0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ядерный ракетный двигатель принцип работы

Ядерные шахты Украины. Как выглядел третий в мире арсенал атомных бомб

После развала СССР Украина занимала третье место в мире по количеству ядерных боеголовок. В ее полях и лесах еще в начале 90-х скрывали 1272 бомбы, способные уничтожить Землю несколько раз. Грознее арсенал был только у США и России.

Причины, по которым Украина отказалась от ядерного вооружения, называют разные. Доминирующей была геополитика с налетом лицемерного гуманизма, который аукнулся украинцам в 2014 году аннексией Крыма и войной на Донбассе.

В июне 2018-го в интервью «Украинской правде» Леонид Кравчук, фактически давший старт Будапештскому меморандуму, рассказал о сильном давлении со стороны американцев. Тогда, в первой половине 90-х, в Вашингтоне пригрозили Киеву блокадой в случае отказа от ликвидации боеголовок.

В итоге к началу 21 века от 43-й ракетной армии почти не осталось и следа.

Обломки былого военного величия и торжества инженерной мысли хранят на стыке Николаевской и Кировоградской областей. В 30 км от города Первомайск, на месте бывшего 309-го полка 46-й ракетной дивизии, открыт Музей ракетных войск стратегического назначения.

Сегодня в учреждении, относящемся к Минобороны, работают 50 человек. Есть среди них и офицеры-ракетчики, ревностно защищающие то, что вернуть уже невозможно: их молодость и военную мощь уже несуществующей страны.

Держась почти 20 лет на энтузиазме работников и деньгах туристов, музей не делает исключения для журналистов. Сюда пускают только по билетам. Наземная экскурсия стоит 120 гривен для человека, подземная – 250.

Час профессиональной съемки обходится в 2 300 гривен.

Как быстро баллистическая ракета могла долететь до Америки из Украины, какой была система защиты сверхсекретных объектов, чем подземный командный пункт похож на подлодку и как выглядел ракетный караван – в репортаже УП.

«Боже, я бы тут грибы выращивал!»

– Сейчас над нами минные поля. МОН-50 и МОН-100 (противопехотные мины – УП). Идемте, – ведет прохладным подземным тоннелем 56-летний Владимир Солоненко.

Сегодня он – заведующий экспозиционным отделом музея. В прошлом – офицер и подполковник, имевший доступ к гостайнам по так называемой «первой форме допуска».

Солоненко возглавлял специальную службу 46-й ракетной дивизии, дислоцировавшейся в Первомайске. В зоне его ответственности было все, что связано с пуском и блокировкой ядерных боеголовок.

Во время экскурсии в рассказах Владимира Солоненко встречаются глаголы в настоящем времени. Как будто эта бывшая секретная база еще работает и готова нанести смертоносный удар врагу.

Похоже, воспоминания, как фантомные боли, не дают Владимиру до конца поверить, что ядерное величие давно в прошлом.

В подземном коридоре длиной 150 метров спустя десятилетия стабильно 12 градусов тепла.

– Один был тут, говорит: «Боже, я б тут грибы выращивал!», – смеется Солоненко. – Над нами сейчас около четырех метров грунта и сетка под напряжением в 1 730 и 835 вольт.

Резкий поворот направо, еще один коридор.

– Кабеля боевого управления под давлением, – делится гид. – Если вы хотите разрубить их, проткнете, воздух начнет выходить – сработает сигнал, что кто-то влез в систему.

– Ночную смену мы называли «паршивой», – продолжает он. – Если нужно было заступать в три часа ночи, говорили – «идти в собаку».

За тремя массивными, герметичными дверьми, у которых останавливается Владимир, сердце ракетных войск – командный пункт. 125-тонная монолитная капсула из стеклопластика, которую опустили в сверхпрочную шахту, уходящую почти на 50 метров вниз.

Если объяснить проще, командный пункт – словно подлодка, которую поместили вертикально под землей. Или 12-этажный небоскреб.

При этом 12-уровневая капсула как бы «зависла» в шахте на 20 амортизаторах, смягчающих сейсмоудар при ядерном взрыве.

В Украине было 18 таких пунктов.

– Чтобы попасть под землю, нужно было связаться с офицерами внизу, – рассказывает Солоненко. Начальник штаба выдавал на каждый день пароль – название города СССР с цифрой.

Допустим, сегодня пароль «Киев5». Я звоню вниз, мне говорят: «Три». Тогда я должен ответить: «Киев2». Чтобы в сумме было пять.

После этого нужно набрать еще код из шести цифр, и при помощи гидравлики двери, за которыми находится лифт, открываются.

– Каждая такая дверь весит тонну. И работает по принципу шлюзования, – показывает экскурсовод, прежде чем впустить двух журналистов УП в 11-й отсек.

Подземный небоскреб

Крошечный лифт опускается со скоростью 0,33 метра в секунду. До предпоследнего, 11 уровня, расположенного на глубине 45 метров, он добирается примерно за полторы минуты.

Когда дверь в помещение открывается, у Владимира Солоненко азартно блестят глаза. Заметно, что он – в родной стихии.

Оставшиеся здесь пластиковые панели с кнопками и датчиками выглядят бутафорски. Но некоторые агрегаты работают на потеху туристам, издавая аутентичные звуки.

На стене висит герб Украины, в углу – свернутое советское знамя 309-го полка.

– Вы присаживайтесь, – предлагает Владимир, прослуживший за таким пультом 17 лет. – Мы сейчас с вами баллистическую ракету будем запускать.

Алгоритм пуска ракет с ядерными боеголовками – мудреный процесс, который призван максимально исключить ошибки.

Умение быстро принимать решения, держать язык за зубами, реагировать на нестандартные ситуации, стрессоустойчивость и партийный билет – вот неполный перечень требований, которые предъявляли к служивым у пульта.

Офицеров боевых расчетов называли «стратегами».

Команду на начало апокалипсиса могли дать только три человека: Генсек, министр обороны и начальник генштаба.

– Чтобы запустить отсюда ракету, я должен был получить из Москвы три приказа, – показывает на пустое табло Солоненко. – «Боевой режим», «Пуск» плюс шестизначный шифр.

Если пришла циклограмма из трех команд – это уже ядерная война.

Система предусматривала блокировку несанкционированного запуска ракет, если бы какие-нибудь Иванов да Петренко решили самостоятельно показать «кузькину мать западным империалистам».

– Когда пришли приказы (из Москвы – УП), вон в том ящичке находились ключи пуска ракеты, – показывает Владимир. – В красном футляре ключ первого номера – вставлялся сюда. В синем – второго, его сюда.

И нажималась кнопочка. Она, кстати, не красная, как все думают, а серенькая.

Для запуска двое офицеров должны были работать четко и слаженно. Интервал между их действиями – не больше полторы секунды.

– Если больше, то ничего не получится, – говорит Солоненко.– Это называлось «стабильность расчетов». Люди работали всегда в паре и даже в отпуск вместе уходили. Они понимали друг друга с полуслова.

– Так – вот кнопочка «на старт», – предлагает Владимир журналистам УП имитировать, наконец, армагеддон. – Пальчик – сюда. Раз-два-три! Пуск!

В подземном командном пункте включается аутентичная сирена.

– Вот так, через 22 минуты ракета достигнет территории США, – улыбается подполковник на пенсии. – Полжизни здесь у меня прошло.

Но вы не думайте, хлопцы, что так легко это все. Ответственность колоссальная.

Как подчеркивает Солоненко, ракетчики, спускаясь сюда, не просто сидели за пультом. Каждый раз они запускали ракеты, направленные на США. В тренировочно-боевом режиме. И в особо напряженные моменты поднимались наверх мокрыми, будто разгрузив вагоны.

Боеголовки в «складах с продовольствием»

Бывший 309-й полк с позывным «Таймень», в котором сегодня принимают туристов, входил в 46-ю дивизию 43-й ракетной армии.

Читать еще:  Двигатель ваз 411 характеристики

На территории в 10 га помещался подземный командный пункт и одна пусковая установка. Еще 10 шахт с ракетами были разбросаны в радиусе 30 километров.

В полку вахтовым методом служили 7 офицеров, 4 прапорщика и 30 солдат.

О том, что здесь, под землей, спрятаны баллистические ракеты, способные ликвидировать такие крупные государства, как США, жители окрестных сел и городов не догадывались.

– На заборе было написано «Склады с продовольствием», – рассказывают в музее. – Народ знал, что тут военные, но чем именно они занимаются, хранили в строжайшем секрете.

Визуально дислокация полка выглядела как набор из нескольких одноэтажных построек.

Все, что было связано с транспортировкой ракет, происходило глубокой ночью.

В дивизии была отдельная воинская часть ТРБ – техническая ракетная база, в которой служили 1 500 человек. Технари, занимающиеся перевозкой, установкой и устранением неисправностей.

В музее наглядно можно увидеть масштабы того, что происходило по ночам в разных закоулках на территории бывшего Союза.

– Вот специальная машина-перевозчик, – показывает Владимир Солоненко на огромный МАЗ. – В него внутрь по рельсам загружали ракету.

Вместе с ней эта махина весила 264 тонны, развивая максимальную скорость 40 км/час.

На базе к работе подключались еще два суперкара: тягач и машина-установщик, которая аккуратно поднимала ракету вертикально и загружала в шахту.

Территория полка имела многоуровневую защиту. Здесь были пять минных полей, которые можно было подорвать дистанционно. Сетки под напряжением. Система «Радиан» – невидимый радиолуч, определявший непрошенных гостей. Система «Пион», состоящая из сейсмодатчиков и реагирующая на движения по земле.

В здание караула, расположенное у ракетной шахты, вход был только под землей. На башне – танковый пулемет с оптическим прицелом и прибором ночного видения.

При высшей степени опасности поднятый по тревоге мотострелковый полк из Одессы оперативно перекрывал подходы к базе в радиусе трех километров.

Всю территорию маскировали сеткой. Вокруг размещали ложные цели для авиации, спутников и ракет противника, теплоловушки. И система дымового пуска, которую можно было привести в действие из подземного командного пункта.

– Например, B-52 вылетел из Турции, и я мог рассчитать, через сколько он будет здесь. На поверхности были огромные баллоны, которые могли задымить так, что в радиусе пяти километров тут света белого не видно было, – улыбается Владимир Солоненко и ведет дальше.

45 суток без связи с внешним миром

– Если бы при СССР эту карту так, как сейчас, тут повесили, то и вас бы, наверное, тоже повесили, – шутя, показывает на стену Владимир Солоненко.

По иронии судьбы, он делится бывшими гостайнами и рассказывает о передовых военных технологиях времен супердержавы в одной из комнат музея с перегоревшей вдруг проводкой. Победить темень помогает портативная лампа оператора УП.

– Все полки были связаны между собой кабельными линиями: боевыми, связными, силовыми – рассказывает гид. В одном полку до 500 км кабеля было. Между командным пунктом и ракетой – прямой, магистральный.

Если его перебили, на ракете автоматически включается радиоприемник. Чтобы ее можно было по радиоканалу запустить.

– У нас, в ракетных войсках, нельзя, чтобы был сбой электричества, – продолжает Владимир. – Под землей идут два кабеля – от разных подстанций. Только их рубанули, через 15 секунд на режим выходят два дизеля, по 500 киловатт.

Если они не запустились, то через 10 секунд включаются два дизеля по 50 киловатт. Если и эти не включились – хотя такого у нас не бывает – внизу, под командным пунктом, есть 120 огромных щелочных аккумуляторных батареи.

Подземная командная капсула могла работать в автономном режиме 45 суток без связи с внешним миром.

На нижнем этаже находился жилой отсек с туалетом, умывальником, запасами еды, холодильником и даже микроволновкой советского производства.

В зависимости от ситуации и боевой обстановки, вариантов пуска ракет было множество. Один из них – ПКП, подвижный командный пункт, у которого были все функции, что и у подземного. В его состав входили до 22 машин.

Впереди колонныБТР. Машина охраны с пулеметной башней, машина-столовая. Машина с командным пунктом. Две гостиницы, передающий радиоцентр и т.д., – перечисляет Солоненко.

Он впускает в одну из таких машин ракетного каравана, сделанной на базе МАЗа. Внутри все похоже на купейный вагон, только тут намного меньше места.

Здесь были кубрики для отдыха, столовая, сушилки для обуви и одежды, система кондиционирования и средства химзащиты.

РД0410 из Воронежа

Идею использовать в космосе ракеты с ядерными двигателями впервые выдвинули в Советском Союзе. Академик Мстислав Келдыш в 1955 году выступил с инициативой создания двигателя, где источником энергии служил бы ядерный реактор. Учёные и инженеры предложили несколько вариантов. В 1958 году постановлением Совмина СССР были назначены ответственные за разработку ядерного ракетного двигателя (ЯРД): Келдыш, Курчатов и Королёв. К работам подключили десятки НИИ, проектных, конструкторских, строительных и монтажных организаций. Двигатель разрабатывался в воронежском КБ «Химавтоматика».

Первоначальная идея была в том, чтобы вместо химической энергии сгорания горючего и окислителя (как в обычных ракетах) использовать нагрев водорода до температуры 3000 °С. Он выступал в качестве рабочего тела: подавался из бака в активную зону реактора, проходил через нагретые реакцией ядерного распада каналы и выбрасывался через сопло, создавая реактивную тягу.

Задача оказалась непростой, с момента постановления Совмина до первых испытаний ЯРД прошло 20 лет. Испытания провели в 1978 году на Семипалатинском полигоне, они оказались успешными. При этом сама идея двигателя вызывала нарекания, в первую очередь — экологического характера. При нештатной работе реактора струя становилась радиоактивной, а ведь она выбрасывалась в атмосферу. К тому же нагреть водород до 3000 °С — серьёзная техническая задача.

И всё же к середине 1980-х в распоряжении СССР был ядерный ракетный двигатель РД0410. Его можно было ставить на разгонный блок ракеты-носителя, но до этого так и не дошло. Началась перестройка, которая поставила крест на многих космических проектах (один «Буран» чего стоит), в том числе на идее освоения дальнего космоса с помощью ЯРД. В 1988 году все работы по этой теме были свёрнуты.

Спасение от перехвата и чрезмерная стоимость. Потенциал и перспективы программы DARPA DRACO

Агентство перспективных разработок DARPA продолжает поиски технологий, позволяющих повысить живучесть и устойчивость военной орбитальной группировки. Наиболее смелое предложение в этой области предусматривает создание ядерной двигательной установки DRACO для спутников, при помощи которой они смогут маневрировать и уходить из-под удара. Такая концепция выглядит весьма интересно, однако имеет как преимущества, так и недостатки.

Перспективная разработка

Новую программу DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations – «Демонстрационная ракета для гибких операций в межлунном пространстве») запустили около года назад. Были составлены общие планы по проведению тех или иных работ, а также определены ключевые требования и технологии проекта. Кроме того, начался поиск исполнителей.

В сентябре 2020 г. DARPA подписало соглашение с компанией Gryphon Technologies. В течение нескольких следующих лет она должна будет оказывать научную и технологическую поддержку разработчикам двигателя DRACO. Стоимость заключенного контракта достигла 14 млн долл.

Читать еще:  Чем заварить двигатель автомобиля

В апреле этого года стали известны планы на ближайшее будущее; также были заключены новые соглашения с исполнителями работ.

В ближайшие 18 месяцев предполагается выполнить проектные работы, разделенные на два направления – Track A и Track B. Целью «Трека А» является разработка нового ядерного ракетного двигателя. В рамках параллельного проекта «B» проработают облик «операционного» космического аппарата под такой двигатель (Operational System – OS), а также создадут демонстратор технологий (Demonstration System – DS).

Исполнителем проекта Track A назначена компания General Atomics; ей будет помогать Gryphon Technologies, ранее привлеченная к программе. Разработку космических аппаратов поручили компаниям Lockheed Martin и Blue Origin. Все участники программы будут постоянно взаимодействовать друг с другом и обмениваться технической и иной информацией.

В июне к DRACO присоединилась еще одна компания – Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) из состава Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC). Ее задачей станет помощь с разработкой обоих «треков» в контексте безопасности двигательной установки и сопутствующих систем.

Таким образом, определен окончательный список участников программы и начаты реальные исследовательские и конструкторские работы. На них планируют потратить несколько лет и сотни миллионов долларов. Первый полет демонстратора DS с двигателем DRACO запланирован на 2025 г. Как сообщалось ранее, ракета-носитель с химическим двигателем выведет DS на орбиту, где и пройдет проверка двигательной установки. Как скоро новые технологии удастся довести до стадии OS и внедрения на практике, неизвестно.

Новые принципы

Целью программы DRACO является создание ядерной двигательной установки типа NTP (Nuclear Thermal Propulsion). Архитектура и принцип работы такого двигателя хорошо известен, однако DARPA пока не публиковало техническое задание и точные характеристики будущего изделия.

Ключевым элементом двигателя NTP / DRACO является ядерный реактор требуемой мощности. Как сообщается, реактор будет использовать уран с уровнем обогащения в пределах 5-20 проц. (т.н. HALEU – High Assay Low Enriched Uranium). Тепло от реактора будет использоваться для нагрева рабочего тела, которым станет сжиженный водород или иное вещество. Жидкое вещество будет испаряться, получать дополнительную энергию и истекать через сопло с высокой скоростью, обеспечивающей необходимую тягу.

По расчетам, двигатель NTP, использующий водород, по общим характеристикам и возможностям будет примерно вдвое эффективнее и экономичнее химического. Это даст известные выгоды при разработке и эксплуатации космических кораблей. В частности, можно будет уменьшать баки для водородного «топлива» и сокращать общую массу корабля.

Главной целью проекта DRACO является повышение безопасности космических аппаратов военного назначения на низких орбитах. Развитые страны, рассматриваемые в качестве вероятных противников США, имеют или разрабатывают противоспутниковое вооружении. Соответственно, в ходе полномасштабного конфликта орбитальная группировка Пентагона рискует быстро потерять, как минимум, часть техники и возможностей.

Главным результатом проекта DRACO должна стать универсальная ядерная двигательная установка, пригодная для монтажа на космические аппараты различного назначения. С ее помощью предлагается выводить спутники из-под удара противоспутниковых ракет или аппаратов-перехватчиков.

Принцип такой защиты достаточно прост. При обнаружении атаки ядерный двигатель должен будет быстро перевести аппарат на другую орбиту, в т.ч. более высокую, за пределами досягаемости оружия противника. После исчезновения угрозы DRACO сможет вернуть аппарат на прежнюю орбиту. Высокая экономичность по ядерному топливу и рабочему телу позволит совершать такие маневры неоднократно.

Потенциал проекта

На уровне ключевых идей и концепций программа DRACO выглядит достаточно интересной и многообещающей. В то же время, очевидно, что разработка всех необходимых компонентов будет связана с серьезными трудностями и окажется достаточно дорогой. Удастся ли преодолеть все ожидаемые и внезапные сложности и выполнить все планы – покажет время.

Идея о применении экономичной двигательной установки для вывода спутника из-под удара имеет высокий потенциал и представляет большой интерес. Существующие и перспективные противоспутниковые ракеты и аппараты-перехватчики предназначаются для поражения орбитальных целей на известной траектории, которая позволяет рассчитать точку упреждения.

Внезапное изменение параметров орбиты цели, как минимум, снизит эффективность такого оружия. Противнику придется запускать новые средства перехвата, успешное применение которых тоже не гарантировано. Также DRACO сможет поднимать спутник выше рубежа перехвата – это сделает любые ракеты и боевые космические аппараты бесполезными.

Впрочем, получение таких возможностей связано с целым рядом трудностей разного рода. В первую очередь, следует учитывать, что двигатели типа NTP, пригодные для интеграции в ракетно-космическую технику, пока существуют только на теоретическом уровне. Компаниям General Atomics, Gryphon Tech., USNC-Tech и др. только предстоит найти все необходимые технологии и создать полноценный работающий двигатель.

Следует отметить, что DARPA проявляет определенный оптимизм и планирует провести первый орбитальный полет OS / DRACO уже в 2025 г. Это может указывать на проведение и успешное завершение части научно-исследовательских работ. По их результатам начнется разработка полноценного проекта. При всей сложности поставленных задач, у участников программы все еще остается достаточно времени до указанных сроков.

Программа DRACO, как и множество других многообещающих проектов, может столкнуться с проблемами финансового характера. Точная стоимость разработки принципиально нового двигателя и сопутствующих изделий еще не определена, хотя уже ясно, что речь идет о сотнях миллионов или миллиардах долларов. Высокая стоимость в сочетании со сложностью и техническими рисками может стать поводом для самой жесткой критики или даже для закрытия проекта.

Успешное завершение разработки и проведение испытаний DS и OS с изделием DRACO тоже не гарантирует полный успех. Перспективная ядерная установка разрабатывается для использования на космических аппаратах. Сколько будут стоить серийные двигатели и как они повлияют на стоимость обновления орбитальной группировки – большой вопрос.

В отдаленном будущем наработки по DRACO могут найти применение в разных сферах ракетно-космической отрасли, где требуются компактные и экономичные двигательные установки. Однако подобные перспективы целого направления прямо зависят от результатов нынешнего проекта. Если оно не устроит военных и конгрессменов, не стоит удивляться, что гражданская космонавтика тоже откажется от ядерных двигателей.

С неопределенным будущим

Как и полагается организации перспективных разработок в оборонной сфере, агентство DARPA вновь пытается создать полноценный ядерный ракетный двигатель, причем для решения конкретных задач и с прицелом на применение в реальных проектах. Предлагаемые идеи представляют большой интерес и новый проект действительно способен создать большой задел на будущее, когда противоспутниковое оружие станет реальной и серьезной угрозой.

Однако успешное завершение программы DRACO пока остается под вопросом. Перед ней стоят весьма сложные задачи, решение которых вряд ли будет быстрым, недорогим и простым с точки зрения науки и техники. Соответственно, программа рискует столкнуться с задержками, недостатком финансирования и другими проблемами. Удастся ли соблюсти все сроки, уложиться в смету и создать технику с требуемыми характеристиками – станет ясно в течение нескольких следующих лет.

РД-0410 — ядерный двигатель для дальнего космоса.

На сайте КБХА двигатель РД0410 после проведенных испытаний в земных условиях, мирно покоится в разделе перспективных разработок.

Популярный 7-минутный фильм для демонстрации принципов работы:

Из характеристик двигателя удельный импульс 910 с ( 8927 м/с ), современные и перспективные РД на химическом топливе явно не дотягивают до этого значения:

Американский реактор «NERVA» по плану должен был быть установлен на ракету «Сатурн V», однако спонсирование лунной программы было остановлено.

Читать еще:  Двигатель 2tr нет температуры

Параллельно велись работы и над созданием газофазных ЯРД.

Устройство и принцип действия ЯРД.

Ядерные ракетные двигатели бывают:

— газофазными, жидкофазными и твердофазными в зависимости от агрегатного состояния ядерного топлива.

Также они могут подразделяться на:

-жидкостные и импульсно-взрывные.

Жидкостные ядерные ракетные двигатели используют нагрев жидкого рабочего тела в нагревательной камере от ядерного реактора и вывод газа через сопло, а импульсно-взрывные основаны на создании ядерных взрывов малой мощности через равные промежутки времени.
ТЯРД может использовать различные виды термоядерных реакций в зависимости от вида применяемого топлива. В частности, на настоящее время принципиально осуществимы следующие типы реакций:

Реакция дейтерий + тритий (топливо D-T)

2 H + 3 H = 4 He + n + 17.6 МэВ

Такая реакция наиболее легко осуществима с точки зрения современных технологий, даёт значительный выход энергии, топливные компоненты относительно дёшевы. Недостаток её — весьма большой выход нежелательной (и бесполезной для прямого создания тяги) нейтронной радиации, уносящей большую часть выходной энергии реакции и, как следствие, резко снижающей КПД двигателя. Тритий радиоактивен, период его полураспада около 12 лет, то есть долговременное хранение трития невозможно. В то же время, возможно окружить дейтериево-тритиевый реактор оболочкой, содержащей литий: последний, в результате облучения нейтронным потоком, превращается в тритий, что приводит к замыканию топливного цикла, поскольку реактор работает в режиме размножителя (бридера). Таким образом, топливом для D-T-реактора фактически служат дейтерий и литий.

Реакция дейтерий + гелий-3

2 H + 3 He = 4 He + p + 18.3 МэВ

Условия её достижения значительно сложнее. Гелий-3, кроме того, редкий и чрезвычайно дорогой изотоп. В промышленных масштабах на настоящее время не производится. Кроме того, что энергетический выход этой реакции выше, чем у D-T-реакции, она имеет следующие дополнительные преимущества:

  • Сниженный нейтронный поток (реакцию можно отнести к «безнейтронным»),
  • Меньшая масса радиационной защиты,
  • Меньшая масса магнитных катушек реактора.

При реакции D- 3 He в форме нейтронов выделяется всего около 5% мощности (против 80% для D-T). Около 20% выделяется в форме рентгеновского излучения. Вся остальная энергия может быть непосредственно использована для создания реактивной тяги. Таким образом, реакция D- 3 He намного более перспективна для применения в реакторе ТЯРД.

Другие виды реакций

Реакции между ядрами дейтерия (D-D, монотопливо):

2 H + 2 H → 3 He + n + 3.3 МэВ,

2 H + 2 H →> 3 H + p + 4 МэВ.

Нейтронный выход в данном случае весьма значителен.
Возможны и некоторые другие типы реакций:

p + 6 Li → 4 He (1.7 MeV) + 3 He (2.3 MэВ)

3 He + 6 Li → 2 4 He + p + 16.9 MэВ

p + 11 B → 3 4 He + 8.7 MэВ


Рис.3 Строение жидкофазного ядерного двигателя

Рабочее тело, контактируя с ТВЭЛом, поглощает энергию и нагревается, увеличивается в объеме, после чего выходит через сопло двигателя под высоким давлением.
Принцип работы жидкофазного ЯРД и его устройство аналогично твердофазным, только топливо находится в жидком состоянии, что позволяет увеличить температуру, а значит и тягу.
Газофазные ЯРД работают на топливе в газообразном состоянии. Газообразное топливо может удерживаться в корпусе электрическим полем или же находится в герметичной прозрачной колбе – ядерной лампе. В первом случае возникает контакт рабочего тела с топливом, а также частичная утечка последнего, поэтому кроме основной массы топлива в двигателе должен быть предусмотрен его запас для периодического пополнения. В случае с ядерной лампой утечки не происходит, а топливо полностью изолировано от потока рабочего тела.

Преимущество, заключающееся в высоком показателе удельного импульса ядерных ракетных двигателей по сравнению с химическими, очевидно.

Для твердофазных моделей величина удельного импульса составляет 8000-9000 м/с,

для жидкофазных – 14000 м/с, для газофазных – 30000 м/с.

2.2 Ядерный импульсный двигатель

В основе импульсного двигателя для космического аппарата лежит концепция атомного взрыва. Атомные заряды мощностью примерно в килотонну на этапе взлёта должны были взрываться со скоростью один заряд в секунду. Ударная волна — расширяющееся плазменное облако — должна была приниматься «толкателем» — мощным металлическим диском с теплозащитным покрытием, и, потом, отразившись от него, создать реактивную тягу. Импульс, принятый плитой толкателя, через элементы конструкции передавался кораблю. Затем, когда высота и скорость вырастут, частоту взрывов можно было уменьшить. При взлёте корабль должен был лететь строго вертикально, с целью минимизировать площадь радиоактивного загрязнения атмосферы.
В США были проведены несколько испытаний модели летательного аппарата с импульсным приводом (для взрывов использовалась обычная химическая взрывчатка). Получены положительные результаты о принципиальной возможности управляемого полёта аппарата с импульсным двигателем.
В США космические разработки с использованием импульсных ядерных ракетных двигателей осуществлялись с 1958 по 1965 год в рамках проекта «Орион» компанией «General Atomics») по заказу ВВС США. Программа развития проекта «Орион» была рассчитана на 12 лет. Однако приоритеты изменились, и в 1965 году проект был закрыт.
В СССР аналогичный проект разрабатывался в 1950—70-х годах. Основной проблемой была прочность экрана-толкателя, который не выдерживал огромных тепловых нагрузок от близких ядерных взрывов. Вместе с тем были предложены несколько технических решений, позволяющих разработать конструкцию плиты-толкателя с достаточным ресурсом. Проект не был завершён.
Реальных испытаний импульсного ЯРД с подрывом ядерных устройств не проводилось.

Настоящий момент.

Несмотря на простоту, вышеперечисленные РД, если их сравнивать со схемой

«атомная электростанция» — «электро-ракетный двигатель»,

недостаточно эффективены (кроме импульсного), т.к. скорость истечения рабочего тела больше чем на порядок отличается от ионных двигателей.

ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» с 2009 года разрабатывает космический транспортно-энергетический модуль (ТЭМ) на основе ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ). В кооперации с предприятиями ГК «Роскосмос», «Росатом» и РАН ведутся работы по разработке, изготовлению и наземной отработке элементов, блоков и узлов ЯЭДУ мегаваттного класса и ТЭМ на ее основе.

Исследовательский центр имени М. В. Келдыша (ранее РНИИ, НИИ-1, НИИТП) разработал и изготовил опытный образец ионного двигателя высокой мощности ИД-500. Его параметры такие: мощность 32-35 кВт, тяга 375—750 мН, удельный импульс 70 000 м/с, коэффициент полезного действия 0,75.

Состояние работ по срокам реализации (википедия), причины штафных санкиций:

Таблица составлена на основе совместного директивного документа Роскосмоса и Росатома от 2010 года [97] с учётом Дополнения от 2016 года, выпущенного после сокращения объёмов бюджетных ассигнований [98] .

Номер
этапа
Наименование этапа, содержание работСрок
начала
выполнения
Срок
окончания
выполнения
СостояниеПримечания
1Разработка эскизного проекта реакторной установки.04.201012.2011
2Разработка эскизного проекта ЯЭДУ.04.201012.2012
3Разработка эскизного проекта ТЭМ.04.201012.2012Завершено в марте 2013 года [99]
4Разработка рабочей документации на реакторную установку.01.201212.2014
5Разработка рабочей документации на ЯЭДУ.01.201312.2014
6Разработка рабочей документации на ТЭМ.01.201312.2014
7Изготовление реакторной установки, систем и агрегатов, технологического оборудования.04.201012.2015На октябрь 2016 года этап не закрыт.
8Изготовление ЯЭДУ, систем ЯЭДУ, технологического оборудования.01.201112.2015На ноябрь 2016 года этап не закрыт.
9.6Изготовление ТЭМ, систем ТЭМ, технологического оборудования в части:

изготовления составных частей наземных прототипов энергоблока и электроракетной двигательной установки, разработки и изготовления составных частей конструкторско-технологических макетов отсека несущих ферм, модуля двигательных установок, модуля служебных систем и технологического оборудования для их изготовления и испытаний, разработки конструкторской документации на макеты отсека несущих ферм и модуля двигательных установок и технологическое оборудование для изготовления и испытания макетов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector