מסע חלל צבאי רוסי

רעש רב בתקשורת וברשתות החברתיות נגרם מהצהרותיו של ולדימיר פוטין לפיהן רוסיה בוחנת טיל שיוט מהדור החדש עם כמעט ללא הגבלהטווח ולכן הוא כמעט בלתי פגיע לכל מערכות ההגנה מפני טילים קיימות ומתוכננות.

"בסוף 2017 במגרש האימונים המרכזי הפדרציה הרוסיתטיל השיוט הרוסי האחרון שוגר בהצלחה מ גַרעִינִי אֵנֶרְגִיָה הַתקָנָה. במהלך הטיסה, תחנת הכוח הגיעה להספק שצוין וסיפקה את רמת הדחף הנדרשת", אמר פוטין במהלך הנאום המסורתי שלו בפני האסיפה הפדרלית.

הטיל נדון בהקשר להתפתחויות רוסיות מתקדמות נוספות בתחום הנשק, יחד עם הטיל הביניבשתי החדש של Sarmat, הטיל ההיפרסוני קינזהל ועוד. לכן, אין זה מפתיע כלל שהצהרותיו של פוטין מנותחות בעיקר במסמך עורף צבאי-פוליטי. אולם, למעשה, השאלה רחבה הרבה יותר: נראה שרוסיה על סף שליטה בטכנולוגיה האמיתית של העתיד, מסוגלת להביא שינויים מהפכניים בטכנולוגיית הטילים והחלל ועוד. אבל דבר ראשון…

טכנולוגיות סילון: מבוי סתום "כימי".

כמעט עכשיו מאה שניםכאשר אנו מדברים על מנוע סילון, אנו מתכוונים לרוב למנוע סילון כימי. גם מטוסי סילון וגם רקטות חלל מונעות על ידי האנרגיה המתקבלת משריפת הדלק שעל הסיפון.

IN קווי מתאר כללייםזה עובד כך: הדלק נכנס לתא הבעירה, שם הוא מעורבב עם מחמצן (אוויר אטמוספרי במנוע סילון או חמצן ממאגרים על הסיפון במנוע רקטי). לאחר מכן התערובת נדלקת, ומשחררת במהירות כמות משמעותית של אנרגיה בצורת חום, המועברת לגזי הבעירה. בחימום, הגז מתרחב במהירות וכאילו, סוחט את עצמו החוצה דרך פיית המנוע במהירות ניכרת. מופיע זרם סילון ונוצר דחף סילון הדוחף את המטוס לכיוון המנוגד לכיוון זרימת הסילון.

He 178 ו-Falcon Heavy הם מוצרים ומנועים שונים, אבל זה לא משנה את המהות.

מנועי סילון ורקטות על כל המגוון שלהם (מהסילון הראשון של היינקל 178 ועד ה-Falcon Heavy של אילון מאסק) משתמשים בדיוק בעקרון הזה - רק הגישות ליישום שלו משתנות. וכל מתכנני הטילים נאלצים, בדרך זו או אחרת, להשלים עם החיסרון הבסיסי של עיקרון זה: הצורך לשאת כמות משמעותית של דלק שנצרך במהירות על סיפון המטוס. ככל שהמנוע צריך לעשות יותר עבודה, כך צריך להיות יותר דלק על הסיפון והמטוס יכול לקחת פחות מטען לטיסה.

לדוגמה, משקל ההמראה המרבי של מטוס בואינג 747-200 הוא כ-380 טון. מתוכם 170 טון מיועדים למטוס עצמו, כ-70 טון מיועדים למטען (משקל מטען ונוסעים), וכן 140 טון, או כ-35%, דלק שוקל, שנשרף בטיסה בקצב של כ-15 טון לשעה. כלומר, על כל טון מטען יש 2.5 טון דלק. ורקטת Proton-M, לשיגור 22 טון של מטען למסלול ייחוס נמוך, צורכת כ-630 טון דלק, כלומר כמעט 30 טון דלק לכל טון מטען. כפי שאתה יכול לראות, "גורם היעילות" הוא יותר מצנוע.

אם אנחנו מדברים על טיסות למרחקים ארוכים באמת, למשל, לכוכבי לכת אחרים של מערכת השמש, אז יחס עומס הדלק הופך פשוט לקטלני. לדוגמה, רקטת שבתאי 5 האמריקאית יכולה להעביר 45 טון מטען לירח, תוך שריפת למעלה מ-2000 טון דלק. ו- Falcon Heavy של אילון מאסק, עם מסת שיגור של אלף וחצי טון, מסוגל להעביר רק 15 טון מטען למסלול מאדים, כלומר 0.1% מהמסה הראשונית שלו.

בגלל זה מאויש טיסה לירחעדיין נותרה משימה על גבול היכולות הטכנולוגיות של האנושות, והטיסה למאדים חורגת מגבולות אלה. חמור מכך: כבר לא ניתן להרחיב משמעותית את היכולות הללו תוך המשך שיפור נוסף של טילים כימיים. בהתפתחותם, האנושות "פגעה" בתקרה שנקבעה על ידי חוקי הטבע. כדי ללכת רחוק יותר, יש צורך בגישה שונה מהותית.

דחף "אטומי".

שריפה של דלקים כימיים כבר מזמן חדלה להיות השיטה היעילה ביותר הידועה להפקת אנרגיה.

מ-1 קילוגרם פחם ניתן לקבל כ-7 קילוואט-שעה של אנרגיה, בעוד ש-1 קילוגרם של אורניום מכיל כ-620 אלף קילוואט-שעה.

ואם תיצור מנוע שיקבל אנרגיה מגרעין, ולא ממנו תהליכים כימיים, אז מנוע כזה יצטרך עשרות אלפים(!) פי כמה פחות דלק לעשות את אותה עבודה. ניתן לבטל את החיסרון המרכזי של מנועי סילון בדרך זו. עם זאת, מרעיון ליישום יש דרך ארוכה שלאורכו יש לפתור הרבה בעיות מורכבות. ראשית, היה צורך ליצור כור גרעיני שיהיה קל וקומפקטי מספיק כדי שניתן יהיה להתקין אותו על מטוס. שנית, היה צורך להבין איך בדיוק להשתמש באנרגיה של ריקבון של גרעין אטום כדי לחמם את הגז במנוע וליצור זרם סילון.

האפשרות הברורה ביותר הייתה פשוט להעביר גז דרך ליבת הכור החמה. עם זאת, באינטראקציה ישירה עם מכלולי דלק, הגז הזה יהפוך מאוד רדיואקטיבי. השארת המנוע בצורה של זרם סילון, זה יזהם מאוד את כל מה שמסביב, כך ששימוש במנוע כזה באטמוספירה יהיה בלתי מתקבל על הדעת. זה אומר שחום מהליבה חייב לעבור איכשהו אחרת, אבל איך בדיוק? והיכן ניתן להשיג חומרים שיכולים לשמור על תכונותיהם המבניות במשך שעות רבות בטמפרטורות כה גבוהות?

קל עוד יותר לדמיין את השימוש בכוח גרעיני ב"כלי רכב בלתי מאוישים בעומק הים", גם כן הוזכר על ידי פוטין באותה הודעה. למעשה, זה יהיה משהו כמו סופר טורפדו שישאב פנימה מי ים, יהפוך אותם לקיטור מחומם, שייצור זרם סילון. טורפדו כזה יוכל לעבור אלפי קילומטרים מתחת למים, לנוע בכל עומק ולהיות מסוגל לפגוע בכל מטרה בים או בחוף. יחד עם זאת, יהיה כמעט בלתי אפשרי ליירט אותו בדרך למטרה.

נכון לעכשיו, נראה שלרוסיה אין עדיין דוגמאות של מכשירים כאלה המוכנים להכנסת לשירות. לגבי טיל השיוט המונע על ידי גרעיני שפוטין דיבר עליו, אנחנו כנראה מדברים על שיגור ניסוי של "דגם בגודל המוני" של טיל כזה עם דוד חשמלי במקום גרעיני. זו בדיוק המשמעות של דבריו של פוטין על "הגעה לכוח נתון" ו"רמת דחף נכונה" - בדיקה אם המנוע של מכשיר כזה יכול לפעול עם "פרמטרי קלט" כאלה. כמובן, שלא כמו מדגם המופעל על ידי גרעיני, מוצר "דגם" אינו מסוגל לעוף מרחק משמעותי, אבל זה לא נדרש ממנו. באמצעות דגימה כזו, ניתן לבדוק פתרונות טכנולוגיים הקשורים לחלק ה"הנעה" גרידא, תוך כדי גימור ובדיקת הכור בדוכן. הפרד שלב זה מהמסירה מוצר מוגמראולי רק קצת זמן - שנה או שנתיים.

ובכן, אם ניתן להשתמש במנוע כזה בטילי שיוט, אז מה ימנע ממנו להשתמש בתעופה? לדמיין מטוס נוסעים מונע גרעיני,מסוגל לעבור עשרות אלפי קילומטרים ללא נחיתה או תדלוק, מבלי לצרוך מאות טונות של דלק תעופה יקר! באופן כללי, אנחנו מדברים על תגלית שיכולה לעשות בעתיד מהפכה של ממש בתחום התחבורה...

האם מאדים לפני?

עם זאת, המטרה העיקרית של תחנות כוח גרעיניות נראית הרבה יותר מרגשת - להפוך ללב גרעיני חלליותדור חדש, שיאפשר קישורי תחבורה אמינים עם כוכבי לכת אחרים של מערכת השמש. כמובן שלא ניתן להשתמש במנועי טורבו-סילון המשתמשים באוויר חיצוני בחלל חסר אוויר. מה שיגידו, תצטרכו לקחת את החומר איתך כדי ליצור כאן זרם סילון. המשימה היא להשתמש בו בצורה הרבה יותר חסכונית במהלך הפעולה, ולשם כך, קצב זרימת החומר מחריר המנוע חייב להיות גבוה ככל האפשר. במנועי רקטות כימיים, מהירות זו היא עד 5,000 מטרים לשנייה (בדרך כלל 2–3 אלף), ולא ניתן להגדיל אותה באופן משמעותי.

ניתן להשיג מהירויות הרבה יותר גדולות באמצעות עיקרון שונה של יצירת זרם סילון - האצת חלקיקים טעונים (יונים) על ידי שדה חשמלי. מהירות הסילון במנוע יונים יכולה להגיע ל-70 אלף מטר בשנייה, כלומר כדי להשיג את אותה כמות תנועה יהיה צורך להוציא פי 20-30 פחות חומר. נכון, מנוע כזה יצרוך די הרבה חשמל. וכדי להפיק את האנרגיה הזו תצטרך כור גרעיני.

דגם של מתקן כור לתחנת כוח גרעינית בדרגת מגוואט

מנועי טילים חשמליים (יון ופלזמה) כבר קיימים, למשל. עוד ב-1971ברית המועצות שיגרה את חללית מטאור למסלול עם מכשיר נייח מנוע פלזמה SPD-60 פותח על ידי OKB Fakel. כיום, מנועים דומים משמשים באופן פעיל לתיקון מסלולם של לוויינים מלאכותיים של כדור הארץ, אך הספקם אינו עולה על 3-4 קילוואט (5 וחצי כוח סוס).

עם זאת, בשנת 2015 מרכז מחקראוֹתָם. קלדיש הכריזה על יצירת אב טיפוס של מנוע יונים עם הספק בסדר גודל של 35 קילוואט(48 כ"ס). זה לא נשמע מאוד מרשים, אבל כמה מהמנועים האלה מספיקים כדי להניע חללית הנעה בריק ומתרחק משדות כבידה חזקים. התאוצה שמנועים כאלה יעניקו לחללית תהיה קטנה, אבל הם יוכלו לשמור עליה במשך זמן רב(למנועי יונים קיימים יש זמן פעולה רציף עד שלוש שנים).

בחלליות מודרניות, מנועי רקטות פועלים רק לזמן קצר, בעוד שבחלקה העיקרי של הטיסה הספינה טסה באינרציה. מנוע היונים, המקבל אנרגיה מכור גרעיני, יפעל לאורך כל הטיסה - במחצית הראשונה יאיץ את הספינה, בשנייה יבלם אותה. חישובים מראים שחללית כזו יכולה להגיע למסלול של מאדים תוך 30-40 ימים, ולא בשנה, כמו ספינה עם מנועים כימיים, וגם לשאת איתה מודול ירידה שיכול להעביר אדם אל פני השטח של האדום. פלנט, ואז תאסוף אותו משם.

מדענים סובייטים ואמריקאים פיתחו מנועי רקטות מונעי דלק גרעיני מאז אמצע המאה ה-20. ההתפתחויות הללו לא התקדמו מעבר לאבות טיפוס וניסויים בודדים, אך כעת נוצרת ברוסיה מערכת ההנעה הרקטית היחידה שמשתמשת באנרגיה גרעינית. "כור" חקר את ההיסטוריה של הניסיונות להחדיר מנועי רקטות גרעיניות.

כאשר האנושות רק החלה לכבוש את החלל, מדענים עמדו בפני המשימה להניע חלליות. חוקרים הפנו את תשומת לבם לאפשרות של שימוש באנרגיה גרעינית בחלל על ידי יצירת הרעיון של מנוע רקטי גרעיני. מנוע כזה היה אמור להשתמש באנרגיה של ביקוע או היתוך של גרעינים כדי ליצור דחף סילון.

בברית המועצות, כבר בשנת 1947, החלה העבודה על יצירת מנוע רקטי גרעיני. בשנת 1953, מומחים סובייטים ציינו כי "השימוש באנרגיה אטומית יאפשר להשיג טווחים בלתי מוגבלים כמעט ולהפחית באופן דרמטי את משקל הטילים של טילים" (מצוטט מתוך הפרסום "מנועי רקטות גרעיניות" בעריכת A.S. Koroteev, M, 2001) . באותה תקופה מערכות הנעה גרעיניות נועדו בעיקר לצייד טילים בליסטיים, ולכן העניין של הממשלה בפיתוח היה רב. נשיא ארצות הברית ג'ון קנדי ​​ב-1961 כינה את התוכנית הלאומית ליצירת רקטה עם מנוע רקטי גרעיני (Project Rover) לאחד מארבעת האזורים העדיפות בכיבוש החלל.

כור KIWI, 1959. צילום: נאס"א.

בסוף שנות ה-50, מדענים אמריקאים יצרו כורי KIWI. הם נבדקו פעמים רבות, המפתחים עשו זאת מספר גדול שלשינויים. כשלים התרחשו לעתים קרובות במהלך בדיקה, למשל, לאחר הליבה של המנוע נהרסה והתגלתה דליפת מימן גדולה.

בתחילת שנות ה-60, גם ארה"ב וגם ברית המועצות יצרו את התנאים המוקדמים ליישום תוכניות ליצירת מנועי רקטות גרעיניות, אך כל מדינה הלכה בדרכה. ארה"ב יצרה עיצובים רבים של כורים מוצקים עבור מנועים כאלה ובדקה אותם על מעמדים פתוחים. ברית המועצות בחנה את מכלול הדלק ורכיבי מנוע אחרים, והכינה את הייצור, הבדיקות ובסיס כוח האדם ל"מתקפה" רחבה יותר.

דיאגרמת NERVA YARD. איור: נאס"א.

בארצות הברית, כבר ב-1962, הנשיא קנדי ​​הצהיר ש"רקטה גרעינית לא תשמש בטיסות הראשונות לירח", ולכן כדאי להפנות כספים שהוקצו לחקר החלל לפיתוחים אחרים. בתחילת שנות ה-60 וה-70 נבדקו שני כורים נוספים (PEWEE ב-1968 ו-NF-1 ב-1972) כחלק מתוכנית NERVA. אבל המימון התמקד בתוכנית הירח, ולכן תוכנית ההנעה הגרעינית של ארה"ב התמעטה ונסגרה ב-1972.

סרט נאס"א על ​​מנוע הסילון הגרעיני NERVA.

בברית המועצות, הפיתוח של מנועי רקטות גרעיניים נמשך עד שנות ה-70, והם הובלו על ידי הטריאדה המפורסמת כיום של מדענים אקדמיים מקומיים: מסטיסלב קלדיש, איגור קורצ'טוב ו. הם העריכו באופטימיות למדי את האפשרויות ליצור ושימוש בטילים המונעים גרעיניים. נראה היה שברית המועצות עומדת לשגר רקטה כזו. ניסויי אש בוצעו באתר הניסויים של Semipalatinsk - בשנת 1978, בוצע שיגור הכוח של הכור הראשון של מנוע הרקטה הגרעיני 11B91 (או RD-0410), ולאחר מכן שתי סדרות נוספות של ניסויים - המכשיר השני והשלישי 11B91- IR-100. אלו היו מנועי הרקטות הגרעיניים הסובייטיים הראשונים והאחרונים.

M.V. קלדיש וש.פ. קורולב מבקר ב-I.V. קורצ'טובה, 1959

רוסיה הייתה ועכשיו נותרה מובילה בתחום אנרגיית החלל הגרעינית. לארגונים כמו RSC Energia ו-Roscosmos יש ניסיון בתכנון, בנייה, שיגור ותפעול של חלליות המצוידות במקור כוח גרעיני. מנוע גרעיני מאפשר להפעיל מטוסים לאורך שנים רבות, מה שמגדיל מאוד את התאמתם המעשית.

כרוניקה היסטורית

במקביל, אספקת רכב מחקר למסלולי כוכבי הלכת הרחוקים של מערכת השמש דורשת הגדלת המשאב של מתקן גרעיני כזה ל-5-7 שנים. הוכח כי מתחם בעל מערכת הנעה גרעינית בהספק של כ-1 MW כחלק מחללית מחקר יאפשר אספקה ​​מואצת תוך 5-7 שנים של לוויינים מלאכותיים של כוכבי הלכת הרחוקים ביותר, רוברים פלנטריים אל פני השטח של הלוויינים הטבעיים של כוכבי הלכת הללו והעברת אדמה לכדור הארץ משביטים, אסטרואידים, מרקורי ולוויינים של צדק ושבתאי.

משיכה לשימוש חוזר (MB)

אחת הדרכים החשובות ביותר להגביר את היעילות של פעולות התחבורה בחלל היא שימוש רב פעמי באלמנטים של מערכת התחבורה. מנוע גרעיני לחלליות בהספק של לפחות 500 קילוואט מאפשר ליצור גוררת רב פעמית ובכך להגביר משמעותית את היעילות של מערכת תחבורה חללית מרובת קישורים. מערכת כזו שימושית במיוחד בתוכנית לאספקת תזרימי מטען שנתיים גדולים. דוגמה לכך תהיה תוכנית חקר הירח עם יצירה ותחזוקה של בסיס ראוי למגורים המתרחב כל הזמן ומתחמים טכנולוגיים וייצור ניסויים.

חישוב מחזור מטענים

על פי מחקרי התכנון של RSC Energia, במהלך בניית הבסיס, יש להעביר מודולים במשקל של כ-10 טון אל פני הירח, ועד 30 טון למסלול הירח. זרימת המטען הכוללת מכדור הארץ במהלך בנייתו של בסיס ירח ראוי למגורים ותחנת מסלול ירחי ביקר מוערכים ב-700-800 טון, ותזרים המטען השנתי להבטחת תפקוד ופיתוח הבסיס הוא 400-500 טון.

עם זאת, עקרון הפעולה של המנוע הגרעיני אינו מאפשר לטרנספורטר להאיץ מספיק מהר. בשל זמן ההובלה הארוך ובהתאם, הזמן המשמעותי שמבלה המטען בחגורות הקרינה של כדור הארץ, לא ניתן להעביר את כל המטען באמצעות גוררות גרעיניות. לכן, זרימת המטען שניתן לספק על בסיס מערכות הנעה גרעיניות נאמדת ב-100-300 טון בלבד לשנה.

יעילות כלכלית

כקריטריון ליעילות כלכלית של מערכת הובלה בין-מסלולית, רצוי להשתמש בערך העלות הספציפית של הובלת יחידת מסה של מטען (PG) מפני כדור הארץ למסלול המטרה. RSC Energia פיתחה מודל כלכלי ומתמטי שלוקח בחשבון את המרכיבים העיקריים של העלויות במערכת התחבורה:

• ליצור ולשגר מודולי משיכה למסלול;
• לרכישת מתקן גרעיני עובד;
• עלויות תפעול, כמו גם עלויות מו"פ ועלויות הון אפשריות.

מחווני עלות תלויים בפרמטרים האופטימליים של ה-MB. באמצעות מודל זה, היעילות הכלכלית ההשוואתית של שימוש בגוררת רב פעמית המבוססת על מערכת הנעה גרעינית בהספק של כ-1 MW וגוררת חד פעמית המבוססת על מערכות הנעה נוזלי מתקדמות בתוכנית להבטחת אספקת מטען עם סך כולל נחקרה מסה של 100 טון לשנה מכדור הארץ למסלול הירח בגובה 100 ק"מ. כאשר משתמשים באותו רכב שיגור עם קיבולת מטען השווה ליכולת המטען של רכב השיגור Proton-M, ותכנית דו-שיגור לבניית מערכת הובלה, העלות הספציפית של אספקת יחידת מסה מטען באמצעות גוררת מונעת גרעינית. יהיה נמוך פי שלושה מאשר בשימוש בגררות חד פעמיות המבוססות על רקטות עם מנועים נוזליים מסוג DM-3.

סיכום

הנעה גרעינית יעילה לחלל תורמת לפתרון בעיות סביבתיותכדור הארץ, טיסה אנושית למאדים, יצירת מערכת להעברת אנרגיה אלחוטית בחלל, יישום סילוק פסולת רדיואקטיבית מסוכנת ביותר בחלל מכוח גרעיני קרקעי עם בטיחות מוגברת, יצירת בסיס ירח ראוי למגורים ותחילתו של פיתוח תעשייתי של הירח, המבטיח את ההגנה על כדור הארץ מפני סכנת אסטרואידים-שביט.

כל כמה שנים כמה
סגן אלוף חדש מגלה את פלוטו.
לאחר מכן, הוא מתקשר למעבדה,
לגלות גורל עתידי Ramjet גרעיני.

זה נושא אופנתי בימינו, אבל נראה לי שמנוע רמג'ט גרעיני הרבה יותר מעניין, כי הוא לא צריך לשאת איתו נוזל עבודה.
אני מניח שההודעה של הנשיא הייתה עליו, אבל משום מה כולם התחילו לפרסם היום על החצר???
תן לי לאסוף כאן הכל במקום אחד. אני אגיד לך, מחשבות מעניינות מופיעות כשאתה קורא לנושא. ושאלות מאוד לא נוחות.

מנוע רמג'ט (מנוע ramjet; המונח האנגלי הוא ramjet, מ-ram - ram) הוא מנוע סילון שהוא הפשוט ביותר במחלקת מנועי הסילון נושמים האוויר (מנועי רמג'ט) בעיצובו. הוא שייך לסוג של מנועי סילון תגובה ישירה, שבהם הדחף נוצר אך ורק על ידי זרם הסילון הזורם מהזרבובית. העלייה בלחץ הדרושה לפעולת המנוע מושגת על ידי בלימת זרימת האוויר המתקרבת. ה-ramjet אינו פועל כאשר מהירויות נמוכותטיסה, במיוחד במהירות אפסית, יש צורך במאיץ כזה או אחר כדי להביא אותו לכוח הפעלה.

במחצית השנייה של שנות ה-50, בתקופת המלחמה הקרה, פותחו בארצות הברית ובברה"מ עיצובים של רמג'ט עם כור גרעיני.


צילום מאת: Leicht modifiziert aus http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pluto1955.jpg

מקור האנרגיה של מנועי ramjet אלה (בניגוד למנועי Ramjet אחרים) אינו תגובה כימיתשריפה של דלק, אבל החום שנוצר על ידי כור גרעיני בתא החימום של נוזל העבודה. האוויר ממכשיר הכניסה ב-ramjet כזה עובר דרך ליבת הכור, מקרר אותה ומחמם את עצמו עד טמפרטורת פעולה(בערך 3000 K), ואז זורם החוצה מהזרבובית במהירות הדומה לקצבי הזרימה של מנועי הרקטות הכימיים הנוזליים המתקדמים ביותר. יעדים אפשרייםמטוס עם המנוע הבא:
- שיגור שיוט בין יבשתי למטען גרעיני;
- מטוס תעופה וחלל חד-שלבי.

שתי המדינות יצרו כורים גרעיניים קומפקטיים דלי משאבים, המתאימים לממדים של רקטה גדולה. בארה"ב, במסגרת תוכניות המחקר הגרעיני רמסילון פלוטו וטורי, בוצעו ניסויי אש במנוע ה-Ramjet הגרעיני Tory-IIC בשנת 1964 (מצב הספק מלא 513 MW למשך חמש דקות עם דחף של 156 קילוואט). לא נערכו מבחני טיסה והתוכנית נסגרה ביולי 1964. אחת הסיבות לסגירת התוכנית הייתה שיפור התכנון של טילים בליסטיים עם מנועי רקטות כימיים, אשר הבטיח באופן מלא את פתרון משימות הלחימה ללא שימוש בתוכניות עם מנועי רמ-ג'ט גרעיניים יקרים יחסית.
לא נהוג לדבר על השני במקורות רוסיים עכשיו...

פרויקט פלוטו היה אמור להשתמש בטקטיקות טיסה בגובה נמוך. טקטיקה זו הבטיחה סודיות מהמכ"מים של מערכת ההגנה האווירית של ברית המועצות.
כדי להשיג את המהירות שבה יפעל מנוע רמג'ט, היה צריך לשגר את פלוטו מהקרקע באמצעות חבילה של מאיצי רקטות קונבנציונליים. שיגור הכור הגרעיני החל רק לאחר שפלוטו הגיע לגובה שיוט והורחק מספיק מאזורים מיושבים. המנוע הגרעיני, שנתן טווח פעולה כמעט בלתי מוגבל, אפשר לטיל לטוס במעגלים מעל האוקיינוס ​​בעודו ממתין לפקודה לעבור למהירות על-קולית לעבר מטרה בברית המועצות.

עיצוב קונספט SLAM

הוחלט לערוך בדיקה סטטית של כור בקנה מידה מלא, שהיה מיועד למנוע רמג'ט.
מאחר שהכור פלוטו הפך לרדיואקטיבי במיוחד לאחר השיגור, הוא נמסר לאתר הניסוי דרך קו רכבת שנבנה במיוחד, אוטומטי לחלוטין. לאורך קו זה, הכור נע על פני מרחק של כשני מיילים, שהפרידו בין עמדת הניסויים הסטטית לבין בניין "הפירוק" המסיבי. בבניין פורק הכור "החם" לצורך בדיקה באמצעות ציוד נשלט מרחוק. מדעני ליברמור עקבו אחר תהליך הבדיקה באמצעות מערכת טלוויזיה הממוקמת בהאנגר פח רחוק מדוכן הבדיקה. ליתר בטחון, ההאנגר היה מצויד במקלט נגד קרינה עם אספקה ​​של שבועיים של מזון ומים.
רק כדי לספק את הבטון הדרוש לבניית קירות בניין ההריסה (שהיו עובי שישה עד שמונה מטרים), רכשה ממשלת ארצות הברית מכרה שלם.
מיליוני קילוגרמים של אוויר דחוס אוחסנו ב-25 מיילים של צינורות לייצור נפט. האוויר הדחוס הזה היה אמור לשמש כדי לדמות את התנאים שבהם נמצא מנוע רמג'ט במהלך טיסה במהירות שיוט.
כדי להבטיח לחץ אוויר גבוה במערכת, המעבדה שאילה מדחסים ענקיים מבסיס הצוללות בגרוטון, קונטיקט.
הבדיקה, שבמהלכה פעלה היחידה בעוצמה מלאה במשך חמש דקות, נדרשה לכפות טון אוויר דרך מיכלי פלדה שהיו מלאים ביותר מ-14 מיליון כדורי פלדה בקוטר 4 ס"מ. מיכלים אלו חוממו ל-730 מעלות באמצעות גופי חימום, בהם שמן נשרף.

מותקן על רציף רכבת, Tori-2S מוכן לבדיקה מוצלחת. מאי 1964

ב-14 במאי 1961, מהנדסים ומדענים בהאנגר שממנו נשלט הניסוי עצרו את נשימתם כמנוע ה-ramjet הגרעיני הראשון בעולם, המותקן על רציף רכבת אדום בוהק, הודיעו על הולדתו בשאגה חזקה. Tori-2A הושק למספר שניות בלבד, שבמהלכן לא פיתח את הכוח המדורג שלו. עם זאת, הבדיקה נחשבה מוצלחת. הדבר החשוב ביותר היה שהכור לא התלקח, מה שחלק מנציגי הוועדה לאנרגיה אטומית חששו ממנו מאוד. כמעט מיד לאחר הבדיקות, מרקל החלה לעבוד על יצירת כור טורי שני, שהיה אמור להיות בעל יותר כוח עם פחות משקל.
העבודה על Tori-2B לא התקדמה מעבר ללוח השרטוטים. במקום זאת, בני הזוג ליברמור בנו מיד את ה-Tory-2C, ששבר את שתיקת המדבר שלוש שנים לאחר בדיקת הכור הראשון. שבוע לאחר מכן, הכור הופעל מחדש והופעל בהספק מלא (513 מגה וואט) למשך חמש דקות. התברר כי הרדיואקטיביות של הפליטה הייתה נמוכה משמעותית מהצפוי. בבדיקות אלו השתתפו גם גנרלים בחיל האוויר ופקידים מהוועדה לאנרגיה אטומית.

בזמן הזה, הלקוחות מהפנטגון שמימנו את פרויקט פלוטו החלו להתגבר על ספקות. מאחר שהטיל שוגר משטח ארה"ב וטס מעל שטחן של בעלות ברית אמריקאיות בגובה נמוך כדי להימנע מגילוי על ידי מערכות ההגנה האווירית הסובייטיות, כמה אסטרטגים צבאיים תהו האם הטיל יהווה איום על בעלות הברית. עוד לפני שטיל פלוטו מטיל פצצות על האויב, הוא קודם כל יהמם, ירסק ואף יקרין בעלות ברית. (פלוטו שעף מעליו היה צפוי להפיק כ-150 דציבלים של רעש על הקרקע. לשם השוואה, רמת הרעש של הרקטה ששלחה את האמריקנים לירח (שבתאי החמישי) הייתה 200 דציבלים בדחף מלא.) כמובן, קרוע עור התוףיהיה לפחות בעיה, אם היית חשוף לכור עירום שעף מעל הראש, מטגן אותך כמו תרנגולת עם קרינת גמא וניוטרונים.

Tori-2C

למרות שיוצרי הרקטה טענו שפלוטו גם הוא חמקמק מטבעו, אנליסטים צבאיים הביעו תמיהה על האופן שבו משהו כל כך רועש, חם, גדול ורדיואקטיבי יכול להישאר בלתי מזוהה כל זמן שנדרש כדי להשלים את משימתו. במקביל, חיל האוויר האמריקני כבר החל לפרוס טילים בליסטיים של אטלס וטיטאן, שהיו מסוגלים להגיע למטרות מספר שעות לפני כור מעופף, ואת מערכת האנטי-טילים של ברית המועצות, שהחשש ממנה הפך לדחף העיקרי של יצירת פלוטו, מעולם לא הפכה למכשול עבור טילים בליסטיים, למרות יירוט ניסוי מוצלח. מבקרי הפרויקט הגיעו לפענוח משלהם של ראשי התיבות SLAM - איטי, נמוך ומבולגן - לאט, נמוך ומלוכלך. לאחר הניסוי המוצלח של טיל הפולריס, החל גם חיל הים, שהביע עניין בשימוש בטילים לשיגור מצוללות או ספינות, לנטוש את הפרויקט. ולבסוף, העלות של כל רקטה הייתה 50 מיליון דולר. פתאום פלוטו הפך לטכנולוגיה ללא יישומים, לנשק ללא מטרות קיימא.

עם זאת, המסמר האחרון בארונו של פלוטו היה רק ​​שאלה אחת. זה כל כך פשוט מטעה שאפשר לתרץ את הליברמוריאנים שהם לא שמו לב לזה בכוונה. "היכן לבצע בדיקות טיסה בכור? איך משכנעים אנשים שבמהלך הטיסה הרקטה לא תאבד שליטה ותטוס מעל לוס אנג'לס או לאס וגאס בגובה נמוך?" שאל הפיזיקאי של מעבדת ליברמור, ג'ים האדלי, שעבד על פרויקט פלוטו עד הסוף. כעת הוא עובד על גילוי ניסויים גרעיניים המתבצעים במדינות אחרות עבור יחידה Z. לפי הודאתו של האדלי עצמו, לא היו ערבויות שהטיל לא ייצא משליטה ויהפוך לצ'רנוביל מעופף.
הוצעו מספר פתרונות לבעיה זו. אחד מהם יהיה שיגור פלוטו ליד ווייק איילנד, שם הרקטה תעוף בדמות שמינית מעל חלק האוקיינוס ​​של ארצות הברית. טילים "חמים" היו אמורים להיות מוטבעים בעומק של 7 קילומטרים באוקיינוס. עם זאת, גם כאשר הוועדה לאנרגיה אטומית שכנעה אנשים לחשוב על קרינה כעל מקור אנרגיה בלתי מוגבל, די בהצעה להטיל לים רקטות מזוהמות בקרינה כדי להפסיק את העבודה.
ב-1 ביולי 1964, שבע שנים ושישה חודשים לאחר תחילת העבודה, נסגר פרויקט פלוטו על ידי הוועדה לאנרגיה אטומית וחיל האוויר.

מדי כמה שנים, סגן אלוף חדש בחיל האוויר מגלה את פלוטו, אמר האדלי. לאחר מכן, הוא מתקשר למעבדה כדי לברר את גורלו הנוסף של הג'ט הגרעיני. ההתלהבות של המ"פ נעלמת מיד לאחר שהדלי מדבר על בעיות בקרינה ובבדיקות טיסה. אף אחד לא התקשר להדלי יותר מפעם אחת.
אם מישהו רוצה להחזיר את פלוטו לחיים, אולי הוא יוכל למצוא כמה מתגייסים בליברמור. עם זאת, לא יהיו רבים מהם. הרעיון של מה שיכול להפוך לנשק מטורף עדיף להשאיר בעבר.

מאפיינים טכניים של רקטת SLAM:
קוטר - 1500 מ"מ.
אורך - 20000 מ"מ.
משקל - 20 טון.
הטווח הוא בלתי מוגבל (תיאורטית).
המהירות בגובה פני הים היא 3 מאך.
חימוש - 16 פצצות תרמו-גרעיניות (כל אחת בתפוקה של 1 מגהטון).
המנוע הוא כור גרעיני (הספק 600 מגה וואט).
מערכת הנחייה - אינרציאלית + TERCOM.
טמפרטורת העור המקסימלית היא 540 מעלות צלזיוס.
חומר המסגרת הוא פלדת אל-חלד Rene 41 בטמפרטורה גבוהה.
עובי המעטפת - 4 - 10 מ"מ.

אף על פי כן, מנוע ה-ramjet הגרעיני מבטיח כמו מערכת הנעהעבור מטוסי תעופה וחלל חד-שלביים ומטוסי תובלה כבדים בין-יבשתיים מהירים. הדבר מקל על ידי האפשרות ליצור מטוס סילוני גרעיני המסוגל לפעול במהירויות טיסה תת-קוליות ואפסות במצב מנוע רקטי, תוך שימוש במאגר חומרי הנעה על הסיפון. כלומר, למשל, מטוס תעופה וחלל עם ג'ט גרעיני מתחיל (כולל המראה), מספק נוזל עבודה למנועים מהמיכלים המובנים (או החיצוניים), ולאחר שכבר הגיע למהירויות מ-M=1, עובר לשימוש באוויר אטמוספרי. .

כפי שאמר נשיא רוסיה V.V. פוטין, בתחילת 2018, "התרחש שיגור מוצלח של טיל שיוט עם תחנת כוח גרעינית". יתרה מכך, לדבריו, הטווח של טיל שיוט כזה הוא "בלתי מוגבל".

אני תוהה באיזה אזור בוצעו הניסויים ומדוע תקפו אותם שירותי ניטור הניסויים הגרעיניים הרלוונטיים. או ששחרור הסתיו של רותניום-106 באטמוספירה קשור איכשהו לבדיקות הללו? הָהֵן. תושבי צ'ליאבינסק לא רק זרקו רותניום, אלא גם מטוגנים?
האם תוכל לגלות היכן נפלה הרקטה? במילים פשוטות, היכן נשבר הכור הגרעיני? באיזה מגרש אימונים? על נובאיה זמליה?

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

עכשיו בואו נקרא קצת על מנועי רקטות גרעיניות, למרות שזה סיפור אחר לגמרי

מנוע רקטה גרעיני (NRE) הוא סוג של מנוע רקטי המשתמש באנרגיה של ביקוע או היתוך של גרעינים כדי ליצור דחף סילון. הם יכולים להיות נוזליים (מחממים נוזל עבודה נוזלי בתא חימום מכור גרעיני ומשחררים גז דרך זרבובית) ונפיצי פעימה ( פיצוצים גרעינייםהספק נמוך לפרק זמן שווה).
מנוע הנעה גרעיני מסורתי בכללותו הוא מבנה המורכב מתא חימום עם כור גרעיני כמקור חום, מערכת אספקת נוזל עבודה וזרבובית. נוזל העבודה (בדרך כלל מימן) מסופק מהמיכל לליבת הכור, שם, עובר דרך תעלות מחוממות על ידי תגובת ההתפרקות הגרעינית, הוא מחומם לטמפרטורות גבוהות ואז נזרק החוצה דרך הזרבובית, ויוצר דחף סילון. ישנם עיצובים שונים של מנועי הנעה גרעיניים: שלב מוצק, שלב נוזלי ופאזי גז - המתאים מצב צבירהדלק גרעיני בליבת הכור - גז מוצק, נמס או בטמפרטורה גבוהה (או אפילו פלזמה).


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

RD-0410 (מדד GRAU - 11B91, הידוע גם בשם "אירגיט" ו-"IR-100") - הגרעין הסובייטי הראשון והיחיד מנוע רקטי 1947-78 הוא פותח בלשכת העיצוב Khimavtomatika, Voronezh.
ה-RD-0410 השתמש בכור נויטרונים תרמי הטרוגני. התכנון כלל 37 מכלולי דלק, מכוסים בבידוד תרמי שהפריד אותם מהמנחה. פּרוֹיֶקטנצפה שזרימת המימן תחילה עברה דרך המשקף והמנחה, תוך שמירה על הטמפרטורה שלהם בטמפרטורת החדר, ולאחר מכן נכנסה לליבה, שם היא חוממת ל-3100 K. בעמדה, המשקף והמנחה קוררו על ידי מימן נפרד. זְרִימָה. הכור עבר סדרה משמעותית של בדיקות, אך מעולם לא נבדק במשך כל משך פעולתו. הרכיבים מחוץ לכור אזלו לחלוטין.

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

וזה מנוע רקטות גרעיני אמריקאי. התרשים שלו היה בתמונת הכותרת


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

NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) היא תוכנית משותפת של הנציבות האמריקאית לאנרגיה אטומית ונאס"א ליצירת מנוע רקטות גרעיני (NRE), שנמשכה עד 1972.
NERVA הוכיחה שמערכת ההנעה הגרעינית היא בת קיימא ומתאימה לחקר החלל, ובסוף 1968 אישרה SNPO שהשינוי החדש ביותר של NERVA, NRX/XE, עמד בדרישות למשימה מאוישת למאדים. למרות שמנועי NERVA נבנו ונבדקו במידה המרבית האפשרית ונחשבו מוכנים להתקנה על חללית, רוב תוכנית החלל האמריקאית בוטלה על ידי ממשל ניקסון.

NERVA דורגה על ידי ה-AEC, SNPO ונאס"א כתוכנית מוצלחת ביותר שעמדה ביעדים או עלתה עליהם. המטרה העיקרית של התוכנית הייתה "לבסס בסיס טכני למערכות הנעה של רקטות גרעיניות שישמשו בתכנון ופיתוח מערכות הנעה למשימות חלל". כמעט כל פרויקטי החלל המשתמשים במנועי הנעה גרעיניים מבוססים על עיצובים של NERVA NRX או Pewee.

משימות מאדים היו אחראיות למותו של NERVA. חברי קונגרס משתי המפלגות החליטו שמשימה מאוישת למאדים תהיה מחויבות שבשתיקה של ארצות הברית לתמוך במרוץ החלל היקר במשך עשרות שנים. בכל שנה תוכנית RIFT התעכבה והמטרות של NERVA נעשו מורכבות יותר. אחרי הכל, למרות שלמנוע NERVA היו הרבה בדיקות מוצלחות ותמיכה חזקה מהקונגרס, הוא מעולם לא עזב את כדור הארץ.

בנובמבר 2017 פרסם תאגיד המדע והטכנולוגיה של סין (CASC) מפת דרכים לפיתוח תוכנית החלל של סין לתקופה 2017-2045. הוא מספק, במיוחד, יצירת ספינה לשימוש חוזר המונעת על ידי מנוע רקטי גרעיני.

שיטה בטוחה לשימוש באנרגיה גרעינית בחלל הומצאה בברית המועצות, וכעת מתבצעת עבודה ליצירת מתקן גרעיני המבוסס עליה, אמר המנהל הכללי של המרכז המדעי הממלכתי של הפדרציה הרוסית "מרכז המחקר של קלדיש", האקדמאי אנטולי. קורוטייב.

"כעת המכון פועל באופן פעיל בכיוון זה בשיתוף פעולה גדול בין מפעלי Roscosmos ו-Rosatom. ואני מקווה שבבוא העת נקבל כאן השפעה חיובית", אמר א' קורוטייב ב"קריאות מלכותיות" השנתיות באוניברסיטה הטכנית הממלכתית באומן מוסקבה ביום שלישי.

לדבריו, מרכז קלדיש המציא תכנית לשימוש בטוח באנרגיה גרעינית בחלל החיצון, המאפשרת להסתדר ללא פליטות ופועלת במעגל סגור, מה שהופך את המתקן לבטוח גם אם הוא נכשל ונופל לכדור הארץ. .

"תכנית זו מפחיתה מאוד את הסיכון בשימוש באנרגיה גרעינית, במיוחד בהתחשב בכך שאחת הנקודות הבסיסיות היא פעולתה של מערכת זו במסלולים מעל 800-1000 ק"מ. ואז, במקרה של כישלון, הזמן ה"מהבהב" הוא כזה שהוא הופך את היסודות הללו בטוחים לחזור לכדור הארץ לאחר פרק זמן ארוך", הבהיר המדען.

א' קורוטייב אמר שבעבר ברית המועצות כבר השתמשה בחלליות המופעלות על ידי אנרגיה גרעינית, אבל הן היו מסוכנות לכדור הארץ, ולאחר מכן היה צריך לנטוש אותן. "ברה"מ השתמשה באנרגיה גרעינית בחלל. בחלל היו 34 חלליות עם אנרגיה גרעינית, מתוכן 32 סובייטיות ושתיים אמריקאיות", נזכר האקדמאי.

לדבריו, המתקן הגרעיני המפותח ברוסיה ייעשה קל יותר באמצעות שימוש במערכת קירור ללא מסגרת, שבה נוזל הקירור של הכור הגרעיני יסתובב ישירות בחלל החיצון ללא מערכת צינורות.

אבל בתחילת שנות ה-60, המעצבים ראו במנועי רקטות גרעיניים את היחידים אלטרנטיבה אמיתיתלנסיעות לכוכבי לכת אחרים במערכת השמש. בואו לגלות את ההיסטוריה של הנושא הזה.

התחרות בין ברית המועצות לארה"ב, כולל בחלל, הייתה בעיצומה באותה תקופה, מהנדסים ומדענים נכנסו למירוץ ליצירת מנועי הנעה גרעיניים, וגם הצבא תמך בתחילה בפרויקט מנועי הרקטות הגרעיניות. בהתחלה, המשימה נראתה פשוטה מאוד - אתה רק צריך להכין כור שנועד להתקרר במימן ולא במים, לחבר לו זרבובית, ו- קדימה למאדים! האמריקאים נסעו למאדים עשר שנים אחרי הירח ואפילו לא יכלו לדמיין שאסטרונאוטים יגיעו אליו אי פעם בלי מנועים גרעיניים.

האמריקנים בנו מהר מאוד את אב הטיפוס הראשון וכבר בדקו אותו ביולי 1959 (הם נקראו KIWI-A). בדיקות אלו רק הראו שניתן להשתמש בכור לחימום מימן. תכנון הכור - עם דלק תחמוצת אורניום לא מוגן - לא התאים לטמפרטורות גבוהות, והמימן התחמם רק לאלף וחצי מעלות.

ככל שנצבר הניסיון, התכנון של כורים למנועי רקטות גרעיניות - NRE - נעשה מורכב יותר. תחמוצת האורניום הוחלפה בקרביד עמיד יותר בחום, בנוסף הוא היה מצופה בניוביום קרביד, אך כאשר מנסים להגיע לטמפרטורת התכנון, הכור החל לקרוס. יתרה מכך, גם בהיעדר הרס מקרוסקופי, התרחשה דיפוזיה של דלק אורניום למימן קירור, ואיבוד המסה הגיע ל-20% תוך חמש שעות מהפעלת הכור. מעולם לא נמצא חומר המסוגל לפעול ב-2700-3000 0 C ולהתנגד להרס על ידי מימן חם.

לכן, האמריקאים החליטו להקריב את היעילות וכללו דחף ספציפי בתכנון מנוע הטיסה (דחף בקילוגרמים של כוח שהושג עם שחרור קילוגרם אחד של מסת נוזל עבודה בכל שנייה; יחידת המדידה היא שנייה). 860 שניות. זה היה פי שניים מהנתון המקביל למנועי חמצן-מימן של אז. אבל כשהאמריקאים החלו להצליח, העניין בטיסות מאוישות כבר ירד, תוכנית אפולו צומצמה, ובשנת 1973 נסגר סופית פרויקט NERVA (זה היה שם המנוע של משלחת מאוישת למאדים). לאחר שניצחו את מירוץ הירח, האמריקאים לא רצו לארגן מרוץ מאדים.

אבל הלקח שנלמד מעשרות הכורים שנבנו ועשרות הניסויים שנערכו היה שמהנדסים אמריקאים נסחפו יותר מדי עם ניסויים גרעיניים בקנה מידה מלא, במקום לעבוד על מרכיבי מפתח מבלי לערב טכנולוגיה גרעינית שבה ניתן היה להימנע מכך. ובמקום שאי אפשר, השתמשו בסטנדים קטנים יותר. האמריקאים הפעילו כמעט את כל הכורים במלוא העוצמה, אך לא הצליחו להגיע לטמפרטורת התכנון של מימן – הכור החל לקרוס מוקדם יותר. בסך הכל, מ-1955 עד 1972, הושקעו 1.4 מיליארד דולר על תוכנית המנועים הגרעיניים - כ-5% מעלות תוכנית הירח.

גם בארה"ב הומצא פרויקט אוריון, ששילב את שתי הגרסאות של מערכת ההנעה הגרעינית (סילון ודופק). הדבר נעשה בצורה הבאה: מזנבה של הספינה נפלטו מטענים גרעיניים קטנים בקיבולת של כ-100 טון TNT. אחריהם נורו דיסקים מתכתיים. במרחק מהספינה התפוצץ המטען, הדיסק התאדה והחומר התפזר לכיוונים שונים. חלק ממנו נפל לחלק הזנב המחוזק של הספינה והניע אותו קדימה. עלייה קטנה בדחף הייתה צריכה להינתן על ידי אידוי הצלחת שסופגת את המכות. עלות היחידה של טיסה כזו הייתה צריכה להיות אז 150 בלבד דולריםלכל קילוגרם מטען.

זה אפילו הגיע לנקודת הבדיקה: הניסיון הראה שתנועה בעזרת דחפים עוקבים אפשרית, וכך גם יצירת לוח ירכתיים בעל כוח מספיק. אבל פרויקט אוריון נסגר ב-1965 כלא מבטיח. עם זאת, זה עד כה הרעיון הקיים היחיד שיכול לאפשר משלחות לפחות על פני מערכת השמש.

במחצית הראשונה של שנות ה-60 ראו המהנדסים הסובייטים במשלחת למאדים המשך הגיוני של התוכנית שפותחה אז של טיסה מאוישת לירח. בעקבות ההתרגשות שנגרמה מהעדיפות של ברית המועצות בחלל, אפילו בעיות כה מורכבות הוערכו באופטימיות מוגברת.

אחת הבעיות החשובות ביותר הייתה (ונשארה עד היום) בעיית אספקת החשמל. היה ברור שמנועי רקטות הנעה נוזלי, אפילו מבטיחים חמצן-מימן, יכולים, באופן עקרוני, לספק טיסה מאוישת למאדים, אז רק עם מסות שיגור ענקיות של המכלול הבין-כוכבי, עם מספר רב של עגינות של בלוקים בודדים ב המכלול הנמוך במסלול כדור הארץ.

בחיפוש אחר פתרונות אופטימליים, מדענים ומהנדסים פנו לאנרגיה גרעינית, ובהדרגה הסתכלו מקרוב על בעיה זו.

בברית המועצות החל המחקר על בעיות השימוש באנרגיה גרעינית בטכנולוגיית רקטות וחלל במחצית השנייה של שנות ה-50, עוד לפני שיגור הלוויינים הראשונים. קבוצות קטנות של חובבים צצו במספר מכוני מחקר במטרה ליצור מנועים גרעיניים של רקטות וחלל ותחנות כוח.

מתכנני OKB-11 S.P. Korolev, יחד עם מומחים מ-NII-12 בהנהגת V.Ya. Likhusin, שקלו מספר אפשרויות לרקטות חלל וקרביות (!) המצוידות במנועי רקטות גרעיניות (NRE). מים וגזים נוזליים - מימן, אמוניה ומתאן - הוערכו כנוזל העבודה.

הסיכוי היה מבטיח; בהדרגה מצאה העבודה הבנה ותמיכה כספית בממשלת ברית המועצות.

כבר הניתוח הראשון הראה שבין הרבים תוכניות אפשריותלמערכות הנעה גרעיניות בחלל (NPPU) יש את הסיכויים הגדולים ביותר לשלושה:

• עם כור גרעיני מוצק;
• עם כור גרעיני בשלב גז;
• מערכות הנעה רקטות אלקטרוניות.

התוכניות היו שונות מהותית; עבור כל אחד מהם הותוו מספר אפשרויות לפיתוח עבודה תיאורטית וניסיונית.

נראה שהכי קרוב ליישום היה מנוע הנעה גרעיני שלב מוצק. את הדחף לפיתוח העבודה בכיוון זה סיפקו פיתוחים דומים שבוצעו בארה"ב מאז 1955 במסגרת תוכנית ROVER, כמו גם הסיכויים (כפי שזה נראה אז) ליצור מטוס מפציץ מאויש בין-יבשתי מקומי עם הנעה גרעינית מערכת.

מנוע הנעה גרעיני שלב מוצק פועל כמנוע זרימה ישירה. מימן נוזלי נכנס לחלק הזרבובית, מקרר את כלי הכור, מכלולי הדלק (FA), מנחה, ואז מסתובב ונכנס לתוך ה-FA, שם הוא מתחמם ל-3000 K ונזרק לתוך הזרבובית, מאיץ למהירויות גבוהות.

עקרונות הפעולה של המנוע הגרעיני לא היו מוטלים בספק. עם זאת, עיצובו (ומאפייניו) היו תלויים במידה רבה ב"לב" המנוע - הכור הגרעיני ונקבעו, קודם כל, לפי ה"מילוי" שלו - הליבה.

מפתחי מנועי ההנעה הגרעיניים האמריקאיים (והסובייטים) הראשונים דגלו בכור הומוגני עם ליבת גרפיט. עבודתה של קבוצת החיפוש על סוגים חדשים של דלקים בטמפרטורה גבוהה, שנוצרה בשנת 1958 במעבדה מס' 21 (בראשה של G.A. Meerson) של NII-93 (מנהל A.A. Bochvar), התנהלה מעט בנפרד. בהשפעת העבודה המתמשכת על כור מטוסים (חלת דבש של תחמוצת בריליום) באותה תקופה, הקבוצה עשתה ניסיונות (שוב חקירה) להשיג חומרים המבוססים על סיליקון וזירקוניום קרביד עמידים בפני חמצון.

לפי זכרונותיו של ר.ב. קוטלניקוב, עובד מוסד הביטוח הלאומי, באביב 1958, קיים ראש מעבדה מס' 21 פגישה עם נציג המוסד לביטוח לאומי-1 ו.נ. בוגין. לדבריו, כחומר עיקרי ליסודות הדלק (מוטות הדלק) של הכור במכון שלהם (אגב, אז ראש תעשיית הרקטות; ראש מכון וי"א ליחושין, מנהל מדעי M.V. קלדיש, ראש המעבדה V.M. .Ievlev) משתמשת בגרפיט. בפרט, הם כבר למדו כיצד ליישם ציפויים על דגימות כדי להגן עליהם מפני מימן. NII-9 הציע לשקול את האפשרות להשתמש בקרבידים UC-ZrC כבסיס לאלמנטים של דלק.

לאחר זמן קצר הופיע לקוח נוסף למוטות דלק - לשכת העיצוב של M.M. Bondaryuk, שהתחרה אידיאולוגית עם NII-1. אם האחרון עמד על עיצוב רב-ערוצי של כל בלוקים, אז לשכת העיצוב של מ.מ. בונדריוק פנתה לגרסת צלחת מתקפלת, תוך התמקדות בקלות העיבוד של גרפיט ולא נבוכה ממורכבות החלקים - בעובי מילימטר. צלחות עם אותן צלעות. קרבידים קשים הרבה יותר לעיבוד; באותה תקופה אי אפשר היה לייצר מהם חלקים כמו בלוקים וצלחות רב-ערוציים. התברר שהיה צורך ליצור עיצוב אחר שיתאים לפרטים הספציפיים של קרבידים.

בסוף 1959 - תחילת 1960, נמצא התנאי המכריע למוטות דלק NRE - ליבה מסוג מוט, משביעת רצון הלקוחות - מכון המחקר ליקושין והלשכה לתכנון בונדיוק. התכנון של כור הטרוגני על נויטרונים תרמיים היה מוצדק כעיקרי עבורם; היתרונות העיקריים שלו (בהשוואה לכור הגרפיט ההומוגני האלטרנטיבי) הם:

• אפשר להשתמש במנחה המכיל מימן בטמפרטורה נמוכה, המאפשר ליצור מנועי הנעה גרעיניים בעלי שלמות מסה גבוהה;
• ניתן לפתח אב טיפוס בגודל קטן של מנוע הנעה גרעיני עם דחף של כ-30...50 קילו-נוט שניות מעלות גבוהותהמשכיות למנועים ותחנות כוח גרעיניות של הדור הבא;
• ניתן להשתמש באופן נרחב בקרבידים חסינים במוטות דלק ובחלקים אחרים של מבנה הכור, מה שמאפשר למקסם את טמפרטורת החימום של נוזל העבודה ולספק דחף ספציפי מוגבר;
• ניתן לבדוק באופן אוטונומי, אלמנט אחר אלמנט, את הרכיבים והמערכות העיקריים של מערכת ההנעה הגרעינית (NPP), כגון מכלולי דלק, מנחה, רפלקטור, יחידת משאבת טורבו (TPU), מערכת בקרה, זרבובית וכו'; זה מאפשר לבצע בדיקות במקביל, ולהפחית את כמות הבדיקות המורכבות והיקרות של תחנת הכוח כולה.

בסביבות 1962–1963 בראש העבודה על בעיית ההנעה הגרעינית עמד NII-1, שיש לו בסיס ניסויים רב עוצמה וכוח אדם מצוין. חסרה להם רק טכנולוגיית אורניום, כמו גם מדעני גרעין. במעורבות של NII-9, ולאחר מכן IPPE, נוצר שיתוף פעולה, אשר לקח כאידיאולוגיה שלו יצירת דחף מינימלי (כ-3.6 tf), אך מנוע קיץ "אמיתי" עם כור "ישר דרך" IR- 100 (בדיקה או מחקר, 100 MW, מעצב ראשי - יו.א. טרסקין). בתמיכת התקנות הממשלתיות, בנו מעמדי קשת חשמלית של NII-1 שהדהימו תמיד את הדמיון - עשרות צילינדרים בגובה 6-8 מ', תאים אופקיים ענקיים בהספק של מעל 80 קילוואט, זכוכית משוריינת בקופסאות. משתתפי הפגישה קיבלו השראה מפוסטרים צבעוניים עם תוכניות טיסה לירח, מאדים וכו'. ההנחה הייתה שבתהליך היצירה והניסוי של מנוע ההנעה הגרעיני ייפתרו סוגיות עיצוביות, טכנולוגיות ופיזיות.

לדברי ר' קוטלניקוב, העניין, למרבה הצער, הסתבך בגלל העמדה הלא מאוד ברורה של מדעני הטילים. למשרד ההנדסה הכללית (MOM) היו קשיים גדולים במימון תכנית הבדיקות ובניית בסיס ספסל הבדיקה. נראה היה של-IOM אין את הרצון או היכולת לקדם את תוכנית NRD.

עד סוף שנות ה-60, התמיכה במתחרים של NII-1 - IAE, PNITI ו-NII-8 - הייתה הרבה יותר רצינית. המשרד להנדסה בינונית ("מדעני גרעין") תמך באופן פעיל בפיתוחם; כור ה"לולאה" IVG (עם מכלול תעלה מרכזית מסוג ליבה ומוט שפותח על ידי NII-9) בסופו של דבר הגיע לקדמה בתחילת שנות ה-70; החלו שם בדיקות של מכלולי דלק.

כעת, 30 שנה מאוחר יותר, נראה שהקו של IAE היה נכון יותר: ראשית - לולאה "ארצית" אמינה - בדיקה של מוטות ומכלולי דלק, ולאחר מכן יצירת מנוע הנעה גרעיני טיסה בעל הכוח הנדרש. אבל אז נדמה היה שאפשר מהר מאוד לעשות מנוע אמיתי, גם אם קטן... אולם, מאחר שהחיים הראו שלא היה צורך אובייקטיבי (או אפילו סובייקטיבי) במנוע כזה (לכך נוכל גם הוסף כי חומרת ההיבטים השליליים של כיוון זה, למשל הסכמים בינלאומיים על מכשירים גרעיניים בחלל, זלזלה בתחילה), ואז תוכנית יסוד, שמטרותיה לא היו צרות וספציפיות, התבררה כנכונות יותר בהתאם. ופרודוקטיבי.

ב-1 ביולי 1965 נבדק התכנון המקדים של הכור IR-20-100. השיא היה שחרור העיצוב הטכני של מכלולי הדלק IR-100 (1967), המורכבים מ-100 מוטות (UC-ZrC-NbC ו-UC-ZrC-C עבור מקטעי הכניסה ו-UC-ZrC-NbC עבור השקע) . NII-9 היה מוכן לייצר אצווה גדולה של רכיבי ליבה עבור הליבה העתידית של IR-100. הפרויקט היה מתקדם מאוד: לאחר כעשר שנים, כמעט ללא שינויים משמעותיים, נעשה בו שימוש בתחום מכשיר 11B91, וגם כעת כל הפתרונות העיקריים נשמרים במכלולים של כורים דומים למטרות אחרות, עם מידה שונה לחלוטין של חישוב והצדקה ניסיונית.

החלק ה"רקטי" של הגרעין המקומי הראשון RD-0410 פותח בוורונז' לשכת עיצובאוטומציה כימית (KBKhA), "כור" (כור ניטרונים ובעיות בטיחות קרינה) - המכון לפיזיקה ואנרגיה (אובנינסק) ומכון קורצ'טוב לאנרגיה אטומית.

KBHA ידועה בעבודתה בתחום מנועי הנעה נוזלית לטילים בליסטיים, חלליות ורכבי שיגור. כאן פותחו כ-60 דגימות, 30 מהן הובאו לייצור המוני. עד 1986, KBHA יצרה את מנוע החמצן-מימן החד-תא החזק ביותר במדינה RD-0120 עם דחף של 200 tf, ששימש כמנוע הנעה בשלב השני של מתחם אנרג'יה-בורן. הגרעין RD-0410 נוצר במשותף עם מפעלי ביטחון רבים, לשכות תכנון ומכוני מחקר.

על פי התפיסה המקובלת, מימן נוזלי והקסאן (תוסף מעכב המפחית את ההידרוגנציה של קרבידים ומגדיל את חיי יסודות הדלק) סופקו באמצעות TNA לכור נויטרונים תרמי הטרוגני עם מכלולי דלק מוקפים במנחה זירקוניום הידריד. הקונכיות שלהם צוננו במימן. לרפלקטור היו כוננים לסיבוב אלמנטי הספיגה (גלילי בורון קרביד). המשאבה כללה משאבה צנטריפוגלית תלת-שלבית וטורבינה צירית חד-שלבית.

תוך חמש שנים, מ-1966 עד 1971, נוצרו היסודות של טכנולוגיית מנוע-כור, וכמה שנים לאחר מכן הופעל בסיס ניסויים רב עוצמה בשם "משלחת מס' 10", לאחר מכן משלחת הניסוי של המל"ל "לוך" ב- אתר הניסויים הגרעיניים בסמיפלטינסק.
קשיים מיוחדים נתקלו במהלך הבדיקה. אי אפשר היה להשתמש במעמדים קונבנציונליים לשיגור מנוע רקטי גרעיני בקנה מידה מלא בגלל קרינה. הוחלט לבחון את הכור באתר הניסויים הגרעיניים בסמיפלטינסק, ואת "חלק הרקטה" ב-NIIkhimmash (זגורסק, כיום סרגייב פוסאד).

כדי לחקור תהליכים תוך-תאיים, בוצעו יותר מ-250 בדיקות ב-30 "מנועים קרים" (ללא כור). תא הבעירה של מנוע רקטי חמצן-מימן 11D56 שפותח על ידי KBKhimmash (מעצב ראשי - A.M. Isaev) שימש כדגם אלמנט חימום. זמן הפעולה המרבי היה 13 אלף שניות עם משאב מוצהר של 3600 שניות.

כדי לבדוק את הכור באתר הניסוי של Semipalatinsk, נבנו שני פירים מיוחדים עם שטחי שירות תת-קרקעיים. אחד הפירים חובר למאגר תת קרקעי לגז מימן דחוס. השימוש במימן נוזלי נזנח מסיבות כלכליות.

בשנת 1976 בוצע ההפעלה הכוחנית הראשונה של הכור IVG-1. במקביל, ה-OE יצר מעמד לבדיקת גרסת "הנעה" של כור ה-IR-100, וכעבור מספר שנים הוא נוסה ב- כוח שונה(אחד ממכשירי ה-IR-100 הוסב לאחר מכן לכור מחקר מדעי חומרים בעל הספק נמוך, שעדיין פועל כיום).

לפני השיגור הניסיוני, הכור הורד לתוך הפיר באמצעות מנוף גבעול עילי. לאחר הפעלת הכור, מימן נכנס ל"דוד" מלמטה, התחמם ל-3000 K ופרץ החוצה מהפיר בזרם לוהט. למרות הרדיואקטיביות הבלתי משמעותית של הגזים הבורחים, אסור היה לשהות בחוץ ברדיוס של קילומטר וחצי ממקום הבדיקה במהלך היום. אי אפשר היה להתקרב למכרה עצמו במשך חודש. מנהרה תת-קרקעית של קילומטר וחצי הובילה מהאזור הבטוח תחילה לבונקר אחד, ומשם לאחר, הממוקם ליד המוקשים. המומחים נעו לאורך ה"מסדרונות" הייחודיים הללו.

אייבלב ויטלי מיכאילוביץ'

תוצאות הניסויים שבוצעו עם הכור בשנים 1978–1981 אישרו את נכונות פתרונות התכנון. באופן עקרוני, ה-YARD נוצר. כל שנותר הוא לחבר את שני החלקים ולערוך בדיקות מקיפות.

בסביבות 1985, RD-0410 (לפי מערכת ייעוד שונה 11B91) יכול היה לבצע את טיסתו הראשונה בחלל. אבל בשביל זה היה צורך לפתח יחידת האצה המבוססת על זה. למרבה הצער, עבודה זו לא הוזמנה לאף לשכה לעיצוב חלל, ויש לכך סיבות רבות. העיקרית שבהן היא מה שנקרא פרסטרויקה. צעדים פזיזים הובילו לכך שתעשיית החלל כולה מצאה את עצמה באופן מיידי "בבושת פנים" ובשנת 1988 הופסקה העבודה על הנעה גרעינית בברית המועצות (אז ברית המועצות עדיין הייתה קיימת). זה קרה לא בגלל בעיות טכניות, אלא משיקולים אידיאולוגיים רגעיים. ובשנת 1990, מת ההשראה האידיאולוגית של תוכניות מנועי רקטות גרעיניות בברית המועצות, ויטלי מיכאילוביץ' אייבלב...

אילו הצלחות גדולות השיגו המפתחים ביצירת מערכת ההנעה הגרעינית "A"?

יותר מעשרה וחצי בדיקות בקנה מידה מלא בוצעו בכור IVG-1, והתקבלו התוצאות הבאות: טמפרטורת מימן מקסימלית - 3100 K, דחף ספציפי - 925 שניות, שחרור חום ספציפי עד 10 MW/l , המשאב הכולל יותר מ-4000 שניות עם 10 התחלות כור ברציפות. תוצאות אלו עולות משמעותית על ההישגים האמריקאים באזורי גרפיט.

יצוין כי במהלך כל תקופת בדיקות ה-NRE, למרות הפליטה הפתוחה, התפוקה של שברי ביקוע רדיואקטיביים לא עלתה על הסטנדרטים המותרים לא באתר הבדיקה ולא מחוצה לו ולא נרשמה בשטחן של מדינות שכנות.

התוצאה החשובה ביותר של העבודה הייתה יצירת טכנולוגיה ביתית לכורים כאלה, ייצור חומרים חסינים חדשים ועובדת יצירת מנוע-כור הולידו מספר פרויקטים ורעיונות חדשים.

למרות שהמשך הפיתוח של מנועי הנעה גרעיניים כאלה הושעה, ההישגים שהושגו הם ייחודיים לא רק בארצנו, אלא גם בעולם. זה אושר שוב ושוב ב השנים האחרונותבסימפוזיון בינלאומי בנושא אנרגיית חלל, וכן בפגישות של מומחים מקומיים ואמריקאים (באחרונים הוכר כי עמדת הכור IVG היא מנגנון הבדיקה המבצעי היחיד בעולם כיום שיכול למלא תפקיד חשוב בניסויים של מכלולי דלק ותחנות כוח גרעיניות).