Perjalanan luar angkasa militer Rusia

Banyak keributan di media dan jejaring sosial disebabkan oleh pernyataan Vladimir Putin bahwa Rusia sedang menguji rudal jelajah generasi baru dengan hampir tak terbatas jangkauannya dan oleh karena itu secara praktis kebal terhadap semua sistem pertahanan rudal yang ada dan yang direncanakan.

“Pada akhir tahun 2017 di tempat latihan pusat Federasi Rusia Rudal jelajah terbaru Rusia berhasil diluncurkan dari nuklir energi instalasi. Selama penerbangan, pembangkit listrik mencapai daya yang ditentukan dan memberikan tingkat daya dorong yang diperlukan,” kata Putin dalam pidato tradisionalnya di Majelis Federal.

Rudal tersebut dibahas dalam konteks perkembangan canggih Rusia lainnya di bidang persenjataan, bersama dengan rudal balistik antarbenua Sarmat yang baru, rudal hipersonik Kinzhal, dll. Oleh karena itu, sama sekali tidak mengherankan jika pernyataan Putin dianalisis terutama dalam sebuah jalur militer-politik. Namun, pada kenyataannya, pertanyaannya jauh lebih luas: tampaknya Rusia berada di ambang penguasaan teknologi masa depan yang sesungguhnya, yang mampu membawa perubahan revolusioner pada teknologi roket dan luar angkasa, dan masih banyak lagi. Tapi hal pertama yang pertama…

Teknologi jet: jalan buntu “kimia”.

Hampir sekarang seratus tahun Ketika kita berbicara tentang mesin jet, yang paling sering kita maksud adalah mesin jet kimia. Baik pesawat jet maupun roket luar angkasa digerakkan oleh energi yang diperoleh dari pembakaran bahan bakar di dalamnya.

DI DALAM garis besar umum Cara kerjanya seperti ini: bahan bakar memasuki ruang bakar, di mana ia dicampur dengan zat pengoksidasi (udara atmosfer di mesin jet atau oksigen dari cadangan di dalam mesin roket). Campuran tersebut kemudian terbakar, dengan cepat melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas, yang ditransfer ke gas pembakaran. Ketika dipanaskan, gas dengan cepat mengembang dan seolah-olah keluar melalui nosel mesin dengan kecepatan tinggi. Aliran jet muncul dan gaya dorong jet tercipta, mendorong pesawat ke arah yang berlawanan dengan arah aliran jet.

Dia 178 dan Falcon Heavy adalah produk dan mesin yang berbeda, tapi ini tidak mengubah esensinya.

Mesin jet dan roket dengan segala keragamannya (dari jet Heinkel 178 pertama hingga Falcon Heavy milik Elon Musk) menggunakan prinsip ini dengan tepat - hanya pendekatan penerapannya yang berubah. Dan semua perancang peroketan terpaksa, dengan satu atau lain cara, untuk menerima kelemahan mendasar dari prinsip ini: kebutuhan untuk membawa sejumlah besar bahan bakar yang cepat habis ke dalam pesawat. Semakin banyak kerja yang harus dilakukan mesin, semakin banyak bahan bakar yang harus diangkut dan semakin sedikit muatan yang dapat dibawa pesawat dalam penerbangan.

Misalnya, berat lepas landas maksimum sebuah pesawat Boeing 747-200 adalah sekitar 380 ton. Dari jumlah tersebut, 170 ton untuk pesawat itu sendiri, sekitar 70 ton untuk muatan (berat kargo dan penumpang), dan 140 ton, atau sekitar 35%, bahan bakar berbobot, yang terbakar saat terbang dengan kecepatan sekitar 15 ton per jam. Artinya, untuk setiap ton muatan terdapat 2,5 ton bahan bakar. Dan roket Proton-M, untuk meluncurkan 22 ton kargo ke orbit referensi rendah, mengkonsumsi sekitar 630 ton bahan bakar, yaitu hampir 30 ton bahan bakar per ton muatan. Seperti yang Anda lihat, “faktor efisiensi” lebih dari sekedar sederhana.

Jika kita berbicara tentang penerbangan jarak jauh, misalnya, ke planet lain di tata surya, maka rasio bahan bakar-beban menjadi sangat mematikan. Misalnya, roket Saturn 5 Amerika dapat mengirimkan 45 ton kargo ke Bulan, sambil membakar lebih dari 2000 ton bahan bakar. Dan Falcon Heavy milik Elon Musk, dengan massa peluncuran satu setengah ribu ton, hanya mampu mengirimkan 15 ton kargo ke orbit Mars, yaitu 0,1% dari massa awalnya.

Itu sebabnya berawak penerbangan ke bulan masih merupakan tugas yang berada pada batas kemampuan teknologi umat manusia, dan penerbangan ke Mars melampaui batas tersebut. Lebih buruk lagi: tidak mungkin lagi memperluas kemampuan ini secara signifikan sambil terus meningkatkan kemampuan rudal kimia. Dalam perkembangannya, umat manusia telah “mencapai” batas yang ditentukan oleh hukum alam. Untuk melangkah lebih jauh, diperlukan pendekatan yang berbeda secara mendasar.

Dorongan "Atom".

Pembakaran bahan bakar kimia sudah lama tidak lagi menjadi metode paling efisien dalam menghasilkan energi.

Dari 1 kilogram batu bara diperoleh energi sekitar 7 kilowatt-jam, sedangkan 1 kilogram uranium mengandung sekitar 620 ribu kilowatt-jam.

Dan jika Anda membuat mesin yang akan menerima energi dari nuklir, bukan dari proses kimia, maka mesin seperti itu akan dibutuhkan puluhan ribu(!) kali lebih sedikit bahan bakar untuk melakukan pekerjaan yang sama. Kelemahan utama mesin jet dapat dihilangkan dengan cara ini. Namun, dari ide hingga implementasi terdapat jalan panjang yang harus dilalui dengan banyak permasalahan kompleks. Pertama, perlu dibuat reaktor nuklir yang ringan dan cukup kompak sehingga bisa dipasang di pesawat terbang. Kedua, penting untuk mengetahui dengan tepat bagaimana menggunakan energi peluruhan inti atom untuk memanaskan gas di mesin dan menciptakan aliran jet.

Pilihan yang paling jelas adalah dengan melewatkan gas melalui inti reaktor yang panas. Namun, jika berinteraksi langsung dengan kumpulan bahan bakar, gas ini akan menjadi sangat radioaktif. Membiarkan mesin dalam bentuk aliran jet akan sangat mencemari segala sesuatu di sekitarnya, jadi penggunaan mesin seperti itu di atmosfer tidak dapat diterima. Ini berarti panas dari inti harus dipindahkan dengan cara yang berbeda, tetapi bagaimana tepatnya? Dan di mana Anda bisa mendapatkan bahan yang dapat mempertahankan sifat strukturalnya selama berjam-jam pada suhu tinggi?

Lebih mudah lagi untuk membayangkan penggunaan tenaga nuklir pada “kendaraan laut dalam tak berawak”, yang juga disebutkan oleh Putin dalam pesan yang sama. Faktanya, itu akan menjadi sesuatu seperti torpedo super yang akan menyedot air laut, mengubahnya menjadi uap panas, yang akan membentuk aliran jet. Torpedo semacam itu akan mampu melakukan perjalanan ribuan kilometer di bawah air, bergerak di kedalaman berapa pun dan mampu mengenai sasaran apa pun di laut atau pantai. Pada saat yang sama, hampir tidak mungkin untuk mencegatnya dalam perjalanan menuju target.

Saat ini, tampaknya Rusia belum memiliki sampel perangkat tersebut yang siap digunakan. Mengenai rudal jelajah bertenaga nuklir yang dibicarakan Putin, kita tampaknya berbicara tentang uji peluncuran “model ukuran massal” dari rudal tersebut dengan pemanas listrik dan bukan yang nuklir. Hal inilah yang dimaksud dengan kata-kata Putin tentang “mencapai kekuatan tertentu” dan “tingkat daya dorong yang tepat” – yaitu memeriksa apakah mesin perangkat tersebut dapat beroperasi dengan “parameter masukan” tersebut. Tentu saja, tidak seperti sampel bertenaga nuklir, produk “model” tidak mampu terbang dalam jarak yang signifikan, tetapi hal ini tidak diperlukan. Dengan menggunakan sampel seperti itu, dimungkinkan untuk menemukan solusi teknologi yang berkaitan dengan bagian “propulsi” murni, sementara reaktor sedang diselesaikan dan diuji di stand. Pisahkan tahap ini dari penyampaian produk jadi mungkin hanya sebentar – satu atau dua tahun.

Nah, jika mesin seperti itu bisa digunakan pada rudal jelajah, lalu apa yang mencegahnya digunakan dalam penerbangan? Membayangkan pesawat bertenaga nuklir, mampu menempuh jarak puluhan ribu kilometer tanpa mendarat atau mengisi bahan bakar, tanpa menghabiskan ratusan ton bahan bakar penerbangan yang mahal! Secara umum, yang sedang kita bicarakan sebuah penemuan yang di masa depan dapat membuat revolusi nyata di sektor transportasi...

Apakah Mars ada di depan?

Namun, tujuan utama pembangkit listrik tenaga nuklir tampaknya jauh lebih menarik – menjadi jantung nuklir pesawat ruang angkasa generasi baru, yang akan memungkinkan adanya hubungan transportasi yang andal dengan planet lain di tata surya. Tentu saja mesin turbojet yang menggunakan udara luar tidak dapat digunakan di ruang tanpa udara. Suka atau tidak, Anda harus membawa bahan tersebut untuk membuat aliran jet di sini. Tugasnya adalah menggunakannya dengan lebih hemat selama pengoperasian, dan untuk itu, laju aliran zat dari nosel mesin harus setinggi mungkin. Pada mesin roket kimia, kecepatan ini mencapai 5 ribu meter per detik (biasanya 2–3 ribu), dan tidak mungkin ditingkatkan secara signifikan.

Kecepatan yang jauh lebih besar dapat dicapai dengan menggunakan prinsip berbeda dalam menciptakan aliran jet - percepatan partikel bermuatan (ion) oleh medan listrik. Kecepatan pancaran pada mesin ion dapat mencapai 70 ribu meter per detik, artinya untuk memperoleh jumlah gerak yang sama diperlukan zat yang dikeluarkan 20-30 kali lebih sedikit. Benar, mesin seperti itu akan mengkonsumsi listrik yang cukup banyak. Dan untuk menghasilkan energi ini diperlukan reaktor nuklir.

Model instalasi reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir kelas megawatt

Mesin roket listrik (ion dan plasma) sudah ada, misalnya. kembali pada tahun 1971 Uni Soviet meluncurkan pesawat ruang angkasa Meteor ke orbit dengan stasioner mesin plasma SPD-60 dikembangkan oleh OKB Fakel. Saat ini, mesin serupa secara aktif digunakan untuk mengoreksi orbit satelit Bumi buatan, tetapi tenaganya tidak melebihi 3–4 kilowatt (5 setengah tenaga kuda).

Namun pada tahun 2015 Pusat Penelitian mereka. Keldysh mengumumkan pembuatan prototipe mesin ion dengan kekuatan pesanan 35 kilowatt(48 hp). Kedengarannya tidak terlalu mengesankan, namun beberapa mesin ini cukup untuk menggerakkan pesawat ruang angkasa yang bergerak di ruang hampa dan jauh dari medan gravitasi yang kuat. Akselerasi yang diberikan mesin tersebut pada pesawat ruang angkasa akan kecil, tetapi mereka akan mampu mempertahankannya untuk waktu yang lama(mesin ion yang ada memiliki waktu pengoperasian yang berkelanjutan hingga tiga tahun).

Di pesawat ruang angkasa modern, mesin roket hanya beroperasi untuk waktu yang singkat, sedangkan untuk sebagian besar penerbangan, kapal terbang karena inersia. Mesin ion, yang menerima energi dari reaktor nuklir, akan beroperasi sepanjang penerbangan - di babak pertama, mempercepat kapal, di babak kedua, mengeremnya. Perhitungan menunjukkan bahwa pesawat ruang angkasa semacam itu dapat mencapai orbit Mars dalam 30-40 hari, dan bukan dalam setahun, seperti kapal bermesin kimia, dan juga membawa modul keturunan yang dapat mengantarkan seseorang ke permukaan Mars. Planet, lalu jemput dia dari sana.

Ilmuwan Soviet dan Amerika telah mengembangkan mesin roket berbahan bakar nuklir sejak pertengahan abad ke-20. Perkembangan ini belum melampaui prototipe dan pengujian tunggal, namun kini satu-satunya sistem propulsi roket yang menggunakan energi nuklir sedang dibuat di Rusia. "Reaktor" mempelajari sejarah upaya memperkenalkan mesin roket nuklir.

Ketika umat manusia baru saja mulai menaklukkan ruang angkasa, para ilmuwan dihadapkan pada tugas menyediakan energi untuk pesawat ruang angkasa. Para peneliti telah mengalihkan perhatian mereka pada kemungkinan penggunaan energi nuklir di luar angkasa dengan menciptakan konsep mesin roket nuklir. Mesin seperti itu seharusnya menggunakan energi fisi atau fusi inti untuk menciptakan daya dorong jet.

Di Uni Soviet, pada tahun 1947, pekerjaan dimulai pada pembuatan mesin roket nuklir. Pada tahun 1953, para ahli Soviet mencatat bahwa “penggunaan energi atom akan memungkinkan jangkauan yang praktis tidak terbatas dan secara drastis mengurangi bobot terbang rudal” (dikutip dari publikasi “Nuclear Rocket Engines” yang diedit oleh A.S. Koroteev, M, 2001) . Pada saat itu, sistem propulsi tenaga nuklir dimaksudkan terutama untuk melengkapi rudal balistik, sehingga minat pemerintah terhadap pengembangan tersebut sangat besar. Presiden AS John Kennedy pada tahun 1961 menyebut program nasional pembuatan roket bermesin roket nuklir (Project Rover) sebagai salah satu dari empat bidang prioritas dalam penaklukan luar angkasa.

Reaktor KIWI, 1959. Foto: NASA.

Pada akhir tahun 1950-an, ilmuwan Amerika menciptakan reaktor KIWI. Mereka telah diuji berkali-kali, para pengembang telah melakukannya sejumlah besar modifikasi. Kegagalan sering terjadi selama pengujian, misalnya, setelah inti mesin hancur dan ditemukan kebocoran hidrogen dalam jumlah besar.

Pada awal tahun 1960-an, baik Amerika Serikat maupun Uni Soviet menciptakan prasyarat untuk implementasi rencana pembuatan mesin roket nuklir, tetapi setiap negara mengikuti jalannya sendiri. Amerika menciptakan banyak desain reaktor fase padat untuk mesin tersebut dan mengujinya di tempat terbuka. Uni Soviet sedang menguji perakitan bahan bakar dan elemen mesin lainnya, mempersiapkan produksi, pengujian, dan basis personel untuk “ofensif” yang lebih luas.

Diagram HALAMAN NERVA. Ilustrasi: NASA.

Di Amerika Serikat, pada tahun 1962, Presiden Kennedy menyatakan bahwa “roket nuklir tidak akan digunakan dalam penerbangan pertama ke Bulan,” jadi ada baiknya mengarahkan dana yang dialokasikan untuk eksplorasi ruang angkasa untuk pengembangan lainnya. Pada pergantian tahun 1960-an dan 1970-an, dua reaktor lagi diuji (PEWEE pada tahun 1968 dan NF-1 pada tahun 1972) sebagai bagian dari program NERVA. Namun pendanaan difokuskan pada program bulan, sehingga program propulsi nuklir AS menyusut dan ditutup pada tahun 1972.

Film NASA tentang mesin jet nuklir NERVA.

Di Uni Soviet, pengembangan mesin roket nuklir berlanjut hingga tahun 1970-an, dan dipimpin oleh tiga serangkai ilmuwan akademis dalam negeri yang kini terkenal: Mstislav Keldysh, Igor Kurchatov dan. Mereka menilai kemungkinan menciptakan dan menggunakan rudal bertenaga nuklir dengan cukup optimis. Tampaknya Uni Soviet akan meluncurkan roket semacam itu. Uji kebakaran dilakukan di lokasi uji coba Semipalatinsk - pada tahun 1978, peluncuran daya reaktor pertama mesin roket nuklir 11B91 (atau RD-0410) dilakukan, kemudian dua rangkaian pengujian lagi - perangkat kedua dan ketiga 11B91- IR-100. Ini adalah mesin roket nuklir Soviet yang pertama dan terakhir.

M.V. Keldysh dan S.P. Korolev mengunjungi I.V. Kurchatova, 1959

Rusia dulu dan sekarang tetap menjadi pemimpin di bidang energi ruang angkasa nuklir. Organisasi seperti RSC Energia dan Roscosmos memiliki pengalaman dalam desain, konstruksi, peluncuran dan pengoperasian pesawat ruang angkasa yang dilengkapi dengan sumber tenaga nuklir. Mesin nuklir memungkinkan pesawat dioperasikan selama bertahun-tahun, sehingga sangat meningkatkan kesesuaian praktisnya.

Kronik sejarah

Pada saat yang sama, pengiriman kendaraan penelitian ke orbit planet-planet jauh di Tata Surya memerlukan peningkatan sumber daya instalasi nuklir hingga 5-7 tahun. Telah terbukti bahwa kompleks dengan sistem propulsi nuklir dengan kekuatan sekitar 1 MW sebagai bagian dari pesawat ruang angkasa penelitian akan memungkinkan percepatan pengiriman dalam 5-7 tahun satelit buatan dari planet terjauh, penjelajah planet ke permukaan. satelit alami planet-planet ini dan pengiriman tanah dari komet, asteroid, Merkurius, serta satelit Yupiter dan Saturnus ke Bumi.

Kapal tunda yang dapat digunakan kembali (MB)

Salah satu cara terpenting untuk meningkatkan efisiensi operasi transportasi di ruang angkasa adalah penggunaan elemen sistem transportasi yang dapat digunakan kembali. Mesin nuklir untuk pesawat ruang angkasa dengan daya minimal 500 kW memungkinkan pembuatan kapal tunda yang dapat digunakan kembali dan dengan demikian secara signifikan meningkatkan efisiensi sistem transportasi ruang angkasa multi-link. Sistem seperti ini sangat berguna dalam program penyediaan arus kargo tahunan yang besar. Contohnya adalah program eksplorasi bulan dengan penciptaan dan pemeliharaan basis layak huni yang terus berkembang serta kompleks teknologi dan produksi eksperimental.

Perhitungan perputaran barang

Menurut studi desain RSC Energia, selama pembangunan pangkalan, modul dengan berat sekitar 10 ton harus dikirim ke permukaan bulan, dan hingga 30 ton ke orbit bulan. Total aliran kargo dari Bumi selama pembangunan pangkalan bulan yang layak huni dan stasiun orbit bulan yang dikunjungi diperkirakan mencapai 700-800 ton, dan arus kargo tahunan untuk memastikan berfungsinya dan pengembangan pangkalan tersebut adalah 400-500 ton.

Namun, prinsip pengoperasian mesin nuklir tidak memungkinkan pengangkut berakselerasi dengan cukup cepat. Karena waktu pengangkutan yang lama dan, oleh karena itu, lamanya waktu yang dihabiskan muatan di sabuk radiasi bumi, tidak semua muatan dapat dikirim menggunakan kapal tunda bertenaga nuklir. Oleh karena itu, arus kargo yang dapat disediakan dengan sistem propulsi bertenaga nuklir diperkirakan hanya 100-300 ton/tahun.

Efisiensi ekonomi

Sebagai kriteria efisiensi ekonomi sistem transportasi antarorbital, disarankan untuk menggunakan nilai biaya spesifik pengangkutan satuan massa muatan (PG) dari permukaan bumi ke orbit target. RSC Energia telah mengembangkan model ekonomi dan matematika yang memperhitungkan komponen utama biaya dalam sistem transportasi:

• untuk membuat dan meluncurkan modul kapal tunda ke orbit;
• untuk pembelian instalasi nuklir yang masih berfungsi;
• biaya operasional, serta biaya penelitian dan pengembangan dan kemungkinan biaya modal.

Indikator biaya bergantung pada parameter optimal MB. Dengan menggunakan model ini, efisiensi ekonomi komparatif dari penggunaan kapal tunda yang dapat digunakan kembali berdasarkan sistem propulsi propulsi nuklir dengan kapasitas sekitar 1 MW dan kapal tunda sekali pakai berdasarkan sistem propulsi cair canggih dalam program untuk memastikan pengiriman muatan dengan total massa 100 ton/tahun dari Bumi ke orbit bulan pada ketinggian 100 km dipelajari. Saat menggunakan kendaraan peluncuran yang sama dengan kapasitas muatan yang sama dengan kapasitas muatan kendaraan peluncuran Proton-M, dan skema dua peluncuran untuk membangun sistem transportasi, biaya spesifik untuk pengiriman unit massa muatan menggunakan kapal tunda bertenaga nuklir akan tiga kali lebih rendah dibandingkan saat menggunakan kapal tunda sekali pakai yang berbasis roket dengan mesin cair tipe DM-3.

Kesimpulan

Penggerak nuklir yang efisien untuk ruang angkasa berkontribusi terhadap solusi masalah lingkungan Bumi, penerbangan manusia ke Mars, pembuatan sistem transmisi energi nirkabel di luar angkasa, penerapan pembuangan limbah radioaktif yang sangat berbahaya di luar angkasa dari tenaga nuklir berbasis darat dengan peningkatan keamanan, pembuatan pangkalan bulan yang dapat dihuni dan permulaan dari pengembangan industri Bulan, menjamin perlindungan Bumi dari bahaya asteroid-komet.

Setiap beberapa tahun sekali
letnan kolonel baru menemukan Pluto.
Setelah itu, dia menelepon laboratorium,
untuk mencari tahu nasib masa depan ramjet nuklir.

Ini adalah topik yang sedang populer saat ini, tetapi menurut saya mesin ramjet nuklir jauh lebih menarik, karena tidak perlu membawa fluida kerja.
Saya berasumsi bahwa pesan Presiden adalah tentang dia, tetapi untuk beberapa alasan semua orang mulai memposting tentang YARD hari ini???
Biarkan saya mengumpulkan semuanya di sini di satu tempat. Saya beri tahu Anda, pemikiran menarik muncul saat Anda membaca suatu topik. Dan pertanyaan yang sangat tidak nyaman.

Mesin ramjet (ramjet engine; istilah bahasa inggrisnya ramjet, dari ram - ram) adalah mesin jet yang desainnya paling sederhana di kelas mesin jet pernafasan udara (ramjet engine). Ini termasuk dalam jenis mesin jet reaksi langsung, di mana daya dorong dihasilkan semata-mata oleh aliran jet yang mengalir dari nosel. Peningkatan tekanan yang diperlukan untuk pengoperasian mesin dicapai dengan mengerem aliran udara yang datang. Ramjet tidak beroperasi ketika kecepatan rendah penerbangan, terutama pada kecepatan nol, diperlukan satu atau beberapa akselerator untuk membawanya ke daya operasi.

Pada paruh kedua tahun 1950-an, selama era Perang Dingin, desain ramjet dengan reaktor nuklir dikembangkan di AS dan Uni Soviet.


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

Sumber energi mesin ramjet ini (tidak seperti mesin ramjet lainnya) tidak reaksi kimia pembakaran bahan bakar, tetapi panas yang dihasilkan oleh reaktor nuklir di ruang pemanas fluida kerja. Udara dari perangkat saluran masuk dalam ramjet melewati inti reaktor, mendinginkannya, dan memanaskan dirinya sendiri Suhu Operasional(sekitar 3000 K), dan kemudian mengalir keluar dari nosel dengan kecepatan yang sebanding dengan laju aliran mesin roket berbahan bakar cair kimia paling canggih. Kemungkinan tujuan pesawat dengan mesin berikut:
- kendaraan peluncuran jelajah antarbenua bermuatan nuklir;
- pesawat luar angkasa satu tahap.

Kedua negara menciptakan reaktor nuklir kompak dengan sumber daya rendah yang sesuai dengan dimensi roket besar. Di AS, di bawah program penelitian ramjet nuklir Pluto dan Tory, uji coba mesin ramjet nuklir Tory-IIC dilakukan pada tahun 1964 (mode daya penuh 513 MW selama lima menit dengan daya dorong 156 kN). Tidak ada tes penerbangan yang dilakukan dan program ditutup pada bulan Juli 1964. Salah satu alasan penutupan program ini adalah peningkatan desain rudal balistik dengan mesin roket kimia, yang sepenuhnya menjamin penyelesaian misi tempur tanpa menggunakan skema dengan mesin ramjet nuklir yang relatif mahal.
Bukan kebiasaan untuk membicarakan yang kedua di sumber-sumber Rusia sekarang...

Proyek Pluto seharusnya menggunakan taktik penerbangan ketinggian rendah. Taktik ini menjamin kerahasiaan dari radar sistem pertahanan udara Uni Soviet.
Untuk mencapai kecepatan pengoperasian mesin ramjet, Pluto harus diluncurkan dari darat menggunakan paket penguat roket konvensional. Peluncuran reaktor nuklir dimulai hanya setelah Pluto mencapai ketinggian jelajah dan cukup jauh dari pemukiman. Mesin nuklir, yang memberikan jangkauan aksi yang hampir tidak terbatas, memungkinkan roket terbang berputar-putar di atas lautan sambil menunggu perintah untuk beralih ke kecepatan supersonik menuju sasaran di Uni Soviet.

Desain konsep SLAM

Diputuskan untuk melakukan uji statis reaktor skala penuh, yang ditujukan untuk mesin ramjet.
Karena reaktor Pluto menjadi sangat radioaktif setelah diluncurkan, reaktor tersebut dikirim ke lokasi pengujian melalui jalur kereta api otomatis yang dibangun khusus. Sepanjang garis ini, reaktor bergerak sejauh kira-kira dua mil, yang memisahkan tempat uji statis dan bangunan “pembongkaran” besar-besaran. Di dalam gedung, reaktor “panas” dibongkar untuk diperiksa menggunakan peralatan yang dikendalikan dari jarak jauh. Ilmuwan dari Livermore mengamati proses pengujian menggunakan sistem televisi yang terletak di hanggar timah jauh dari tempat pengujian. Untuk berjaga-jaga, hanggar tersebut dilengkapi dengan tempat perlindungan anti radiasi dengan persediaan makanan dan air untuk dua minggu.
Hanya untuk memasok beton yang dibutuhkan untuk membangun dinding gedung pembongkaran (yang tebalnya enam hingga delapan kaki), pemerintah Amerika membeli seluruh tambang.
Jutaan pon udara bertekanan disimpan dalam pipa produksi minyak sepanjang 25 mil. Udara terkompresi ini seharusnya digunakan untuk mensimulasikan kondisi di mana mesin ramjet berada selama penerbangan dengan kecepatan jelajah.
Untuk memastikan tekanan udara tinggi dalam sistem, laboratorium meminjam kompresor raksasa dari pangkalan kapal selam di Groton, Connecticut.
Pengujian tersebut, di mana unit dijalankan dengan kekuatan penuh selama lima menit, memerlukan aliran satu ton udara melalui tangki baja yang diisi dengan lebih dari 14 juta bola baja berdiameter 4cm. Tangki ini dipanaskan hingga 730 derajat menggunakan elemen pemanas minyak terbakar.

Dipasang pada platform kereta api, Tori-2S siap untuk pengujian yang sukses. Mei 1964

Pada tanggal 14 Mei 1961, para insinyur dan ilmuwan di hanggar tempat eksperimen dikendalikan menahan napas ketika mesin ramjet nuklir pertama di dunia, yang dipasang di peron kereta api berwarna merah terang, mengumumkan kelahirannya dengan suara gemuruh yang keras. Tori-2A diluncurkan hanya beberapa detik, selama itu ia tidak mengembangkan daya pengenalnya. Namun tes tersebut dianggap berhasil. Yang paling penting adalah reaktornya tidak menyala, yang sangat ditakuti oleh beberapa perwakilan Komite Energi Atom. Hampir segera setelah pengujian, Merkle mulai mengerjakan pembuatan reaktor Tory kedua, yang seharusnya memiliki tenaga lebih besar dengan bobot lebih ringan.
Pengerjaan Tori-2B belum mencapai kemajuan yang diharapkan. Sebaliknya, Livermore segera membangun Tory-2C, yang memecah keheningan gurun tiga tahun setelah pengujian reaktor pertama. Seminggu kemudian, reaktor dihidupkan kembali dan dioperasikan dengan daya penuh (513 megawatt) selama lima menit. Ternyata radioaktivitas knalpotnya jauh lebih kecil dari yang diperkirakan. Tes ini juga dihadiri oleh para jenderal Angkatan Udara dan pejabat Komite Energi Atom.

Saat ini, pelanggan dari Pentagon yang mendanai proyek Pluto mulai diliputi keraguan. Karena rudal tersebut diluncurkan dari wilayah AS dan terbang di atas wilayah sekutu Amerika pada ketinggian rendah untuk menghindari deteksi oleh sistem pertahanan udara Soviet, beberapa ahli strategi militer bertanya-tanya apakah rudal tersebut akan menimbulkan ancaman bagi sekutu. Bahkan sebelum rudal Pluto menjatuhkan bom ke musuh, rudal tersebut terlebih dahulu akan membuat pingsan, menghancurkan, dan bahkan menyinari sekutu. (Pluto yang terbang di atas diperkirakan akan menghasilkan sekitar 150 desibel kebisingan di darat. Sebagai perbandingan, tingkat kebisingan roket yang mengirim orang Amerika ke Bulan (Saturn V) adalah 200 desibel pada daya dorong penuh.) Tentu saja robek gendang telinga akan menjadi masalah paling sedikit, jika Anda terkena reaktor telanjang yang terbang di atas, menggoreng Anda seperti ayam dengan radiasi gamma dan neutron.

Tori-2C

Meskipun pencipta roket berpendapat bahwa Pluto pada dasarnya juga sulit ditangkap, para analis militer mengungkapkan kebingungan mereka tentang bagaimana sesuatu yang begitu berisik, panas, besar, dan radioaktif bisa tetap tidak terdeteksi selama misinya selesai. Pada saat yang sama, Angkatan Udara AS telah mulai mengerahkan rudal balistik Atlas dan Titan, yang mampu mencapai target beberapa jam sebelum reaktor terbang, dan sistem anti-rudal Uni Soviet, yang ketakutannya menjadi pendorong utama. penciptaan Pluto. , tidak pernah menjadi hambatan bagi rudal balistik, meskipun uji intersepsi berhasil. Kritik terhadap proyek ini muncul dengan penguraian akronim SLAM mereka sendiri - lambat, rendah, dan berantakan - perlahan, rendah, dan kotor. Setelah uji coba rudal Polaris berhasil, Angkatan Laut yang awalnya tertarik menggunakan rudal tersebut untuk diluncurkan dari kapal selam atau kapal, juga mulai meninggalkan proyek tersebut. Dan terakhir, biaya setiap roket adalah 50 juta dolar. Tiba-tiba Pluto menjadi sebuah teknologi tanpa aplikasi, senjata tanpa target yang layak.

Namun, paku terakhir di peti mati Pluto hanyalah satu pertanyaan. Hal ini tampak sederhana sehingga para Livermoreian dapat dimaafkan karena sengaja tidak memperhatikannya. “Di mana melakukan uji terbang reaktor? Bagaimana Anda meyakinkan orang bahwa selama penerbangan roket tidak akan kehilangan kendali dan terbang di atas Los Angeles atau Las Vegas pada ketinggian rendah?” tanya fisikawan Laboratorium Livermore, Jim Hadley, yang mengerjakan proyek Pluto hingga akhir. Dia saat ini sedang bekerja untuk mendeteksi uji coba nuklir yang dilakukan di negara lain untuk Unit Z. Menurut pengakuan Hadley sendiri, tidak ada jaminan bahwa rudal tersebut tidak akan lepas kendali dan berubah menjadi Chernobyl yang bisa terbang.
Beberapa solusi untuk masalah ini telah diusulkan. Salah satunya adalah peluncuran Pluto di dekat Pulau Wake, di mana roket tersebut akan terbang dengan angka delapan di atas lautan Amerika Serikat. Rudal “panas” seharusnya ditenggelamkan di kedalaman 7 kilometer di laut. Namun, bahkan ketika Komisi Energi Atom meyakinkan orang untuk menganggap radiasi sebagai sumber energi yang tidak terbatas, usulan untuk membuang banyak roket yang terkontaminasi radiasi ke laut sudah cukup untuk menghentikan pekerjaan tersebut.
Pada tanggal 1 Juli 1964, tujuh tahun enam bulan setelah dimulainya pekerjaan, proyek Pluto ditutup oleh Komisi Energi Atom dan Angkatan Udara.

Setiap beberapa tahun, seorang letnan kolonel Angkatan Udara baru menemukan Pluto, kata Hadley. Setelah itu, dia menelepon laboratorium untuk mengetahui nasib ramjet nuklir selanjutnya. Antusiasme letnan kolonel menghilang segera setelah Hadley berbicara tentang masalah radiasi dan uji terbang. Tidak ada yang menelepon Hadley lebih dari sekali.
Jika ada yang ingin menghidupkan kembali Pluto, dia mungkin bisa menemukan beberapa rekrutan di Livermore. Namun jumlahnya tidak akan banyak. Gagasan tentang apa yang bisa menjadi senjata yang sangat gila sebaiknya ditinggalkan di masa lalu.

Karakteristik teknis roket SLAM:
Diameternya adalah 1500mm.
Panjangnya - 20.000 mm.
Berat - 20 ton.
Kisarannya tidak terbatas (secara teoritis).
Kecepatan di permukaan laut adalah Mach 3.
Persenjataan - 16 bom termonuklir (masing-masing dengan hasil 1 megaton).
Mesinnya adalah reaktor nuklir (berkekuatan 600 megawatt).
Sistem panduan - inersia + TERCOM.
Suhu kulit maksimal adalah 540 derajat Celcius.
Bahan badan pesawat adalah baja tahan karat Rene 41 suhu tinggi.
Ketebalan selubung - 4 - 10 mm.

Meski demikian, mesin ramjet nuklir juga menjanjikan sistem penggerak untuk pesawat luar angkasa satu tahap dan pesawat angkut berat antarbenua berkecepatan tinggi. Hal ini difasilitasi oleh kemungkinan menciptakan ramjet nuklir yang mampu beroperasi pada kecepatan penerbangan subsonik dan nol dalam mode mesin roket, menggunakan cadangan propelan di dalamnya. Misalnya, sebuah pesawat luar angkasa dengan ramjet nuklir mulai (termasuk lepas landas), memasok fluida kerja ke mesin dari tangki di atas (atau di luar) dan, setelah mencapai kecepatan dari M = 1, beralih menggunakan udara atmosfer. .

Seperti yang dikatakan Presiden Rusia V.V. Putin, pada awal tahun 2018, “peluncuran rudal jelajah yang sukses dengan pembangkit listrik tenaga nuklir telah terjadi.” Selain itu, menurutnya, jangkauan rudal jelajah tersebut “tidak terbatas”.

Saya bertanya-tanya di wilayah mana uji coba tersebut dilakukan dan mengapa badan pemantau uji coba nuklir terkait mengecamnya. Atau apakah pelepasan rutenium-106 ke atmosfer pada musim gugur ada hubungannya dengan pengujian ini? Itu. Warga Chelyabinsk tak hanya ditaburi rutenium, tapi juga digoreng?
Bisakah Anda mengetahui di mana roket ini jatuh? Sederhananya, di mana reaktor nuklirnya dipecah? Di tempat latihan apa? Di Novaya Zemlya?

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

Sekarang mari kita membaca sedikit tentang mesin roket nuklir, meskipun itu ceritanya berbeda

Mesin roket nuklir (NRE) adalah jenis mesin roket yang menggunakan energi fisi atau fusi inti untuk menciptakan daya dorong jet. Mereka bisa berbentuk cair (memanaskan fluida kerja cair di ruang pemanas dari reaktor nuklir dan melepaskan gas melalui nosel) dan bersifat eksplosif ( ledakan nuklir daya rendah untuk jangka waktu yang sama).
Mesin propulsi nuklir tradisional secara keseluruhan adalah suatu struktur yang terdiri dari ruang pemanas dengan reaktor nuklir sebagai sumber panas, sistem suplai fluida kerja dan nosel. Fluida kerja (biasanya hidrogen) disuplai dari tangki ke inti reaktor, di mana, melewati saluran yang dipanaskan oleh reaksi peluruhan nuklir, dipanaskan hingga suhu tinggi dan kemudian dibuang melalui nosel, sehingga menciptakan daya dorong jet. Ada berbagai desain mesin propulsi nuklir: fase padat, fase cair dan fase gas - masing-masing keadaan agregasi bahan bakar nuklir di inti reaktor - gas padat, cair atau bersuhu tinggi (atau bahkan plasma).


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

RD-0410 (Indeks GRAU - 11B91, juga dikenal sebagai "Irgit" dan "IR-100") - nuklir Soviet pertama dan satu-satunya mesin roket 1947-78 Ini dikembangkan di biro desain Khimavtomatika, Voronezh.
RD-0410 menggunakan reaktor neutron termal heterogen. Desainnya mencakup 37 unit bahan bakar, ditutupi dengan insulasi termal yang memisahkannya dari moderator. ProyekDiperkirakan bahwa aliran hidrogen pertama-tama melewati reflektor dan moderator, mempertahankan suhunya pada suhu kamar, dan kemudian memasuki inti, di mana ia dipanaskan hingga 3100 K. Pada dudukannya, reflektor dan moderator didinginkan oleh hidrogen terpisah. mengalir. Reaktor tersebut menjalani serangkaian pengujian yang signifikan, tetapi tidak pernah diuji selama durasi pengoperasian penuh. Komponen di luar reaktor telah habis seluruhnya.

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

Dan ini adalah mesin roket nuklir Amerika. Diagramnya ada di gambar judul


Penulis: NASA - Gambar Hebat dalam Deskripsi NASA, Domain Publik, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) merupakan program gabungan Komisi Energi Atom AS dan NASA untuk menciptakan mesin roket nuklir (NRE) yang berlangsung hingga tahun 1972.
NERVA menunjukkan bahwa sistem propulsi nuklir layak dan cocok untuk eksplorasi ruang angkasa, dan pada akhir tahun 1968, SNPO mengkonfirmasi bahwa modifikasi terbaru NERVA, NRX/XE, memenuhi persyaratan untuk misi berawak ke Mars. Meskipun mesin NERVA dibuat dan diuji semaksimal mungkin dan dianggap siap dipasang di pesawat ruang angkasa, sebagian besar program luar angkasa Amerika dibatalkan oleh pemerintahan Nixon.

NERVA telah dinilai oleh AEC, SNPO, dan NASA sebagai program yang sangat sukses dan telah mencapai atau melampaui tujuannya. Tujuan utama dari program ini adalah "untuk membangun dasar teknis bagi sistem propulsi roket nuklir yang akan digunakan dalam desain dan pengembangan sistem propulsi untuk misi luar angkasa." Hampir semua proyek luar angkasa yang menggunakan mesin propulsi nuklir didasarkan pada desain NERVA NRX atau Pewee.

Misi Mars bertanggung jawab atas kematian NERVA. Anggota Kongres dari kedua partai politik telah memutuskan bahwa misi berawak ke Mars akan menjadi komitmen diam-diam Amerika Serikat untuk mendukung perlombaan antariksa yang memakan banyak biaya selama beberapa dekade. Setiap tahun, program RIFT tertunda dan tujuan NERVA menjadi lebih kompleks. Bagaimanapun juga, meskipun mesin NERVA telah melalui banyak pengujian yang berhasil dan mendapat dukungan kuat dari Kongres, mesin tersebut tidak pernah meninggalkan Bumi.

Pada November 2017, China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) menerbitkan peta jalan pengembangan program luar angkasa Tiongkok untuk periode 2017-2045. Hal ini khususnya mencakup pembuatan kapal yang dapat digunakan kembali yang ditenagai oleh mesin roket nuklir.

Metode aman penggunaan energi nuklir di luar angkasa ditemukan di Uni Soviet, dan pekerjaan sekarang sedang dilakukan untuk membuat instalasi nuklir berdasarkan metode tersebut, kata Direktur Jenderal Pusat Ilmiah Negara Federasi Rusia “Pusat Penelitian Keldysh”, Akademisi Anatoly Koroteev.

“Sekarang lembaga ini secara aktif bekerja ke arah ini melalui kerja sama besar antara perusahaan Roscosmos dan Rosatom. Dan saya berharap pada waktunya kita akan mendapatkan efek positif di sini,” kata A. Koroteev pada “Royal Readings” tahunan di Universitas Teknik Negeri Bauman Moskow pada hari Selasa.

Menurutnya, Keldysh Center telah menemukan skema penggunaan energi nuklir yang aman di luar angkasa, yang memungkinkan dilakukan tanpa emisi dan beroperasi dalam sirkuit tertutup, sehingga instalasi tetap aman meskipun gagal dan jatuh ke Bumi. .

“Skema ini sangat mengurangi risiko penggunaan energi nuklir, apalagi mengingat salah satu poin mendasarnya adalah pengoperasian sistem ini pada orbit di atas 800-1000 km. Kemudian, jika terjadi kegagalan, waktu “berkedip” sedemikian rupa sehingga membuat elemen-elemen ini aman untuk kembali ke Bumi setelah jangka waktu yang lama,” jelas ilmuwan tersebut.

A. Koroteev mengatakan bahwa sebelumnya Uni Soviet telah menggunakan pesawat ruang angkasa bertenaga nuklir, namun berpotensi berbahaya bagi Bumi, dan selanjutnya harus ditinggalkan. “Uni Soviet menggunakan energi nuklir di luar angkasa. Ada 34 pesawat ruang angkasa bertenaga nuklir di luar angkasa, 32 di antaranya milik Soviet dan dua milik Amerika,” kenang akademisi tersebut.

Menurut dia, instalasi nuklir yang sedang dikembangkan di Rusia akan dibuat lebih ringan melalui penggunaan sistem pendingin frameless, dimana pendingin reaktor nuklir akan bersirkulasi langsung ke luar angkasa tanpa sistem pipa.

Namun pada awal tahun 1960-an, para perancang menganggap mesin roket nuklir sebagai satu-satunya alternatif nyata untuk perjalanan ke planet lain di tata surya. Mari kita cari tahu sejarah masalah ini.

Persaingan antara Uni Soviet dan Amerika Serikat, termasuk di luar angkasa, sedang berlangsung saat itu, para insinyur dan ilmuwan berlomba untuk menciptakan mesin propulsi nuklir, dan militer juga pada awalnya mendukung proyek mesin roket nuklir. Pada awalnya, tugasnya tampak sangat sederhana - Anda hanya perlu membuat reaktor yang dirancang untuk didinginkan dengan hidrogen, bukan air, memasang nosel padanya, dan - meneruskannya ke Mars! Orang Amerika akan pergi ke Mars sepuluh tahun setelah Bulan dan bahkan tidak dapat membayangkan bahwa astronot akan mencapainya tanpa mesin nuklir.

Amerika dengan cepat membangun prototipe reaktor pertama dan mengujinya pada Juli 1959 (disebut KIWI-A). Tes ini hanya menunjukkan bahwa reaktor dapat digunakan untuk memanaskan hidrogen. Desain reaktor - dengan bahan bakar uranium oksida yang tidak terlindungi - tidak cocok untuk suhu tinggi, dan hidrogen hanya memanas hingga satu setengah ribu derajat.

Seiring bertambahnya pengalaman, desain reaktor untuk mesin roket nuklir - NRE - menjadi lebih kompleks. Uranium oksida diganti dengan karbida yang lebih tahan panas, selain itu dilapisi dengan niobium karbida, namun ketika mencoba mencapai suhu desain, reaktor mulai runtuh. Selain itu, bahkan tanpa adanya kerusakan makroskopis, difusi bahan bakar uranium menjadi hidrogen pendingin tetap terjadi, dan kehilangan massa mencapai 20% dalam waktu lima jam setelah reaktor beroperasi. Bahan yang mampu beroperasi pada suhu 2700-3000 0 C dan tahan terhadap kerusakan akibat hidrogen panas belum pernah ditemukan.

Oleh karena itu, Amerika memutuskan untuk mengorbankan efisiensi dan memasukkan impuls spesifik ke dalam desain mesin penerbangan (gaya dorong dalam kilogram yang dicapai dengan pelepasan satu kilogram massa fluida kerja setiap detik; satuan pengukurannya adalah detik). 860 detik. Angka ini dua kali lipat dibandingkan angka yang dihasilkan mesin oksigen-hidrogen pada masa itu. Namun ketika Amerika mulai sukses, minat terhadap penerbangan berawak sudah turun, program Apollo dibatasi, dan pada tahun 1973 proyek NERVA (begitulah nama mesin ekspedisi berawak ke Mars) akhirnya ditutup. Setelah memenangkan perlombaan bulan, Amerika tidak ingin mengadakan perlombaan Mars.

Namun pelajaran yang didapat dari lusinan reaktor yang dibangun dan lusinan uji coba yang dilakukan adalah bahwa para insinyur Amerika terlalu terbawa oleh uji coba nuklir skala penuh dibandingkan mengerjakan elemen-elemen kunci tanpa melibatkan teknologi nuklir, jika hal tersebut dapat dihindari. Dan jika Anda tidak bisa, gunakan dudukan yang lebih kecil. Amerika menjalankan hampir semua reaktor dengan kapasitas penuh, tetapi tidak dapat mencapai suhu desain hidrogen - reaktor mulai runtuh lebih awal. Secara total, dari tahun 1955 hingga 1972, $1,4 miliar dihabiskan untuk program mesin roket nuklir – sekitar 5% dari biaya program bulan.

Juga di AS, proyek Orion ditemukan, yang menggabungkan kedua versi sistem propulsi nuklir (jet dan pulsa). Hal ini dilakukan dengan cara sebagai berikut: muatan nuklir kecil dengan kapasitas sekitar 100 ton TNT dikeluarkan dari bagian ekor kapal. Cakram logam ditembakkan setelahnya. Pada jarak tertentu dari kapal, muatan diledakkan, piringan tersebut menguap, dan zat tersebut tersebar ke berbagai arah. Sebagian jatuh ke bagian ekor kapal yang diperkuat dan dipindahkan ke depan. Peningkatan kecil dalam gaya dorong seharusnya disebabkan oleh penguapan pelat yang menerima pukulan. Biaya satuan penerbangan seperti itu seharusnya hanya 150 dolar per kilogram muatan.

Bahkan sampai pada titik pengujian: pengalaman menunjukkan bahwa pergerakan dengan bantuan impuls yang berurutan adalah mungkin, begitu pula dengan penciptaan pelat buritan dengan kekuatan yang cukup. Namun proyek Orion ditutup pada tahun 1965 karena tidak menjanjikan. Namun, sejauh ini hanya konsep tersebut yang memungkinkan ekspedisi setidaknya melintasi tata surya.

Pada paruh pertama tahun 1960-an, para insinyur Soviet memandang ekspedisi ke Mars sebagai kelanjutan logis dari program penerbangan berawak ke Bulan yang dikembangkan saat itu. Di tengah kegembiraan yang disebabkan oleh prioritas Uni Soviet di luar angkasa, bahkan masalah yang sangat kompleks pun dinilai dengan optimisme yang meningkat.

Salah satu masalah terpenting adalah (dan masih berlanjut hingga hari ini) masalah pasokan listrik. Jelas bahwa mesin roket berbahan bakar cair, bahkan yang menjanjikan oksigen-hidrogen, pada prinsipnya dapat menyediakan penerbangan berawak ke Mars, yang kemudian hanya dapat dilakukan dengan massa peluncuran yang besar dari kompleks antarplanet, dengan sejumlah besar docking dari masing-masing blok di perakitan orbit rendah Bumi.

Untuk mencari solusi optimal, para ilmuwan dan insinyur beralih ke energi nuklir, dan secara bertahap mencermati masalah ini.

Di Uni Soviet, penelitian tentang masalah penggunaan energi nuklir dalam teknologi roket dan luar angkasa dimulai pada paruh kedua tahun 50-an, bahkan sebelum peluncuran satelit pertama. Kelompok kecil peminat bermunculan di beberapa lembaga penelitian dengan tujuan menciptakan mesin nuklir roket dan luar angkasa serta pembangkit listrik.

Perancang OKB-11 S.P. Korolev, bersama dengan spesialis dari NII-12 di bawah kepemimpinan V.Ya.Likhushin, mempertimbangkan beberapa opsi untuk roket luar angkasa dan tempur (!) yang dilengkapi dengan mesin roket nuklir (NRE). Air dan gas cair - hidrogen, amonia dan metana - dievaluasi sebagai fluida kerja.

Prospeknya menjanjikan; lambat laun pekerjaan tersebut mendapat pemahaman dan dukungan finansial di pemerintahan Uni Soviet.

Analisis pertama sudah menunjukkan hal itu di antara sekian banyak lainnya skema yang mungkin sistem propulsi tenaga nuklir luar angkasa (NPPU) memiliki prospek terbesar untuk tiga hal:

• dengan reaktor nuklir fase padat;
• dengan reaktor nuklir fasa gas;
• sistem propulsi roket elektronuklir.

Skemanya pada dasarnya berbeda; Untuk masing-masingnya, beberapa opsi diuraikan untuk pengembangan karya teoretis dan eksperimental.

Implementasi yang paling dekat tampaknya adalah mesin propulsi nuklir fase padat. Dorongan untuk pengembangan pekerjaan ke arah ini diberikan oleh pengembangan serupa yang dilakukan di Amerika Serikat sejak tahun 1955 di bawah program ROVER, serta prospek (seperti yang terlihat saat itu) untuk menciptakan pesawat pembom berawak antarbenua domestik dengan tenaga nuklir. sistem.

Mesin propulsi nuklir fase padat beroperasi sebagai mesin aliran langsung. Hidrogen cair memasuki bagian nosel, mendinginkan bejana reaktor, rakitan bahan bakar (FA), moderator, dan kemudian berbalik dan masuk ke dalam FA, di mana ia memanas hingga 3000 K dan dibuang ke nosel, berakselerasi hingga kecepatan tinggi.

Prinsip pengoperasian mesin nuklir sudah tidak diragukan lagi. Namun, desain (dan karakteristiknya) sangat bergantung pada “jantung” mesin – reaktor nuklir dan ditentukan, pertama-tama, oleh “pengisian” – inti.

Pengembang mesin propulsi nuklir pertama Amerika (dan Soviet) menganjurkan reaktor homogen dengan inti grafit. Pekerjaan kelompok pencarian bahan bakar suhu tinggi jenis baru, yang dibuat pada tahun 1958 di laboratorium No. 21 (dipimpin oleh G.A. Meerson) NII-93 (direktur A.A. Bochvar), berlangsung agak terpisah. Dipengaruhi oleh pekerjaan yang sedang berlangsung pada reaktor pesawat (sarang lebah berilium oksida) pada saat itu, kelompok tersebut melakukan upaya (sekali lagi eksplorasi) untuk mendapatkan bahan berdasarkan silikon dan zirkonium karbida yang tahan terhadap oksidasi.

Menurut memoar R.B. Kotelnikov, pegawai NII-9, pada musim semi tahun 1958, kepala laboratorium No. 21 mengadakan pertemuan dengan perwakilan NII-1 V.N. Dikatakannya bahwa sebagai bahan utama elemen bahan bakar (batang bahan bakar) reaktor di lembaganya (omong-omong, pada waktu itu yang terdepan di industri roket; kepala lembaga V.Ya. Likhushin, direktur ilmiah M.V. Keldysh, kepala laboratorium V.M.Ievlev) menggunakan grafit. Secara khusus, mereka telah mempelajari cara mengaplikasikan pelapis pada sampel untuk melindunginya dari hidrogen. NII-9 mengusulkan untuk mempertimbangkan kemungkinan penggunaan karbida UC-ZrC sebagai dasar elemen bahan bakar.

Setelah waktu yang singkat, pelanggan batang bahan bakar lain muncul - Biro Desain M.M. Bondaryuk, yang secara ideologis bersaing dengan NII-1. Jika yang terakhir mewakili desain semua blok multi-saluran, maka Biro Desain M.M. Bondaryuk memilih versi pelat yang dapat dilipat, dengan fokus pada kemudahan pengerjaan grafit dan tidak merasa malu dengan kerumitan bagian-bagiannya - setebal milimeter piring dengan tulang rusuk yang sama. Karbida jauh lebih sulit untuk diproses; pada saat itu tidak mungkin membuat bagian-bagian seperti blok dan pelat multi-saluran darinya. Menjadi jelas bahwa perlu untuk membuat beberapa desain lain yang sesuai dengan spesifikasi karbida.

Pada akhir tahun 1959 - awal tahun 1960, kondisi yang menentukan untuk batang bahan bakar EBT ditemukan - inti tipe batang, yang memuaskan pelanggan - Lembaga Penelitian Likhushin dan Biro Desain Bondaryuk. Desain reaktor heterogen berdasarkan neutron termal dibenarkan sebagai yang utama bagi mereka; keunggulan utamanya (dibandingkan dengan reaktor grafit homogen alternatif) adalah:

• dimungkinkan untuk menggunakan moderator yang mengandung hidrogen suhu rendah, yang memungkinkan terciptanya mesin propulsi nuklir dengan kesempurnaan massa yang tinggi;
• dimungkinkan untuk mengembangkan prototipe mesin propulsi nuklir berukuran kecil dengan daya dorong sekitar 30...50 kN s tingkat tinggi kelangsungan mesin dan pembangkit listrik tenaga nuklir generasi berikutnya;
• dimungkinkan untuk menggunakan karbida tahan api secara luas di batang bahan bakar dan bagian lain dari struktur reaktor, yang memungkinkan untuk memaksimalkan suhu pemanasan fluida kerja dan memberikan peningkatan impuls spesifik;
• dimungkinkan untuk menguji secara mandiri, elemen demi elemen, komponen utama dan sistem sistem propulsi nuklir (NPP), seperti rakitan bahan bakar, moderator, reflektor, unit turbopump (TPU), sistem kontrol, nosel, dll.; hal ini memungkinkan pengujian dilakukan secara paralel, sehingga mengurangi jumlah pengujian kompleks yang mahal pada pembangkit listrik secara keseluruhan.

Sekitar tahun 1962–1963 Pengerjaan masalah propulsi nuklir dipimpin oleh NII-1, yang memiliki basis eksperimental yang kuat dan personel yang sangat baik. Mereka hanya kekurangan teknologi uranium, serta ilmuwan nuklir. Dengan keterlibatan NII-9, dan kemudian IPPE, maka terbentuklah kerjasama yang mengambil ideologi penciptaan daya dorong minimum (sekitar 3,6 tf), tetapi mesin musim panas yang “nyata” dengan reaktor “straight-through” IR- 100 (uji atau penelitian, 100 MW, kepala desainer - Yu.A. Treskin). Didukung oleh peraturan pemerintah, NII-1 membangun dudukan busur listrik yang selalu memukau imajinasi - lusinan silinder setinggi 6-8 m, ruang horizontal besar dengan daya lebih dari 80 kW, kaca lapis baja di dalam kotak. Peserta pertemuan terinspirasi oleh poster warna-warni dengan rencana penerbangan ke Bulan, Mars, dll. Diasumsikan bahwa dalam proses pembuatan dan pengujian mesin propulsi nuklir, masalah desain, teknologi, dan fisik akan terselesaikan.

Menurut R. Kotelnikov, sayangnya masalah ini diperumit oleh posisi para ilmuwan roket yang tidak terlalu jelas. Kementerian Teknik Umum (MOM) mengalami kesulitan besar dalam membiayai program pengujian dan pembangunan tempat tes. Tampaknya IOM tidak mempunyai keinginan atau kapasitas untuk memajukan program NRD.

Pada akhir tahun 1960-an, dukungan terhadap pesaing NII-1 - IAE, PNITI dan NII-8 - jauh lebih serius. Kementerian Teknik Menengah ("ilmuwan nuklir") secara aktif mendukung pengembangannya; reaktor “loop” IVG (dengan rakitan saluran pusat tipe inti dan batang yang dikembangkan oleh NII-9) akhirnya muncul ke permukaan pada awal tahun 70an; pengujian rakitan bahan bakar dimulai di sana.

Sekarang, 30 tahun kemudian, tampaknya jalur IAE lebih tepat: pertama - putaran "bumi" yang andal - pengujian batang dan rakitan bahan bakar, dan kemudian pembuatan mesin propulsi nuklir penerbangan dengan daya yang dibutuhkan. Namun, karena kehidupan telah menunjukkan bahwa tidak ada kebutuhan obyektif (atau bahkan subyektif) untuk mesin seperti itu (untuk ini kita juga bisa menambahkan bahwa keseriusan aspek negatif dari arah ini, misalnya perjanjian internasional tentang perangkat nuklir di luar angkasa, pada awalnya sangat diremehkan), kemudian program mendasar, yang tujuannya tidak sempit dan spesifik, ternyata lebih tepat. dan produktif.

Pada tanggal 1 Juli 1965, desain awal reaktor IR-20-100 ditinjau. Puncaknya adalah keluarnya desain teknis rakitan bahan bakar IR-100 (1967), terdiri dari 100 batang (UC-ZrC-NbC dan UC-ZrC-C untuk bagian inlet dan UC-ZrC-NbC untuk outlet) . NII-9 siap memproduksi elemen inti dalam jumlah besar untuk inti IR-100 masa depan. Proyek ini sangat progresif: setelah sekitar 10 tahun, praktis tanpa perubahan signifikan, proyek ini digunakan di area peralatan 11B91, dan bahkan sekarang semua solusi utama disimpan dalam rakitan reaktor serupa untuk tujuan lain, dengan tingkat perhitungan dan pembenaran eksperimental yang sama sekali berbeda.

Bagian “roket” dari nuklir domestik pertama RD-0410 dikembangkan di Voronezh Biro Desain otomatisasi kimia (KBKhA), "reaktor" (masalah reaktor neutron dan keselamatan radiasi) - Institut Fisika dan Energi (Obninsk) dan Institut Energi Atom Kurchatov.

KBHA dikenal atas kiprahnya di bidang mesin propelan cair untuk rudal balistik, pesawat ruang angkasa, dan kendaraan peluncuran. Sekitar 60 sampel dikembangkan di sini, 30 di antaranya dibawa ke produksi massal. Pada tahun 1986, KBHA telah menciptakan mesin oksigen-hidrogen ruang tunggal paling kuat di negara itu, RD-0120 dengan daya dorong 200 tf, yang digunakan sebagai mesin propulsi pada tahap kedua kompleks Energia-Buran. Nuklir RD-0410 dibuat bersama dengan banyak perusahaan pertahanan, biro desain, dan lembaga penelitian.

Menurut konsep yang diterima, hidrogen cair dan heksana (aditif penghambat yang mengurangi hidrogenasi karbida dan meningkatkan umur elemen bahan bakar) disuplai menggunakan TNA ke dalam reaktor neutron termal heterogen dengan kumpulan bahan bakar yang dikelilingi oleh moderator zirkonium hidrida. Cangkangnya didinginkan dengan hidrogen. Reflektor memiliki penggerak untuk memutar elemen penyerapan (silinder boron karbida). Pompa tersebut mencakup pompa sentrifugal tiga tahap dan turbin aksial satu tahap.

Dalam lima tahun, dari tahun 1966 hingga 1971, dasar-dasar teknologi mesin reaktor diciptakan, dan beberapa tahun kemudian sebuah pangkalan eksperimental yang kuat yang disebut "ekspedisi No. 10" dioperasikan, kemudian ekspedisi eksperimental NPO "Luch" di lokasi uji coba nuklir Semipalatinsk.
Kesulitan khusus ditemui selama pengujian. Tidak mungkin menggunakan alat konvensional untuk meluncurkan mesin roket nuklir skala penuh karena radiasi. Diputuskan untuk menguji reaktor di lokasi uji coba nuklir di Semipalatinsk, dan “bagian roket” di NIIkhimmash (Zagorsk, sekarang Sergiev Posad).

Untuk mempelajari proses intra-ruang, lebih dari 250 pengujian dilakukan pada 30 “mesin dingin” (tanpa reaktor). Ruang bakar mesin roket oksigen-hidrogen 11D56 yang dikembangkan oleh KBKhimmash (kepala desainer - A.M. Isaev) digunakan sebagai model elemen pemanas. Waktu pengoperasian maksimum adalah 13 ribu detik dengan sumber daya yang dinyatakan 3600 detik.

Untuk menguji reaktor di lokasi uji Semipalatinsk, dua poros khusus dengan tempat layanan bawah tanah dibangun. Salah satu poros dihubungkan ke reservoir bawah tanah untuk gas hidrogen terkompresi. Penggunaan hidrogen cair ditinggalkan karena alasan keuangan.

Pada tahun 1976, penyalaan daya pertama reaktor IVG-1 dilakukan. Secara paralel, OE menciptakan stand untuk menguji versi “propulsi” dari reaktor IR-100, dan beberapa tahun kemudian diuji di kekuatan yang berbeda(salah satu IR-100 kemudian diubah menjadi reaktor riset ilmu material berdaya rendah, yang masih beroperasi sampai sekarang).

Sebelum peluncuran eksperimental, reaktor diturunkan ke poros menggunakan gantry crane yang dipasang di permukaan. Setelah memulai reaktor, hidrogen memasuki “boiler” dari bawah, memanas hingga 3000 K dan keluar dari poros dalam aliran api. Meskipun radioaktivitas gas yang keluar tidak signifikan, pada siang hari ia tidak diperbolehkan berada di luar dalam radius satu setengah kilometer dari lokasi pengujian. Tidak mungkin mendekati tambang itu sendiri selama sebulan. Terowongan bawah tanah sepanjang satu setengah kilometer mengarah dari zona aman pertama ke satu bunker, dan dari sana ke bunker lain, terletak di dekat tambang. Para spesialis bergerak di sepanjang “koridor” unik ini.

Ievlev Vitaly Mikhailovich

Hasil percobaan yang dilakukan dengan reaktor pada tahun 1978–1981 menegaskan kebenaran solusi desain. Pada prinsipnya, YARD telah dibuat. Yang tersisa hanyalah menghubungkan kedua bagian tersebut dan melakukan pengujian komprehensif.

Sekitar tahun 1985, RD-0410 (menurut sistem penunjukan berbeda 11B91) dapat melakukan penerbangan luar angkasa pertamanya. Namun untuk itu perlu dikembangkan unit percepatan yang berbasis pada hal tersebut. Sayangnya, pekerjaan ini tidak diperintahkan ke biro desain ruang mana pun, dan ada banyak alasan yang mendasarinya. Yang utama adalah apa yang disebut Perestroika. Langkah-langkah gegabah mengarah pada fakta bahwa seluruh industri luar angkasa langsung “dipermalukan” dan pada tahun 1988, pekerjaan pada propulsi nuklir di Uni Soviet (saat itu Uni Soviet masih ada) dihentikan. Hal ini terjadi bukan karena masalah teknis, tetapi karena pertimbangan ideologis sesaat. Dan pada tahun 1990, penginspirasi ideologis program mesin roket bertenaga nuklir di Uni Soviet, Vitaly Mikhailovich Ievlev, meninggal...

Keberhasilan besar apa yang telah dicapai para pengembang dalam menciptakan sistem propulsi tenaga nuklir “A”?

Lebih dari selusin pengujian skala penuh dilakukan pada reaktor IVG-1, dan hasil berikut diperoleh: suhu hidrogen maksimum - 3100 K, impuls spesifik - 925 detik, pelepasan panas spesifik hingga 10 MW/l , total sumber daya lebih dari 4000 detik dengan 10 reaktor dihidupkan berturut-turut. Hasil ini secara signifikan melebihi pencapaian Amerika di zona grafit.

Perlu dicatat bahwa selama seluruh periode pengujian EBT, meskipun knalpot terbuka, hasil fragmen fisi radioaktif tidak melebihi standar yang diizinkan baik di lokasi pengujian maupun di luarnya dan tidak terdaftar di wilayah negara tetangga.

Hasil terpenting dari pekerjaan ini adalah penciptaan teknologi dalam negeri untuk reaktor tersebut, produksi bahan tahan api baru, dan fakta pembuatan mesin reaktor memunculkan sejumlah proyek dan ide baru.

Meskipun pengembangan lebih lanjut dari mesin penggerak nuklir tersebut dihentikan, pencapaian yang diperoleh unik tidak hanya di negara kita, tetapi juga di dunia. Hal ini telah dikonfirmasi berulang kali di tahun terakhir pada simposium internasional tentang energi luar angkasa, serta pada pertemuan para ahli dalam negeri dan Amerika (pada simposium tersebut diakui bahwa stan reaktor IVG adalah satu-satunya peralatan uji operasional di dunia saat ini yang dapat memainkan peran penting dalam pengujian eksperimental. perakitan bahan bakar dan pembangkit listrik tenaga nuklir).