Ydinrakettimoottorin periaate. Tekniset tiedot: Ydinvoimalla toimiva raketti

Venäjän sotilaallinen avaruusmatka

Mediassa ja sosiaalisessa mediassa aiheutti paljon melua Vladimir Putinin lausunnoista, joiden mukaan Venäjä testasi uuden sukupolven risteilyohjusta lähes rajoittamaton kantama ja siksi se on käytännössä haavoittumaton kaikille olemassa oleville ja suunnitelluille ohjuspuolustusjärjestelmille.

”Vuoden 2017 lopussa keskusharjoituskentällä Venäjän federaatio Viimeisin venäläinen risteilyohjus laukaistiin onnistuneesti ydin energiaa asennus. Lennon aikana voimalaitos saavutti määritellyn tehon ja antoi vaaditun työntövoiman, Putin sanoi perinteisessä puheessaan liittokokouksessa.

Ohjuksesta keskusteltiin muun venäläisen aseiden alan edistyneen kehityksen yhteydessä sekä uuden mannertenvälisen ballistisen Sarmat-ohjuksen, Kinzhal-hyperääniohjuksen jne. yhteydessä. Siksi ei ole ollenkaan yllättävää, että Putinin lausuntoja analysoidaan ensisijaisesti sotilaspoliittinen suoni. Itse asiassa kysymys on kuitenkin paljon laajempi: näyttää siltä, ​​​​että Venäjä on omaksumassa tulevaisuuden todellista teknologiaa, joka pystyy tuomaan vallankumouksellisia muutoksia raketti- ja avaruusteknologiaan ja muuhun. Mutta ensin asiat ensin…

Suihkuteknologiat: "kemiallinen" umpikuja

Melkein nyt sata vuotta Kun puhumme suihkumoottorista, tarkoitamme useimmiten kemiallista suihkumoottoria. Sekä suihkukoneita että avaruusraketteja ajaa polttoaineen palamisesta aluksella saatu energia.

Yleisesti ottaen se toimii näin: polttoaine menee polttokammioon, jossa se sekoittuu hapettimen kanssa (suihkumoottorissa ilmakehän ilmaa tai rakettimoottorin happea aluksen varannoista). Sitten seos syttyy ja vapauttaa nopeasti merkittävän määrän energiaa lämmön muodossa, joka siirtyy palamiskaasuihin. Kuumennettaessa kaasu laajenee nopeasti ja ikään kuin puristuu ulos moottorin suuttimen läpi huomattavalla nopeudella. Suihkuvirta ilmestyy ja suihkun työntövoima syntyy, mikä työntää lentokonetta suihkun virtauksen suuntaa vastakkaiseen suuntaan.

He 178 ja Falcon Heavy ovat eri tuotteita ja moottoreita, mutta tämä ei muuta olemusta.

Suihku- ja rakettimoottorit kaikessa monimuotoisuudessaan (ensimmäisestä Heinkel 178 -suihkukoneesta Elon Muskin Falcon Heavyyn) käyttävät juuri tätä periaatetta - vain lähestymistavat sen soveltamiseen muuttuvat. Ja kaikki rakettisuunnittelijat ovat tavalla tai toisella pakotettuja sietämään tämän periaatteen perustavanlaatuista haittaa: tarvetta pitää mukana ilma-alus huomattava määrä nopeasti kuluvaa polttoainetta. Miten hyvää työtä moottorin on toimittava, sitä enemmän polttoainetta on oltava koneessa ja sitä vähemmän hyötykuormaa lentokone voi ottaa mukaansa lennon aikana.

Esimerkiksi Boeing 747-200 -lentokoneen suurin lentoonlähtöpaino on noin 380 tonnia. Näistä 170 tonnia on itse lentokoneelle, noin 70 tonnia hyötykuormalle (rahdin ja matkustajien paino) ja 140 tonnia eli noin 35 % polttoaine painaa, joka palaa lennon aikana noin 15 tonnia tunnissa. Eli jokaista lastitonnia kohden on 2,5 tonnia polttoainetta. Ja Proton-M-raketti 22 tonnin lastin laukaisemiseksi matalalle vertailukiertoradalle kuluttaa noin 630 tonnia polttoainetta eli lähes 30 tonnia polttoainetta hyötykuorman tonnia kohden. Kuten näette, "tehokkuustekijä" on enemmän kuin vaatimaton.

Jos puhumme todella pitkän matkan lennoista, esimerkiksi muille aurinkokunnan planeetoille, polttoaineen kuormitussuhteesta tulee yksinkertaisesti tappava. Esimerkiksi amerikkalainen Saturn 5 -raketti voisi kuljettaa 45 tonnia rahtia Kuuhun ja polttaa samalla yli 2000 tonnia polttoainetta. Ja Elon Muskin Falcon Heavy, jonka laukaisumassa on puolitoista tuhatta tonnia, pystyy kuljettamaan Marsin kiertoradalle vain 15 tonnia lastia, eli 0,1% alkuperäisestä massastaan.

Siksi miehitetty lento kuuhun on edelleen tehtävä ihmiskunnan teknisten kykyjen rajalla, ja lento Marsiin ylittää nämä rajat. Vielä pahempaa: näitä ominaisuuksia ei ole enää mahdollista merkittävästi laajentaa samalla kun kemiallisia raketteja kehitetään edelleen. Kehitysessään ihmiskunta on "lyönyt" luonnonlakien määräämään kattoon. Jotta päästään pidemmälle, tarvitaan täysin erilainen lähestymistapa.

"Atominen" työntövoima

Kemiallisten polttoaineiden poltto ei ole pitkään aikaan ollut tehokkain tunnettu energian tuotantotapa.

1 kilosta alkaen hiiltä saat noin 7 kilowattituntia energiaa, kun taas 1 kilo uraania sisältää noin 620 tuhatta kilowattituntia.

Ja jos luot moottorin, joka saa energiaa ydinvoimasta, ei kemiallisista prosesseista, sellainen moottori vaatii kymmeniä tuhansia(!) kertaa vähemmän polttoainetta saman työn tekemiseen. Suihkumoottoreiden keskeinen haittapuoli voidaan poistaa tällä tavalla. Ideasta toteutukseen on kuitenkin pitkä tie, jota pitkin on ratkaistava monia monimutkaisia ​​ongelmia. Ensinnäkin oli tarpeen luoda ydinreaktori, joka oli tarpeeksi kevyt ja kompakti, jotta se voidaan asentaa lentokoneeseen. Toiseksi oli tarpeen selvittää tarkasti, kuinka käyttää atomiytimen hajoamisen energiaa moottorin kaasun lämmittämiseen ja suihkuvirran luomiseen.

Ilmeisin vaihtoehto oli yksinkertaisesti kuljettaa kaasu kuuman reaktorisydämen läpi. Tästä kaasusta tulisi kuitenkin suoraan vuorovaikutuksessa polttoainenippujen kanssa erittäin radioaktiivinen. Moottorin jättäminen suihkuvirtauksen muodossa saastuttaisi voimakkaasti kaiken ympärillä, joten tällaisen moottorin käyttäminen ilmakehässä olisi mahdotonta hyväksyä. Tämä tarkoittaa, että lämpöä ytimestä on siirrettävä jotenkin eri tavalla, mutta miten tarkalleen? Ja mistä voit saada materiaaleja, jotka voivat säilyttää rakenteelliset ominaisuutensa useita tunteja näin korkeissa lämpötiloissa?

On vielä helpompi kuvitella ydinvoiman käyttöä "miehittämättömissä syvänmeren ajoneuvoissa", jonka Putin mainitsi samassa viestissä. Itse asiassa se on jotain supertorpedon kaltaista, joka imee merivettä, muuttaa sen lämmitetyksi höyryksi, joka muodostaa suihkuvirran. Tällainen torpedo pystyy kulkemaan tuhansia kilometrejä vedenalaisena, liikkuen missä tahansa syvyydessä ja voimalla osua mihin tahansa kohteeseen merellä tai rannikolla. Samanaikaisesti on lähes mahdotonta siepata sitä matkalla kohteeseen.

SISÄÄN tällä hetkellä Venäjällä ei näytä olevan vielä näytteitä tällaisista laitteista valmiina käyttöönotettavaksi. Mitä tulee Putinin puhumaan ydinkäyttöiseen risteilyohjukseen, puhumme ilmeisesti tällaisen ohjuksen "massakokoisen mallin" koelaukaisusta, jossa on sähkölämmitin ydinvoimalan sijaan. Juuri tätä Putinin sanat "tietyn tehon saavuttamisesta" ja "oikeasta työntövoimatasosta" voivat tarkoittaa - sen tarkistamista, voiko tällaisen laitteen moottori toimia sellaisilla "syöttöparametreilla". Toisin kuin ydinvoimalla toimiva näyte, "malli"-tuote ei tietenkään pysty lentämään merkittävää matkaa, mutta sitä ei siltä vaadita. Tällaisen näytteen avulla on mahdollista testata puhtaasti "propulsio"-osaan liittyviä teknisiä ratkaisuja reaktorin viimeistelyn ja testauksen aikana. Erota tämä vaihe toimituksesta valmis tuote ehkä vain vähän aikaa - vuosi tai kaksi.

No, jos tällaista moottoria voidaan käyttää risteilyohjuksissa, niin mikä estää sen käytön ilmailussa? Kuvitella ydinkäyttöinen lentokone, pystyy matkustamaan kymmeniä tuhansia kilometrejä ilman laskeutumista tai tankkausta kuluttamatta satoja tonneja kallista lentopolttoainetta! Yleisesti ottaen puhumme löytö, joka voi tulevaisuudessa tehdä todellisen vallankumouksen kuljetusalalla...

Onko Mars edellä?

Ydinvoimaloiden päätarkoitus vaikuttaa kuitenkin paljon jännittävämmältä - tulla uuden sukupolven avaruusalusten ydinsydämeksi, joka mahdollistaa luotettavat liikenneyhteydet aurinkokunnan muiden planeettojen kanssa. Tietenkään ulkoilmaa käyttäviä turbimoottoreita ei voida käyttää ilmattomassa tilassa. Mitä tahansa voi sanoa, sinun on otettava aine mukanasi luodaksesi suihkuvirtauksen tänne. Tehtävänä on käyttää sitä paljon taloudellisemmin käytön aikana, ja tätä varten aineen virtausnopeuden moottorin suuttimesta on oltava mahdollisimman korkea. Kemiallisissa raketimoottoreissa tämä nopeus on jopa 5 tuhatta metriä sekunnissa (yleensä 2–3 tuhatta), eikä sitä voida merkittävästi lisätä.

Paljon suurempia nopeuksia voidaan saavuttaa käyttämällä erilaista suihkuvirtauksen luomisperiaatetta - varautuneiden hiukkasten (ionien) kiihdytystä sähkökenttä. Suihkun nopeus ionimoottorissa voi saavuttaa 70 tuhatta metriä sekunnissa, eli saman liikkeen saamiseksi on kulutettava 20–30 kertaa vähemmän ainetta. Totta, tällainen moottori kuluttaa melko paljon sähköä. Ja tämän energian tuottamiseen tarvitset ydinreaktori.

Malli megawattiluokan ydinvoimalaitoksen reaktorilaitteistosta

Sähköisiä (ioni ja plasma) rakettimoottoreita on jo olemassa, mm. jo vuonna 1971 Neuvostoliitto laukaisi kiertoradalle Meteor-avaruusaluksen kiinteällä plasmamoottorilla SPD-60, jonka on kehittänyt Fakel Design Bureau. Nykyään samanlaisia ​​moottoreita käytetään aktiivisesti korjaamaan keinotekoisten maasatelliittien kiertorataa, mutta niiden teho ei ylitä 3–4 kilowattia (5 ja puoli hevosvoimaa).

Kuitenkin vuonna 2015 tutkimuskeskus nimettiin. Keldysh ilmoitti ionimoottorin prototyypin luomisesta, jonka teho on luokkaa 35 kilowattia(48 hv). Se ei kuulosta kovin vaikuttavalta, mutta useat näistä moottoreista ovat täysin riittäviä toimittamaan virtaa tyhjiössä ja pois voimakkaista gravitaatiokentistä liikkuvalle avaruusalukselle. Tällaisten moottoreiden avaruusalukselle antama kiihtyvyys on pieni, mutta ne pystyvät ylläpitämään sen pitkään (nykyisillä ionimoottoreilla on jatkuva toiminta-aika enintään kolme vuotta).

Nykyaikaisissa avaruusaluksissa rakettimoottorit toimivat vain lyhyen aikaa, kun taas suurimman osan lennosta alus lentää inertialla. Ydinreaktorista energiaa vastaanottava ionimoottori toimii koko lennon ajan - ensimmäisellä puoliskolla kiihdyttää alusta, toisessa jarruttaa sitä. Laskelmat osoittavat, että tällainen avaruusalus voisi päästä Marsin kiertoradalle 30–40 päivässä, eikä vuodessa, kuten kemiallisilla moottoreilla varustettu laiva, ja kuljettaa mukanaan myös laskeutumismoduulin, joka voisi kuljettaa ihmisen punaisen pinnalle. Planeetta, ja nouta sitten hänet sieltä.

Muutaman vuoden välein joitakin
uusi everstiluutnantti löytää Pluton.
Sen jälkeen hän soittaa laboratorioon,
selvittääkseen ydinsuihkukoneen tulevan kohtalon.

Tämä on muodikas aihe nykyään, mutta minusta näyttää siltä, ​​​​että ydinsuihkumoottori on paljon mielenkiintoisempi, koska sen ei tarvitse kuljettaa mukanaan työnestettä.
Oletan, että presidentin viesti oli hänestä, mutta jostain syystä kaikki alkoivat tänään postata PIHASTA???
Anna minun kerätä kaikki tänne yhteen paikkaan. Kerron sinulle, mielenkiintoisia ajatuksia ilmaantuu, kun luet aihetta. Ja erittäin epämiellyttäviä kysymyksiä.

Ramjet-moottori (ramjet engine; englanninkielinen termi ramjet, sanoista ram - ram) on suihkumoottori, joka on suunnittelultaan yksinkertaisin ilmaa hengittävien suihkumoottoreiden (ramjet engine) luokassa. Se kuuluu suoran reaktion suihkumoottoreiden tyyppiin, jossa työntövoima syntyy yksinomaan suuttimesta virtaavasta suihkusta. Moottorin toiminnan edellyttämä paineen nousu saavutetaan jarruttamalla vastaantulevaa ilmavirtaa. Suihkumoottori ei toimi alhaisilla lentonopeuksilla, varsinkin nollanopeudella tarvitaan yhtä tai toista kiihdytintä sen saattamiseksi käyttötehoon.

1950-luvun jälkipuoliskolla, kylmän sodan aikana, USA:ssa ja Neuvostoliitossa kehitettiin ydinreaktorilla varustettuja ramjet-malleja.


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

Näiden ramjet-moottoreiden energialähde (toisin kuin muut ramjet-moottorit) ei ole polttoaineen palamisen kemiallinen reaktio, vaan ydinreaktorin tuottama lämpö työnesteen kuumennuskammiossa. Tulolaitteen ilma tällaisessa ramjetissa kulkee reaktorisydämen läpi jäähdyttäen sitä, lämpenee käyttölämpötilaan (noin 3000 K) ja virtaa sitten ulos suuttimesta suurimmaksi osaksi pakokaasunopeuksia vastaavalla nopeudella. kehittyneet kemialliset rakettimoottorit. Tällaisella moottorilla varustetun lentokoneen mahdolliset käyttötarkoitukset:
- mannertenvälinen risteilyn kantoraketti ydinpanoksella;
- yksivaiheiset ilmailukoneet.

Molemmat maat loivat kompakteja, vähän resursseja käyttäviä ydinreaktoreita, jotka sopivat suuren raketin mittoihin. Yhdysvalloissa Pluton ja Toryn ypuitteissa suoritettiin Tory-IIC-ydinsuihkumoottorin penkkipalokokeita vuonna 1964 (täysiteho 513 MW viisi minuuttia työntövoimalla 156 kN). Lentokokeita ei suoritettu, ja ohjelma suljettiin heinäkuussa 1964. Yksi syy ohjelman sulkemiseen oli ballististen ohjusten suunnittelun parantaminen kemiallisilla raketimoottoreilla, mikä varmisti täysin taistelutehtävien ratkaisun ilman suhteellisen kalliiden ydinsuihkumoottorien järjestelmiä.
Toisesta ei ole nyt tapana puhua venäläisissä lähteissä...

Pluto-projektin piti käyttää matalalentotaktiikkaa. Tämä taktiikka takasi salaisuuden Neuvostoliiton ilmapuolustusjärjestelmän tutkat.
Jotta saavutettaisiin nopeus, jolla suihkumoottori toimisi, Pluto täytyi laukaista maasta käyttämällä tavanomaisten rakettivahvistimien pakettia. Ydinreaktorin laukaisu alkoi vasta sen jälkeen, kun Pluto saavutti matkalentokorkeuden ja oli riittävästi poistunut asutuilta alueilta. Ydinmoottori, joka antoi lähes rajattoman toiminta-alueen, antoi raketin lentää ympyröitä valtameren yli odottaessaan käskyä siirtyä yliäänenopeuteen kohti Neuvostoliitossa olevaa kohdetta.

SLAM-konseptisuunnittelu

Päätettiin tehdä staattinen testi täysimittaiselle reaktorille, joka oli tarkoitettu ramjet-moottorille.
Koska Pluto-reaktorista tuli laukaisun jälkeen erittäin radioaktiivinen, se kuljetettiin testipaikalle erityisesti rakennettua, täysin automatisoitua rautatietä pitkin. Tätä linjaa pitkin reaktori liikkui noin kahden mailin matkan, joka erotti staattisen koetilan ja massiivisen "purkautuvan" rakennuksen. Rakennuksessa "kuuma" reaktori purettiin kauko-ohjattujen laitteiden tarkastusta varten. Livermoren tutkijat tarkkailivat testausprosessia käyttämällä televisiojärjestelmää, joka sijaitsi tinahallissa kaukana testitelineestä. Varmuuden vuoksi halli varustettiin säteilysuojalla, jossa oli ruokaa ja vettä kahden viikon ajan.
Yhdysvaltain hallitus osti kokonaisen kaivoksen saadakseen tarvittavan betonin purkurakennuksen seinien rakentamiseen (jotka olivat 6-8 jalkaa paksuja).
Miljoonia kiloja paineilmaa varastoitiin 25 mailia öljyntuotantoputkiin. Tätä paineilmaa oli tarkoitus käyttää simuloimaan olosuhteita, joissa ramjet-moottori joutuu lennon aikana matkalentonopeudella.
Korkean ilmanpaineen varmistamiseksi järjestelmässä laboratorio lainasi jättimäisiä kompressoreja sukellusvenetukikohdasta Grotonissa, Connecticutissa.
Testi, jonka aikana yksikkö käytti täydellä teholla viisi minuuttia, pakotti tonnia ilmaa terässäiliöiden läpi, jotka oli täytetty yli 14 miljoonalla halkaisijaltaan 4 cm:n teräspallolla. Nämä säiliöt lämmitettiin 730 asteeseen lämpöelementeillä öljyä poltettiin.

Rautatien laiturille asennettu Tori-2S on valmis onnistuneeseen testaukseen. toukokuuta 1964

14. toukokuuta 1961 insinöörit ja tutkijat hallissa, josta koetta ohjattiin, pidättivät hengitystään, kun maailman ensimmäinen ydinsuihkumoottori, joka oli asennettu kirkkaanpunaiselle rautatien laiturille, ilmoitti syntymästään kovalla pauhauksella. Tori-2A laukaistiin vain muutaman sekunnin ajan, jonka aikana se ei kehittänyt nimellistehoaan. Testin katsottiin kuitenkin onnistuneen. Tärkeintä oli, että reaktori ei syttynyt, mitä jotkut atomienergiakomitean edustajat pelkäsivät kovasti. Melkein välittömästi testien jälkeen Merkle aloitti työskentelyn toisen Tory-reaktorin luomiseksi, jonka piti olla enemmän tehoa pienemmällä painolla.
Tori-2B:n työ ei ole edennyt piirustusta pidemmälle. Sen sijaan Livermores rakensi välittömästi Tory-2C:n, joka rikkoi aavikon hiljaisuuden kolme vuotta ensimmäisen reaktorin testauksen jälkeen. Viikkoa myöhemmin reaktori käynnistettiin uudelleen ja sitä käytettiin täydellä teholla (513 megawattia) viisi minuuttia. Kävi ilmi, että pakokaasun radioaktiivisuus oli huomattavasti odotettua pienempi. Näihin testeihin osallistui myös ilmavoimien kenraaleja ja atomienergiakomitean virkamiehiä.

Tällä hetkellä Pluto-projektia rahoittaneet Pentagonin asiakkaat alkoivat vallata epäilyksiä. Koska ohjus laukaistiin Yhdysvaltojen alueelta ja se lensi amerikkalaisten liittolaisten alueen yli matalalla korkeudella välttääkseen sen havaitsemisen Neuvostoliiton ilmapuolustusjärjestelmillä, jotkut sotilaalliset strategit ihmettelivät, olisiko ohjus uhka liittolaisille. Jo ennen kuin Pluto-ohjus pudottaa pommeja viholliseen, se ensin tainnuttaa, murskaa ja jopa säteilyttää liittolaisia. (Ylhäällä lentävän Pluton odotettiin tuottavan noin 150 desibeliä melua maassa. Vertailun vuoksi, amerikkalaiset Kuuhun lähettäneen raketin (Saturnus V) melutaso oli 200 desibeliä täydellä työntövoimalla.) Revenneet tärykalvot olisivat tietysti pienin ongelmasi, jos huomaat alaston reaktorin lentävän yläpuolellasi paistamassa sinua kuin kanaa gamma- ja neutronisäteilyllä.

Tori-2C

Vaikka raketin luojat väittivät, että Pluto oli myös luonnostaan ​​vaikeaselkoinen, sotilaalliset analyytikot ilmaisivat hämmennystä siitä, kuinka jokin niin meluisa, kuuma, suuri ja radioaktiivinen voi pysyä havaitsematta niin kauan kuin sen tehtävän suorittaminen kesti. Samaan aikaan Yhdysvaltain ilmavoimat olivat jo alkaneet sijoittaa ballistisia Atlas- ja Titan-ohjuksia, jotka kykenivät saavuttamaan kohteita useita tunteja ennen lentävää reaktoria, sekä Neuvostoliiton ohjustorjuntajärjestelmää, jonka pelosta tuli pääasiallinen sysäys. Pluton luomisesta ei tullut koskaan estettä ballistisille ohjuksille onnistuneista kokeista huolimatta. Projektin kriitikot keksivät oman dekoodauksensa lyhenteestä SLAM - hidas, matala ja sotkuinen - hitaasti, matala ja likainen. Polaris-ohjuksen onnistuneen testauksen jälkeen laivasto, joka oli alun perin ilmaissut kiinnostuksensa käyttää ohjuksia laukaisuun sukellusveneistä tai laivoista, alkoi myös luopua projektista. Ja lopuksi, kunkin raketin hinta oli 50 miljoonaa dollaria. Yhtäkkiä Plutosta tuli tekniikka, jolla ei ole sovelluksia, ase, jolla ei ole elinkelpoisia kohteita.

Viimeinen naula Pluton arkkuun oli kuitenkin vain yksi kysymys. Se on niin harhaanjohtavan yksinkertaista, että livermorelaiset voidaan antaa anteeksi, koska he eivät tahallaan kiinnittäneet siihen huomiota. "Missä reaktorin lentokokeet tehdään? Kuinka saada ihmiset vakuuttuneeksi siitä, että raketti ei lennon aikana menetä hallintaansa ja lennä Los Angelesin tai Las Vegasin yli matalalla? kysyi Livermore Laboratoryn fyysikko Jim Hadley, joka työskenteli Pluto-projektin parissa loppuun asti. Hän työskentelee parhaillaan havaitakseen ydinkokeita, joita tehdään muissa maissa yksikölle Z. Hadleyn oman myöntämän mukaan ei ollut takeita siitä, ettei ohjus riistäytyisi käsistä ja muuttuisi lentäväksi Tšernobyliksi.
Tähän ongelmaan on ehdotettu useita ratkaisuja. Yksi olisi Pluton laukaisu lähellä Wake Islandia, jossa raketti lentäisi kahdeksaslukuisia Yhdysvaltojen valtameren osan yli. "Kuumat" ohjukset piti upottaa 7 kilometrin syvyyteen valtamereen. Kuitenkin, vaikka atomienergiakomissio suostutteli ihmisiä ajattelemaan säteilyä rajattomana energianlähteenä, ehdotus useiden säteilyn saastuttamien rakettien upottamisesta valtamereen riitti lopettamaan työn.
1. heinäkuuta 1964, seitsemän vuotta ja kuusi kuukautta työn alkamisen jälkeen, atomienergiakomissio ja ilmavoimat sulkivat Pluto-projektin.

Hadleyn mukaan muutaman vuoden välein uusi everstiluutnantti ilmavoimat löytää Pluton. Tämän jälkeen hän soittaa laboratorioon selvittääkseen ydinsuihkukoneen tulevan kohtalon. Everstiluutnanttien innostus katoaa heti, kun Hadley puhuu säteily- ja lentokokeiden ongelmista. Kukaan ei soittanut Hadleylle useammin kuin kerran.
Jos joku haluaa herättää Pluton henkiin, hän saattaa löytää uusia värvättyjä Livermoresta. Niitä ei kuitenkaan tule montaa. Ajatus siitä, mistä voisi tulla hullu ase, on parasta jättää menneisyyteen.

SLAM-raketin tekniset ominaisuudet:
Halkaisija - 1500 mm.
Pituus - 20 000 mm.
Paino - 20 tonnia.
Alue on rajaton (teoreettisesti).
Nopeus merenpinnalla on 3 Machia.
Aseistus - 16 lämpöydinpommia (kukin tuotto 1 megatonni).
Moottori on ydinreaktori (teho 600 megawattia).
Ohjausjärjestelmä - inertia + TERCOM.
Ihon enimmäislämpötila on 540 celsiusastetta.
Lentokoneen rungon materiaali on korkean lämpötilan Rene 41 ruostumatonta terästä.
Vaipan paksuus - 4 - 10 mm.

Siitä huolimatta ydinsuihkumoottori on lupaava propulsiojärjestelmä yksivaiheisille ilmailulentokoneille ja nopeille mannertenvälisille raskaille kuljetuskoneille. Tätä helpottaa mahdollisuus luoda ydinsuihkukone, joka pystyy toimimaan aliäänennopeudella ja nollanopeuksilla rakettimoottoritilassa käyttämällä aluksen ponneainevarastoja. Toisin sanoen esimerkiksi ilma-avaruuslentokone, jossa on ydinsuihkusuihku, käynnistyy (sisältäen nousun), syöttää työnestettä moottoreihin sisäisistä (tai uloimmista) säiliöistä ja, saavutettuaan jo nopeudet M = 1, siirtyy käyttämään ilmakehän ilmaa .

Kuten Venäjän presidentti V. V. Putin sanoi, vuoden 2018 alussa tapahtui onnistunut risteilyohjuksen laukaisu ydinvoimalan kanssa. Lisäksi hänen mukaansa tällaisen risteilyohjuksen kantama on "rajaton".

Ihmettelen, millä alueella kokeet tehtiin ja miksi asiaankuuluvat ydinkoevalvontapalvelut iskivät niihin. Vai liittyykö rutenium-106:n syksyinen vapautuminen ilmakehään jotenkin näihin testeihin? Nuo. Tšeljabinskin asukkaita ei vain sirotellaan ruteenilla, vaan myös paistettiin?
Voitko selvittää, mihin tämä raketti putosi? Yksinkertaisesti sanottuna, missä ydinreaktori hajosi? Millä harjoituskentällä? Novaja Zemljalla?

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

Luetaanpa nyt vähän ydinrakettimoottoreista, vaikka se onkin täysin eri tarina

Ydinrakettimoottori (NRE) on eräänlainen rakettimoottori, joka käyttää ytimien fissio- tai fuusioenergiaa suihkun työntövoiman luomiseen. Ne voivat olla nestemäisiä (lämmittää nestemäistä työnestettä lämmityskammiossa ydinreaktorista ja vapauttaa kaasua suuttimen kautta) ja pulssiräjähdysherkkiä (pienitehoisia ydinräjähdyksiä yhtä aikaa).
Perinteinen propulsiomoottori kokonaisuudessaan on rakenne, joka koostuu lämmityskammiosta, jossa on ydinreaktori lämmönlähteenä, työnesteen syöttöjärjestelmästä ja suuttimesta. Työneste (yleensä vety) syötetään säiliöstä reaktorin sydämeen, jossa se kulkiessaan ydinhajoamisreaktiolla kuumennettujen kanavien läpi kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin ja heitetään sitten ulos suuttimen läpi, jolloin syntyy suihkun työntövoima. Ydinvoimamoottoreita on erilaisia: kiinteän faasin, nestefaasin ja kaasufaasin - vastaavat aggregaatiotilaa ydinpolttoaine reaktorin sydämessä - kiinteä, sula tai korkean lämpötilan kaasu (tai jopa plasma).

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

RD-0410 (GRAU-indeksi - 11B91, joka tunnetaan myös nimellä "Irgit" ja "IR-100") - ensimmäinen ja ainoa Neuvostoliiton ydinrakettimoottori 1947-78. Se kehitettiin Khimavtomatika-suunnittelutoimistossa Voronezhissa.
RD-0410 käytti heterogeenista lämpöneutronireaktoria. Suunnittelu sisälsi 37 polttoainenippua, jotka oli peitetty lämpöeristyksellä, joka erotti ne moderaattorista. ProjektiAjateltiin, että vetyvirtaus kulki ensin heijastimen ja hidastimen läpi pitäen niiden lämpötilan huoneenlämpötilassa ja meni sitten ytimeen, jossa se lämmitettiin 3100 K:een. Jalustalla heijastin ja hidastin jäähdytettiin erillisellä vedyllä. virtaus. Reaktori käytiin läpi merkittävän sarjan kokeita, mutta sitä ei koskaan testattu koko toiminta-ajallaan. Reaktorin ulkopuoliset komponentit olivat täysin lopussa.

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

Ja tämä on amerikkalainen ydinrakettimoottori. Hänen kaavionsa oli otsikkokuvassa

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

NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) on Yhdysvaltain atomienergiakomission ja NASA:n yhteinen ohjelma ydinrakettimoottorin (NRE) luomiseksi, ja se kesti vuoteen 1972.
NERVA osoitti, että ydinvoimajärjestelmä oli elinkelpoinen ja soveltuva avaruustutkimukseen, ja vuoden 1968 lopulla SNPO vahvisti, että NERVA:n uusin muunnos, NRX/XE, täytti miehitetyn Mars-matkan vaatimukset. Vaikka NERVA-moottorit rakennettiin ja testattiin mahdollisimman laajasti ja niitä pidettiin valmiina asennettavaksi avaruusalukseen, Nixonin hallinto peruutti suurimman osan amerikkalaisesta avaruusohjelmasta.

AEC, SNPO ja NASA ovat arvioineet NERVAn erittäin menestyksekkääksi ohjelmaksi, joka on saavuttanut tai ylittänyt tavoitteensa. Ohjelman päätavoitteena oli "luoda tekninen perusta ydinrakettien propulsiojärjestelmille, joita käytetään avaruustehtävien propulsiojärjestelmien suunnittelussa ja kehittämisessä". Lähes kaikki ydinvoimamoottoreita käyttävät avaruusprojektit perustuvat NERVA NRX- tai Pewee-suunnitelmiin.

Mars-lennot olivat vastuussa NERVAn kuolemasta. Kongressin jäsenet molemmista poliittisista puolueista ovat päättäneet, että miehitetty Mars-lento olisi Yhdysvaltojen hiljainen sitoumus tukea kallista avaruuskilpailua vuosikymmeniä. Joka vuosi RIFT-ohjelma viivästyi ja NERVAn tavoitteet muuttuivat monimutkaisemmiksi. Loppujen lopuksi, vaikka NERVA-moottorilla oli monia onnistuneita testejä ja kongressin vahva tuki, se ei koskaan poistunut Maasta.

China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) julkaisi marraskuussa 2017 tiekartan Kiinan avaruusohjelman kehittämiseksi vuosille 2017-2045. Siinä säädetään erityisesti ydinrakettimoottorilla toimivan uudelleenkäytettävän aluksen luomisesta.

Vladimir Putinin puheessaan liittokokoukselle antama lausunto ydinmoottorilla toimivan risteilyohjuksen läsnäolosta Venäjällä aiheutti jännityksen myrskyn yhteiskunnassa ja tiedotusvälineissä. Samaan aikaan, viime aikoihin asti, sekä suurelle yleisölle että asiantuntijoille tiedettiin melko vähän siitä, mikä tällainen moottori on ja sen käyttömahdollisuuksista.

Reedus yritti selvittää, millaisesta teknisestä laitteesta presidentti voisi puhua ja mikä teki siitä ainutlaatuisen.

Ottaen huomioon, että Maneesin esitystä ei tehty teknisten asiantuntijoiden yleisölle, vaan "suurelle" yleisölle, sen kirjoittajat olisivat voineet sallia tietyn käsitteiden korvaamisen, Georgiy Tikhomirov, Ydinfysiikan ja -teknologian instituutin apulaisjohtaja. National Research Nuclear University MEPhI, ei sulje pois.

"Sitä, mitä presidentti sanoi ja osoitti, asiantuntijat kutsuvat kompakteiksi voimalaitoksiksi, joiden kokeita tehtiin aluksi ilmailussa ja sitten syväavaruuden tutkimisessa. Näillä yritettiin ratkaista ratkaisemattomien polttoaineiden riittävyyden ongelma lentäessä rajoittamattomia matkoja. Tässä mielessä esitys on täysin oikea: tällaisen moottorin olemassaolo varmistaa virransyötön raketin tai minkä tahansa muun laitteen järjestelmille loputtoman pitkäksi ajaksi, hän kertoi Reedukselle.

Työskentely tällaisen moottorin kanssa Neuvostoliitossa aloitettiin tasan 60 vuotta sitten akateemikkojen M. Keldyshin, I. Kurchatovin ja S. Korolevin johdolla. Samoin vuosina vastaavaa työtä tehtiin Yhdysvalloissa, mutta se lopetettiin vuonna 1965. Neuvostoliitossa työ jatkui vielä noin vuosikymmenen, ennen kuin sitä pidettiin myös merkityksettömänä. Ehkä siksi Washington ei reagoinut paljoa ja ilmoitti, että he eivät olleet yllättyneitä venäläisen ohjuksen esittelystä.

Venäjällä idea ydinmoottorista ei ole koskaan kuollut - erityisesti vuodesta 2009 lähtien tällaisen laitoksen käytännön kehitys on ollut käynnissä. Ajoituksen perusteella presidentin ilmoittamat testit sopivat täydellisesti tähän Roscosmosin ja Rosatomin yhteiseen projektiin - koska kehittäjät suunnittelivat moottorin kenttätestien suorittamista vuonna 2018. Ehkä poliittisista syistä johtuen he painostivat itseään hieman ja siirsivät määräaikoja "vasemmalle".

”Teknologisesti se on suunniteltu siten, että ydinvoimayksikkö lämmittää kaasun jäähdytysnesteen. Ja tämä kuumennettu kaasu joko pyörittää turbiinia tai luo suihkun työntövoiman suoraan. Tietty ovela kuulemamme raketin esittelyssä on, että sen lentoetäisyys ei ole ääretön: sitä rajoittaa käyttönesteen tilavuus - nestekaasu, joka voidaan fyysisesti pumpata rakettitankkeihin", asiantuntija kertoo.

Samaan aikaan avaruusraketilla ja risteilyohjuksella on pohjimmiltaan erilaiset lennonohjausjärjestelmät, koska niillä on erilaiset tehtävät. Ensimmäinen lentää ilmattomassa tilassa, sen ei tarvitse liikkua - riittää, että antaa sille alkuimpulssi, ja sitten se liikkuu laskettua ballistista lentorataa pitkin.

Risteilyohjuksen on sen sijaan jatkuvasti muutettava lentorataa, jota varten sillä on oltava riittävästi polttoainetta impulssien luomiseksi. Sytytetäänkö tämä polttoaine ydinvoimalaitoksella vai perinteisellä, ei tässä tapauksessa ole merkitystä. Ainoa asia, jolla on merkitystä, on tämän polttoaineen saanti, Tikhomirov korostaa.

”Ydinlaitoksen tarkoitus syvään avaruuteen lentäessä on, että koneessa on energialähde, joka saa virtaa laitteen järjestelmiin rajoittamattoman ajan. Tässä tapauksessa ei voi olla vain ydinreaktori, vaan myös radioisotooppitermosähköiset generaattorit. Mutta sellaisen raketin asennuksen merkitys, jonka lento ei kestä muutamaa kymmentä minuuttia kauempaa, ei ole minulle vielä täysin selvä”, fyysikko myöntää.

Manege-raportti oli vain pari viikkoa myöhässä verrattuna NASAn helmikuun 15. päivän ilmoitukseen, jonka mukaan amerikkalaiset jatkavat tutkimustyötä ydinrakettimoottorin parissa, jonka he hylkäsivät puoli vuosisataa sitten.

Muuten, marraskuussa 2017 China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) ilmoitti, että Kiinaan luodaan ydinvoimalla toimiva avaruusalus vuoteen 2045 mennessä. Siksi tänään voimme turvallisesti sanoa, että maailmanlaajuinen ydinvoimakilpailu on alkanut.

Viime vuoden lopulla Venäjän strategiset ohjusjoukot testasivat täysin uutta asetta, jonka olemassaoloa pidettiin aiemmin mahdottomaksi. Ydinkäyttöinen risteilyohjus, jota sotilaalliset asiantuntijat kutsuvat 9M730:ksi, on juuri se uusi ase, josta presidentti Putin puhui puheessaan liittokokoukselle. Ohjuskokeen väitetään suoritetun Novaja Zemljan koepaikalla suunnilleen loppusyksystä 2017, mutta tarkkoja tietoja ei pian pureta. Raketin kehittäjä on myös oletettavasti Novator Experimental Design Bureau (Jekaterinburg). Pätevien lähteiden mukaan ohjus sisään normaalitila osui maaliin ja testit katsottiin täysin onnistuneiksi. Lisäksi väitetyt valokuvat uuden ydinvoimalaitoksella varustetun raketin laukaisusta (yllä) ja jopa epäsuora vahvistus siitä, että Il-976 LII Gromov "lentävä" koepaikan välittömässä läheisyydessä oli odotetun testausajankohdan aikana. laboratorio”, jossa on Rosatom-merkkejä, ilmestyi tiedotusvälineissä. Kysymyksiä heräsi kuitenkin vielä lisää. Onko ohjuksen ilmoitettu kyky lentää rajoittamattomalla kantamalla realistinen ja miten se saavutetaan?

Ydinvoimalaitoksella varustetun risteilyohjuksen ominaisuudet

Heti Vladimir Putinin puheen jälkeen tiedotusvälineissä esiintyneen ydinaseisen risteilyohjuksen ominaisuudet voivat poiketa todellisista, jotka tullaan tietämään myöhemmin. Tähän mennessä seuraavat tiedot raketin koosta ja suorituskykyominaisuuksista ovat tulleet julkisiksi:

Pituus
- kotisivu- vähintään 12 metriä,
- marssimassa- vähintään 9 metriä,

Raketin rungon halkaisija- noin 1 metri,
Kotelon leveys- noin 1,5 metriä,
Hännän korkeus- 3,6 - 3,8 metriä

Venäläisen ydinkäyttöisen risteilyohjuksen toimintaperiaate

Ydinkäyttöisten ohjusten kehittämistä toteuttivat useat maat kerralla, ja kehitys alkoi jo kaukaisella 1960-luvulla. Insinöörien ehdottamat mallit erosivat vain yksinkertaistetusti, toimintaperiaatetta voidaan kuvata seuraavasti: ydinreaktori lämmittää erikoissäiliöihin (eri vaihtoehdot, ammoniakista vetyyn) tulevaa seosta, jonka jälkeen se vapautuu suuttimien kautta; korkeapaine. Venäjän presidentin puhuma versio risteilyohjuksesta ei kuitenkaan sovi yhteenkään aiemmin kehitettyihin malliesimerkkeihin.

Tosiasia on, että Putinin mukaan ohjuksella on lähes rajoittamaton lentoetäisyys. Tätä ei tietenkään voida ymmärtää tarkoittavan, että ohjus voi lentää vuosia, mutta sitä voidaan pitää suorana osoituksena siitä, että sen lentoetäisyys on monta kertaa suurempi kuin nykyaikaisten risteilyohjusten lentoetäisyys. Toinen kohta, jota ei voida jättää huomiotta, liittyy myös ilmoitettuun rajoittamattomaan lentomatkaan ja vastaavasti risteilyohjuksen voimayksikön toimintaan. Esimerkiksi RD-0410-moottorissa testatun heterogeenisen lämpöneutronireaktorin, jonka kehittivät Kurchatov, Keldysh ja Korolev, testausikä oli vain 1 tunti, ja tässä tapauksessa tällaisen reaktorin lentomatka ei voi olla rajoittamatonta. ydinvoimalla toimiva risteilyohjus.

Kaikki tämä viittaa siihen, että venäläiset tutkijat ovat ehdottaneet täysin uutta, aiemmin harkitsematonta rakennekonseptia, jossa ainetta, jolla on paljon taloudellista kulutusta pitkiä matkoja, käytetään lämmittämiseen ja sitä seuraavaan suuttimesta poistamiseen. Esimerkkinä tämä voisi olla täysin uudentyyppinen ydinilmanhengitysmoottori (NARE), jossa työmassa on ilmakehän ilmaa, joka pumpataan työsäiliöihin kompressoreilla, lämmitetään ydinlaitoksella ja työnnetään sitten ulos suuttimien kautta. .

On myös syytä huomata, että Vladimir Putinin ilmoittama ydinvoimayksiköllä varustettu risteilyohjus voi lentää ilma- ja ohjuspuolustusjärjestelmien aktiivisten vyöhykkeiden ympäri sekä pitää polkunsa kohteeseen matalilla ja erittäin matalilla korkeuksilla. Tämä on mahdollista vain varustamalla ohjus maastoa seuraavilla järjestelmillä, jotka kestävät välineiden aiheuttamia häiriöitä. elektronista sodankäyntiä vihollinen.

Ydinrakettimoottori on rakettimoottori, jonka toimintaperiaate perustuu ydinreaktioon tai radioaktiiviseen hajoamiseen, josta vapautuu käyttönestettä lämmittävää energiaa, joka voi olla reaktiotuotteita tai jotain muuta ainetta, kuten vetyä. On olemassa useita erilaisia ​​rakettimoottoreita, jotka käyttävät edellä kuvattua toimintaperiaatetta: ydin, radioisotooppi, lämpöydin. Ydinrakettimoottoreilla on mahdollista saada spesifisiä impulssiarvoja, jotka ovat huomattavasti suurempia kuin mitä kemiallisilla raketimoottoreilla voidaan saavuttaa. Spesifisen impulssin korkea arvo selittyy työnesteen suurella ulosvirtausnopeudella - noin 8-50 km/s. Ydinmoottorin työntövoima on verrattavissa kemiallisten moottoreiden työntövoimaan, minkä ansiosta kaikki kemialliset moottorit voidaan tulevaisuudessa korvata ydinkoneilla.

Suurin este täydelliselle korvaamiselle on ydinrakettimoottorien aiheuttama radioaktiivinen saaste.

Ne on jaettu kahteen tyyppiin - kiinteään ja kaasufaasiin. Ensimmäisen tyyppisissä moottoreissa halkeavaa materiaalia sijoitetaan sauvakokoonpanoihin, joissa on kehittynyt pinta. Tämä mahdollistaa kaasumaisen työnesteen tehokkaan lämmittämisen, yleensä vety toimii työnesteenä. Pakokaasun nopeutta rajoittaa käyttönesteen maksimilämpötila, joka puolestaan ​​riippuu suoraan rakenneosien suurimmasta sallitusta lämpötilasta, eikä se ylitä 3000 K. Kaasufaasin ydinrakettimoottoreissa halkeamiskelpoinen aine on kaasumaisessa tilassa. Sen pysyminen työalueella tapahtuu sähkömagneettisen kentän vaikutuksesta. Tämän tyyppisissä ydinrakettimoottoreissa rakenneosat eivät ole rajoittava tekijä, joten käyttönesteen pakonopeus voi ylittää 30 km/s. Niitä voidaan käyttää ensimmäisen vaiheen moottoreina halkeamiskelpoisen materiaalin vuotamisesta huolimatta.

70-luvulla XX vuosisadalla Yhdysvalloissa ja Neuvostoliitossa testattiin aktiivisesti ydinrakettimoottoreita, joissa oli halkeamiskelpoista ainetta kiinteässä faasissa. Yhdysvalloissa kehitettiin ohjelmaa kokeellisen ydinrakettimoottorin luomiseksi osana NERVA-ohjelmaa.

Amerikkalaiset kehittivät nestemäisellä vedyllä jäähdytetyn grafiittireaktorin, joka kuumennettiin, haihdutettiin ja työnnettiin ulos rakettisuuttimen läpi. Grafiitin valinta johtui sen lämmönkestävyydestä. Tämän projektin mukaan tuloksena olevan moottorin ominaisimpulssin olisi pitänyt olla kaksi kertaa suurempi kuin vastaava luku kemiallisille moottoreille, työntövoimalla 1100 kN. Nerva-reaktorin piti toimia osana Saturn V -kantoraketin kolmatta vaihetta, mutta Kuu-ohjelman sulkemisen ja muiden tämän luokan raketimoottoreiden tehtävien puutteen vuoksi reaktoria ei koskaan testattu käytännössä.

Kaasufaasinen ydinrakettimoottori on tällä hetkellä teoreettisessa kehitysvaiheessa. Kaasufaasinen ydinmoottori sisältää plutoniumin käytön, jonka hitaasti liikkuvaa kaasuvirtaa ympäröi nopeampi jäähtyvän vedyn virtaus. MIR- ja ISS-kiertorata-avaruusasemilla tehtiin kokeita, jotka voisivat antaa sysäyksen kaasufaasimoottoreiden jatkokehitykseen.

Nykyään voidaan sanoa, että Venäjä on hieman "jäädyttänyt" tutkimustaan ​​ydinvoimajärjestelmien alalla. Venäläisten tutkijoiden työ keskittyy enemmän ydinvoimaloiden peruskomponenttien ja -kokoonpanojen kehittämiseen ja parantamiseen sekä niiden yhdistämiseen. Ensisijainen suunta Tämän alan lisätutkimusta on kahdessa tilassa toimivien ydinvoiman propulsiojärjestelmien luominen. Ensimmäinen on ydinrakettimoottoritila, ja toinen on asennustapa, jolla tuotetaan sähköä avaruusalukseen asennettujen laitteiden tehostamiseksi.