Ang ideya ng paghahagis ng mga atomic bomb sa likod ng popa ay naging masyadong brutal, ngunit ang dami ng enerhiya na ginawa ng reaksyon ng nuclear fission, hindi banggitin ang pagsasanib, ay lubhang kaakit-akit para sa mga astronautics. Samakatuwid, maraming mga non-pulse system ang nilikha na inalis ang abala sa pag-iimbak ng daan-daang mga bombang nuklear sa board at cyclopean shock absorbers. Pag-uusapan natin sila ngayon.
Ang hydrogen mula sa tangke ay pumasok sa reaktor, pinainit doon, at itinapon palabas, na lumilikha ng jet thrust. Ang hydrogen ay pinili bilang gumaganang likido dahil mayroon itong magaan na mga atomo at mas madaling mapabilis sa mataas na bilis. Kung mas mataas ang bilis ng jet exhaust, mas epektibo makina ng rocket.
Ang isang neutron reflector ay ginamit upang matiyak na ang mga neutron ay ibinalik pabalik sa reaktor upang mapanatili ang isang nuclear chain reaction.
Ang mga control rod ay ginamit upang kontrolin ang reaktor. Ang bawat naturang baras ay binubuo ng dalawang halves - isang reflector at isang neutron absorber. Kapag ang baras ay pinaikot ng neutron reflector, ang kanilang daloy sa reactor ay tumaas at ang reactor ay tumaas ang paglipat ng init. Kapag ang baras ay pinaikot ng neutron absorber, ang kanilang daloy sa reactor ay nabawasan, at ang reactor ay nabawasan ang paglipat ng init.
Ginamit din ang hydrogen upang palamig ang nozzle, at pinaikot ng mainit na hydrogen mula sa nozzle cooling system ang turbopump upang magbigay ng mas maraming hydrogen.
Umaandar ang makina. Ang hydrogen ay partikular na sinindihan sa labasan ng nozzle upang maiwasan ang banta ng pagsabog;
Ang NERVA engine ay gumawa ng 34 tonelada ng thrust, halos isa at kalahating beses na mas mababa kaysa sa J-2 engine na nagpapagana sa ikalawa at ikatlong yugto ng Saturn V rocket. Ang tiyak na impulse ay 800-900 segundo, na dalawang beses na mas mataas kaysa sa pinakamahusay na mga makina na gumagamit ng oxygen-hydrogen fuel pair, ngunit mas mababa kaysa sa electric propulsion system o ang Orion engine.
Ang makina ng Soviet RD-0410 ay may katulad na kasaysayan. Ang ideya ng makina ay ipinanganak noong huling bahagi ng 40s sa mga pioneer ng rocket at nuclear technology. Tulad ng sa proyekto ng Rover, ang orihinal na ideya ay isang nuclear-powered air-breathing engine para sa unang yugto ng ballistic missile, pagkatapos ay lumipat ang pag-unlad sa industriya ng kalawakan. Ang RD-0410 ay binuo nang mas mabagal ang mga domestic developer ay nadala ng ideya ng isang gas-phase nuclear propulsion engine (higit pa sa ibaba). Nagsimula ang proyekto noong 1966 at nagpatuloy hanggang kalagitnaan ng dekada 80. Ang target para sa makina ay ang Mars 94 mission, isang manned flight papuntang Mars noong 1994.
Ang disenyo ng RD-0410 ay katulad ng NERVA - ang hydrogen ay dumadaan sa nozzle at mga reflector, pinapalamig ang mga ito, ay ibinibigay sa reactor core, pinainit doon at inilabas.
Ayon sa mga katangian nito, ang RD-0410 ay mas mahusay kaysa sa NERVA - ang temperatura ng reactor core ay 3000 K sa halip na 2000 K para sa NERVA, at ang tiyak na salpok ay lumampas sa 900 s. Ang RD-0410 ay mas magaan at mas compact kaysa sa NERVA at bumuo ng sampung beses na mas kaunting thrust.
Mga pagsubok sa makina. Ang sulo sa gilid sa ibabang kaliwa ay nag-aapoy sa hydrogen upang maiwasan ang pagsabog.
Ang ideya ay iminungkahi noong 1991 ni Robert Zubrin at, ayon sa iba't ibang mga pagtatantya, ay nangangako ng isang tiyak na salpok ng 1300 hanggang 6700 s na may thrust na sinusukat sa tonelada. Sa kasamaang palad, ang gayong pamamaraan ay mayroon ding mga kawalan:
Ang gas-phase nuclear propulsion engine ay nangangako ng isang tiyak na salpok na hanggang 3000-5000 segundo. Sa USSR, sinimulan ang isang proyekto ng isang gas-phase nuclear propulsion engine (RD-600), ngunit hindi man lang ito umabot sa yugto ng mock-up.
"Open cycle" ay nangangahulugan na ang nuclear fuel ay ilalabas sa labas, na, siyempre, binabawasan ang kahusayan. Samakatuwid, ang sumusunod na ideya ay naimbento, na dialectically bumalik sa solid-phase NREs - palibutan natin ang rehiyon ng reaksyong nukleyar na may sapat na sangkap na lumalaban sa init na magpapadala ng radiated na init. Ang kuwarts ay iminungkahi bilang isang sangkap, dahil sa sampu-sampung libong degree, ang init ay inililipat ng radiation at ang materyal na lalagyan ay dapat na transparent. Ang resulta ay isang gas-phase closed-cycle nuclear propulsion engine, o isang "nuclear light bulb":
Sa kasong ito, ang limitasyon sa temperatura ng core ay ang thermal strength ng shell ng "light bulb". Ang punto ng pagkatunaw ng kuwarts ay 1700 degrees Celsius, na may aktibong paglamig ang temperatura ay maaaring tumaas, ngunit, sa anumang kaso, ang tiyak na salpok ay mas mababa kaysa sa bukas na circuit (1300-1500 s), ngunit ang nuclear fuel ay mas matipid. , at magiging mas malinis ang tambutso.
Higit pa kawili-wiling ideya binubuo ng paglikha ng isang maalikabok na plasma (tandaan sa ISS) mula sa mga fissile na materyales, kung saan ang mga nabubulok na produkto ng nuclear fuel nanoparticle ay na-ionize ng isang electric field at itinatapon, na lumilikha ng thrust:
Nangangako sila ng kamangha-manghang tiyak na salpok na 1,000,000 segundo. Ang sigasig ay nababawasan ng katotohanan na ang pag-unlad ay nasa antas ng teoretikal na pananaliksik.
Pulse YARD ay binuo alinsunod sa prinsipyong iminungkahi noong 1945 ni Dr. S. Ulam ng Los Alamos Research Laboratory, ayon sa kung saan iminungkahi na gumamit ng nuclear charge bilang pinagmumulan ng enerhiya (gasolina) ng isang napakahusay na space rocket launcher.
Sa mga araw na iyon, tulad ng sa maraming mga taon na sumunod, ang nuclear at thermonuclear charges ay ang pinakamalakas at compact na pinagmumulan ng enerhiya kumpara sa iba pa. Tulad ng alam mo, kami ay kasalukuyang nasa bingit ng pagtuklas ng mga paraan upang makontrol ang isang mas puro pinagmumulan ng enerhiya, dahil kami ay medyo advanced na sa pagbuo ng unang yunit gamit ang antimatter. Kung magpapatuloy lamang tayo mula sa dami ng magagamit na enerhiya, kung gayon ang mga nuclear charge ay nagbibigay ng isang tiyak na thrust na higit sa 200,000 segundo, at mga thermonuclear na singil - hanggang 400,000 segundo. Ang mga partikular na halaga ng thrust na ito ay napakataas para sa karamihan ng mga flight sa loob ng solar system. Bukod dito, kapag gumagamit ng nuclear fuel sa "dalisay" na anyo nito, maraming mga problema ang lumitaw na, kahit na sa kasalukuyang panahon, ay hindi pa ganap na nalutas. Kaya, ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagsabog ay dapat ilipat sa gumaganang likido, na umiinit at pagkatapos ay dumadaloy sa labas ng makina, na lumilikha ng thrust. Alinsunod sa mga karaniwang pamamaraan para sa paglutas ng naturang problema, ang isang nuclear charge ay inilalagay sa isang "combustion chamber" na puno ng isang gumaganang likido (halimbawa, tubig o iba pang likidong sangkap), na sumingaw at pagkatapos ay lumalawak na may mas malaki o mas mababang antas ng diabaticity sa nozzle.
Ang ganitong sistema, na tinatawag nating internal pulsed nuclear propulsion engine, ay napaka-epektibo, dahil ang lahat ng mga produkto ng pagsabog at ang buong masa ng gumaganang likido ay ginagamit upang lumikha ng thrust. Ang non-stationary operating cycle ay nagbibigay-daan sa naturang sistema na bumuo ng higit pa mataas na presyon at mga temperatura sa silid ng pagkasunog, at bilang isang resulta, isang mas mataas na tiyak na thrust kumpara sa isang tuluy-tuloy na ikot ng pagpapatakbo. Gayunpaman, ang mismong katotohanan na ang mga pagsabog ay nangyayari sa loob ng isang tiyak na dami ay nagpapataw ng mga makabuluhang paghihigpit sa presyon at temperatura sa silid, at, dahil dito, sa matamo na halaga ng tiyak na tulak. Dahil dito, sa kabila ng maraming pakinabang ng isang panloob na pulsed NRE, ang isang panlabas na pulsed NRE ay naging mas simple at mas mahusay dahil sa paggamit ng napakalaking dami ng enerhiya na inilabas sa panahon ng mga pagsabog ng nuklear.
Sa isang external-action na nuclear propulsion engine, hindi ang buong masa ng gasolina at gumaganang fluid ang nakikibahagi sa paglikha ng jet thrust. Gayunpaman, dito kahit na may mas mababang kahusayan. ginamit higit pa enerhiya, na nagbibigay-daan para sa mas mahusay na pagganap ng system. Ang isang panlabas na pulsed NPP (mula dito ay tinutukoy lamang bilang isang pulsed NPP) ay gumagamit ng enerhiya ng pagsabog ng isang malaking bilang ng mga maliliit na singil sa nuklear sa board ng rocket. Ang mga nuclear charge na ito ay sunud-sunod na inilalabas mula sa rocket at pinasabog sa likod nito sa ilang distansya ( pagguhit sa ibaba). Sa bawat pagsabog, ang ilan sa mga lumalawak na gaseous fission fragment sa anyo ng plasma na may mataas na density at bilis ay bumangga sa base ng rocket - ang pusher platform. Ang momentum ng plasma ay inililipat sa pushing platform, na umuusad nang may mahusay na acceleration. Ang acceleration ay binabawasan ng isang damping device sa ilang g sa kompartimento ng ilong ng rocket, na hindi lalampas sa mga limitasyon ng pagtitiis ng katawan ng tao. Pagkatapos ng compression cycle, ibabalik ng damping device ang pushing platform sa paunang posisyon nito, pagkatapos nito ay handa na itong tumanggap ng susunod na salpok.
Ang kabuuang pagtaas ng bilis na nakuha ng spacecraft ( pagguhit, hiniram sa trabaho ), ay nakasalalay sa bilang ng mga pagsabog at, samakatuwid, ay tinutukoy ng bilang ng mga singil sa nuklear na ginugol sa isang naibigay na maniobra. Ang sistematikong pag-unlad ng naturang proyekto sa pagpapaandar ng nuclear power ay sinimulan ni Dr. T. B. Taylor (General Atomics Division of General Dynamics) at nagpatuloy sa suporta ng Advanced Research Projects Agency (ARPA), ng US Air Force, NASA at General Dynamic" para sa siyam na taon, pagkatapos kung saan ang trabaho sa direksyon na ito ay pansamantalang itinigil upang makapagpatuloy muli sa hinaharap, dahil ang ganitong uri ng propulsion system ay pinili bilang isa sa dalawang pangunahing propulsor ng spacecraft na lumilipad sa loob ng solar system.
Prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang pulsed external-action na nuclear propulsion engine
Ang isang maagang bersyon ng pag-install, na binuo ng NASA noong 1964-1965, ay maihahambing (sa diameter) sa Saturn 5 rocket at nagbigay ng tiyak na thrust na 2500 sec at epektibong traksyon 350 g; ang "tuyo" na timbang (nang walang gasolina) ng pangunahing kompartimento ng makina ay 90.8 tonelada Ang unang bersyon ng pulsed nuclear rocket engine ay ginamit ang naunang nabanggit na mga singil sa nuklear, at ipinapalagay na ito ay gagana sa mababang mga orbit ng Earth at sa radiation. belt zone dahil sa panganib ng radioactive contamination atmospera ng mga produktong nabubulok na inilabas sa panahon ng pagsabog. Pagkatapos ang tiyak na thrust ng pulsed nuclear-powered engine ay nadagdagan sa 10,000 segundo, at ang mga potensyal na kakayahan ng mga makina na ito ay naging posible na doblehin ang figure na ito sa hinaharap.
Ang isang pulsed nuclear propulsion system ay maaaring binuo na noong 70s, na may layuning isagawa ang unang manned space flight sa mga planeta noong unang bahagi ng 80s. Gayunpaman, ang pagbuo ng proyektong ito ay hindi natupad nang buong lakas dahil sa pag-apruba ng programa para sa paglikha ng isang solid-phase nuclear propulsion engine. Bilang karagdagan, ang pagbuo ng isang pulsed nuclear rocket engine ay nauugnay sa isang problema sa politika, dahil gumamit ito ng mga singil sa nuklear.
Erica K.A. (Krafft A. Ehricke)
Nakakita ng isang kawili-wiling artikulo. Sa pangkalahatan, ang mga nuclear spaceship ay palaging interesado sa akin. Ito ang kinabukasan ng astronautics. Ang malawak na gawain sa paksang ito ay isinagawa din sa USSR. Ang artikulo ay tungkol lamang sa kanila.
Sa espasyo sa nuclear power. Mga pangarap at katotohanan.
Doktor ng Physical and Mathematical Sciences Yu
Noong 1950, ipinagtanggol ko ang aking diploma bilang isang engineer-physicist sa Moscow Mechanical Institute (MMI) ng Ministry of Ammunition. Limang taon na ang nakalilipas, noong 1945, ang Faculty of Engineering and Physics ay nabuo doon, ang mga espesyalista sa pagsasanay para sa bagong industriya, na ang mga gawain ay pangunahing kasama ang paggawa ng mga sandatang nuklear. Pangalawa ang faculty. Kasama ng pangunahing pisika sa saklaw ng mga kurso sa unibersidad (mga pamamaraan ng matematikal na pisika, teorya ng relativity, quantum mechanics, electrodynamics, statistical physics at iba pa), tinuruan kami ng isang buong hanay ng mga disiplina sa inhinyero: kimika, metalurhiya, lakas ng mga materyales, teorya ng mga mekanismo at makina, atbp. Nilikha ng isang natatanging Sobyet na pisiko na si Alexander Ilyich Leypunsky, ang Faculty of Engineering at Physics ng MMI ay lumago sa paglipas ng panahon sa Moscow Engineering and Physics Institute (MEPhI). Ang isa pang engineering at physics faculty, na kalaunan ay sumali sa MEPhI, ay nabuo sa Moscow Power Engineering Institute (MPEI), ngunit kung sa MMI ang pangunahing diin ay sa pangunahing pisika, kung gayon sa Energetic Institute ito ay sa thermal at electrical physics.
Nag-aral kami ng quantum mechanics mula sa aklat ni Dmitry Ivanovich Blokhintsev. Isipin ang aking pagtataka nang, sa atas, ako ay ipinadala upang magtrabaho kasama niya. Ako, isang masugid na eksperimento (bilang isang bata, tinanggal ko ang lahat ng mga orasan sa bahay), at bigla kong nakita ang aking sarili sa isang sikat na teorista. Nakuha ako ng bahagyang gulat, ngunit pagdating sa lugar - "Object B" ng USSR Ministry of Internal Affairs sa Obninsk - napagtanto ko kaagad na nag-aalala ako nang walang kabuluhan.
Sa oras na ito, ang pangunahing paksa ng "Object B", na hanggang Hunyo 1950 ay talagang pinamumunuan ng A.I. Leypunsky, nabuo na. Dito lumikha sila ng mga reaktor na may pinalawak na pagpaparami ng nuclear fuel - "mabilis na mga breeder". Bilang direktor, pinasimulan ni Blokhintsev ang pagbuo ng isang bagong direksyon - ang paglikha ng mga nuclear-powered engine para sa mga flight sa kalawakan. Ang mastering space ay isang mahabang panahon na pangarap ni Dmitry Ivanovich kahit na sa kanyang kabataan ay nakipag-ugnayan siya at nakilala si K.E. Tsiolkovsky. Sa tingin ko, ang pag-unawa sa napakalaking posibilidad ng nuclear energy, na may calorific value na milyun-milyong beses na mas mataas kaysa sa pinakamahusay na mga kemikal na panggatong, landas ng buhay DI. Blokhintseva.
“You can’t see face to face”... Sa mga taong iyon ay hindi namin gaanong naiintindihan. Ngayon lamang, kapag ang pagkakataon ay sa wakas ay lumitaw upang ihambing ang mga gawa at kapalaran ng mga natitirang siyentipiko ng Physics and Energy Institute (PEI) - ang dating "Object B", na pinalitan ng pangalan noong Disyembre 31, 1966 - ay isang tama, tila. sa akin, ang pag-unawa sa mga ideyang nag-udyok sa kanila noong panahong iyon ay umuusbong . Sa lahat ng iba't ibang mga aktibidad na kailangang harapin ng institute, posibleng matukoy ang mga priyoridad na pang-agham na lugar na nasa saklaw ng mga interes ng mga nangungunang pisiko nito.
Ang pangunahing interes ng AIL (bilang Alexander Ilyich Leypunsky ay tinawag sa likod ng kanyang likod sa institute) ay ang pagbuo ng pandaigdigang enerhiya batay sa mabilis na mga reactor ng breeder (mga nuclear reactor na walang mga paghihigpit sa mga mapagkukunan ng nuclear fuel). Mahirap na labis na timbangin ang kahalagahan ng tunay na "kosmiko" na problemang ito, kung saan inilaan niya ang huling quarter siglo ng kanyang buhay. Si Leypunsky ay gumugol ng maraming pagsisikap sa pagtatanggol ng bansa, lalo na sa paglikha ng mga nuclear engine para sa mga submarino at mabibigat na sasakyang panghimpapawid.
Mga Interes D.I. Blokhintsev (nakuha niya ang palayaw na "D.I") ay naglalayong malutas ang problema ng paggamit ng nuclear energy para sa mga flight sa kalawakan. Sa kasamaang palad, sa pagtatapos ng 1950s, napilitan siyang umalis sa gawaing ito at pamunuan ang paglikha ng isang internasyonal na sentrong pang-agham - ang Joint Institute for Nuclear Research sa Dubna. Doon siya nagtrabaho sa pulsed fast reactors - IBR. Ito ang naging huling malaking bagay sa kanyang buhay.
Isang layunin - isang koponan
DI. Si Blokhintsev, na nagturo sa Moscow State University noong huling bahagi ng 1940s, ay napansin doon at pagkatapos ay inanyayahan ang batang physicist na si Igor Bondarenko, na literal na nag-iisip tungkol sa mga sasakyang pangkalawakan na pinapagana ng nuklear, na magtrabaho sa Obninsk. Ang kanyang unang siyentipikong superbisor ay si A.I. Si Leypunsky, at Igor, natural, ay nakipag-usap sa kanyang paksa - mabilis na mga breeder.
Sa ilalim ng D.I. Blokhintsev, isang pangkat ng mga siyentipiko na nabuo sa paligid ng Bondarenko, na nagkaisa upang malutas ang mga problema sa paggamit ng atomic energy sa kalawakan. Bilang karagdagan kay Igor Ilyich Bondarenko, kasama sa grupo: Viktor Yakovlevich Pupko, Edwin Aleksandrovich Stumbur at ang may-akda ng mga linyang ito. Ang pangunahing ideologist ay si Igor. Nagsagawa si Edwin ng mga eksperimentong pag-aaral ng mga modelong nakabatay sa lupa ng mga nukleyar na reaktor sa mga instalasyon sa kalawakan. Nagtrabaho ako pangunahin sa "mababang thrust" na mga rocket engine (ang thrust sa kanila ay nilikha ng isang uri ng accelerator - "ion propulsion", na pinapagana ng enerhiya mula sa isang space nuclear power plant). Sinisiyasat namin ang mga proseso
dumadaloy sa ion propulsors, sa ground stands.
Sa Viktor Pupko (sa hinaharap
naging pinuno siya ng departamento ng teknolohiya sa espasyo ng IPPE) nagkaroon ng maraming gawaing pang-organisasyon. Si Igor Ilyich Bondarenko ay isang natatanging pisiko. Siya ay may isang matalas na pakiramdam ng eksperimento, itinanghal simple, eleganteng at napaka epektibong mga eksperimento. Sa tingin ko, walang experimentalist, at marahil ilang theorists, "nadama" pangunahing pisika. Palaging tumutugon, bukas at palakaibigan, si Igor ay tunay na kaluluwa ng instituto. Hanggang ngayon, nabubuhay ang IPPE sa kanyang mga ideya. Namuhay si Bondarenko nang hindi makatarungan maikling buhay. Noong 1964, sa edad na 38, namatay siya nang malubha dahil sa pagkakamaling medikal. Para bang ang Diyos, nang makita kung gaano karami ang ginawa ng tao, ay nagpasiya na ito ay labis na at nag-utos: “Sapat na.”
Hindi maaaring hindi maalala ng isa ang isa pang natatanging personalidad - si Vladimir Aleksandrovich Malykh, isang technologist "mula sa Diyos", isang modernong Leskovsky Lefty. Kung ang "mga produkto" ng nabanggit na mga siyentipiko ay pangunahing mga ideya at kinakalkula na mga pagtatantya ng kanilang katotohanan, kung gayon ang mga gawa ni Malykh ay palaging may output "sa metal". Ang sektor ng teknolohiya nito, na noong kapanahunan ng IPPE ay may bilang na higit sa dalawang libong empleyado, ay maaaring gumawa, nang walang pagmamalabis, ng anuman. Bukod dito, siya mismo ang palaging gumaganap ng pangunahing papel.
V.A. Nagsimula si Malykh bilang isang katulong sa laboratoryo sa Research Institute of Nuclear Physics ng Moscow State University, na nakatapos ng tatlong kurso sa pisika ay hindi pinahintulutan ng digmaan na makumpleto ang kanyang pag-aaral. Sa pagtatapos ng 1940s, nagawa niyang lumikha ng isang teknolohiya para sa paggawa ng mga teknikal na keramika batay sa beryllium oxide, isang natatanging dielectric na materyal na may mataas na thermal conductivity. Bago ang Malykh, marami ang hindi nagtagumpay sa problemang ito. Isang fuel cell batay sa serial hindi kinakalawang na asero at ang natural na uranium, na kanyang binuo para sa unang nuclear power plant, ay isang himala noong mga panahong iyon at maging sa ngayon. O ang thermionic fuel element ng isang reactor-electric generator na nilikha ni Malykh sa kapangyarihan sasakyang pangkalawakan- "garland". Hanggang ngayon, walang mas mahusay na lumitaw sa lugar na ito. Ang mga nilikha ni Malykh ay hindi mga laruang demonstrasyon, ngunit mga elemento ng teknolohiyang nuklear. Nagtrabaho sila ng ilang buwan at taon. Si Vladimir Aleksandrovich ay naging isang Doctor of Technical Sciences, nagwagi ng Lenin Prize, Hero of Socialist Labor. Noong 1964, malubha siyang namatay mula sa mga kahihinatnan ng pagkabigla ng shell ng militar.
Hakbang-hakbang
S.P. Korolev at D.I. Matagal nang inalagaan ni Blokhintsev ang pangarap ng manned space flight. Naitatag ang malapit na ugnayan sa pagitan nila. Ngunit noong unang bahagi ng 1950s, sa kasagsagan ng malamig na digmaan", walang gastos na iniligtas lamang para sa mga layuning militar. Ang teknolohiya ng rocket ay isinasaalang-alang lamang bilang isang carrier ng mga nuclear charge, at ang mga satellite ay hindi man lang naisip. Samantala, Bondarenko, alam tungkol sa pinakabagong mga nagawa rocket scientists, patuloy na nagtaguyod ng paglikha ng isang artipisyal na Earth satellite. Kasunod nito, walang nakaalala nito.
Ang kasaysayan ng paglikha ng rocket na nag-angat sa unang kosmonaut ng planeta, si Yuri Gagarin, sa kalawakan ay kawili-wili. Ito ay konektado sa pangalan ni Andrei Dmitrievich Sakharov. Noong huling bahagi ng 1940s, bumuo siya ng pinagsamang fission-thermonuclear charge, ang "puff," na tila independyente sa "ama ng hydrogen bomb," si Edward Teller, na nagmungkahi ng katulad na produkto na tinatawag na "alarm clock." Gayunpaman, sa lalong madaling panahon natanto ni Teller na ang isang nuclear charge ng naturang disenyo ay magkakaroon ng "limitadong" kapangyarihan, hindi hihigit sa ~ 500 kilotons na katumbas ng daliri. Ito ay hindi sapat para sa isang "ganap" na sandata, kaya ang "alarm clock" ay inabandona. Sa Union, noong 1953, ang RDS-6s puff paste ni Sakharov ay pinasabog.
Matapos ang matagumpay na mga pagsubok at ang halalan ni Sakharov bilang isang akademiko, ang pinuno noon ng Ministry of Medium Machine Building V.A. Inanyayahan siya ni Malyshev sa kanyang lugar at itinakda sa kanya ang gawain ng pagtukoy ng mga parameter ng susunod na henerasyong bomba. Tinantya ni Andrei Dmitrievich (nang walang detalyadong pag-aaral) ang bigat ng bago, mas malakas na singil. Ang ulat ni Sakharov ay naging batayan para sa isang resolusyon ng Komite Sentral ng CPSU at ng Konseho ng mga Ministro ng USSR, na nag-oobliga sa S.P. Korolev na bumuo ng isang ballistic launch vehicle para sa singil na ito. Ito mismo ang R-7 rocket na tinatawag na "Vostok" na naglunsad ng isang artipisyal na Earth satellite sa orbit noong 1957 at isang spacecraft kasama si Yuri Gagarin noong 1961. Walang mga plano na gamitin ito bilang isang carrier ng isang mabigat na nuclear charge, dahil ang pagbuo ng mga thermonuclear na armas ay kinuha sa ibang landas.
Sa paunang yugto ng programang nukleyar sa espasyo, ang IPPE, kasama ang Design Bureau V.N. Si Chelomeya ay gumagawa ng isang nuclear cruise missile. Ang direksyon na ito ay hindi nabuo nang matagal at natapos sa mga kalkulasyon at pagsubok ng mga elemento ng engine na nilikha sa departamento ng V.A. Malykha. Sa esensya, pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang low-flying unmanned aircraft na may ramjet nuclear engine at isang nuclear warhead (isang uri ng nuclear analogue ng "buzzing bug" - ang German V-1). Ang sistema ay inilunsad gamit ang conventional rocket boosters. Matapos maabot ang isang naibigay na bilis, ang thrust ay nilikha ng hangin sa atmospera, na pinainit ng isang chain reaction ng fission ng beryllium oxide na pinapagbinhi ng enriched uranium.
Sa pangkalahatan, ang kakayahan ng isang rocket na magsagawa ng isang partikular na gawain sa astronautics ay tinutukoy ng bilis na nakukuha nito pagkatapos gamitin ang buong supply ng working fluid (fuel at oxidizer). Kinakalkula ito gamit ang Tsiolkovsky formula: V = c×lnMn/ Mk, kung saan ang c ay ang exhaust velocity ng working fluid, at ang Mn at Mk ay ang inisyal at huling masa ng rocket. Sa conventional chemical rockets, ang bilis ng tambutso ay tinutukoy ng temperatura sa combustion chamber, ang uri ng gasolina at oxidizer, at ang molekular na bigat ng mga produkto ng combustion. Halimbawa, ginamit ng mga Amerikano ang hydrogen bilang panggatong sa descent module upang mapunta ang mga astronaut sa Buwan. Ang produkto ng pagkasunog nito ay tubig, na ang molecular weight ay medyo mababa, at ang daloy ng rate ay 1.3 beses na mas mataas kaysa sa pagsunog ng kerosene. Ito ay sapat na para sa pagbaba ng sasakyan na may mga astronaut upang maabot ang ibabaw ng Buwan at pagkatapos ay ibalik ang mga ito sa orbit ng artipisyal na satellite nito. Ang trabaho ni Korolev sa hydrogen fuel ay nasuspinde dahil sa isang aksidente na may mga tao na nasawi. Wala kaming oras upang lumikha ng isang lunar lander para sa mga tao.
Ang isa sa mga paraan upang makabuluhang taasan ang tambutso ay ang paglikha ng mga nuclear thermal rocket. Para sa amin, ito ay mga ballistic nuclear missiles (BAR) na may saklaw na ilang libong kilometro ( pinagsamang proyekto OKB-1 at FEI), ang mga Amerikano ay may mga katulad na sistema ng uri ng "Kiwi". Sinuri ang mga makina sa mga testing site malapit sa Semipalatinsk at Nevada. Ang prinsipyo ng kanilang operasyon ay ang mga sumusunod: ang hydrogen ay pinainit sa isang nuclear reactor sa mataas na temperatura, pumasa sa atomic state at sa form na ito ay dumadaloy sa labas ng rocket. Sa kasong ito, ang bilis ng tambutso ay tumataas ng higit sa apat na beses kumpara sa isang kemikal na hydrogen rocket. Ang tanong ay upang malaman kung anong temperatura ang hydrogen ay maaaring pinainit sa isang reactor na may solid fuel cell. Ang mga kalkulasyon ay nagbigay ng humigit-kumulang 3000°K.
Sa NII-1, na ang pang-agham na direktor ay si Mstislav Vsevolodovich Keldysh (noon ay Pangulo ng USSR Academy of Sciences), ang departamento ng V.M. Si Ievleva, kasama ang pakikilahok ng IPPE, ay nagtatrabaho sa isang ganap na kamangha-manghang pamamaraan - isang gas-phase reactor kung saan ang isang chain reaction ay nangyayari sa isang gas mixture ng uranium at hydrogen. Mula sa naturang reactor, ang hydrogen ay umaagos ng sampung beses na mas mabilis kaysa sa solid fuel reactor, habang ang uranium ay pinaghihiwalay at nananatili sa core. Ang isa sa mga ideya ay kasangkot sa paggamit ng centrifugal separation, kapag ang isang mainit na gas na pinaghalong uranium at hydrogen ay "pinaikot" ng papasok na malamig na hydrogen, bilang isang resulta kung saan ang uranium at hydrogen ay pinaghihiwalay, tulad ng sa isang centrifuge. Sinubukan ni Ievlev, sa katunayan, na direktang kopyahin ang mga proseso sa silid ng pagkasunog ng isang kemikal na rocket, gamit bilang isang mapagkukunan ng enerhiya hindi ang init ng pagkasunog ng gasolina, ngunit ang reaksyon ng fission chain. Nagbukas ito ng daan sa buong paggamit ng kapasidad ng enerhiya ng atomic nuclei. Ngunit ang tanong ng posibilidad ng purong hydrogen (walang uranium) na umaagos mula sa reaktor ay nanatiling hindi nalutas, hindi sa banggitin ang mga teknikal na problema na nauugnay sa pagpapanatili ng mataas na temperatura ng mga mixture ng gas sa mga presyon ng daan-daang mga atmospheres.
Ang gawain ng IPPE sa ballistic nuclear missiles ay natapos noong 1969-1970 na may "fire tests" sa Semipalatinsk test site ng isang prototype na nuclear rocket engine na may solid fuel elements. Ito ay nilikha ng IPPE sa pakikipagtulungan sa Voronezh Design Bureau A.D. Konopatov, Moscow Research Institute-1 at isang bilang ng iba pang mga teknolohikal na grupo. Ang batayan ng makina na may thrust na 3.6 tonelada ay ang IR-100 nuclear reactor na may mga elemento ng gasolina na gawa sa isang solidong solusyon ng uranium carbide at zirconium carbide. Ang temperatura ng hydrogen ay umabot sa 3000°K na may lakas ng reactor na ~170 MW.
Low thrust nuclear rockets
Sa ngayon ay pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga rocket na may thrust na lumalampas sa kanilang timbang, na maaaring ilunsad mula sa ibabaw ng Earth. Sa ganitong mga sistema, ang pagtaas ng bilis ng tambutso ay ginagawang posible na bawasan ang supply ng working fluid, dagdagan ang kargamento, at alisin ang multi-stage na operasyon. Gayunpaman, may mga paraan upang makamit ang halos walang limitasyong mga bilis ng pag-agos, halimbawa, pagpabilis ng bagay sa pamamagitan ng mga electromagnetic field. Nagtrabaho ako sa lugar na ito sa malapit na pakikipag-ugnayan kay Igor Bondarenko sa loob ng halos 15 taon.
Ang acceleration ng isang rocket na may electric propulsion engine (EPE) ay tinutukoy ng ratio ng tiyak na kapangyarihan ng space nuclear power plant (SNPP) na naka-install sa kanila sa exhaust velocity. Sa nakikinita na hinaharap, ang tiyak na kapangyarihan ng KNPP, tila, ay hindi lalampas sa 1 kW/kg. Sa kasong ito, posible na lumikha ng mga rocket na may mababang thrust, sampu at daan-daang beses na mas mababa kaysa sa bigat ng rocket, at may napakababang pagkonsumo ng gumaganang likido. Ang nasabing rocket ay maaari lamang ilunsad mula sa orbit ng isang artipisyal na satellite ng Earth at, dahan-dahang bumibilis, umabot sa mataas na bilis.
Para sa mga flight sa loob solar system Kailangan namin ng mga rocket na may tambutso na bilis na 50-500 km / s, at para sa mga flight sa mga bituin kailangan namin ng "photon rockets" na lampas sa aming imahinasyon na may bilis ng tambutso na katumbas ng bilis ng liwanag. Upang maisagawa ang isang malayuang paglipad sa kalawakan sa anumang makatwirang oras, kinakailangan ang hindi maisip na mga partikular na kapangyarihan ng mga power plant. Hindi pa posible na isipin kung anong mga pisikal na proseso ang maaari nilang batayan.
Ipinakita ng mga kalkulasyon na sa panahon ng Great Confrontation, kapag ang Earth at Mars ay pinakamalapit sa isa't isa, posibleng magsagawa ng nuclear flight sa isang taon. sasakyang pangkalawakan kasama ang isang crew sa Mars at ibalik ito sa orbit ng isang artipisyal na Earth satellite. Ang kabuuang bigat ng naturang barko ay halos 5 tonelada (kabilang ang supply ng working fluid - cesium, katumbas ng 1.6 tonelada). Ito ay pangunahing tinutukoy ng masa ng KNPP na may lakas na 5 MW, at ang jet thrust ay tinutukoy ng isang dalawang-megawatt beam ng mga cesium ions na may enerhiya na 7 kiloelectronvolts *. Ang barko ay ilulunsad mula sa orbit ng isang artipisyal na satellite ng Earth, papasok sa orbit ng Mars satellite, at kailangang bumaba sa ibabaw nito sa isang aparato na may isang hydrogen chemical engine, katulad ng American lunar one.
Ang isang malaking serye ng mga gawa ng IPPE ay nakatuon sa lugar na ito, batay sa mga teknikal na solusyon na posible na ngayon.
Ion propulsion
Sa mga taong iyon, tinalakay ang mga paraan upang lumikha ng iba't ibang electric propulsors para sa spacecraft, tulad ng "plasma guns", electrostatic accelerators ng "dust" o liquid droplets. Gayunpaman, wala sa mga ideya ang may malinaw na pisikal na batayan. Ang pagkatuklas ay surface ionization ng cesium.
Noong 20s ng huling siglo, natuklasan ng Amerikanong pisiko na si Irving Langmuir ang surface ionization mga metal na alkali. Kapag ang isang cesium atom ay sumingaw mula sa ibabaw ng isang metal (sa aming kaso, tungsten), na ang electron work function ay mas malaki kaysa sa cesium ionization potential, sa halos 100% ng mga kaso ito ay nawawala ang isang mahinang nakagapos na electron at lumalabas na isang solong naka-charge na ion. Kaya, ang surface ionization ng cesium sa tungsten ay ang pisikal na proseso na ginagawang posible na lumikha ng isang ion propulsion device na may halos 100% na paggamit ng working fluid at may energy efficiency na malapit sa pagkakaisa.
Ang aming kasamahan na si Stal Yakovlevich Lebedev ay may malaking papel sa paglikha ng mga modelo ng ion propulsion ng naturang scheme. Sa kanyang bakal na tiyaga at tiyaga, nalampasan niya ang lahat ng mga hadlang. Bilang resulta, posible na magparami ng flat three-electrode ion propulsion circuit sa metal. Ang unang elektrod ay isang tungsten plate na may sukat na humigit-kumulang 10x10 cm na may potensyal na +7 kV, ang pangalawa ay isang tungsten grid na may potensyal na -3 kV, at ang pangatlo ay isang thoriated tungsten grid na may zero potential. Ang "molecular gun" ay gumawa ng isang sinag ng singaw ng cesium, na, sa lahat ng mga meshes, ay nahulog sa ibabaw ng tungsten plate. Ang isang balanse at naka-calibrate na metal plate, ang tinatawag na balanse, ay nagsilbi upang sukatin ang "force," ibig sabihin, ang thrust ng ion beam.
Ang accelerating na boltahe sa unang grid ay nagpapabilis ng mga cesium ions sa 10,000 eV, ang nagpapabagal na boltahe sa pangalawang grid ay nagpapabagal sa mga ito hanggang 7000 eV. Ito ang enerhiya kung saan dapat umalis ang mga ion sa thruster, na tumutugma sa bilis ng tambutso na 100 km/s. Ngunit ang isang sinag ng mga ion, na nalilimitahan ng singil sa espasyo, ay hindi maaaring "lumabas sa bukas na espasyo“. Ang volumetric na singil ng mga ion ay dapat mabayaran ng mga electron upang makabuo ng isang quasi-neutral na plasma, na kumakalat nang walang harang sa kalawakan at lumilikha ng reactive thrust. Ang pinagmulan ng mga electron upang mabayaran ang dami ng singil ng ion beam ay ang ikatlong grid (cathode) na pinainit ng kasalukuyang. Ang pangalawa, ang "pagharang" na grid ay pumipigil sa mga electron mula sa katod patungo sa tungsten plate.
Ang unang karanasan sa modelo ng ion propulsion ay minarkahan ang simula ng higit sa sampung taon ng trabaho. Ang isa sa mga pinakabagong modelo, na may porous na tungsten emitter, na nilikha noong 1965, ay gumawa ng "thrust" na humigit-kumulang 20 g sa isang ion beam current na 20 A, ay may rate ng paggamit ng enerhiya na halos 90% at isang rate ng paggamit ng bagay na 95 %.
Direktang conversion ng nuclear heat sa kuryente
Ang mga paraan upang direktang i-convert ang nuclear fission energy sa electrical energy ay hindi pa natagpuan. Hindi pa rin namin magagawa nang walang intermediate link - isang heat engine. Dahil ang kahusayan nito ay palaging mas mababa sa isa, ang "basura" na init ay kailangang ilagay sa isang lugar. Walang problema dito sa lupa, sa tubig o sa hangin. Sa kalawakan mayroon lamang isang paraan - thermal radiation. Kaya, hindi magagawa ng KNPP nang walang "refrigerator-emitter". Ang density ng radiation ay proporsyonal sa ika-apat na kapangyarihan ng ganap na temperatura, kaya ang temperatura ng radiating refrigerator ay dapat na mataas hangga't maaari. Pagkatapos ay posible na bawasan ang lugar ng naglalabas na ibabaw at, nang naaayon, ang masa ng planta ng kuryente. Nakabuo kami ng ideya ng paggamit ng "direktang" conversion ng nuclear heat sa kuryente, nang walang turbine o generator, na tila mas maaasahan para sa pangmatagalang operasyon sa mataas na temperatura.
Mula sa panitikan nalaman namin ang tungkol sa mga gawa ni A.F. Ioffe - ang nagtatag ng paaralan ng Sobyet ng teknikal na pisika, isang pioneer sa pananaliksik ng mga semiconductor sa USSR. Ilang mga tao ngayon ang naaalala ang kasalukuyang mga mapagkukunan na kanyang binuo, na ginamit noong Great Patriotic War. Tapos hindi nag-iisa partisan detatsment nagkaroon ng koneksyon sa mainland salamat sa "kerosene" TEGs - Ioffe thermoelectric generators. Ang isang "korona" na gawa sa mga TEG (ito ay isang hanay ng mga elemento ng semiconductor) ay inilagay sa isang lampara ng kerosene, at ang mga wire nito ay konektado sa mga kagamitan sa radyo. Ang "mainit" na dulo ng mga elemento ay pinainit ng apoy lampara ng kerosene, "malamig" - pinalamig sa hangin. Ang daloy ng init, na dumadaan sa semiconductor, ay nakabuo ng isang electromotive na puwersa, na sapat para sa isang sesyon ng komunikasyon, at sa mga pagitan sa pagitan ng mga ito ay sinisingil ng TEG ang baterya. Nang, sampung taon pagkatapos ng Tagumpay, binisita namin ang planta ng Moscow TEG, ito ay ibinebenta pa rin. Maraming taganayon noon ang may matipid na Rodina radio na may direktang init na lamp, na pinapagana ng baterya. Ang mga TAG ay kadalasang ginagamit sa halip.
Ang problema sa kerosene TEG ay ang mababang kahusayan nito (mga 3.5%) lamang at mababang pinakamataas na temperatura (350°K). Ngunit ang pagiging simple at pagiging maaasahan ng mga device na ito ay nakakaakit ng mga developer. Kaya, ang mga semiconductor converter na binuo ng grupo ng I.G. Si Gverdtsiteli sa Sukhumi Institute of Physics and Technology, ay nakakita ng aplikasyon sa mga pag-install sa espasyo ng uri ng Buk.
Sa isang pagkakataon A.F. Iminungkahi ni Ioffe ang isa pang thermionic converter - isang diode sa isang vacuum. Ang prinsipyo ng operasyon nito ay ang mga sumusunod: ang pinainit na katod ay nagpapalabas ng mga electron, ang ilan sa kanila, na nagtagumpay sa potensyal ng anode, ay gumagana. Ang isang makabuluhang mas mataas na kahusayan (20-25%) ay inaasahan mula sa device na ito sa operating temperatura sa itaas 1000°K. Bilang karagdagan, hindi tulad ng isang semiconductor, ang isang vacuum diode ay hindi natatakot sa neutron radiation, at maaari itong isama sa isang nuclear reactor. Gayunpaman, lumabas na imposibleng ipatupad ang ideya ng isang "vacuum" Ioffe converter. Tulad ng sa isang ion propulsion device, sa isang vacuum converter kailangan mong alisin ang space charge, ngunit sa pagkakataong ito ay hindi mga ions, ngunit mga electron. A.F. Inilaan ni Ioffe na gumamit ng mga micron gaps sa pagitan ng cathode at anode sa isang vacuum converter, na halos imposible sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura at thermal deformation. Dito nagagamit ang cesium: isang cesium ion na ginawa ng surface ionization sa cathode ang nagbabayad para sa space charge na humigit-kumulang 500 electron! Sa esensya, ang cesium converter ay isang "reversed" ion propulsion device. Ang mga pisikal na proseso sa kanila ay malapit.
"Garlands" ni V.A. Malykha
Isa sa mga resulta ng gawain ng IPPE sa mga thermionic converter ay ang paglikha ng V.A. Malykh at serial production sa kanyang departamento ng mga elemento ng gasolina mula sa mga thermionic converter na konektado sa serye - "garlands" para sa Topaz reactor. Nagbigay sila ng hanggang 30 V - isang daang beses na higit pa kaysa sa mga nag-convert ng solong elemento na nilikha ng "mga nakikipagkumpitensyang organisasyon" - ang pangkat ng Leningrad M.B. Barabash at kalaunan - ang Institute of Atomic Energy. Ginawa nitong posible na "alisin" ang sampu at daan-daang beses na mas maraming kapangyarihan mula sa reaktor. Gayunpaman, ang pagiging maaasahan ng system, na pinalamanan ng libu-libong mga elemento ng thermionic, ay nagtaas ng mga alalahanin. Kasabay nito, ang mga planta ng steam at gas turbine ay nagpapatakbo nang walang pagkabigo, kaya binigyan din namin ng pansin ang "machine" conversion ng nuclear heat sa kuryente.
Ang buong kahirapan ay nakasalalay sa mapagkukunan, dahil sa malayuan na mga flight sa kalawakan, ang mga turbogenerator ay dapat gumana sa loob ng isang taon, dalawa, o kahit ilang taon. Upang mabawasan ang pagkasira, ang "mga rebolusyon" (bilis ng pag-ikot ng turbine) ay dapat gawin nang mas mababa hangga't maaari. Sa kabilang banda, ang isang turbine ay gumagana nang mahusay kung ang bilis ng mga molekula ng gas o singaw ay malapit sa bilis ng mga blades nito. Samakatuwid, una naming isinasaalang-alang ang paggamit ng pinakamabigat - mercury steam. Ngunit kami ay natakot sa matinding radiation-stimulated corrosion ng bakal at hindi kinakalawang na asero na naganap sa isang mercury-cooled nuclear reactor. Sa loob ng dalawang linggo, "kinain" ng kaagnasan ang mga elemento ng gasolina ng eksperimentong mabilis na reaktor na "Clementine" sa Argonne Laboratory (USA, 1949) at ang BR-2 reactor sa IPPE (USSR, Obninsk, 1956).
Ang singaw ng potasa ay nakatutukso. Ang reactor na may potasa na kumukulo ay naging batayan ng planta ng kuryente na aming binuo para sa isang low-thrust spacecraft - ang potassium steam ay pinaikot ang turbogenerator. Ang pamamaraang ito ng "makina" ng pag-convert ng init sa kuryente ay naging posible na umasa sa isang kahusayan ng hanggang sa 40%, habang ang mga tunay na thermionic installation ay nagbigay ng kahusayan na halos 7%. Gayunpaman, ang KNPP na may "machine" conversion ng nuclear heat sa kuryente ay hindi binuo. Nagtapos ang usapin sa paglabas ng isang detalyadong ulat, mahalagang isang "pisikal na tala" sa teknikal na proyekto low-thrust spacecraft para sa isang crewed flight papuntang Mars. Ang proyekto mismo ay hindi kailanman binuo.
Nang maglaon, sa palagay ko, ang interes sa mga flight sa kalawakan gamit ang mga nuclear rocket engine ay nawala na lamang. Matapos ang pagkamatay ni Sergei Pavlovich Korolev, ang suporta para sa gawain ng IPPE sa ion propulsion at "machine" nuclear power plants ay kapansin-pansing humina. Ang OKB-1 ay pinamumunuan ni Valentin Petrovich Glushko, na walang interes sa matapang, promising na mga proyekto. Ang Energia Design Bureau, na kanyang nilikha, ay nagtayo ng makapangyarihang mga kemikal na rocket at ang Buran spacecraft na bumalik sa Earth.
"Buk" at "Topaz" sa mga satellite ng seryeng "Cosmos".
Paggawa sa paglikha ng KNPP na may direktang pag-convert ng init sa kuryente, ngayon bilang mga pinagmumulan ng kapangyarihan para sa mga makapangyarihang satellite ng radyo (mga istasyon ng radar sa espasyo at mga broadcaster sa telebisyon), ay nagpatuloy hanggang sa pagsisimula ng perestroika. Mula 1970 hanggang 1988, humigit-kumulang 30 radar satellite ang inilunsad sa kalawakan kasama ang Buk nuclear power plants na may semiconductor converter reactors at dalawa na may Topaz thermionic plants. Ang Buk, sa katunayan, ay isang TEG - isang semiconductor Ioffe converter, ngunit sa halip na isang lampara ng kerosene ay gumamit ito ng isang nuclear reactor. Ito ay isang mabilis na reactor na may lakas na hanggang 100 kW. Ang buong load ng highly enriched uranium ay humigit-kumulang 30 kg. Ang init mula sa core ay inilipat ng likidong metal - isang eutectic na haluang metal ng sodium at potassium - sa mga semiconductor na baterya. Kapangyarihan ng kuryente umabot sa 5 kW.
Ang pag-install ng Buk, sa ilalim ng siyentipikong patnubay ng IPPE, ay binuo ng mga espesyalista ng OKB-670 na M.M. Bondaryuk, kalaunan - NPO "Red Star" (punong taga-disenyo - G.M. Gryaznov). Ang Dnepropetrovsk Yuzhmash Design Bureau (punong taga-disenyo - M.K. Yangel) ay inatasang lumikha ng isang sasakyang panglunsad upang ilunsad ang satellite sa orbit.
Ang oras ng pagpapatakbo ng "Buk" ay 1-3 buwan. Kung nabigo ang pag-install, inilipat ang satellite sa isang pangmatagalang orbit sa taas na 1000 km. Sa loob ng halos 20 taon ng paglulunsad, mayroong tatlong kaso ng isang satellite na bumagsak sa Earth: dalawa sa karagatan at isa sa lupa, sa Canada, sa paligid ng Great Slave Lake. Ang Kosmos-954, na inilunsad noong Enero 24, 1978, ay nahulog doon. Nagtrabaho siya ng 3.5 buwan. Ang mga elemento ng uranium ng satellite ay ganap na nasunog sa atmospera. Ang mga labi lamang ng isang beryllium reflector at mga semiconductor na baterya ang natagpuan sa lupa. (Ang lahat ng data na ito ay ipinakita sa pinagsamang ulat ng US at Canadian atomic commissions sa Operation Morning Light.)
Ang Topaz thermionic nuclear power plant ay gumamit ng thermal reactor na may lakas na hanggang 150 kW. Ang buong load ng uranium ay humigit-kumulang 12 kg - makabuluhang mas mababa kaysa sa Buk. Ang batayan ng reaktor ay mga elemento ng gasolina - "mga garland", na binuo at ginawa ng pangkat ni Malykh. Binubuo sila ng isang kadena ng mga thermoelement: ang katod ay isang "thimble" na gawa sa tungsten o molibdenum, na puno ng uranium oxide, ang anode ay isang manipis na pader na tubo ng niobium, na pinalamig ng likidong sodium-potassium. Ang temperatura ng cathode ay umabot sa 1650 ° C. Ang lakas ng kuryente ng pag-install ay umabot sa 10 kW.
Ang unang modelo ng paglipad, ang Cosmos-1818 satellite na may pag-install ng Topaz, ay pumasok sa orbit noong Pebrero 2, 1987 at gumana nang walang kamali-mali sa loob ng anim na buwan hanggang sa maubos ang mga reserbang cesium. Ang pangalawang satellite, Cosmos-1876, ay inilunsad makalipas ang isang taon. Nagtrabaho siya sa orbit halos dalawang beses ang haba. Ang pangunahing developer ng Topaz ay ang MMZ Soyuz Design Bureau, na pinamumunuan ni S.K. Tumansky (dating bureau ng disenyo ng taga-disenyo ng makina ng sasakyang panghimpapawid A.A. Mikulin).
Ito ay noong huling bahagi ng 1950s, noong kami ay gumagawa ng ion propulsion, at siya ay nagtatrabaho sa ikatlong yugto ng makina para sa isang rocket na lilipad sa palibot ng Buwan at dumapo dito. Ang mga alaala ng laboratoryo ni Melnikov ay sariwa pa rin hanggang ngayon. Ito ay matatagpuan sa Podlipki (ngayon ay ang lungsod ng Korolev), sa site No. 3 ng OKB-1. Isang malaking workshop na may lawak na humigit-kumulang 3000 m2, na may linya ng dose-dosenang mga mesa na may mga cable oscilloscope na nagre-record sa 100 mm roll paper (ito ay isang nakalipas na panahon, ngayon ay sapat na ang isang personal na computer). Sa harap na dingding ng pagawaan ay may isang stand kung saan naka-mount ang combustion chamber ng "lunar" rocket engine. Ang mga oscilloscope ay may libu-libong mga wire mula sa mga sensor para sa bilis ng gas, presyon, temperatura at iba pang mga parameter. Magsisimula ang araw sa 9.00 sa pag-aapoy ng makina. Tumatakbo ito ng ilang minuto, pagkatapos ay kaagad pagkatapos huminto, binubuwag ito ng isang team ng first-shift mechanics, maingat na sinusuri at sinusukat ang combustion chamber. Kasabay nito, ang mga oscilloscope tape ay sinusuri at ang mga rekomendasyon para sa mga pagbabago sa disenyo ay ginawa. Pangalawang shift - ang mga taga-disenyo at manggagawa sa pagawaan ay gumagawa ng mga inirerekomendang pagbabago. Sa ikatlong shift, isang bagong combustion chamber at diagnostic system ang naka-install sa stand. Makalipas ang isang araw, eksaktong 9:00 ng umaga, ang susunod na sesyon. At iba pa nang walang pasok sa loob ng linggo, buwan. Higit sa 300 mga pagpipilian sa makina bawat taon!
Ito ay kung paano nilikha ang mga kemikal na rocket engine, na kailangang gumana nang 20-30 minuto lamang. Ano ang masasabi natin tungkol sa pagsubok at pagbabago ng mga nuclear power plant - ang kalkulasyon ay dapat silang gumana nang higit sa isang taon. Nangangailangan ito ng tunay na napakalaking pagsisikap.
Ang mga siyentipiko ng Sobyet at Amerikano ay gumagawa ng mga nuclear-fueled rocket engine mula noong kalagitnaan ng ika-20 siglo. Ang mga pag-unlad na ito ay hindi umunlad sa kabila ng mga prototype at solong pagsubok, ngunit ngayon ang tanging rocket propulsion system na gumagamit ng nuclear energy ay nilikha sa Russia. Pinag-aralan ng "Reactor" ang kasaysayan ng mga pagtatangka na ipakilala ang mga nuclear rocket engine.
Nang ang sangkatauhan ay nagsimulang sakupin ang kalawakan, ang mga siyentipiko ay nahaharap sa gawain ng pagbibigay ng enerhiya sa spacecraft. Itinuon ng mga mananaliksik ang kanilang pansin sa posibilidad ng paggamit ng nuclear energy sa kalawakan sa pamamagitan ng paglikha ng konsepto ng isang nuclear rocket engine. Ang nasabing makina ay dapat na gumamit ng enerhiya ng fission o pagsasanib ng nuclei upang lumikha ng jet thrust.
Sa USSR, na noong 1947, nagsimula ang trabaho sa paglikha ng isang nuclear rocket engine. Noong 1953, sinabi ng mga eksperto sa Sobyet na "ang paggamit ng atomic energy ay magiging posible upang makakuha ng halos walang limitasyong mga saklaw at kapansin-pansing bawasan ang bigat ng paglipad ng mga missile" (sinipi mula sa publikasyong "Nuclear Rocket Engines" na inedit ni A.S. Koroteev, M, 2001) . Noong panahong iyon, ang mga nuclear power propulsion system ay pangunahing inilaan upang magbigay ng mga ballistic missiles, kaya malaki ang interes ng gobyerno sa pag-unlad. Pinangalanan ni US President John Kennedy noong 1961 ang pambansang programa upang lumikha ng isang nuclear-powered rocket (Project Rover) na isa sa apat na prayoridad na lugar sa pananakop ng kalawakan.
KIWI reactor, 1959. Larawan: NASA.
Noong huling bahagi ng 1950s, lumikha ang mga Amerikanong siyentipiko ng mga reaktor ng KIWI. Sila ay nasubok nang maraming beses, ang mga developer ay gumawa ng isang malaking bilang ng mga pagbabago. Ang mga pagkabigo ay madalas na nangyari sa panahon ng pagsubok, halimbawa, kapag ang core ng engine ay nawasak at isang malaking hydrogen leak ay natuklasan.
Noong unang bahagi ng 1960s, parehong nilikha ng USA at USSR ang mga kinakailangan para sa pagpapatupad ng mga plano upang lumikha ng mga nuclear rocket engine, ngunit ang bawat bansa ay sumunod sa sarili nitong landas. Ang USA ay lumikha ng maraming mga disenyo ng solid-phase reactor para sa mga naturang makina at sinubukan ang mga ito sa mga bukas na stand. Sinusubukan ng USSR ang pagpupulong ng gasolina at iba pang mga elemento ng makina, inihahanda ang produksyon, pagsubok, at base ng tauhan para sa isang mas malawak na "offensive."
NERVA YARD diagram. Paglalarawan: NASA.
Sa Estados Unidos, na noong 1962, sinabi ni Pangulong Kennedy na "isang nuclear rocket ay hindi gagamitin sa mga unang paglipad patungo sa Buwan," kaya sulit na idirekta ang mga pondong inilalaan para sa paggalugad sa kalawakan sa iba pang mga pag-unlad. Sa pagpasok ng 1960s at 1970s, dalawa pang reactor ang nasubok (PEWEE noong 1968 at NF-1 noong 1972) bilang bahagi ng NERVA program. Ngunit ang pagpopondo ay nakatuon sa lunar program, kaya ang US nuclear propulsion program ay lumiit at isinara noong 1972.
NASA pelikula tungkol sa NERVA nuclear jet engine.
Sa Unyong Sobyet, ang pag-unlad ng mga nuclear rocket engine ay nagpatuloy hanggang sa 1970s, at pinamunuan sila ng sikat na triad ng mga domestic academic scientist: Mstislav Keldysh, Igor Kurchatov at. Tinasa nila ang mga posibilidad ng paglikha at paggamit ng mga missile na may mga nuclear engine na medyo optimistically. Tila ang USSR ay malapit nang maglunsad ng gayong rocket. Ang mga pagsubok sa sunog ay isinagawa sa site ng pagsubok ng Semipalatinsk - noong 1978, naganap ang paglulunsad ng kapangyarihan ng unang reaktor ng 11B91 nuclear rocket engine (o RD-0410), pagkatapos ay dalawa pang serye ng mga pagsubok - ang pangalawa at pangatlong aparato 11B91- IR-100. Ito ang una at huling mga makina ng nuclear rocket ng Sobyet.
M.V. Keldysh at S.P. Korolev na bumibisita sa I.V. Kurchatova, 1959
Ang mga may pag-aalinlangan ay nangangatuwiran na ang paglikha ng isang nuclear engine ay hindi isang makabuluhang pag-unlad sa larangan ng agham at teknolohiya, ngunit isang "modernisasyon lamang ng isang steam boiler", kung saan sa halip na karbon at kahoy na panggatong, ang uranium ay nagsisilbing gasolina, at ang hydrogen ay nagsisilbing isang gumaganang likido. Napakawalang pag-asa ba ng NRE (nuclear jet engine)? Subukan nating malaman ito.
Ang lahat ng mga nagawa ng sangkatauhan sa paggalugad ng malapit-Earth space ay maaaring ligtas na maiugnay sa mga chemical jet engine. Ang pagpapatakbo ng naturang mga power unit ay batay sa conversion ng enerhiya kemikal na reaksyon pagsunog ng gasolina sa isang oxidizer sa kinetic energy ng jet stream, at, dahil dito, ang rocket. Ang ginamit na gasolina ay kerosene, liquid hydrogen, heptane (para sa liquid propellant rocket engine (LPRE)) at polymerized mixture ng ammonium perchlorate, aluminum at iron oxide (para sa solid propellant rocket engine (SDRE)).
Karaniwang kaalaman na ang mga unang rocket na ginamit para sa mga paputok ay lumitaw sa China noong ikalawang siglo BC. Tumaas sila sa kalangitan salamat sa enerhiya ng mga gas na pulbos. Ang teoretikal na pananaliksik ng German gunsmith na si Konrad Haas (1556), Polish general na si Kazimir Semenovich (1650), at Russian Lieutenant General Alexander Zasyadko ay gumawa ng isang makabuluhang kontribusyon sa pag-unlad ng teknolohiya ng rocket.
Ang American scientist na si Robert Goddard ay nakatanggap ng patent para sa pag-imbento ng unang liquid-propellant rocket. Ang kanyang kagamitan, na tumitimbang ng 5 kg at mga 3 m ang haba, na tumatakbo sa gasolina at likidong oxygen, ay tumagal ng 2.5 s noong 1926. lumipad ng 56 metro.
Ang seryosong gawaing pang-eksperimento sa paglikha ng mga serial chemical jet engine ay nagsimula noong 30s ng huling siglo. Sa Unyong Sobyet, sina V. P. Glushko at F. A. Tsander ay nararapat na itinuturing na mga pioneer ng pagbuo ng rocket engine. Sa kanilang pakikilahok, ang RD-107 at RD-108 na mga yunit ng kuryente ay binuo, na tiniyak ang kaunahan ng USSR sa paggalugad sa kalawakan at inilatag ang pundasyon para sa hinaharap na pamumuno ng Russia sa larangan ng manned space exploration.
Sa panahon ng modernisasyon ng likido-turbine engine, naging malinaw na ang teoretikal na maximum na bilis ng jet stream ay hindi maaaring lumampas sa 5 km / s. Maaaring sapat na ito upang pag-aralan ang kalawakan na malapit sa Earth, ngunit ang mga paglipad sa ibang mga planeta, at higit pa sa mga bituin, ay mananatiling isang pipe dream para sa sangkatauhan. Bilang resulta, nasa kalagitnaan na ng huling siglo, nagsimulang lumitaw ang mga proyekto para sa mga alternatibong (hindi kemikal) na rocket engine. Ang pinakasikat at maaasahang mga pag-install ay ang mga gumagamit ng enerhiya ng mga reaksyong nuklear. Ang mga unang eksperimentong sample ng nuclear space engine (NRE) sa Unyong Sobyet at USA ay pumasa sa mga pagsubok sa pagsusulit noong 1970. Gayunpaman, pagkatapos ng sakuna sa Chernobyl, sa ilalim ng pampublikong presyon, ang trabaho sa lugar na ito ay nasuspinde (sa USSR noong 1988, sa USA - mula noong 1994).
Ang pagpapatakbo ng mga nuclear power plant ay batay sa parehong mga prinsipyo tulad ng mga thermochemical. Ang pagkakaiba lamang ay ang pag-init ng gumaganang likido ay isinasagawa ng enerhiya ng pagkabulok o pagsasanib ng nuclear fuel. Ang kahusayan ng enerhiya ng naturang mga makina ay makabuluhang lumampas sa mga kemikal. Halimbawa, ang enerhiya na maaaring ilabas ng 1 kg ng pinakamahusay na gasolina (isang halo ng beryllium na may oxygen) ay 3 × 107 J, habang para sa polonium isotopes Po210 ang halagang ito ay 5 × 1011 J.
Ang inilabas na enerhiya sa isang nuclear engine ay maaaring gamitin sa iba't ibang paraan:
pag-init ng gumaganang likido na ibinubuga sa pamamagitan ng mga nozzle, tulad ng sa isang tradisyunal na liquid-propellant rocket engine, pagkatapos ng conversion sa kuryente, ionizing at accelerating particle ng working fluid, na lumilikha ng isang impulse nang direkta sa pamamagitan ng fission o synthesis na mga produkto working fluid, ngunit ang paggamit ng alkohol ay magiging mas epektibo, ammonia o likidong hydrogen. Depende sa estado ng pagsasama-sama reactor fuel, ang mga nuclear rocket engine ay nahahati sa solid-, liquid- at gas-phase. Ang pinaka-binuo na nuclear propulsion engine ay may solid-phase fission reactor, gamit ang fuel rods (fuel elements) na ginagamit sa mga nuclear power plant bilang panggatong. Ang unang naturang makina, bilang bahagi ng proyekto ng American Nerva, ay sumailalim sa ground testing noong 1966, na umaandar nang halos dalawang oras.
Sa gitna ng anumang nuclear space engine ay isang reactor na binubuo ng isang core at isang beryllium reflector na makikita sa isang power housing. Ang fission ng mga atoms ng isang nasusunog na substance, kadalasang uranium U238, na pinayaman sa U235 isotopes, ay nangyayari sa core. Upang magbigay ng ilang mga katangian sa proseso ng pagkabulok ng nuclei, ang mga moderator ay matatagpuan din dito - refractory tungsten o molibdenum. Kung ang moderator ay kasama sa mga fuel rod, ang reactor ay tinatawag na homogenous, at kung ito ay nakalagay nang hiwalay, ito ay tinatawag na heterogenous. Kasama rin sa nuclear engine ang isang working fluid supply unit, mga kontrol, shadow radiation protection, at isang nozzle. Mga elemento ng istruktura at ang mga bahagi ng reactor na nakakaranas ng mataas na thermal load ay pinapalamig ng gumaganang fluid, na pagkatapos ay ibobomba sa mga fuel assemblies ng isang turbopump unit. Dito ito ay pinainit sa halos 3,000˚C. Ang dumadaloy sa nozzle, ang gumaganang likido ay lumilikha ng jet thrust.
Ang mga karaniwang kontrol ng reactor ay mga control rod at turntable na gawa sa isang neutron-absorbing substance (boron o cadmium). Ang mga rod ay direktang inilalagay sa core o sa mga espesyal na reflector niches, at ang mga rotary drum ay inilalagay sa paligid ng reaktor. Sa pamamagitan ng paglipat ng mga rod o pag-ikot ng mga drum, ang bilang ng fissile nuclei sa bawat yunit ng oras ay nababago, na kinokontrol ang antas ng paglabas ng enerhiya ng reaktor, at, dahil dito, ang thermal power nito.
Upang mabawasan ang intensity ng neutron at gamma radiation, na mapanganib sa lahat ng nabubuhay na bagay, ang mga pangunahing elemento ng proteksyon ng reaktor ay inilalagay sa gusali ng kuryente.
Ang isang liquid-phase nuclear engine ay katulad sa prinsipyo ng pagpapatakbo at disenyo sa mga solid-phase, ngunit ang likidong estado ng gasolina ay ginagawang posible upang mapataas ang temperatura ng reaksyon, at, dahil dito, ang thrust ng power unit. Kaya, kung para sa mga kemikal na yunit (liquid turbojet engine at solid propellant rocket engine) ang maximum na tiyak na impulse (pag-expire ng bilis ng jet stream) ay 5,420 m/s, para sa solid-phase nuclear engine at 10,000 m/s ay malayo sa limitasyon. , kung gayon ang average na halaga ng indicator na ito para sa gas-phase nuclear propulsion engine ay nasa hanay na 30,000 - 50,000 m/s.
Mayroong dalawang uri ng gas-phase nuclear engine projects:
Isang bukas na cycle, kung saan ang isang nuclear reaction ay nangyayari sa loob ng isang plasma cloud ng isang gumaganang fluid na hawak ng isang electromagnetic field at sinisipsip ang lahat ng init na nabuo. Ang mga temperatura ay maaaring umabot ng ilang sampu-sampung libong digri. Sa kasong ito, ang aktibong rehiyon ay napapalibutan ng isang sangkap na lumalaban sa init (halimbawa, kuwarts) - isang lampara ng nuklear na malayang nagpapadala ng pinalabas na enerhiya Sa mga pag-install ng pangalawang uri, ang temperatura ng reaksyon ay limitado ng punto ng pagkatunaw ng materyal na prasko. Kasabay nito, ang kahusayan ng enerhiya ng isang nuclear space engine ay bahagyang nabawasan (tiyak na salpok hanggang sa 15,000 m / s), ngunit ang kahusayan at kaligtasan ng radiation ay nadagdagan.
Pormal, ang American scientist at physicist na si Richard Feynman ay itinuturing na imbentor ng nuclear power plant. Ang pagsisimula ng malakihang gawain sa pagbuo at paglikha ng mga nuclear engine para sa spacecraft bilang bahagi ng Rover program ay ibinigay sa Los Alamos Research Center (USA) noong 1955. Mas gusto ng mga Amerikanong imbentor ang mga pag-install na may homogenous na nuclear reactor. Ang unang eksperimentong sample ng "Kiwi-A" ay binuo sa isang planta sa nuclear center sa Albuquerque (New Mexico, USA) at nasubok noong 1959. Ang reaktor ay inilagay nang patayo sa kinatatayuan na ang nozzle ay pataas. Sa panahon ng mga pagsubok, ang isang pinainit na stream ng ginugol na hydrogen ay direktang inilabas sa atmospera. At kahit na ang rektor ay nagtrabaho sa mababang kapangyarihan sa loob lamang ng mga 5 minuto, ang tagumpay ay nagbigay inspirasyon sa mga developer.
Sa Unyong Sobyet, ang isang malakas na impetus para sa naturang pananaliksik ay ibinigay sa pamamagitan ng pagpupulong ng "tatlong mahusay na Cs" na naganap noong 1959 sa Institute of Atomic Energy - ang lumikha bomba atomika I.V. Kurchatov, ang punong theorist ng Russian cosmonautics na si M.V. Hindi tulad ng modelong Amerikano, ang makina ng Soviet RD-0410, na binuo sa bureau ng disenyo ng asosasyon ng Khimavtomatika (Voronezh), ay may isang heterogenous na reaktor. Ang mga pagsubok sa sunog ay naganap sa isang lugar ng pagsasanay malapit sa Semipalatinsk noong 1978.
Kapansin-pansin na napakaraming mga teoretikal na proyekto ang nilikha, ngunit ang bagay ay hindi kailanman dumating sa praktikal na pagpapatupad. Ang mga dahilan para dito ay ang pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga problema sa agham ng materyal, at isang kakulangan ng mga mapagkukunan ng tao at pananalapi.
Para sa tala: isang mahalagang praktikal na tagumpay ay ang pagsubok sa paglipad ng nuclear-powered aircraft. Sa USSR, ang pinaka-promising ay ang eksperimentong strategic bomber na Tu-95LAL, sa USA - ang B-36.
Para sa mga flight sa kalawakan, ang isang pulsed nuclear engine ay unang iminungkahi na gamitin noong 1945 ng isang American mathematician na Polish na pinanggalingan, si Stanislaw Ulam. Sa susunod na dekada, ang ideya ay binuo at pinino nina T. Taylor at F. Dyson. Ang pangunahing linya ay ang enerhiya ng maliliit na singil sa nuklear, na pinasabog sa ilang distansya mula sa tulak na platform sa ilalim ng rocket, ay nagbibigay ng mahusay na acceleration dito.
Sa panahon ng proyekto ng Orion, na inilunsad noong 1958, binalak itong magbigay ng kasangkapan sa isang rocket na may ganoong makina na may kakayahang maghatid ng mga tao sa ibabaw ng Mars o sa orbit ng Jupiter. Ang crew, na matatagpuan sa bow compartment, ay mapoprotektahan mula sa mga mapanirang epekto ng napakalaking acceleration ng isang damping device. Ang resulta ng detalyadong gawaing pang-inhinyero ay ang pagmamartsa ng mga pagsubok sa isang malakihang mock-up ng barko upang pag-aralan ang katatagan ng paglipad (ordinaryong pampasabog ang ginamit sa halip na mga singil sa nuklear). Dahil sa mataas na halaga, ang proyekto ay isinara noong 1965.
Ang mga katulad na ideya para sa paglikha ng isang "pasabog na sasakyang panghimpapawid" ay ipinahayag ng akademikong Sobyet na si A. Sakharov noong Hulyo 1961. Upang ilunsad ang barko sa orbit, iminungkahi ng siyentipiko ang paggamit ng mga conventional liquid-propellant rocket engine.
Ang isang malaking bilang ng mga proyekto ay hindi kailanman lumampas sa teoretikal na pananaliksik. Kabilang sa mga ito ay maraming orihinal at napaka-promising. Ang ideya ng isang nuclear power plant batay sa mga fissile fragment ay nakumpirma. Mga tampok ng disenyo at ang disenyo ng makinang ito ay ginagawang posible na gawin nang walang gumaganang likido. Ang jet stream, na nagbibigay ng mga kinakailangang katangian ng thrust, ay nabuo mula sa ginastos na nuclear material. Ang reaktor ay batay sa mga umiikot na disk na may subcritical nuclear mass (atomic fission coefficient na mas mababa kaysa sa pagkakaisa). Kapag umiikot sa sektor ng disk na matatagpuan sa core, nagsimula ang isang chain reaction at ang mga nabubulok na high-energy atoms ay ididirekta sa nozzle ng engine, na bumubuo ng isang jet stream. Ang napreserbang buo na mga atomo ay makikibahagi sa reaksyon sa mga susunod na rebolusyon ng fuel disk.
Ang mga proyekto ng isang nuclear engine para sa mga barko na gumaganap ng ilang mga gawain sa malapit-Earth space, batay sa RTGs (radioisotope thermoelectric generators), ay lubos na magagawa, ngunit ang mga naturang pag-install ay hindi maaasahan para sa interplanetary, at higit pa sa mga interstellar flight.
Ang mga nuclear fusion engine ay may napakalaking potensyal. Nasa kasalukuyang yugto ng pag-unlad ng agham at teknolohiya, ang isang pulsed na pag-install ay lubos na magagawa, kung saan, tulad ng proyekto ng Orion, ang mga singil sa thermonuclear ay sasabog sa ilalim ng ilalim ng rocket. Gayunpaman, itinuturing ng maraming eksperto na ang pagpapatupad ng kontroladong pagsasanib ng nukleyar ay isang bagay sa malapit na hinaharap.
Ang hindi mapag-aalinlanganang mga bentahe ng paggamit ng mga nuclear engine bilang mga power unit para sa spacecraft ay kinabibilangan ng kanilang mataas na kahusayan sa enerhiya, na nagbibigay ng mataas na tiyak na impulse at mahusay na pagganap ng thrust (hanggang sa isang libong tonelada sa walang hangin na espasyo), at kahanga-hangang mga reserbang enerhiya sa panahon ng autonomous na operasyon. Katayuan ng sining pang-agham at teknolohikal na pag-unlad nagbibigay-daan para sa comparative compactness ng naturang pag-install.
Ang pangunahing disbentaha ng mga nuclear propulsion engine, na naging sanhi ng pagbabawas ng disenyo at gawaing pananaliksik, ay ang mataas na panganib sa radiation. Ito ay totoo lalo na kapag nagsasagawa ng mga pagsubok sa sunog na nakabatay sa lupa, bilang isang resulta kung saan ang mga radioactive gas, uranium compound at mga isotopes nito, at ang mga mapanirang epekto ng pagtagos ng radiation ay maaaring pumasok sa atmospera kasama ang gumaganang likido. Para sa parehong mga kadahilanan, hindi katanggap-tanggap na maglunsad ng isang spacecraft na nilagyan ng nuclear engine nang direkta mula sa ibabaw ng Earth.
Ayon sa akademiko ng Russian Academy of Sciences, pangkalahatang direktor"Keldysh Center" ni Anatoly Koroteev, sa panimula bagong uri Ang nuclear engine sa Russia ay malilikha sa malapit na hinaharap. Ang kakanyahan ng diskarte ay ang enerhiya ng space reactor ay ididirekta hindi sa direktang pag-init ng gumaganang likido at pagbuo ng isang jet stream, ngunit upang makagawa ng kuryente. Ang papel ng propulsion sa pag-install ay itinalaga sa isang plasma engine, ang tiyak na thrust na kung saan ay 20 beses na mas mataas kaysa sa thrust ng mga chemical jet device na umiiral ngayon. Ang punong negosyo ng proyekto ay isang dibisyon ng korporasyon ng estado na Rosatom, JSC NIKIET (Moscow).
Ang mga full-scale prototype na pagsubok ay matagumpay na nakumpleto noong 2015 batay sa NPO Mashinostroeniya (Reutov). Ang petsa para sa pagsisimula ng flight testing ng nuclear power plant ay Nobyembre ng taong ito. Mahahalagang Elemento at ang mga sistema ay kailangang masuri, kasama ang sakay ng ISS.
Ang bagong Russian nuclear engine ay nagpapatakbo sa isang closed cycle, na ganap na nag-aalis ng paglabas ng mga radioactive substance sa nakapalibot na espasyo. Ang mass at dimensional na mga katangian ng mga pangunahing elemento ng planta ng kuryente ay nagsisiguro sa paggamit nito sa mga umiiral na domestic Proton at Angara launch vehicles.
