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

Скульптура Нефертити

Орден тамплиеров

Рисунки пустыни Наска

Петер Гуркос - тайна психометрии

Таинственный мир Стоунхенджа

Тайна Атлантиды - затонувший континент

Прошли тысячи лет с тех пор, как мир узнал о некогда высокоразвитой цивилизации, которая погибла вместе с ушедшим под воду континентом, ...


Дизайн и оформление интерьера

Как известно, признаком хорошей жизни является дизайн квартиры. Если Вы можете позволить себе квартиру, оформленную талантливыми дизайнерами, это говорит не ...


Мульчирование - способ существенно повысить плодородие почвы

Практика органического земледелия без использования химических средств очень популярна сегодня. Главным помощником становится мульчирование почвы такими материалами, как сидераты, ...


Порода собак салюки

Родиной такой породы собак, как салюки, является Ближний Восток. Свое название она получила в честь города Салюк. Сегодня многие и не ...


Проект “Фобос-Грунт”

Освоение Марса является одной из ключевых целей обозримого будущего, как для мировой, так и для российской космонавтики. Однако для ...


Телевизоры будущего

Очень трудно говорить о том, чего еще нет – о телевизорах будущего. Поэтому ограничимся тем, что рассмотрим телевизоры ближайшего будущего, кое-какими ...


Брэо МиГ-31бм

В 1987 году изготовлено два МиГ-31 в варианте носителя противоспутникового оружия. Самолеты разработаны на основе МиГ-31М. Вооружение состоит из одной ...


Стеклянные купола

Судя по всему, людям очень нравится быть за стеклом. Причем, не только жить, но и работать. Примером тому может послужить необычный ...


Сентрейлия: город на адском пламени

Когда разговор заходит об адском пламени, трудно себе представить, что целый город может оказаться в его власти в прямом смысле слова. ...