Газофазный ядерный ракетный двигатель

В июне 1958г. ЦК КПСС и Советом министров СССР было принято постановление о разработке в ОКБ-1 С.П. Королева ракет-носителей различного назначения с ядерными двигателями. Ядерный ракетный двигатель должен был разрабатываться КБ В.П. Глушко и М.М. Бондарюка. Через полтора года, 30 декабря 1959 г., С.П. Королев утвердил эскизные проекты трех ракет: межконтинентальной баллистической, а также двух носителей тяжелого и сверхтяжелого классов. Что интересно: в качестве рабочего тела ядерного реактора для двигателя наши конструкторы тогда рассматривали не водород, а аммиак, или его смесь со спиртом! Отрабатывались две схемы: «А» - просто с разогревом рабочего тела в реакторе, и «Б» - с последующим сгоранием раскаленных компонентов топлива в камере сгорания. Вторая схема давала выигрыш в тяге, но проигрывала в скорости истечения. В итоге остановились на схеме “А”.

испытание ядерного ракетного двигателя с газофазным реакторомБыл выполнен анализ эскизного проекта. В результате было признано нецелесообразным создание одноступенчатой ядерной баллистической ракеты, способной при стартовом весе 87 – 100 т доставить 2,7 – 4 т полезного груза на дальность 14000 км. Дело в том, что «керосиновая» двухступенчатая Р-9, проектирование которой началось в тот же период, при стартовой массе 80 т доставляла 1 т на 16000 км. Разработать же ракету с химическими двигателями было существенно легче и быстрее. Ядерные ракетные двигатели давали ощутимое преимущество, когда речь шла о больших массах. В частности, ракеты-носители со стартовой массой, соответственно, 880 и 2000 т, были бы способны вывести на околоземную орбиту 40 и 150 т. Но, несмотря на большой объем предварительной работы никакого реального прототипа двигателя еще не было - первые эксперименты на реакторе ИГР-1 начались только в 1961-м. Естественно, когда появятся реальные двигатели, сказать не мог никто, ракеты же нужны были срочно. Учитывая то обстоятельство, что 40 т - груз, доступный и химической ракете, выбор был сделан в пользу более быстрого результата.

Несомненно, более крупный вес уже требовал новых подходов, и космический ядерный реактор для полезной нагрузки в 150 т уже был необходим, но выяснилось, что ракеты такой грузоподъемности и не были тогда нужны. Ведь такая масса выводимого груза очень дорого стоит, и оправдана только в случае соответствующих масштабных проектов[1].

В Советском Союзе от ядерных ракетных двигателей полностью не отказались, но программа ЯРД была перенесена на далекую перспективу. В головном «двигательном» НИИТП их разработку возглавил Виталий Михайлович Иевлев (1926-1990), предложивший идею двигателя схемы «В» - с ядерным реактором с газофазной активной зоной.

Чтобы внести ясность в данный вопрос, рассмотрим некоторые теоретические вопросы.. Ракетный двигатель характеризуется двумя параметрами: тягой и скоростью истечения рабочего тела. Первый параметр – количественный, и, определяется размерами агрегата, а  второй – качественный. Он пропорционален корню квадратному из температуры рабочего тела в двигателе. Энергия ядерного реактора способна нагреть рабочее тело значительно сильнее, чем горение. Однако есть ограничение – температура плавления самого ядерного топлива. По условию нерасплавления активной зоны реально достигнутая скорость истечения ЯРД составляет 9,1 км/с, а теоретически – около 10 км/с [2]. При этом, если бы активная зона была газообразной, эффективность ЯРД выросла бы еще в 2-3 раза (не забудем, что корпус-то с соплом в любом случае должен остаться твердым). Кроме того, в газофазной активной зоне сильно повышается интенсивность нагрева рабочего тела, что позволяет и тягу увеличить в 2-2,5 раза. Но возникает неразрешимая проблема: как избежать выноса частичек ядерного топлива из ракетного двигателя? Модельные испытания показали, что предложенная Иевлевым схема движения плазмы разной плотности, при которой более плотная – урановая - остается в реакторе, эффективна, но не обеспечивает 100% гарантии экологической безопасности, а значит, в атмосфере и на низких орбитах такой двигатель запускать нельзя... А ведь в 1963 г., газофазный двигатель рассматривался как серьезная альтернатива для установки на вторую ступень ракеты-носителя Н1! Теоретические и модельные исследования по газофазному ядерному ракетному двигателю продолжались в Советском Союзе до конца 1980-х – слишком захватывающие перспективы открыло бы его применение в космосе.

Несмотря на то, что ядерные ракетные двигатели так и не стали применяться, как альтернатива жидкостным, в XXI веке к ним все же вернулись. В России предполагается создать реальный корабль с космическим ядерным  реактором к 2018 году.


[1] Таким проектом является, например, миссия на Марс

[2] лучший ЖРД дает 4,2 км/с

Рождение для вечной жизни

Строитель лабиринта на острове Крит

Пилотируемый полет на Марс – российская концепция

Зеркала Козырева

Колманскоп – город призрак

В конце XIX века  пронырливым немецким коммерсантом Адольфом Людерицом была заключена крайне удачная сделка. Ему удалось выкупить у местного вождя ...


Где отдохнуть летом в Украине

Лето скоро сменит весну. Люди начнут активно путешествовать в прибрежные страны, чтобы отдохнуть на море. И, несмотря на политическую ситуацию ...


Солнце - значение для Земли

Значение Солнца для Земли переоценить трудно. Именно благодаря ему существует жизнь и люди имеют воз­можность радоваться каждому новому дню. Солнце пред­ставляет ...


В поисках затерянной Атлантиды

Легенда о затерянной Атлантиде — погибшем под водой острове, на кото­ром некогда процветала древняя высокоразвитая ци­вилизация, — один из ...


Промокод как способ привлечения клиентов

При современном изобилии разнообразных товаров, производители и продавцы вынуждены применять различные маркетинговые методы для привлечения все новых покупателей. Одним из ...


Дизайн интерьера в стиле Рококо

Во Франции в 18 веке вместе со стилем барокко возник рококо, что в переводе «декоративная раковина». Этот стиль, легкий ...


Картины великих художников

Живописная картина эпохи барокко «Три грации» принадлежит кисти южнонидерланского художника Питера Пауля Рубенса. Размеры полотна – 221Х181 см, техника исполнения – ...


Без богатых и бедных

По предварительным данным ученых, количество людей на планете должно стабилизироваться около отметки в 9 биллионов. Возникает вопрос, возможно ли в мире, ...


Отель под водой

Это не просто отель — это просто мечта для любителей экзотики. Отель Посейдон расположен на острове с таким же ...