mare de trei ani.

Dacă te uiți la diagramă, poți vedea că energia nucleară își începe muncă utilă deloc imediat. În primul rând, schimbătorul de căldură este încălzit, apoi este generată electricitate, este deja folosită pentru a crea forță pentru motorul cu ioni. Din păcate, omenirea nu a învățat încă să folosească instalațiile nucleare pentru deplasare într-un mod mai simplu și mai eficient.

În URSS, sateliții cu o instalație nucleară au fost lansati ca parte a complexului de desemnare a țintei Legend pentru aviația navală cu rachete, dar acestea erau reactoare foarte mici, iar munca lor a fost suficientă doar pentru a genera electricitate pentru dispozitivele atârnate pe satelit. Nava spațială sovietică avea o capacitate de instalare de trei kilowați, dar acum specialiștii ruși lucrează la realizarea unei instalații cu o capacitate mai mare de un megawatt.

Probleme cosmice

Desigur, probleme instalatie nucleara sunt mult mai multe în spațiu decât pe Pământ, iar cea mai importantă dintre ele este răcirea. În condiții normale, se folosește apă pentru aceasta, care absoarbe căldura motorului foarte eficient. În spațiu, acest lucru nu se poate face, iar motoarele nucleare necesită sistem eficient răcire - iar căldura de la ele trebuie îndepărtată în spațiul cosmic, adică acest lucru se poate face numai sub formă de radiație. De obicei, în acest scop, radiatoarele cu panou sunt folosite în nave spațiale - realizate din metal, prin care circulă un lichid de răcire. Din păcate, astfel de radiatoare, de regulă, au o greutate și dimensiuni mari, în plus, nu sunt protejate de meteoriți în niciun fel.

În august 2015, la salonul aerian MAKS, a fost prezentat un model de răcire prin picături a sistemelor de propulsie nucleară. În el, lichidul, dispersat sub formă de picături, zboară în spațiu deschis, se răcește și apoi este colectat din nou în instalație. Imaginați-vă doar o navă spațială uriașă, în centrul căreia se află o instalație uriașă de duș, din care ies miliarde de picături microscopice de apă, zboară în spațiu și apoi sunt aspirate în gura uriașă a unui aspirator spațial.

Mai recent, a devenit cunoscut faptul că sistemul de răcire cu picături al unui sistem de propulsie nucleară a fost testat în condiții terestre. Totodată, sistemul de răcire este cea mai importantă etapă în realizarea instalației.

Acum este vorba de a-i testa performanțele în condiții de lipsă de greutate și abia după aceea se va putea încerca să se creeze un sistem de răcire în dimensiunile necesare pentru instalare. Fiecare astfel de test de succes aduce puțin mai aproape specialiști ruși la crearea unei instalaţii nucleare. Oamenii de știință se grăbesc, pentru că se crede că lansarea unui motor nuclear în spațiu poate ajuta Rusia să-și recapete poziția de lider în spațiu.

era spațială nucleară

Să presupunem că reușește și, în câțiva ani, un motor nuclear va începe să funcționeze în spațiu. Cum va ajuta, cum poate fi folosit? Pentru început, merită să clarificăm că, în forma în care există astăzi un sistem de propulsie nucleară, acesta poate funcționa doar în spațiul cosmic. Nu poate să decoleze de pe Pământ și să aterizeze în această formă în niciun fel, până acum este imposibil să se facă fără rachete chimice tradiționale.

De ce în spațiu? Ei bine, omenirea zboară rapid spre Marte și Lună, și atât? Nu cu siguranță în acest fel. În prezent, toate proiectele fabricilor orbitale și fabricilor care operează pe orbita Pământului sunt blocate din cauza lipsei de materii prime pentru lucru. Nu are sens să construiești ceva în spațiu până când se găsește o modalitate de a pune pe orbită o mare cantitate din materiile prime necesare, cum ar fi minereul metalic.

Dar de ce să le ridici de pe Pământ, dacă, dimpotrivă, le poți aduce din spațiu. În aceeași centură de asteroizi din sistemul solar, există pur și simplu rezerve uriașe de diferite metale, inclusiv cele prețioase. Și în acest caz, crearea unui remorcher nuclear va deveni doar un salvator.

Aduceți pe orbită un asteroid uriaș de platină sau aur și începeți să-l sculptați chiar în spațiu. Potrivit experților, o astfel de producție, ținând cont de volum, se poate dovedi a fi una dintre cele mai profitabile.

Există o utilizare mai puțin fantastică pentru un remorcher nuclear? De exemplu, poate fi folosit pentru a livra sateliți pe orbitele dorite sau pentru a aduce navele spațiale în punctul dorit din spațiu, de exemplu, pe orbita lunii. În prezent, treptele superioare sunt utilizate pentru aceasta, de exemplu, Fregatul rusesc. Sunt scumpe, complexe și de unică folosință. Un remorcher nuclear le va putea ridica pe orbita joasă a Pământului și le va livra oriunde este nevoie.

Același lucru este valabil și pentru călătoriile interplanetare. Fără drumul rapid pentru a livra marfă și oameni pe orbita lui Marte, pur și simplu nu există nicio șansă de a începe colonizarea. Vehiculele de lansare ale generației actuale vor face acest lucru foarte scump și pentru o lungă perioadă de timp. Până acum, durata zborului rămâne una dintre cele mai grave probleme atunci când zboară pe alte planete. Supraviețuirea lunilor de zbor spre Marte și înapoi într-o capsulă închisă a unei nave spațiale nu este o sarcină ușoară. Un remorcher nuclear poate ajuta și aici, reducând semnificativ acest timp.

Necesar și suficient

În prezent, toate acestea arată ca science fiction, dar conform oamenilor de știință, au mai rămas doar câțiva ani până la testarea prototipului. Principalul lucru care se cere nu este doar finalizarea dezvoltării, ci și menținerea nivelului necesar de astronautică în țară. Chiar și cu o scădere a finanțării, rachetele ar trebui să continue să decoleze, ar trebui construite nave spațiale și cei mai valoroși specialiști ar trebui să lucreze.

În caz contrar, un motor nuclear fără infrastructura adecvată nu va ajuta cauza, căci eficienta maxima va fi foarte important nu doar să vindeți dezvoltarea, ci să o folosiți independent, arătând toate capacitățile noului vehicul spațial.

Între timp, toți locuitorii țării care nu sunt legați de muncă nu pot decât să privească cerul și să spere că cosmonautica rusă va reuși. Și un remorcher nuclear și păstrarea capacităților actuale. Nu vreau să cred în alte rezultate.

Valery Lebedev (recenzie)

• În istorie, au existat deja dezvoltări de rachete de croazieră cu un motor cu aer nuclear ramjet: aceasta este racheta SLAM (alias Pluto) în SUA cu reactorul TORY-II (1959), conceptul Avro Z-59 în Marea Britanie, studii în URSS.
• Să atingem principiul funcționării unei rachete cu reactor nuclear.Vorbim doar despre un motor nuclear ramjet, care tocmai a avut în vedere Putin în discursul său despre o rachetă de croazieră cu rază de zbor nelimitată și invulnerabilitate completă. aerul din această rachetă este încălzit de un ansamblu nuclear la temperaturi ridicate și este aruncat din duza din spate la viteză mare. A fost testat în Rusia (în anii 60) și printre americani (din 1959). Are două dezavantaje semnificative: 1. Pute ca aceeași bombă viguroasă, așa că totul pe traiectorie va fi acoperit în timpul zborului. 2. În domeniul termic, miroase atât de mult încât până și un satelit nord-coreean pe tuburi radio îl va vedea din spațiu. În consecință, puteți lovi cu încredere un astfel de kerosen zburător.
  Așa că desenele animate prezentate în Manege au plonjat în nedumerire, devenind îngrijorarea cu privire la sănătatea directorului (mental) al acestui gunoi.
  LA ora sovietică astfel de imagini (pancarte și alte plăceri pentru generali) erau numite „cheburashkas”.

  În general, aceasta este schema obișnuită directă, axisimetrică, cu un corp central raționalizat și o carcasă. Forma corpului central este astfel încât, datorită undelor de șoc la admisie, aerul este comprimat (ciclul de lucru începe cu o viteză de 1 M și mai mult, la care accelerația se datorează acceleratorului de pornire pe combustibil solid convențional);
  - în interiorul corpului central, o sursă de căldură nucleară cu miez monolit;
  - corpul central este fixat de carcasă cu radiatoare cu 12-16 plăci, unde căldura este îndepărtată din miez prin conducte termice. Radiatoarele sunt situate în zona de expansiune din fața duzei;
  - materialul radiatoarelor și al corpului central, de exemplu, VNDS-1, care păstrează rezistența structurală până la 3500 K în limită;
  - pentru fidelitate il incalzim pana la 3250 K. Aerul care curge in jurul caloriferelor le incalzeste si le raceste. Apoi trece prin duză, creând tracțiune;
  - pentru a răci carcasa la temperaturi acceptabile - construim un ejector în jurul lui, care în același timp crește împingerea cu 30-50%.

  Unitatea nucleară monolitică încapsulată poate fi fie instalată în carcasă înainte de lansare, fie păstrată într-o stare subcritică până la lansare, iar reacția nucleară poate fi începută dacă este necesar. Cum anume - nu știu, aceasta este o sarcină de inginerie (și, prin urmare, poate fi soluționată). Deci, aceasta este în mod clar o armă de primă lovitură, nu mergeți la bunica.
  Blocul încapsulat al centralei nucleare poate fi realizat în așa fel încât să fie garantat să nu se prăbușească la impact în cazul unui accident. Da, va fi greu -- dar oricum va fi greu.

  Pentru a ajunge la hipersunetul, va fi necesar să deviați o densitate de energie complet indecentă pe unitatea de timp către fluidul de lucru. Cu o probabilitate de 9/10, materialele existente pe perioade lungi de timp (ore / zile / săptămâni) nu vor trage acest lucru, rata de degradare va fi frenetică.

  Și, în general, mediul de acolo va fi agresiv. Protecția împotriva radiațiilor este grea, altfel toți senzorii / electronicele pot fi aruncate imediat într-o groapă de gunoi (cei care doresc își pot aminti Fukushima și întrebările: „de ce nu au fost instruiți roboții să curețe?”).

  Și așa mai departe... Un astfel de copil-minune va „străluci” în mod deosebit. Cum să transferați comenzile de control către acesta (dacă totul este complet ecranat acolo) nu este clar.

  Să atingem rachetele create în mod fiabil cu o centrală nucleară - un design american - rachete SLAM cu un reactor TORY-II (1959).

  Iată motorul cu reactorul:

  Conceptul SLAM a fost o rachetă cu trei mașini, care zbura jos, cu dimensiuni și masă impresionante (27 de tone, peste 20 de tone după ce amplificatoarele de lansare au fost aruncate). Supersonicul teribil de costisitor care zboară jos a făcut posibilă valorificarea la maximum a prezenței unei surse practic nelimitate de energie la bord, în plus, o caracteristică importantă a unui motor nuclear cu reacție de aer este îmbunătățirea eficienței funcționării (ciclu termodinamic) cu viteza crescândă, adică aceeasi idee, dar la viteze de 1000 km/h ar avea un motor mult mai greu si de ansamblu. În cele din urmă, 3M la o înălțime de o sută de metri în 1965 a însemnat invulnerabilitate la apărarea aeriană.

  

  Motor TORY-IIC. Tijele de combustibil din zona activă sunt tuburi tubulare hexagonale din UO2, acoperite cu o carcasă ceramică de protecție, asamblate în ansambluri de combustibil incalo.

  Se pare că mai devreme a fost „legat” conceptul de rachetă de croazieră cu o centrală nucleară de mare viteză unde beneficiile conceptului erau puternice și concurenții alimentați cu hidrocarburi slăbeau.

• Videoclip despre vechea rachetă americană SLAM

• Racheta prezentată la prezentarea lui Putin este transsonică sau slab supersonică (cu excepția cazului în care, bineînțeles, credeți că ea este în videoclip). Dar, în același timp, dimensiunea reactorului a scăzut semnificativ în comparație cu TORY-II de la racheta SLAM, unde avea până la 2 metri, inclusiv un reflector de neutroni radial din grafit.
  Schema rachetei SLAM. Toate antrenările sunt pneumatice, echipamentul de control este într-o capsulă care atenuează radiația.

  Este chiar posibil să așezați un reactor cu un diametru de 0,4-0,6 metri? Să începem cu un reactor fundamental minim - un martor de Pu239. Bun exemplu implementarea unui astfel de concept este reactorul spațial Kilopower, unde, totuși, este utilizat U235. Diametrul miezului reactorului este de doar 11 centimetri! Dacă trecem la plutoniu 239, dimensiunile miezului vor scădea de încă 1,5-2 ori.
  Acum, de la dimensiunea minimă, vom începe să pășim spre un adevărat motor nuclear cu reacție de aer, amintindu-ne de complexitate. Primul lucru de adăugat la dimensiunea reactorului este dimensiunea reflectorului - în special, în Kilopower, BeO triplează dimensiunea. În al doilea rând, nu putem folosi un semifabricat U sau Pu - pur și simplu se vor arde într-un flux de aer în doar un minut. Este nevoie de o manta, cum ar fi incaloy, care rezista la oxidarea instantanee pana la 1000 C sau alte aliaje de nichel cu o eventuala acoperire ceramica. Introducerea unei cantități mari de material de înveliș în miez crește imediat cantitatea necesară de combustibil nuclear de câteva ori - la urma urmei, absorbția „neproductivă” a neutronilor în miez a crescut acum dramatic!
  Mai mult decât atât, forma metalică a U sau Pu nu mai este potrivită - aceste materiale în sine nu sunt refractare (plutoniul se topește în general la 634 C), dar interacționează și cu materialul carcasei metalice. Transformăm combustibilul în forma clasică de UO2 sau PuO2 - obținem încă o diluție a materialului din miez, acum cu oxigen.

  În cele din urmă, ne amintim scopul reactorului. Trebuie să pompăm mult aer prin el, căruia îi vom degaja căldură. aproximativ 2/3 din spatiu va fi ocupat de „tuburi de aer”. Ca urmare, diametrul minim al miezului crește la 40-50 cm (pentru uraniu), iar diametrul reactorului cu un reflector de beriliu de 10 cm la 60-70 cm.

  Un motor cu reacție nuclear aerian poate fi împins într-o rachetă cu un diametru de aproximativ un metru, care, de altfel, nu este încă cardinal mai mare decât 0,6-0,74 m, dar încă alarmant.

  Într-un fel sau altul, centrala nucleară va avea o putere de ~ câțiva megawați, alimentată cu ~10^16 dezintegrari pe secundă. Aceasta înseamnă că reactorul însuși va crea un câmp de radiații de câteva zeci de mii de roentgens lângă suprafață și până la o mie de roentgens de-a lungul întregii rachete. Nici măcar instalarea a câteva sute de kg de protecție a sectorului nu va reduce foarte mult aceste niveluri, deoarece. neutronii și cuante gamma vor fi reflectate din aer și „ocolesc protecția”. În câteva ore, un astfel de reactor va produce ~ 10^21-10^22 de atomi de produse de fisiune cu o activitate de câțiva (câteva zeci) petabecquereli, care, chiar și după oprire, vor crea un fundal de câteva mii de roentgen în apropierea reactorului. . Designul rachetei va fi activat la aproximativ 10^14 Bq, deși izotopii vor fi în primul rând emițători beta și sunt periculoși doar prin bremsstrahlung. Fundalul structurii în sine poate ajunge la zeci de raze X la o distanță de 10 metri de corpul rachetei.

  Toate aceste dificultăți dau o idee că dezvoltarea și testarea unei astfel de rachete este o sarcină în pragul posibilului. Este necesar să se creeze un întreg set de echipamente de navigație și control rezistente la radiații, să le testeze totul într-un mod destul de complex (radiații, temperatură, vibrații - și toate acestea pentru statistică). Testele de zbor cu un reactor în funcțiune în orice moment se pot transforma într-o catastrofă de radiații cu o eliberare de la sute de terrabecquerel la unități de petabecquerel. Chiar și fără situații catastrofale, depresurizarea barelor de combustibil individuale și eliberarea de radionuclizi sunt foarte probabile.
  Din cauza tuturor acestor dificultăți, americanii au abandonat racheta cu motor nuclear SLAM în 1964

  Desigur, în Rusia există încă un loc de testare Novaya Zemlya unde pot fi efectuate astfel de teste, dar acest lucru va fi contrar spiritului tratatului de interzicere a testelor de arme nucleare în trei medii (interdicția a fost introdusă pentru a preveni contaminarea sistematică a atmosfera si oceanul cu radionuclizi).

  În cele din urmă, este interesant cine în Federația Rusă ar putea dezvolta un astfel de reactor. În mod tradițional, Institutul Kurchatov (proiectare generală și calcule), Obninsk FEI (testare experimentală și combustibil) și Institutul de Cercetare Luch din Podolsk (tehnologia combustibilului și a materialelor) au fost inițial implicate în reactoare de înaltă temperatură. Mai târziu, echipa NIKIET este implicată în proiectarea unor astfel de mașini (de exemplu, reactoarele IGR și IVG - prototipuri ale zonei active a motorului de rachetă nucleară RD-0410). Astăzi, NIKIET are o echipă de proiectanți care efectuează lucrări la proiectarea reactoarelor (RUGK răcit cu gaz la temperatură înaltă, reactoare rapide MBIR, ), iar IPPE și Luch continuă să se ocupe de calcule și, respectiv, tehnologii aferente. Institutul Kurchatov, în ultimele decenii, s-a îndreptat mai mult spre teoria reactoarelor nucleare.

  Rezumând, putem spune că crearea unei rachete de croazieră cu motoare cu reacție de aer cu centrale nucleare este, în general, o sarcină fezabilă, dar în același timp extrem de costisitoare și complexă, care necesită o mobilizare semnificativă a oamenilor și resurse financiare, după cum mi se pare, într-o măsură mai mare decât toate celelalte proiecte vocale ("Sarmat", "Pumnal", "Status-6", "Vanguard"). Este foarte ciudat că această mobilizare nu a lăsat nici cea mai mică urmă. Și, cel mai important, este complet de neînțeles care este beneficiul obținerii unor astfel de tipuri de arme (pe fondul transportatorilor existenți) și cum pot depăși numeroasele dezavantaje - probleme de securitate a radiațiilor, cost ridicat, incompatibilitate cu tratatele strategice de reducere a armelor. .

  Reactorul de dimensiuni mici este în curs de dezvoltare din 2010, a raportat Kiriyenko despre acest lucru în Duma de Stat. Trebuia să fie instalat pe o navă spațială cu un motor de propulsie electric pentru zborurile către Lună și Marte și testat pe orbită anul acesta.
  Evident, un dispozitiv similar este folosit pentru rachete de croazieră și submarine.

  Da, este posibil să instalați un motor atomic, iar testele reușite de 5 minute ale unui motor de 500 de megawați, făcute în statele în urmă cu mulți ani pentru o rachetă de croazieră cu un jet ram pentru Mach 3, în general, au confirmat acest lucru (proiectul Pluto ). Teste pe banc, desigur (motorul a fost „suflat” cu aer pregătit la presiunea/temperatura necesară). Dar de ce? Rachetele balistice existente (și proiectate) sunt suficiente pentru paritatea nucleară. De ce să creeze arme potențial mai periculoase (pentru „propriile lor”) arme de folosit (și testat)? Chiar și în proiectul Pluto, s-a sugerat că o astfel de rachetă zboară deasupra teritoriului său la o înălțime considerabilă, coborând la înălțimi sub-radar doar aproape de teritoriul inamic. Nu este foarte bine să fii lângă un reactor de uraniu neprotejat de 500 de megawați răcit cu aer, cu temperaturi ale materialelor de peste 1300 Celsius. Adevărat, rachetele menționate (dacă sunt într-adevăr în curs de dezvoltare) vor fi mai puțin puternice decât Pluto (Slam).
  Un videoclip de animație din 2007 publicat în prezentarea lui Putin pentru a afișa cea mai recentă rachetă de croazieră cu o centrală nucleară.
  
  Poate că toate acestea sunt pregătirea pentru versiunea nord-coreeană a șantajului. Vom înceta să ne dezvoltăm armele periculoase - iar voi ridicați sancțiunile de la noi.
  Ce săptămână - șeful chinez încalcă regula vieții, rusul amenință întreaga lume.

Motor de rachetă nucleară - un motor de rachetă, al cărui principiu se bazează pe o reacție nucleară sau dezintegrare radioactivă, în timp ce se eliberează energie care încălzește fluidul de lucru, care poate fi produse de reacție sau altă substanță, cum ar fi hidrogenul.

Să aruncăm o privire la opțiunile și principiile din acțiune...

Există mai multe tipuri de motoare de rachetă care utilizează principiul de funcționare de mai sus: nucleare, radioizotopice, termonucleare. Folosind motoarele cu rachete nucleare, este posibil să se obțină valori specifice de impuls mult mai mari decât cele pe care le pot da motoarele cu rachete chimice. Valoarea mare a impulsului specific se explică prin viteza mare de expirare a fluidului de lucru - aproximativ 8-50 km/s. Forța de împingere a unui motor nuclear este comparabilă cu cea a motoarelor chimice, ceea ce va permite înlocuirea tuturor motoarelor chimice cu cele nucleare în viitor.

Principalul obstacol în calea înlocuirii complete este contaminarea radioactivă. mediu inconjurator cauzate de motoarele de rachete nucleare.

Ele sunt împărțite în două tipuri - fază solidă și fază gazoasă. La primul tip de motoare, materialul fisionabil este plasat în ansambluri de tije cu o suprafață dezvoltată. Acest lucru face posibilă încălzirea eficientă a fluidului de lucru gazos, de obicei hidrogenul acționând ca fluid de lucru. Viteza de evacuare este limitată de temperatura maximă a fluidului de lucru, care, la rândul său, depinde direct de temperatura maximă admisă a elementelor structurale și nu depășește 3000 K. În motoarele cu rachete nucleare în fază gazoasă, substanța fisionabilă este în stare gazoasă. Reținerea acestuia în zona de lucru se realizează prin expunerea la un câmp electromagnetic. Pentru acest tip de motoare cu rachete nucleare, elementele structurale nu sunt un factor de descurajare, astfel încât viteza de expirare a fluidului de lucru poate depăși 30 km/s. Pot fi folosite ca motoare de primă etapă, în ciuda scurgerii de material fisionabil.

În anii 70. Secolului 20 în Statele Unite și Uniunea Sovietică, au fost testate activ motoarele de rachete nucleare cu material fisionabil în fază solidă. În Statele Unite, era în curs de dezvoltare un program pentru a crea un motor de rachetă nuclear experimental ca parte a programului NERVA.

Americanii au dezvoltat un reactor de grafit răcit cu hidrogen lichid, care a fost încălzit, evaporat și ejectat printr-o duză de rachetă. Alegerea grafitului s-a datorat rezistenței sale la temperatură. Pentru acest proiect impuls specific al motorului rezultat ar fi trebuit să fie de două ori indicatorul corespunzător caracteristic motoarelor chimice, cu o tracțiune de 1100 kN. Reactorul Nerva trebuia să funcționeze ca parte a celei de-a treia etape a vehiculului de lansare Saturn V, dar din cauza închiderii programului lunar și a absenței altor sarcini pentru motoarele de rachete din această clasă, reactorul nu a fost niciodată testat în practică.

În prezent, un motor de rachetă nuclear în fază gazoasă se află în stadiul de dezvoltare teoretică. Într-un motor nuclear în fază gazoasă, se intenționează să se utilizeze plutoniu, al cărui jet de gaz cu mișcare lentă este înconjurat de un flux mai rapid de hidrogen de răcire. Pe orbital stații spațiale MIR și ISS au efectuat experimente care pot da un impuls dezvoltării ulterioare a motoarelor în fază gazoasă.

Astăzi, putem spune că Rusia și-a „înghețat” puțin cercetările în domeniul sistemelor de propulsie nucleară. Munca oamenilor de știință ruși se concentrează mai mult pe dezvoltarea și îmbunătățirea componentelor și ansamblurilor de bază ale sistemelor de propulsie nucleară, precum și pe unificarea acestora. O direcție prioritară pentru continuarea cercetărilor în acest domeniu este crearea de centrale nucleare capabile să funcționeze în două moduri. Primul este modul unui motor de rachetă nucleară, iar al doilea este modul de instalare generatoare de energie electrică pentru alimentarea echipamentelor instalate la bordul navei spațiale.

S-ar putea începe acest articol cu ​​un pasaj tradițional despre modul în care scriitorii de science fiction propun idei îndrăznețe și apoi oamenii de știință le aduc la viață. Se poate, dar nu vreau să scriu cu timbre. Este mai bine să ne amintim că motoarele de rachete moderne, solide și lichide, au performanțe mai mult decât nesatisfăcătoare pentru zborurile pe distanțe relativ mari. Ele vă permit să puneți marfă pe orbita Pământului, să livrați ceva lunii - de asemenea, deși un astfel de zbor este mai scump. Dar zborul spre Marte cu astfel de motoare nu mai este ușor. Dați-le combustibil și oxidant în cantitățile potrivite. Și aceste volume sunt direct proporționale cu distanța de depășit.

O alternativă la motoarele de rachete chimice tradiționale sunt motoarele electrice, cu plasmă și nucleare. Dintre toate motoarele alternative, un singur sistem a ajuns în stadiul de dezvoltare a motorului - nuclear (NRE). În Uniunea Sovietică și Statele Unite, încă din anii 1950, au început lucrările la crearea motoarelor de rachete nucleare. Americanii au lucrat la ambele variante pentru o astfel de centrală electrică: jet și impuls. Primul concept presupune încălzirea fluidului de lucru folosind un reactor nuclear, urmată de ejectare prin duze. Impulsul NRE, la rândul său, propulsează nava spațială prin explozii succesive ale unei cantități mici de combustibil nuclear.

Tot în SUA a fost inventat proiectul Orion, combinând ambele versiuni ale YARD. Acest lucru s-a făcut astfel: mici încărcături nucleare cu o capacitate de aproximativ 100 de tone de TNT au fost aruncate din coada navei. În spatele lor, au fost trase discuri metalice. La distanță de navă, încărcătura a fost detonată, discul s-a evaporat, iar substanța împrăștiată în direcții diferite. O parte din ea a lovit secțiunea de coadă întărită a navei și a mutat-o ​​înainte. O mică creștere a forței ar fi trebuit să fie dată de evaporarea plăcii care preia loviturile. Costul unitar al unui astfel de zbor urma să fie de numai 150 de dolari pe kilogram de sarcină utilă.

S-a ajuns chiar la teste: experiența a arătat că este posibilă mișcarea cu ajutorul impulsurilor succesive, precum și crearea unei plăci de pupa de o rezistență suficientă. Dar proiectul Orion a fost închis în 1965 ca nepromițător. Cu toate acestea, acesta este până acum singurul concept existent care poate permite expediții cel puțin în sistemul solar.

Înainte de construirea unui prototip, era posibil să se ajungă doar la un jet YARD. Acestea au fost sovieticul RD-0410 și americanul NERVA. Au lucrat pe același principiu: în „obișnuit” reactor nuclear fluidul de lucru este încălzit, care, atunci când este ejectat din duze, creează împingere. Fluidul de lucru al ambelor motoare era hidrogen lichid, dar în cel sovietic, heptanul a fost folosit ca substanță auxiliară.

Împingerea RD-0410 a fost de 3,5 tone, NERVA a dat aproape 34, dar avea și dimensiuni mari: 43,7 metri lungime și 10,5 în diametru față de 3,5 și, respectiv, 1,6 metri pentru motorul sovietic. În același timp, motorul american a pierdut de trei ori în fața celui sovietic din punct de vedere al resurselor - RD-0410 putea funcționa timp de o oră.

Cu toate acestea, ambele motoare, în ciuda promisiunii, au rămas și ele pe Pământ și nu au zburat nicăieri. Motivul principal pentru închiderea ambelor proiecte (NERVA la mijlocul anilor '70, RD-0410 în 1985) sunt banii. Caracteristicile motoarelor chimice sunt mai proaste decât cele ale motoarelor nucleare, dar prețul unei lansări a unei nave cu un motor de rachetă nuclear cu aceeași sarcină utilă poate fi de 8-12 ori mai mare decât lansarea aceluiași Soyuz cu un motor de rachetă. Și asta fără a ține cont de toate costurile necesare pentru a aduce motoarele nucleare adecvate utilizării practice.

Dezafectarea navetelor „ieftine” și absența recentă a descoperirilor revoluționare în tehnologia spațială necesită soluții noi. În luna aprilie a acestui an, șeful de atunci al Roscosmos, A. Perminov, și-a anunțat intenția de a dezvolta și pune în funcțiune un NRE complet nou. Acesta este, potrivit lui Roskosmos, cel care ar trebui să îmbunătățească radical „situația” din întreaga lume astronautică. Acum a devenit clar cine ar trebui să devină următorii revoluționari ai cosmonauticii: „Centrul Keldysh” FSUE va fi angajat în dezvoltarea NRE. CEOîntreprinderea A. Koroteev a încântat deja publicul că proiectare preliminară nava spațială pentru noul YARD va fi gata anul viitor. Designul motorului ar trebui să fie gata până în 2019, cu teste programate pentru 2025.

Complexul a fost denumit TEM - modul de transport și energie. Va transporta un reactor nuclear răcit cu gaz. Propulsia directă nu a fost încă decisă: fie va fi un motor cu reacție precum RD-0410, fie un motor electric de rachetă (EP). Cu toate acestea, ultimul tip nu a fost încă folosit masiv nicăieri în lume: doar trei nave spațiale au fost echipate cu ele. Dar faptul că reactorul poate alimenta nu numai motorul, ci și multe alte unități, sau chiar să folosească întregul TEM ca centrală spațială, vorbește în favoarea EJE.

Un motor rachetă, în care fluidul de lucru este fie o substanță (de exemplu, hidrogen), încălzită de energia eliberată în timpul unei reacții nucleare sau dezintegrare radioactivă, fie direct de către produsele acestor reacții. Distinge…… Dicţionar enciclopedic mare

Un motor rachetă în care fluidul de lucru este fie o substanță (de exemplu, hidrogen) încălzită de energia eliberată în timpul unei reacții nucleare sau dezintegrare radioactivă, fie direct de către produsele acestor reacții. Este in… … Dicţionar enciclopedic

motor de rachetă nucleară- branduolinis raketinis variklis statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Raketinis variklis, kuriame reaktyvinė trauka sudaroma vykstant branduolinei arba termobranduolinei reakcijai. Branduoliniams raketiniams varikliams sudaroma kur kas didesnė… … Artilerijos terminų žodynas

- (NRE) un motor de rachetă în care se creează tracțiune datorită energiei eliberate în timpul dezintegrarii radioactive sau a unei reacții nucleare. În funcție de tipul de reacție nucleară care are loc în NRE, un motor de rachetă cu radioizotop este izolat, ... ...

- (YARD) motor rachetă, în care sursa de energie este combustibilul nuclear. În CORTE cu un reactor nuclear. Căldura eliberată ca urmare a unei reacții nucleare în lanț este transferată în fluidul de lucru (de exemplu, hidrogen). Miezul unui reactor nuclear ......

Acest articol ar trebui să fie wikificat. Vă rugăm să formatați-l conform regulilor de formatare a articolelor. Motor de rachetă nucleară pe o soluție omogenă de săruri de combustibil nuclear (în engleză ... Wikipedia

Un motor de rachetă nucleară (NRE) este un tip de motor de rachetă care utilizează energia fisiunii nucleare sau a fuziunii pentru a crea tracțiunea jetului. Ele sunt de fapt reactive (încălzirea fluidului de lucru într-un reactor nuclear și îndepărtarea gazului prin ...... Wikipedia

Un motor cu reacție, sursa de energie și al cărui fluid de lucru se află în vehiculul însuși. Motorul rachetei este singurul practic stăpânit pentru a lansa o sarcină utilă pe orbita unui satelit artificial de pe Pământ și a o utiliza în ...... Wikipedia

- (RD) Un motor cu reacție care folosește pentru activitatea sa numai substanțe și surse de energie disponibile în stoc pe un vehicul în mișcare (aeronava, sol, subacvatic). Astfel, spre deosebire de motoarele cu reacție de aer (vezi ...... Marea Enciclopedie Sovietică

Motor de rachetă cu izotopi, un motor de rachetă nucleară care utilizează energia dezintegrarii izotopilor radioactivi ai substanțelor chimice. elemente. Această energie servește la încălzirea fluidului de lucru, sau produsele de degradare în sine sunt fluidul de lucru, formând ... ... Marele dicționar politehnic enciclopedic