Unità spaziale militare russa

Molto rumore nei media e nei social network è stato causato dalle dichiarazioni di Vladimir Putin secondo cui la Russia stava testando un missile da crociera di nuova generazione con quasi illimitato portata ed è quindi praticamente invulnerabile a tutti i sistemi di difesa missilistica esistenti e pianificati.

“A fine 2017 al campo di allenamento centrale Federazione Russa L'ultimo missile da crociera russo è stato lanciato con successo da nucleare energia installazione. Durante il volo, la centrale ha raggiunto la potenza specificata e ha fornito il livello di spinta richiesto", ha detto Putin durante il suo tradizionale discorso all'Assemblea federale.

Il missile è stato discusso nel contesto di altri sviluppi avanzati russi nel campo degli armamenti, insieme al nuovo missile balistico intercontinentale Sarmat, al missile ipersonico Kinzhal, ecc. Pertanto, non sorprende affatto che le dichiarazioni di Putin siano analizzate principalmente in un'ottica vena politico-militare. In realtà, però, la questione è molto più ampia: sembra che la Russia sia sul punto di padroneggiare la vera tecnologia del futuro, capace di apportare cambiamenti rivoluzionari alla tecnologia missilistica e spaziale e altro ancora. Ma prima le cose principali…

Tecnologie a getto: un vicolo cieco “chimico”.

Quasi adesso cento anni Quando parliamo di motore a reazione, spesso intendiamo un motore a reazione chimico. Sia gli aerei a reazione che i razzi spaziali sono azionati dall'energia ottenuta dalla combustione del carburante a bordo.

IN schema generale Funziona così: il carburante entra nella camera di combustione, dove viene miscelato con un ossidante (aria atmosferica in un motore a reazione o ossigeno dalle riserve di bordo in un motore a razzo). Successivamente la miscela si accende liberando rapidamente una notevole quantità di energia sotto forma di calore, che viene ceduta ai gas di combustione. Quando riscaldato, il gas si espande rapidamente e, per così dire, si spreme attraverso l'ugello del motore a una velocità considerevole. Appare una corrente a getto e viene creata la spinta del getto, spingendo l'aereo nella direzione opposta alla direzione del flusso del getto.

L'He 178 e il Falcon Heavy sono prodotti e motori diversi, ma questo non cambia l'essenza.

I motori a reazione e a razzo in tutta la loro diversità (dal primo jet Heinkel 178 al Falcon Heavy di Elon Musk) utilizzano proprio questo principio: cambiano solo gli approcci alla sua applicazione. E tutti i progettisti di missili sono costretti, in un modo o nell'altro, a fare i conti con lo svantaggio fondamentale di questo principio: la necessità di trasportare a bordo dell'aereo una quantità significativa di carburante consumato rapidamente. Maggiore è il lavoro svolto dal motore, maggiore sarà la quantità di carburante a bordo e minore sarà il carico utile che l'aereo potrà sostenere in volo.

Ad esempio, il peso massimo al decollo di un aereo di linea Boeing 747-200 è di circa 380 tonnellate. Di queste, 170 tonnellate sono destinate all'aereo stesso, circa 70 tonnellate sono destinate al carico utile (peso del carico e dei passeggeri) e 140 tonnellate, ovvero circa il 35%, il carburante pesa, che brucia in volo ad una velocità di circa 15 tonnellate all'ora. Cioè, per ogni tonnellata di carico ci sono 2,5 tonnellate di carburante. E il razzo Proton-M, per lanciare 22 tonnellate di carico in un'orbita di riferimento bassa, consuma circa 630 tonnellate di carburante, ovvero quasi 30 tonnellate di carburante per tonnellata di carico utile. Come puoi vedere, il “fattore efficienza” è più che modesto.

Se parliamo di voli a lunga distanza, ad esempio, verso altri pianeti del sistema solare, il rapporto carburante-carico diventa semplicemente mortale. Ad esempio, il razzo americano Saturn 5 potrebbe trasportare 45 tonnellate di carico sulla Luna, bruciando oltre 2000 tonnellate di carburante. E il Falcon Heavy di Elon Musk, con una massa di lancio di mille e mezzo tonnellate, è in grado di trasportare solo 15 tonnellate di carico nell'orbita di Marte, ovvero lo 0,1% della sua massa iniziale.

Ecco perché presidiato volo sulla luna rimane ancora un compito al limite delle capacità tecnologiche dell'umanità, e il volo su Marte va oltre questi limiti. Ancora peggio: non è più possibile espandere in modo significativo queste capacità continuando a migliorare ulteriormente i razzi chimici. Nel suo sviluppo, l’umanità ha “raggiunto” un limite determinato dalle leggi della natura. Per andare oltre è necessario un approccio fondamentalmente diverso.

Spinta "atomica".

La combustione di combustibili chimici ha da tempo cessato di essere il metodo più efficiente conosciuto per produrre energia.

Da 1 chilogrammo di carbone si possono ottenere circa 7 kilowattora di energia, mentre 1 chilogrammo di uranio contiene circa 620mila kilowattora.

E se crei un motore che riceverà energia dal nucleare e non dal nucleare processi chimici, allora sarà necessario un tale motore decine di migliaia(!) volte meno carburante per svolgere lo stesso lavoro. Lo svantaggio principale dei motori a reazione può essere eliminato in questo modo. Tuttavia, dall'idea alla realizzazione il percorso è lungo lungo il quale devono essere risolti molti problemi complessi. Innanzitutto era necessario creare un reattore nucleare che fosse sufficientemente leggero e compatto da poter essere installato su un aereo. In secondo luogo, era necessario capire esattamente come utilizzare l'energia del decadimento del nucleo atomico per riscaldare il gas nel motore e creare una corrente a getto.

L’opzione più ovvia era semplicemente far passare il gas attraverso il nocciolo caldo del reattore. Tuttavia, interagendo direttamente con i gruppi di combustibile, questo gas diventerebbe molto radioattivo. Lasciando il motore sotto forma di corrente a getto, contaminerebbe pesantemente tutto ciò che lo circonda, quindi l'utilizzo di un tale motore nell'atmosfera sarebbe inaccettabile. Ciò significa che il calore dal nucleo deve essere trasferito in qualche modo diverso, ma come esattamente? E dove si possono trovare materiali che mantengano le loro proprietà strutturali per molte ore a temperature così elevate?

È ancora più facile immaginare l’uso dell’energia nucleare nei “veicoli senza equipaggio per acque profonde”, menzionati anche da Putin nello stesso messaggio. In effetti, sarà qualcosa di simile a un super siluro che succhierà l'acqua di mare, la trasformerà in vapore riscaldato, che formerà una corrente a getto. Un siluro di questo tipo sarà in grado di percorrere migliaia di chilometri sott'acqua, muovendosi a qualsiasi profondità e potendo colpire qualsiasi bersaglio in mare o sulla costa. Allo stesso tempo, sarà quasi impossibile intercettarlo sulla strada verso il bersaglio.

Al momento, sembra che la Russia non disponga ancora di campioni di tali dispositivi pronti per essere messi in servizio. Per quanto riguarda il missile da crociera a propulsione nucleare di cui ha parlato Putin, a quanto pare stiamo parlando di un lancio di prova di un "modello di massa" di tale missile con un riscaldatore elettrico anziché nucleare. Questo è esattamente ciò che possono significare le parole di Putin sul “raggiungere una determinata potenza” e un “adeguato livello di spinta”: verificare se il motore di un tale dispositivo può funzionare con tali “parametri di input”. Naturalmente, a differenza di un campione a propulsione nucleare, il prodotto “modello” non è in grado di volare a distanze significative, ma ciò non gli è richiesto. Utilizzando tale campione è possibile testare soluzioni tecnologiche legate alla parte puramente “propulsiva”, mentre il reattore viene finalizzato e testato presso lo stand. Separare questa fase dalla consegna prodotto finito forse solo un po' di tempo, un anno o due.

Ebbene, se un motore del genere può essere utilizzato nei missili da crociera, cosa ne impedirà l'utilizzo nell'aviazione? Immaginare aereo di linea a propulsione nucleare, capace di percorrere decine di migliaia di chilometri senza atterrare o fare rifornimento, senza consumare centinaia di tonnellate di costoso carburante per aerei! In generale, stiamo parlando una scoperta che potrebbe in futuro apportare una vera e propria rivoluzione nel settore dei trasporti...

Marte è avanti?

Tuttavia, lo scopo principale delle centrali nucleari sembra molto più entusiasmante: diventare un cuore nucleare astronavi nuova generazione, che renderà possibili collegamenti di trasporto affidabili con altri pianeti del sistema solare. Naturalmente, i motori a turbogetto che utilizzano l’aria esterna non possono essere utilizzati in spazi senz’aria. Qualunque cosa si possa dire, dovrai portare con te la sostanza per creare una corrente a getto qui. Il compito è utilizzarlo in modo molto più economico durante il funzionamento e, per questo, la velocità del flusso della sostanza dall'ugello del motore deve essere la più elevata possibile. Nei motori a razzo chimici, questa velocità arriva fino a 5mila metri al secondo (di solito 2-3mila) e non è possibile aumentarla in modo significativo.

È possibile ottenere velocità molto maggiori utilizzando un diverso principio di creazione di un flusso d'aria: l'accelerazione delle particelle cariche (ioni) da parte di un campo elettrico. La velocità del getto in un motore a ioni può raggiungere i 70mila metri al secondo, ovvero per ottenere la stessa quantità di movimento sarà necessario spendere 20-30 volte meno sostanza. È vero, un motore del genere consumerà molta elettricità. E per produrre questa energia avrai bisogno di un reattore nucleare.

Modello di installazione di un reattore per una centrale nucleare della classe megawatt

Esistono già motori a razzo elettrici (a ioni e plasma), ad es. nel lontano 1971 L'URSS ha lanciato in orbita la navicella spaziale Meteor con un sistema stazionario motore al plasma SPD-60 sviluppato da OKB Fakel. Oggi motori simili vengono utilizzati attivamente per correggere l'orbita dei satelliti artificiali della Terra, ma la loro potenza non supera i 3-4 kilowatt (5 cavalli e mezzo).

Tuttavia, nel 2015 Centro di ricerca loro. Keldysh ha annunciato la creazione di un prototipo di motore ionico con una potenza dell'ordine di 35 kilowatt(48 CV). Non sembra molto impressionante, ma molti di questi motori sono sufficienti per alimentare un veicolo spaziale che si muove nel vuoto e lontano da forti campi gravitazionali. L'accelerazione che tali motori impartiranno al veicolo spaziale sarà piccola, ma saranno in grado di mantenerla per molto tempo(i motori ionici esistenti hanno un tempo di funzionamento continuo fino a tre anni).

Nei moderni veicoli spaziali, i motori a razzo funzionano solo per un breve periodo, mentre per la maggior parte del volo la nave vola per inerzia. Il motore a ioni, ricevendo energia da un reattore nucleare, funzionerà per tutto il volo: nella prima metà accelerando la nave, nella seconda frenandola. I calcoli mostrano che un tale veicolo spaziale potrebbe raggiungere l'orbita di Marte in 30-40 giorni, e non in un anno, come una nave con motori chimici, e portare con sé anche un modulo di discesa che potrebbe portare una persona sulla superficie del Rosso Planet, e poi prendilo da lì.

Gli scienziati sovietici e americani hanno sviluppato motori a razzo a propulsione nucleare dalla metà del XX secolo. Questi sviluppi non sono andati oltre i prototipi e i singoli test, ma ora in Russia viene creato l’unico sistema di propulsione a razzo che utilizza l’energia nucleare. "Reaktor" ha studiato la storia dei tentativi di introdurre motori a razzo nucleari.

Quando l'umanità iniziò appena a conquistare lo spazio, gli scienziati dovettero affrontare il compito di fornire energia ai veicoli spaziali. I ricercatori hanno rivolto la loro attenzione alla possibilità di utilizzare l'energia nucleare nello spazio creando il concetto di un motore a razzo nucleare. Si supponeva che un tale motore utilizzasse l'energia della fissione o della fusione dei nuclei per creare la spinta del getto.

In URSS, già nel 1947, iniziarono i lavori per la creazione di un motore a razzo nucleare. Nel 1953, gli esperti sovietici notarono che “l’uso dell’energia atomica consentirà di ottenere gittate praticamente illimitate e di ridurre drasticamente il peso di volo dei missili” (citato dalla pubblicazione “Nuclear Rocket Engines” a cura di A.S. Koroteev, M, 2001). . A quel tempo, i sistemi di propulsione nucleare erano destinati principalmente ad equipaggiare missili balistici, quindi l'interesse del governo per lo sviluppo era grande. Il presidente degli Stati Uniti John Kennedy nel 1961 definì il programma nazionale per la creazione di un razzo con un motore a razzo nucleare (Progetto Rover) una delle quattro aree prioritarie nella conquista dello spazio.

Reattore KIWI, 1959. Foto: NASA.

Alla fine degli anni '50, gli scienziati americani crearono i reattori KIWI. Sono stati testati molte volte, gli sviluppatori lo hanno fatto un gran numero di modifiche. Spesso si verificavano guasti durante i test, ad esempio quando il nucleo del motore veniva distrutto e veniva scoperta una grande perdita di idrogeno.

All'inizio degli anni '60, sia gli Stati Uniti che l'URSS crearono i prerequisiti per l'attuazione dei piani per la creazione di motori a razzo nucleari, ma ogni paese seguì la propria strada. Gli Stati Uniti hanno creato numerosi progetti di reattori in fase solida per tali motori e li hanno testati su stand aperti. L’URSS stava testando il gruppo del carburante e altri elementi del motore, preparando la produzione, i test e la base del personale per una “offensiva” più ampia.

Diagramma del NERVA YARD. Illustrazione: NASA.

Negli Stati Uniti, già nel 1962, il presidente Kennedy dichiarò che "nei primi voli sulla Luna non verrà utilizzato un razzo nucleare", quindi vale la pena indirizzare i fondi stanziati per l'esplorazione spaziale verso altri sviluppi. A cavallo tra gli anni '60 e '70 furono testati altri due reattori (PEWEE nel 1968 e NF-1 nel 1972) come parte del programma NERVA. Ma i finanziamenti si concentrarono sul programma lunare, quindi il programma di propulsione nucleare degli Stati Uniti diminuì e fu chiuso nel 1972.

Film della NASA sul motore a reazione nucleare NERVA.

Nell'Unione Sovietica, lo sviluppo dei motori a razzo nucleare continuò fino agli anni '70, e furono guidati dall'ormai famosa triade di scienziati accademici nazionali: Mstislav Keldysh, Igor Kurchatov e. Hanno valutato in modo abbastanza ottimistico le possibilità di creare e utilizzare missili a propulsione nucleare. Sembrava che l'URSS stesse per lanciare un missile del genere. I test antincendio furono effettuati nel sito di test di Semipalatinsk - nel 1978 ebbe luogo il lancio di potenza del primo reattore del motore a razzo nucleare 11B91 (o RD-0410), quindi altre due serie di test - il secondo e il terzo dispositivo 11B91- IR-100. Questi furono i primi e gli ultimi motori a razzo nucleare sovietici.

M.V. Keldysh e S.P. Korolev in visita a I.V. Kurcatova, 1959

La Russia era e rimane tuttora leader nel campo dell’energia spaziale nucleare. Organizzazioni come RSC Energia e Roscosmos hanno esperienza nella progettazione, costruzione, lancio e funzionamento di veicoli spaziali dotati di una fonte di energia nucleare. Un motore nucleare consente di far funzionare gli aerei per molti anni, aumentandone notevolmente l'idoneità pratica.

Cronaca storica

Allo stesso tempo, per consegnare un veicolo di ricerca nelle orbite dei lontani pianeti del Sistema Solare è necessario aumentare le risorse di un tale impianto nucleare a 5-7 anni. È stato dimostrato che un complesso con un sistema di propulsione nucleare con una potenza di circa 1 MW come parte di un veicolo spaziale di ricerca consentirà la consegna accelerata in 5-7 anni di satelliti artificiali dei pianeti più distanti, rover planetari sulla superficie di i satelliti naturali di questi pianeti e la consegna alla Terra del suolo proveniente da comete, asteroidi, Mercurio e dai satelliti di Giove e Saturno.

Rimorchiatore riutilizzabile (MB)

Uno dei modi più importanti per aumentare l’efficienza delle operazioni di trasporto nello spazio è l’uso riutilizzabile degli elementi del sistema di trasporto. Un motore nucleare per veicoli spaziali con una potenza di almeno 500 kW consente di creare un rimorchiatore riutilizzabile e quindi di aumentare significativamente l'efficienza di un sistema di trasporto spaziale multi-link. Un tale sistema è particolarmente utile in un programma volto a fornire grandi flussi di merci annuali. Un esempio potrebbe essere il programma di esplorazione lunare con la creazione e il mantenimento di una base abitabile in continua espansione e di complessi tecnologici e produttivi sperimentali.

Calcolo del fatturato delle merci

Secondo gli studi di progettazione di RSC Energia, durante la costruzione della base, sulla superficie lunare dovrebbero essere consegnati moduli del peso di circa 10 tonnellate e sull'orbita lunare fino a 30 tonnellate una base lunare abitabile e una stazione orbitale lunare visitabile sono stimate in 700-800 tonnellate, e il flusso di merci annuale per garantire il funzionamento e lo sviluppo della base è di 400-500 tonnellate.

Tuttavia, il principio di funzionamento del motore nucleare non consente al trasportatore di accelerare abbastanza rapidamente. A causa del lungo tempo di trasporto e, di conseguenza, del tempo significativo trascorso dal carico utile nelle cinture di radiazione della Terra, non tutti i carichi possono essere consegnati utilizzando rimorchiatori a propulsione nucleare. Pertanto, il flusso di merci che può essere fornito sulla base di sistemi di propulsione nucleare è stimato a sole 100-300 tonnellate/anno.

Efficienza economica

Come criterio per l'efficienza economica di un sistema di trasporto interorbitale, è consigliabile utilizzare il valore del costo specifico del trasporto di un'unità di massa di carico utile (PG) dalla superficie terrestre all'orbita target. RSC Energia ha sviluppato un modello economico e matematico che tiene conto delle principali componenti dei costi nel sistema dei trasporti:

• creare e lanciare in orbita moduli di rimorchiatore;
• per l'acquisto di un impianto nucleare funzionante;
• costi operativi, nonché costi di ricerca e sviluppo ed eventuali costi di capitale.

Gli indicatori di costo dipendono dai parametri ottimali del MB. Utilizzando questo modello, l'efficienza economica comparativa dell'utilizzo di un rimorchiatore riutilizzabile basato su un sistema di propulsione a propulsione nucleare con una potenza di circa 1 MW e di un rimorchiatore usa e getta basato su sistemi avanzati di propulsione liquida in un programma per garantire la consegna di un carico utile con un totale di è stata studiata una massa di 100 tonnellate/anno dalla Terra all'orbita lunare ad un'altezza di 100 km. Quando si utilizza lo stesso veicolo di lancio con una capacità di carico utile pari alla capacità di carico utile del veicolo di lancio Proton-M e uno schema a due lanci per la costruzione di un sistema di trasporto, il costo specifico per la consegna di un'unità di massa del carico utile utilizzando un rimorchiatore a propulsione nucleare sarà tre volte inferiore rispetto all'utilizzo di rimorchiatori usa e getta basati su razzi con motori liquidi del tipo DM-3.

Conclusione

Una propulsione nucleare efficiente per lo spazio contribuisce alla soluzione problemi ambientali Terra, il volo umano su Marte, la creazione di un sistema per la trasmissione di energia senza fili nello spazio, l'implementazione nello spazio di uno smaltimento dei rifiuti radioattivi altamente pericolosi provenienti dall'energia nucleare terrestre con maggiore sicurezza, la creazione di una base lunare abitabile e l'inizio di sviluppo industriale della Luna, garantendo la protezione della Terra dal pericolo degli asteroidi-comete.

Ogni pochi anni alcuni
il nuovo tenente colonnello scopre Plutone.
Dopodiché chiama il laboratorio,
per scoprirlo destino futuro reattore nucleare.

Questo è un argomento di moda oggigiorno, ma mi sembra che un motore ramjet nucleare sia molto più interessante, perché non ha bisogno di portare con sé un fluido di lavoro.
Presumo che il messaggio del Presidente riguardasse lui, ma per qualche motivo oggi tutti hanno iniziato a postare sullo YARD???
Permettimi di raccogliere tutto qui in un unico posto. Te lo dirò, pensieri interessanti appaiono quando leggi un argomento. E domande molto scomode.

Un motore ramjet (motore ramjet; il termine inglese è ramjet, da ram - ram) è un motore a reazione che è il più semplice nella classe dei motori a reazione ad aria (motori ramjet) nel design. Appartiene al tipo di motori a reazione diretta, in cui la spinta è creata esclusivamente dalla corrente a getto che scorre dall'ugello. L'aumento di pressione necessario per il funzionamento del motore si ottiene frenando il flusso d'aria in arrivo. Il ramjet non è operativo quando basse velocità volo, soprattutto a velocità zero, è necessario l'uno o l'altro acceleratore per portarlo alla potenza operativa.

Nella seconda metà degli anni '50, durante la Guerra Fredda, negli Stati Uniti e nell'URSS furono sviluppati progetti di ramjet con un reattore nucleare.


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

La fonte di energia di questi motori ramjet (a differenza di altri motori ramjet) non lo è reazione chimica combustione del carburante, ma il calore generato da un reattore nucleare nella camera di riscaldamento del fluido di lavoro. L'aria proveniente dal dispositivo di ingresso in tale statoreattore passa attraverso il nocciolo del reattore, raffreddandolo e riscaldandosi fino a temperatura di esercizio(circa 3000 K), e poi fuoriesce dall'ugello ad una velocità paragonabile alle portate dei più avanzati motori a razzo chimici a propellente liquido. Possibili destinazioni aeromobile con il seguente motore:
- veicolo di lancio per crociere intercontinentali di una carica nucleare;
- velivoli aerospaziali monostadio.

Entrambi i paesi hanno creato reattori nucleari compatti e con poche risorse che rientrano nelle dimensioni di un grande razzo. Negli Stati Uniti, nell'ambito dei programmi di ricerca sullo statoreattore nucleare Plutone e Tory, nel 1964 furono effettuate prove al banco del motore statoreattore nucleare Tory-IIC (modalità a piena potenza 513 MW per cinque minuti con una spinta di 156 kN). Non furono condotte prove di volo e il programma fu chiuso nel luglio 1964. Uno dei motivi per la chiusura del programma è stato il miglioramento della progettazione dei missili balistici con motori a razzo chimici, che hanno pienamente assicurato la soluzione delle missioni di combattimento senza l'uso di schemi con motori nucleari a reazione relativamente costosi.
Non è consuetudine parlare del secondo nelle fonti russe adesso...

Il progetto Plutone avrebbe dovuto utilizzare tattiche di volo a bassa quota. Questa tattica garantiva la segretezza dai radar del sistema di difesa aerea dell'URSS.
Per raggiungere la velocità alla quale avrebbe funzionato un motore ramjet, Plutone doveva essere lanciato da terra utilizzando un pacchetto di razzi convenzionali. Il lancio del reattore nucleare iniziò solo dopo che Plutone raggiunse l'altitudine di crociera e fu sufficientemente lontano dalle aree popolate. Il motore nucleare, che offriva un raggio d'azione quasi illimitato, consentiva al razzo di volare in tondo sull'oceano in attesa dell'ordine di passare alla velocità supersonica verso un bersaglio nell'URSS.

Progettazione del concetto SLAM

Si è deciso di condurre un test statico di un reattore a grandezza naturale, destinato a un motore ramjet.
Poiché il reattore Plutone è diventato estremamente radioattivo dopo il lancio, è stato trasportato al sito di test tramite una linea ferroviaria appositamente costruita e completamente automatizzata. Lungo questa linea, il reattore si è spostato per una distanza di circa due miglia, che separava il banco di prova statico e il massiccio edificio di “smantellamento”. Nell'edificio, il reattore “caldo” è stato smontato per essere ispezionato utilizzando apparecchiature controllate a distanza. Gli scienziati di Livermore hanno osservato il processo di test utilizzando un sistema televisivo, situato in un hangar di lamiera lontano dal banco di prova. Per ogni evenienza, l'hangar era dotato di un rifugio anti-radiazioni con una fornitura di cibo e acqua per due settimane.
Solo per fornire il calcestruzzo necessario per costruire le pareti dell'edificio in demolizione (che erano spesse da sei a otto piedi), il governo degli Stati Uniti acquistò un'intera miniera.
Milioni di libbre di aria compressa sono state immagazzinate in 25 miglia di tubi per la produzione di petrolio. Quest'aria compressa avrebbe dovuto essere utilizzata per simulare le condizioni in cui si trova un motore ramjet durante il volo a velocità di crociera.
Per garantire un'elevata pressione dell'aria nel sistema, il laboratorio ha preso in prestito compressori giganti dalla base sottomarina di Groton, nel Connecticut.
Il test, durante il quale l'unità ha funzionato a piena potenza per cinque minuti, ha richiesto di forzare una tonnellata di aria attraverso serbatoi di acciaio riempiti con oltre 14 milioni di sfere d'acciaio di 4 cm di diametro. Questi serbatoi sono stati riscaldati a 730 gradi utilizzando elementi riscaldanti l'olio è stato bruciato.

Installato su una piattaforma ferroviaria, Tori-2S è pronto per essere testato con successo. Maggio 1964

Il 14 maggio 1961, ingegneri e scienziati nell'hangar da cui veniva controllato l'esperimento trattenevano il fiato mentre il primo motore nucleare ramjet al mondo, montato su una piattaforma ferroviaria rosso brillante, annunciava la sua nascita con un forte ruggito. Tori-2A è stato lanciato solo per pochi secondi, durante i quali non ha sviluppato la sua potenza nominale. Tuttavia, il test è stato considerato positivo. La cosa più importante era che il reattore non si accendesse, cosa di cui alcuni rappresentanti del Comitato per l'energia atomica avevano estremamente paura. Quasi immediatamente dopo i test, Merkle iniziò a lavorare sulla creazione di un secondo reattore Tory, che avrebbe dovuto avere più potenza con meno peso.
Il lavoro su Tori-2B non è andato oltre il tavolo da disegno. Invece i Livermore costruirono subito il Tory-2C, che ruppe il silenzio del deserto tre anni dopo aver testato il primo reattore. Una settimana dopo, il reattore fu riavviato e funzionò a piena potenza (513 megawatt) per cinque minuti. Si è scoperto che la radioattività dei gas di scarico era significativamente inferiore al previsto. A questi test hanno partecipato anche generali dell'aeronautica militare e funzionari del Comitato per l'energia atomica.

In quel momento i clienti del Pentagono che finanziarono il progetto Plutone iniziarono ad essere sopraffatti dai dubbi. Poiché il missile fu lanciato dal territorio degli Stati Uniti e sorvolò il territorio degli alleati americani a bassa quota per evitare di essere rilevato dai sistemi di difesa aerea sovietici, alcuni strateghi militari si chiesero se il missile avrebbe rappresentato una minaccia per gli alleati. Anche prima che il missile Plutone sganci bombe sul nemico, stordirà, schiaccerà e persino irradierà gli alleati. (Si prevedeva che Plutone in volo sopra la testa producesse circa 150 decibel di rumore al suolo. In confronto, il livello di rumore del razzo che inviò gli americani sulla Luna (Saturn V) era di 200 decibel a piena spinta.) Ovviamente strappato timpani sarebbe minimo problema, se fossi esposto a un reattore nudo che vola sopra la tua testa, friggendoti come un pollo con radiazioni gamma e neutroniche.

Tori-2C

Sebbene i creatori del razzo sostenessero che anche Plutone fosse intrinsecamente sfuggente, gli analisti militari espressero sconcerto su come qualcosa di così rumoroso, caldo, grande e radioattivo potesse rimanere inosservato per tutto il tempo necessario a completare la sua missione. Allo stesso tempo, l’aeronautica americana aveva già iniziato a schierare i missili balistici Atlas e Titan, che erano in grado di raggiungere obiettivi diverse ore prima di un reattore volante, e il sistema antimissile dell’URSS, la cui paura divenne il principale impulso per la creazione di Plutone, non è mai diventato un ostacolo per i missili balistici, nonostante le intercettazioni di prova riuscite. I critici del progetto hanno inventato la propria decodificazione dell'acronimo SLAM - lento, basso e disordinato - lentamente, basso e sporco. Dopo il successo del test del missile Polaris, anche la Marina, che inizialmente aveva espresso interesse per l'utilizzo dei missili per il lancio da sottomarini o navi, iniziò ad abbandonare il progetto. E infine, il costo di ciascun razzo era di 50 milioni di dollari. All’improvviso Plutone divenne una tecnologia senza applicazioni, un’arma senza bersagli praticabili.

Tuttavia, il chiodo finale sulla bara di Plutone era solo una domanda. È così ingannevolmente semplice che i Livermoreiani possono essere scusati per non avervi prestato deliberatamente attenzione. “Dove condurre i test di volo del reattore? Come convincere la gente che durante il volo il razzo non perderà il controllo e sorvolerà Los Angeles o Las Vegas a bassa quota?" si è chiesto il fisico del Livermore Laboratory Jim Hadley, che ha lavorato al progetto Plutone fino alla fine. Attualmente è impegnato nell'individuazione dei test nucleari effettuati in altri paesi per l'Unità Z. Per stessa ammissione di Hadley, non c'erano garanzie che il missile non sfuggisse al controllo e si trasformasse in una Chernobyl volante.
Sono state proposte diverse soluzioni a questo problema. Uno potrebbe essere un lancio su Plutone vicino a Wake Island, dove il razzo volerebbe a forma di otto sopra la parte dell'oceano degli Stati Uniti. I missili "caldi" avrebbero dovuto essere affondati a una profondità di 7 chilometri nell'oceano. Tuttavia, anche quando la Commissione per l’Energia Atomica convinse la gente a considerare le radiazioni come una fonte di energia illimitata, la proposta di scaricare nell’oceano molti razzi contaminati dalle radiazioni fu sufficiente per interrompere i lavori.
Il 1° luglio 1964, sette anni e sei mesi dopo l'inizio dei lavori, il progetto Plutone venne chiuso dalla Commissione per l'Energia Atomica e dall'Aeronautica Militare.

Ogni pochi anni, un nuovo tenente colonnello dell'aeronautica scopre Plutone, ha detto Hadley. Successivamente, chiama il laboratorio per scoprire l'ulteriore destino del statoreattore nucleare. L'entusiasmo del tenente colonnello scompare subito dopo che Hadley parla di problemi con le radiazioni e di test di volo. Nessuno ha chiamato Hadley più di una volta.
Se qualcuno vuole riportare in vita Plutone, potrebbe riuscire a trovare delle reclute a Livermore. Tuttavia non ce ne saranno molti. È meglio lasciare l'idea di quella che potrebbe diventare un'arma pazzesca nel passato.

Caratteristiche tecniche del razzo SLAM:
Diametro: 1500 mm.
Lunghezza: 20000 mm.
Peso: 20 tonnellate.
La portata è illimitata (teoricamente).
La velocità al livello del mare è di Mach 3.
Armamento: 16 bombe termonucleari (ciascuna con una potenza di 1 megaton).
Il motore è un reattore nucleare (potenza 600 megawatt).
Sistema di guida - inerziale + TERCOM.
La temperatura cutanea massima è di 540 gradi Celsius.
Il materiale della cellula è acciaio inossidabile Rene 41 ad alta temperatura.
Spessore guaina - 4 - 10 mm.

Tuttavia, il motore ramjet nucleare è promettente sistema di propulsione per aerei aerospaziali monostadio e aerei da trasporto pesante intercontinentale ad alta velocità. Ciò è facilitato dalla possibilità di creare un ramjet nucleare in grado di funzionare a velocità subsoniche e di volo pari a zero in modalità motore a razzo, utilizzando le riserve di propellente di bordo. Cioè, ad esempio, un aereo aerospaziale con un statoreattore nucleare si avvia (compresi i decolli), fornendo fluido di lavoro ai motori dai serbatoi di bordo (o esterni) e, avendo già raggiunto velocità da M = 1, passa all'utilizzo dell'aria atmosferica .

Come ha affermato il presidente russo V.V. Putin, all’inizio del 2018, “ha avuto luogo un lancio riuscito di un missile da crociera con una centrale nucleare”. Inoltre, secondo lui, la portata di un simile missile da crociera è “illimitata”.

Mi chiedo in quale regione siano stati effettuati i test e perché i servizi competenti di monitoraggio dei test nucleari li abbiano bloccati. Oppure il rilascio autunnale di rutenio-106 nell'atmosfera è in qualche modo collegato a questi test? Quelli. I residenti di Chelyabinsk non erano solo cosparsi di rutenio, ma anche fritti?
Riesci a scoprire dove è caduto questo razzo? In poche parole, dove è stato distrutto il reattore nucleare? In quale campo di allenamento? Su Novaja Zemlja?

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Ora leggiamo qualcosa sui motori a razzo nucleari, anche se questa è una storia completamente diversa

Un motore a razzo nucleare (NRE) è un tipo di motore a razzo che utilizza l'energia della fissione o della fusione dei nuclei per creare la spinta del getto. Possono essere liquidi (riscaldamento di un fluido di lavoro liquido in una camera di riscaldamento da un reattore nucleare e rilascio di gas attraverso un ugello) e esplosivi a impulsi ( esplosioni nucleari bassa potenza per un uguale periodo di tempo).
Un motore di propulsione nucleare tradizionale nel suo insieme è una struttura costituita da una camera di riscaldamento con un reattore nucleare come fonte di calore, un sistema di alimentazione del fluido di lavoro e un ugello. Il fluido di lavoro (solitamente idrogeno) viene fornito dal serbatoio al nocciolo del reattore, dove, passando attraverso canali riscaldati dalla reazione di decadimento nucleare, viene riscaldato ad alte temperature e quindi espulso attraverso l'ugello, creando una spinta a getto. Esistono vari modelli di motori a propulsione nucleare: fase solida, fase liquida e fase gassosa - il corrispondente stato di aggregazione combustibile nucleare nel nocciolo del reattore: solido, fuso o gas ad alta temperatura (o anche plasma).


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

RD-0410 (Indice GRAU - 11B91, noto anche come “Irgit” e “IR-100”) - il primo e unico nucleare sovietico motore a razzo 1947-78 È stato sviluppato presso l'ufficio di progettazione Khimavtomatika, Voronezh.
L'RD-0410 utilizzava un reattore a neutroni termici eterogeneo. Il progetto prevedeva 37 gruppi di combustibile, ricoperti da un isolamento termico che li separava dal moderatore. ProgettoSi prevedeva che il flusso di idrogeno passasse prima attraverso il riflettore e il moderatore, mantenendo la loro temperatura a temperatura ambiente, e poi entrasse nel nucleo, dove veniva riscaldato a 3100 K. Nello stand, il riflettore e il moderatore venivano raffreddati da un impianto di idrogeno separato fluire. Il reattore è stato sottoposto a una serie significativa di test, ma non è mai stato testato per la sua intera durata operativa. I componenti extra-reattore erano completamente esauriti.

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E questo è un motore a razzo nucleare americano. Il suo diagramma era nell'immagine del titolo


Autore: NASA - Grandi immagini nella descrizione della NASA, dominio pubblico, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) è un programma congiunto della Commissione per l'energia atomica degli Stati Uniti e della NASA per creare un motore a razzo nucleare (NRE), durato fino al 1972.
La NERVA dimostrò che il sistema di propulsione nucleare era fattibile e adatto all'esplorazione spaziale, e alla fine del 1968 la SNPO confermò che la più recente modifica della NERVA, la NRX/XE, soddisfaceva i requisiti per una missione con equipaggio su Marte. Sebbene i motori NERVA fossero stati costruiti e testati nella massima misura possibile e fossero considerati pronti per l'installazione su un veicolo spaziale, la maggior parte del programma spaziale americano fu cancellato dall'amministrazione del presidente Nixon.

NERVA è stato valutato dall'AEC, dalla SNPO e dalla NASA come un programma di grande successo che ha raggiunto o superato i suoi obiettivi. L'obiettivo principale del programma era "stabilire una base tecnica per i sistemi di propulsione a razzo nucleare da utilizzare nella progettazione e nello sviluppo di sistemi di propulsione per missioni spaziali". Quasi tutti i progetti spaziali che utilizzano motori a propulsione nucleare si basano su progetti NERVA NRX o Pewee.

Le missioni su Marte furono responsabili della fine della NERVA. I membri del Congresso di entrambi i partiti politici hanno deciso che una missione con equipaggio su Marte sarebbe un tacito impegno per gli Stati Uniti a sostenere per decenni la costosa corsa allo spazio. Ogni anno, il programma RIFT veniva ritardato e gli obiettivi della NERVA diventavano più complessi. Dopotutto, sebbene il motore NERVA abbia avuto molti test positivi e un forte sostegno da parte del Congresso, non ha mai lasciato la Terra.

Nel novembre 2017, la China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) ha pubblicato una tabella di marcia per lo sviluppo del programma spaziale cinese per il periodo 2017-2045. Prevede, in particolare, la creazione di una nave riutilizzabile alimentata da un motore a razzo nucleare.

Nell'URSS è stato inventato un metodo sicuro per utilizzare l'energia nucleare nello spazio e ora sono in corso i lavori per creare un impianto nucleare basato su di esso, ha affermato il direttore generale del Centro scientifico statale della Federazione Russa "Keldysh Research Center", l'accademico Anatoly Koroteev.

“Ora l’istituto sta lavorando attivamente in questa direzione in un’ampia cooperazione tra le imprese Roscosmos e Rosatom. E spero che a tempo debito otterremo un effetto positivo qui", ha detto martedì A. Koroteev alle annuali "Letture reali" presso l'Università tecnica statale Bauman di Mosca.

Secondo lui, il Centro Keldysh ha inventato uno schema per l'uso sicuro dell'energia nucleare nello spazio, che permette di fare a meno delle emissioni e funziona in un circuito chiuso, che rende l'impianto sicuro anche se si guasta e cade sulla Terra .

“Questo schema riduce notevolmente il rischio di utilizzare l’energia nucleare, soprattutto considerando che uno dei punti fondamentali è il funzionamento di questo sistema in orbite superiori a 800-1000 km. Quindi, in caso di guasto, il tempo di “lampeggio” è tale da rendere sicuro il ritorno di questi elementi sulla Terra dopo un lungo periodo di tempo”, ha chiarito lo scienziato.

A. Koroteev ha detto che in precedenza l'URSS aveva già utilizzato veicoli spaziali alimentati da energia nucleare, ma che erano potenzialmente pericolosi per la Terra e quindi dovevano essere abbandonati. “L’URSS ha utilizzato l’energia nucleare nello spazio. Nello spazio c'erano 34 veicoli spaziali dotati di energia nucleare, di cui 32 sovietici e due americani", ha ricordato l'accademico.

Secondo lui, lo sviluppo dell'impianto nucleare in Russia sarà facilitato dall'uso di un sistema di raffreddamento senza telaio, nel quale il liquido refrigerante del reattore circolerà direttamente nello spazio senza tubazioni.

Ma all'inizio degli anni '60, i progettisti consideravano i motori a razzo nucleari gli unici vera alternativa per viaggiare verso altri pianeti del sistema solare. Scopriamo la storia di questo problema.

La competizione tra l'URSS e gli Stati Uniti, anche nello spazio, era in pieno svolgimento in quel momento, ingegneri e scienziati entrarono in gara per creare motori di propulsione nucleare e inizialmente anche i militari sostenevano il progetto del motore a razzo nucleare. All'inizio, il compito sembrava molto semplice: devi solo realizzare un reattore progettato per essere raffreddato con idrogeno anziché con acqua, collegarvi un ugello e - avanti su Marte! Gli americani sarebbero andati su Marte dieci anni dopo la Luna e non potevano nemmeno immaginare che gli astronauti l'avrebbero mai raggiunto senza motori nucleari.

Gli americani costruirono molto rapidamente il primo prototipo di reattore e lo testarono già nel luglio 1959 (si chiamavano KIWI-A). Questi test hanno semplicemente dimostrato che il reattore potrebbe essere utilizzato per riscaldare l’idrogeno. La struttura del reattore, con combustibile a base di ossido di uranio non protetto, non era adatta alle alte temperature e l'idrogeno si riscaldava solo fino a millecinquecento gradi.

Con l'aumentare dell'esperienza, la progettazione dei reattori per motori a razzo nucleari - NRE - è diventata più complessa. L'ossido di uranio è stato sostituito con un carburo più resistente al calore, inoltre è stato rivestito con carburo di niobio, ma quando ha cercato di raggiungere la temperatura di progetto, il reattore ha iniziato a collassare. Inoltre, anche in assenza di distruzione macroscopica, si è verificata la diffusione del combustibile di uranio nell’idrogeno di raffreddamento e la perdita di massa ha raggiunto il 20% entro cinque ore di funzionamento del reattore. Non è mai stato trovato un materiale in grado di funzionare a 2700-3000 0 C e di resistere alla distruzione da parte dell'idrogeno caldo.

Pertanto, gli americani decisero di sacrificare l'efficienza e incorporarono un impulso specifico nel progetto del motore di volo (spinta in chilogrammi di forza ottenuta con il rilascio di un chilogrammo di massa fluida di lavoro al secondo; l'unità di misura è un secondo). 860 secondi. Questo era il doppio della cifra corrispondente per i motori a ossigeno-idrogeno dell'epoca. Ma quando gli americani iniziarono ad avere successo, l'interesse per i voli con equipaggio era già diminuito, il programma Apollo fu ridotto e nel 1973 il progetto NERVA (questo era il nome del motore per una spedizione con equipaggio su Marte) fu finalmente chiuso. Avendo vinto la corsa lunare, gli americani non volevano organizzare una corsa marziana.

Ma la lezione appresa dalle dozzine di reattori costruiti e dalle dozzine di test condotti è che gli ingegneri americani si sono lasciati trasportare troppo dai test nucleari su vasta scala piuttosto che elaborare elementi chiave senza coinvolgere la tecnologia nucleare dove potevano essere evitati. E dove non è possibile, utilizzate supporti più piccoli. Gli americani hanno fatto funzionare quasi tutti i reattori a piena potenza, ma non sono riusciti a raggiungere la temperatura di progetto dell'idrogeno: il reattore ha iniziato a collassare prima. In totale, dal 1955 al 1972, furono spesi 1,4 miliardi di dollari per il programma del motore nucleare a razzo, circa il 5% del costo del programma lunare.

Sempre negli Stati Uniti è stato inventato il progetto Orion, che combinava entrambe le versioni del sistema di propulsione nucleare (a getto e a impulsi). Ciò è stato fatto nel modo seguente: piccole cariche nucleari con una capacità di circa 100 tonnellate di TNT sono state espulse dalla coda della nave. Dopo di loro venivano sparati dischi di metallo. A distanza dalla nave, la carica fu fatta esplodere, il disco evaporò e la sostanza si disperse in diverse direzioni. Una parte di esso cadde nella sezione di coda rinforzata della nave e la spostò in avanti. Un piccolo aumento della spinta avrebbe dovuto essere fornito dall'evaporazione della piastra che subisce i colpi. Allora il costo unitario di un volo del genere avrebbe dovuto essere solo 150 dollari per chilogrammo di carico utile.

Si è arrivati ​​​​anche al punto della prova: l'esperienza ha dimostrato che il movimento con l'aiuto di impulsi successivi è possibile, così come la creazione di una piastra di poppa sufficientemente resistente. Ma il progetto Orion fu chiuso nel 1965 in quanto poco promettente. Tuttavia, questo è finora l’unico concetto esistente che può consentire spedizioni almeno attraverso il sistema solare.

Nella prima metà degli anni '60, gli ingegneri sovietici consideravano la spedizione su Marte come una logica continuazione del programma allora sviluppato di volo con equipaggio sulla Luna. Sulla scia dell'entusiasmo suscitato dalla priorità dell'URSS nello spazio, anche problemi così complessi furono valutati con crescente ottimismo.

Uno dei problemi più importanti era (e rimane ancora oggi) il problema dell'alimentazione elettrica. Era chiaro che i motori a razzo a propellente liquido, anche quelli promettenti a ossigeno-idrogeno, potevano, in linea di principio, fornire un volo con equipaggio su Marte, quindi solo con enormi masse di lancio del complesso interplanetario, con un gran numero di attracchi di singoli blocchi in l'assemblaggio dell'orbita terrestre bassa.

Alla ricerca di soluzioni ottimali, scienziati e ingegneri si sono rivolti all'energia nucleare, esaminando gradualmente questo problema più da vicino.

In URSS, la ricerca sui problemi legati all'utilizzo dell'energia nucleare nella tecnologia missilistica e spaziale è iniziata nella seconda metà degli anni '50, ancor prima del lancio dei primi satelliti. Piccoli gruppi di appassionati emersero in diversi istituti di ricerca con l'obiettivo di creare motori nucleari e centrali elettriche per missili e spaziali.

I progettisti dell'OKB-11 S.P. Korolev, insieme agli specialisti dell'NII-12 sotto la guida di V.Ya Likhushin, hanno considerato diverse opzioni per i razzi spaziali e da combattimento (!) dotati di motori a razzo nucleare (NRE). Come fluido di lavoro sono stati valutati l'acqua e i gas liquefatti - idrogeno, ammoniaca e metano.

La prospettiva era promettente; gradualmente l'opera trovò comprensione e sostegno finanziario nel governo dell'URSS.

Già la primissima analisi lo ha dimostrato tra i tanti schemi possibili i sistemi di propulsione nucleare spaziale (NPPU) hanno le maggiori prospettive per tre:

• con un reattore nucleare in fase solida;
• con un reattore nucleare in fase gassosa;
• sistemi di propulsione a razzo elettronucleare.

Gli schemi erano fondamentalmente diversi; Per ciascuno di essi sono state delineate diverse opzioni per lo sviluppo del lavoro teorico e sperimentale.

Il più vicino all'implementazione sembrava essere un motore a propulsione nucleare in fase solida. L'impulso per lo sviluppo del lavoro in questa direzione è stato fornito da sviluppi simili condotti negli Stati Uniti dal 1955 nell'ambito del programma ROVER, nonché dalle prospettive (come sembrava allora) di creare un aereo bombardiere intercontinentale domestico con propulsione nucleare sistema.

Un motore di propulsione nucleare in fase solida funziona come un motore a flusso diretto. L'idrogeno liquido entra nella parte dell'ugello, raffredda il contenitore del reattore, i gruppi di combustibile (FA), il moderatore, quindi si gira ed entra nell'FA, dove si riscalda fino a 3000 K e viene lanciato nell'ugello, accelerando ad alte velocità.

I principi di funzionamento del sistema di propulsione nucleare non erano in dubbio. Tuttavia, il suo design (e le sue caratteristiche) dipendevano in gran parte dal "cuore" del motore - il reattore nucleare ed erano determinati, prima di tutto, dal suo "riempimento" - il nucleo.

Gli sviluppatori dei primi motori di propulsione nucleare americani (e sovietici) sostenevano un reattore omogeneo con un nucleo di grafite. Il lavoro del gruppo di ricerca su nuovi tipi di combustibili ad alta temperatura, creato nel 1958 nel laboratorio n. 21 (diretto da G.A. Meerson) di NII-93 (direttore A.A. Bochvar), procedette in qualche modo separatamente. Influenzato dai lavori in corso all'epoca su un reattore aereo (un nido d'ape di ossido di berillio), il gruppo fece dei tentativi (sempre esplorativi) per ottenere materiali a base di silicio e carburo di zirconio resistenti all'ossidazione.

Secondo le memorie di R.B. Kotelnikov, un dipendente della NII-9, nella primavera del 1958, il capo del laboratorio n. 21 ebbe un incontro con un rappresentante della NII-1 V.N. Ha detto che come materiale principale per gli elementi di combustibile (barre di combustibile) del reattore nel loro istituto (a proposito, a quel tempo il capo dell'industria missilistica; capo dell'istituto V.Ya. Likhushin, direttore scientifico M.V. Keldysh, capo del laboratorio V.M. .Ievlev) usano la grafite. In particolare, hanno già imparato come applicare rivestimenti ai campioni per proteggerli dall'idrogeno. NII-9 ha proposto di considerare la possibilità di utilizzare i carburi UC-ZrC come base per gli elementi combustibili.

Dopo poco tempo apparve un altro cliente per le barre di combustibile: il Design Bureau di M.M Bondaryuk, che gareggiava ideologicamente con NII-1. Se quest'ultimo rappresentava un design multicanale a blocchi, il Design Bureau di M.M Bondaryuk si è diretto verso una versione con piastra pieghevole, concentrandosi sulla facilità di lavorazione della grafite e non essendo imbarazzato dalla complessità delle parti - spesse un millimetro. piatti con le stesse nervature. I carburi sono molto più difficili da lavorare; a quel tempo era impossibile ricavarne parti come blocchi e piastre multicanale. È diventato chiaro che era necessario creare un altro design che corrispondesse alle specificità dei carburi.

Alla fine del 1959 - inizio del 1960, fu trovata la condizione decisiva per le barre di combustibile NRE - un nucleo del tipo a barra, che soddisfaceva i clienti - il Likhushin Research Institute e il Bondaryuk Design Bureau. Per loro, il progetto di un reattore eterogeneo a neutroni termici era giustificato come quello principale; i suoi principali vantaggi (rispetto al reattore alternativo in grafite omogenea) sono:

• è possibile utilizzare un moderatore contenente idrogeno a bassa temperatura, che consente di creare motori di propulsione nucleare con elevata perfezione di massa;
• è possibile sviluppare un prototipo di piccole dimensioni di un motore a propulsione nucleare con una spinta di circa 30...50 kN s alto grado continuità per motori e centrali nucleari di prossima generazione;
• è possibile utilizzare ampiamente carburi refrattari nelle barre di combustibile e in altre parti della struttura del reattore, il che consente di massimizzare la temperatura di riscaldamento del fluido di lavoro e fornire un maggiore impulso specifico;
• è possibile testare autonomamente, elemento per elemento, i principali componenti e sistemi del sistema di propulsione nucleare (NPP), quali gruppi di combustibile, moderatore, riflettore, unità turbopompa (TPU), sistema di controllo, ugello, ecc.; ciò consente di eseguire i test in parallelo, riducendo la quantità di costosi e complessi test della centrale nel suo insieme.

Intorno al 1962-1963 Il lavoro sul problema della propulsione nucleare è stato guidato da NII-1, che dispone di una potente base sperimentale e di personale eccellente. Mancavano solo la tecnologia dell’uranio e gli scienziati nucleari. Con il coinvolgimento di NII-9, e poi IPPE, si formò una cooperazione, che prese come ideologia la creazione di una spinta minima (circa 3,6 tf), ma un motore estivo "reale" con un reattore "diretto" IR- 100 (test o ricerca, 100 MW, capo progettista - Yu.A. Treskin). Supportati dalle normative governative, NII-1 ha costruito supporti ad arco elettrico che hanno invariabilmente stupito l'immaginazione: dozzine di cilindri alti 6-8 m, enormi camere orizzontali con una potenza di oltre 80 kW, vetri blindati in scatole. I partecipanti all'incontro sono stati ispirati da poster colorati con piani di volo sulla Luna, Marte, ecc. Si presumeva che nel processo di creazione e test del motore di propulsione nucleare, i problemi di progettazione, tecnologici e fisici sarebbero stati risolti.

Secondo R. Kotelnikov, purtroppo la questione è stata complicata dalla posizione non molto chiara degli scienziati missilistici. Il Ministero dell'Ingegneria Generale (MOM) ha avuto grandi difficoltà nel finanziare il programma di test e la costruzione della base del banco di prova. Sembrava che l’OIM non avesse il desiderio o la capacità di portare avanti il ​​programma NRD.

Alla fine degli anni '60, il supporto ai concorrenti del NII-1 - IAE, PNITI e NII-8 - era molto più serio. Il Ministero dell'ingegneria media ("scienziati nucleari") ha sostenuto attivamente il loro sviluppo; il reattore “loop” IVG (con un nucleo e gruppi di canali centrali a forma di barra sviluppati da NII-9) venne alla ribalta all'inizio degli anni '70; lì sono iniziati i test sui gruppi di carburante.

Ora, 30 anni dopo, sembra che la linea IAE fosse più corretta: prima - un circuito "terreno" affidabile - test di barre e assemblaggi di combustibile, e poi la creazione di un motore di propulsione nucleare di volo della potenza richiesta. Ma poi sembrava che fosse possibile realizzare molto velocemente un vero motore, anche se piccolo... Tuttavia, poiché la vita ha dimostrato che non esisteva alcuna necessità oggettiva (e nemmeno soggettiva) di un tale motore (a questo possiamo anche aggiungere che la gravità degli aspetti negativi di questa direzione, ad esempio gli accordi internazionali sui dispositivi nucleari nello spazio, sono stati inizialmente molto sottovalutati), poi un programma fondamentale, i cui obiettivi non erano ristretti e specifici, si è rivelato corrispondentemente più corretto e produttivo.

Il 1 luglio 1965 fu rivisto il progetto preliminare del reattore IR-20-100. Il culmine è stato il rilascio del progetto tecnico dei gruppi di carburante IR-100 (1967), costituiti da 100 aste (UC-ZrC-NbC e UC-ZrC-C per le sezioni di ingresso e UC-ZrC-NbC per l'uscita) . NII-9 era pronto a produrre un grande lotto di elementi fondamentali per il futuro nucleo IR-100. Il progetto fu molto progressista: dopo circa 10 anni, praticamente senza modifiche significative, venne utilizzato nell'ambito dell'apparato 11B91, e ancora oggi tutte le principali soluzioni sono conservate in assiemi di reattori simili per altri scopi, con un grado di calcolo e di giustificazione sperimentale completamente diverso.

La parte "razzo" del primo RD-0410 nucleare domestico è stata sviluppata a Voronezh Ufficio di progettazione automazione chimica (KBKhA), “reattore” (reattore di neutroni e questioni relative alla sicurezza delle radiazioni) - l'Istituto di fisica ed energia (Obninsk) e l'Istituto di energia atomica Kurchatov.

KBHA è nota per il suo lavoro nel campo dei motori a propellente liquido per missili balistici, veicoli spaziali e veicoli di lancio. Qui sono stati sviluppati circa 60 campioni, 30 dei quali sono stati portati alla produzione di massa. Nel 1986, KBHA aveva creato il motore a ossigeno-idrogeno a camera singola più potente del paese RD-0120 con una spinta di 200 tf, che veniva utilizzato come motore di propulsione nel secondo stadio del complesso Energia-Buran. Il nucleare RD-0410 è stato creato in collaborazione con molte imprese di difesa, uffici di progettazione e istituti di ricerca.

Secondo il concetto accettato, l'idrogeno liquido e l'esano (un additivo inibitorio che riduce l'idrogenazione dei carburi e aumenta la durata degli elementi combustibili) sono stati forniti utilizzando un TNA in un reattore a neutroni termici eterogeneo con gruppi di combustibile circondati da un moderatore di idruro di zirconio. I loro gusci erano raffreddati con idrogeno. Il riflettore aveva azionamenti per la rotazione degli elementi di assorbimento (cilindri di carburo di boro). La pompa comprendeva una pompa centrifuga a tre stadi e una turbina assiale a stadio singolo.

In cinque anni, dal 1966 al 1971, furono gettate le basi della tecnologia dei motori a reattore e pochi anni dopo fu messa in funzione una potente base sperimentale chiamata “spedizione n. 10”, successivamente la spedizione sperimentale della NPO “Luch” a il sito dei test nucleari di Semipalatinsk.
Particolari difficoltà sono state incontrate durante i test. Era impossibile utilizzare supporti convenzionali per lanciare un motore a razzo nucleare su vasta scala a causa delle radiazioni. Si decise di testare il reattore nel sito dei test nucleari di Semipalatinsk e la “parte del razzo” a NIIkhimmash (Zagorsk, ora Sergiev Posad).

Per studiare i processi intracamera sono stati eseguiti più di 250 test su 30 “motori freddi” (senza reattore). La camera di combustione del motore a razzo ossigeno-idrogeno 11D56 sviluppato da KBKhimmash (capo progettista - A.M. Isaev) è stata utilizzata come elemento riscaldante modello. Il tempo operativo massimo è stato di 13mila secondi con una risorsa dichiarata di 3600 secondi.

Per testare il reattore nel sito di prova di Semipalatinsk, sono stati costruiti due pozzi speciali con locali di servizio sotterranei. Uno dei pozzi era collegato a un serbatoio sotterraneo per il gas idrogeno compresso. L'uso dell'idrogeno liquido è stato abbandonato per ragioni finanziarie.

Nel 1976 fu effettuata la prima accensione del reattore IVG-1. Parallelamente, l'OE creò uno stand per testare la versione "propulsione" del reattore IR-100, e pochi anni dopo fu testato presso potere diverso(uno degli IR-100 è stato successivamente convertito in un reattore per la ricerca sulla scienza dei materiali a bassa potenza, che è ancora in funzione oggi).

Prima del lancio sperimentale, il reattore è stato calato nel pozzo utilizzando una gru a portale montata in superficie. Dopo aver avviato il reattore, l'idrogeno è entrato nella "caldaia" dal basso, si è riscaldato fino a 3000 K ed è esploso dal pozzo in un flusso infuocato. Nonostante la radioattività insignificante dei gas fuoriusciti, durante il giorno non era consentito trovarsi all'esterno nel raggio di un chilometro e mezzo dal sito del test. È stato impossibile avvicinarsi alla miniera stessa per un mese. Un tunnel sotterraneo di un chilometro e mezzo conduceva dalla zona sicura prima a un bunker e da lì a un altro, situato vicino alle miniere. Gli specialisti si muovevano lungo questi “corridoi” unici.

Ievlev Vitaly Mikhailovich

I risultati degli esperimenti condotti con il reattore nel 1978-1981 hanno confermato la correttezza delle soluzioni progettuali. In linea di principio, è stato creato YARD. Tutto ciò che restava da fare era collegare le due parti e condurre test approfonditi.

Intorno al 1985, l'RD-0410 (secondo un diverso sistema di designazione 11B91) avrebbe potuto effettuare il suo primo volo spaziale. Ma per questo era necessario sviluppare un'unità di accelerazione basata su di essa. Sfortunatamente, questo lavoro non è stato ordinato a nessun ufficio di progettazione spaziale e le ragioni sono molte. La principale è la cosiddetta Perestrojka. Passi avventati portarono al fatto che l'intera industria spaziale si trovò immediatamente "in disgrazia" e nel 1988 i lavori sulla propulsione nucleare nell'URSS (allora l'URSS esisteva ancora) furono interrotti. Ciò non accadde a causa di problemi tecnici, ma per momentanee considerazioni ideologiche. E nel 1990, l'ispiratore ideologico dei programmi di motori a razzo a propulsione nucleare nell'URSS, Vitaly Mikhailovich Ievlev, morì...

Quali grandi successi hanno ottenuto gli sviluppatori nella creazione del sistema di propulsione nucleare “A”?

Sono stati effettuati più di una dozzina e mezza di test su vasta scala sul reattore IVG-1 e sono stati ottenuti i seguenti risultati: temperatura massima dell'idrogeno - 3100 K, impulso specifico - 925 sec, rilascio di calore specifico fino a 10 MW/l , risorsa totale superiore a 4000 secondi con 10 avviamenti consecutivi del reattore. Questi risultati superano significativamente i risultati americani nelle zone di grafite.

Va notato che durante l'intero periodo dei test NRE, nonostante lo scarico aperto, la resa dei frammenti di fissione radioattiva non ha superato gli standard consentiti né nel sito di test né al di fuori di esso e non è stata registrata sul territorio degli stati confinanti.

Il risultato più importante del lavoro è stata la creazione di tecnologia domestica per tali reattori, la produzione di nuovi materiali refrattari e il fatto di creare un motore a reattore ha dato origine a una serie di nuovi progetti e idee.

Sebbene l’ulteriore sviluppo di tali motori a propulsione nucleare sia stato sospeso, i risultati ottenuti sono unici non solo nel nostro paese, ma anche nel mondo. Ciò è stato confermato più volte in l'anno scorso ai simposi internazionali sull'energia spaziale, nonché alle riunioni di specialisti nazionali e americani (in quest'ultimo è stato riconosciuto che lo stand del reattore IVG è l'unico apparato di test operativo al mondo oggi che può svolgere un ruolo importante nei test sperimentali di gruppi di combustibile e centrali nucleari).