Nuklearni raketni motor. Nuklearni raketni motor za ruske svemirske letelice

Atomski motor za svemirske rakete - čini se, daleki san pisaca naučne fantastike - nije, pokazalo se, razvijen ne samo u strogo povjerljivim dizajnerskim biroima, već i proizveden, a zatim testiran na poligonima. „To nije bio trivijalan posao“, kaže Vladimir Račuk, generalni konstruktor Voronješkog saveznog državnog preduzeća „Khimavtomatika projektantski biro“. U njegovim ustima "netrivijalan posao" znači vrlo visoku ocjenu urađenog.

"KB Khimavtomatika", iako je vezana za hemiju (proizvodi pumpe za relevantne industrije), zapravo je jedan od jedinstvenih, vodećih centara u Rusiji i inostranstvu za izgradnju raketnih motora. Preduzeće je osnovano u regiji Voronjež u oktobru 1941. godine, kada su nacističke trupe jurile u Moskvu. U to vrijeme projektni biro je razvijao jedinice za opremu vojne avijacije. Međutim, pedesetih godina, tim se prebacio na novu obećavajuću temu - tečne raketne motore (LRE). "Proizvodi" iz Voronježa instalirani su na "Vostok", "Voskhod", "Sojuz", "Lightning", "Protone" ...
Ovdje je, u Konstruktorskom birou za hemijsku automatizaciju, stvoren i najmoćniji jednokomorni kiseonik-vodonik svemirski „motor“ u zemlji potiska od dvije stotine tona. Korišćen je kao pogonski motor u drugoj fazi raketno-svemirskog kompleksa Energia-Buran. Voronješki raketni motori ugrađeni su na mnoge vojne rakete (na primjer, SS-19, poznat kao "Satan", ili SS-N-23, lansiran s podmornica). Ukupno je razvijeno oko 60 uzoraka, od kojih je 30 dovedeno u masovnu proizvodnju. U ovom nizu izdvaja se nuklearni raketni motor RD-0410, koji je kreiran zajedno sa mnogim odbrambenim preduzećima, projektantskim biroima i istraživačkim institutima.
Jedan od osnivača ruske kosmonautike Sergej Pavlovič Koroljov rekao je da je o nuklearnoj elektrani za rakete sanjao od 1945. godine. Bilo je vrlo primamljivo iskoristiti moćnu energiju atoma da osvoji kosmički okean. Ali u to vrijeme nismo ni imali rakete. A sredinom 50-ih, sovjetski obavještajci su izvijestili da su istraživanja o stvaranju nuklearnog raketnog motora (NRE) u punom jeku u Sjedinjenim Državama. Ova informacija je odmah dostavljena najvišem rukovodstvu zemlje. Najvjerovatnije je i Koroljev bio upoznat s njom. On je 1956. godine u tajnom izvještaju o perspektivama razvoja raketne tehnologije naglasio da će nuklearni motori imati vrlo velike izglede. Međutim, svi su shvatili da je implementacija ideje prepuna ogromnih poteškoća. Nuklearna elektrana, na primjer, zauzima višespratnicu. Izazov je bio pretvoriti ovu veliku zgradu u kompaktnu jedinicu veličine dva stola. Godine 1959. u Institutu za atomsku energiju dogodio se veoma značajan susret između „oca“ naše atomske bombe Igora Kurčatova, direktora Instituta za primenjenu matematiku, „glavnog teoretičara astronautike“ Mstislava Keldiša i Sergeja. Korolev. Fotografija "tri K", trojice istaknutih ljudi koji su proslavili zemlju, postala je udžbenik. Ali malo ljudi zna o čemu su tačno razgovarali tog dana.
„Kurčatov, Koroljov i Keldiš su razgovarali o specifičnim aspektima stvaranja nuklearnog motora“, komentariše fotografiju Albert Belogurov, vodeći dizajner atomskog „motora“, koji radi u Voronješkom dizajnerskom birou više od 40 godina. . - Sama ideja do tada više nije izgledala fantastično. Od 1957. godine, kada smo imali interkontinentalne rakete, projektanti Sredmaša (ministarstva koje se bavi nuklearnim pitanjima) počeli su da rade na preliminarnim studijama nuklearnih motora. Nakon susreta "tri K" ove studije su dobile snažan novi zamah.
Atomski naučnici su radili rame uz rame sa raketnim naučnicima. Za raketni motor uzeli su jedan od najkompaktnijih reaktora. Izvana, to je relativno mali metalni cilindar promjera oko 50 centimetara i dužine oko metar. Unutra - 900 tankih cijevi, koje sadrže "gorivo" - uranijum. Princip rada reaktora sada je poznat školarcima. Tokom lančane reakcije fisije atomskih jezgri, stvara se ogromna količina topline. Snažne pumpe pumpaju vodonik kroz pepeo uranijumskog kotla, koji se zagreva do 3000 stepeni. Tada vrući plin, izlazeći velikom brzinom iz mlaznice, stvara snažan potisak ...
Na dijagramu je sve izgledalo dobro, ali šta će testovi pokazati? Ne možete koristiti obične postolje za pokretanje nuklearnog motora punog opsega - šale su loše s zračenjem. Reaktor je, u stvari, atomska bomba, samo odloženog djelovanja, kada se energija oslobađa ne trenutno, već u određenom vremenskom periodu. U svakom slučaju, potrebne su posebne mjere opreza. Odlučeno je da se reaktor testira na nuklearnom poligonu u Semipalatinsku, a prvi dio dizajna (kao da je sam motor) - na štandu u Moskovskoj regiji.
„Zagorsk ima odličnu bazu za zemaljska lansiranja raketnih motora“, objašnjava Albert Belogurov. - Napravili smo oko 30 uzoraka za ispitivanje na klupi. Vodonik je spaljen u kiseoniku, a zatim je gas poslat u motor - u turbinu. Turbopumpa je pumpala protok, ali ne u nuklearni reaktor, kako bi trebalo biti prema shemi (naravno, u Zagorsku nije bilo reaktora), već u atmosferu. Urađeno je ukupno 250 testova. Program je završen sa potpunim uspjehom. Kao rezultat toga, dobili smo radni motor koji je ispunjavao sve zahtjeve. Pokazalo se da je teže organizirati testiranje nuklearnog reaktora. Da bi se to postiglo, bilo je potrebno izgraditi posebne rudnike i druge objekte na poligonu Semipalatinsk. Takav veliki posao bio je, naravno, povezan sa velikim finansijskim troškovima, a ni u to vrijeme nije bilo lako doći do novca.
Ipak, gradnja na lokaciji je počela, iako se odvijala, prema Belogurovu, "na ekonomičan način". Više od godinu dana utrošeno je na izgradnju dva rudnika i poslovnih prostorija pod zemljom. U betonskom bunkeru koji se nalazio između mina nalazili su se osjetljivi uređaji. U drugom bunkeru, na udaljenosti od 800 metara, nalazi se kontrolna tabla. Tokom testiranja nuklearnog reaktora, boravak ljudi u prvoj od ovih prostorija bio je strogo zabranjen. U slučaju nesreće, štand bi se pretvorio u snažan izvor zračenja.
Prije eksperimentalnog lansiranja, reaktor je pažljivo spušten u okno pomoću portalne dizalice postavljene vani (na površini zemlje). Okno je bilo povezano sa sfernim rezervoarom isklesanim na dubini od 150 metara u granitu i obloženim čelikom. U tako neobičan "rezervoar" pod visokim pritiskom upumpavan je gasoviti vodonik (nije bilo novca da se koristi u tečnom obliku, što je, naravno, bilo efikasnije). Nakon pokretanja reaktora, vodonik je ušao u gomilu uranijuma odozdo. Gas se zagrijao do 3000 stepeni i izbio je iz rudnika uz huk vatrenog mlaza. U ovom potoku nije bilo jake radioaktivnosti, ali tokom dana nije bilo dozvoljeno biti napolju u radijusu od jednog i po kilometra od poligona. Mjesec dana je bilo nemoguće prići samom rudniku. Podzemni tunel od kilometar i po, zaštićen od prodora radijacije, vodio je iz sigurne zone, prvo u jedan bunker, a iz njega u drugi, koji se nalazi u blizini rudnika. Stručnjaci su se kretali duž ovih neobičnih dugih "hodnika".
Reaktor je testiran 1978-1981. Rezultati eksperimenata su potvrdili ispravnost projektnih rješenja. U principu, stvoren je nuklearni raketni motor. Ostalo je spojiti dva dijela i izvršiti sveobuhvatna ispitivanja sklopljenog nuklearnog raketnog motora. Ali za ovo nije dat novac. Jer osamdesetih godina praktična upotreba atomskih elektrana u svemiru nije bila predviđena. Nisu bili pogodni za lansiranje sa Zemlje, jer bi okolina bila izložena jakoj radijacijskoj kontaminaciji. Nuklearni motori su uglavnom dizajnirani samo za rad u svemiru. A zatim u veoma visokim orbitama (600 kilometara i više), tako da se letelica vrti oko Zemlje mnogo vekova. Jer "period otkrivanja" DVORIŠTA je najmanje 300 godina. U stvari, Amerikanci su razvili sličan motor prvenstveno za let na Mars. Ali početkom 1980-ih, liderima naše zemlje bilo je vrlo jasno da ne možemo letjeti na Crvenu planetu (kao i Amerikanci, i oni su ograničili ovaj posao). Međutim, tek 1981. godine naši dizajneri imaju nove obećavajuće ideje. Zašto ne koristiti nuklearni motor i kao elektranu? Jednostavno rečeno, da se na njemu proizvodi električna energija u svemiru. Tokom leta s ljudskom posadom moguće je uz pomoć klizne šipke uranijumski kotao "pomaknuti" i do 100 metara od stambenih prostorija u kojima se nalaze kosmonauti. On će odleteti sa stanice. Istovremeno bi dobili veoma moćan izvor energije toliko potreban svemirskim letelicama i stanicama. Već 15 godina stanovnici Voronježa, zajedno s nuklearnim naučnicima, bave se ovim obećavajućim studijama, provodeći testove na poligonu Semipalatinsk. Državnog finansiranja uopšte nije bilo, a svi radovi su se odvijali na račun fabričkih sredstava i: entuzijazma. Danas ovdje imamo veoma solidan zaostatak. Pitanje je samo da li će ovi razvoji biti traženi.
- Definitivno, - samouvereno odgovara generalni konstruktor Vladimir Račuk. - Danas svemirske stanice, brodovi i sateliti dobijaju energiju iz solarnih panela. Ali u nuklearnom reaktoru, proizvodnja električne energije je mnogo jeftinija - upola, ili čak tri puta. Osim toga, u sjeni Zemlje, solarni paneli ne rade. To znači da su potrebne baterije, a to značajno povećava težinu letjelice. Naravno, ako govorimo o maloj snazi, recimo, 10-15 kilovata, onda je lakše imati solarne panele. Ali kada je potrebno 50 kilovata i više u svemiru, onda se ne može bez nuklearne instalacije (koja, inače, traje 10-15 godina) na orbitalnoj stanici ili međuplanetarnom brodu. Sada, iskreno govoreći, ne računamo baš na takve naredbe. Ali u 2010-2020. nuklearni motori, koji su ujedno i mini elektrane, bit će jako potrebni.
- Koliko je teška takva nuklearna instalacija?
- Ako govorimo o motoru RD-0410, onda je njegova masa, zajedno sa zaštitom od zračenja i montažnim okvirom, dvije tone. A potisak je 3,6 tona. Pobjeda je očigledna. Poređenja radi: "Protoni" dižu u orbitu i 20 tona. A moćnije nuklearne instalacije, naravno, bit će teže - možda 5-7 tona. Ali u svakom slučaju, nuklearni raketni motori omogućit će lansiranje u stacionarnu orbitu tereta koji ima 2-2,5 puta veću masu i osigurati svemirskim brodovima dugotrajnu stabilnu energiju.

Nisam razgovarao s generalnim projektantom o bolnoj temi - da je na poligonu Semipalatinsk (sada je to teritorija druge države) ostalo mnogo vrijedne fabričke opreme, koja još nije vraćena u Rusiju. Tamo, u rudniku, nalazi se jedan od probnih nuklearnih reaktora. A portalna dizalica je još uvijek na svom mjestu. Tek sada se testovi nuklearnog motora više ne provode: u sastavljenom obliku, sada stoji u tvorničkom muzeju. Čeka svoje vrijeme.

Moderni raketni motori dobro se nose sa zadatkom lansiranja opreme u orbitu, ali su potpuno neprikladni za dugotrajna svemirska putovanja. Stoga, više od jedne decenije, naučnici rade na stvaranju alternativnih svemirskih motora koji bi mogli ubrzati brodove do rekordnih brzina. Pogledajmo sedam glavnih ideja iz ove oblasti.

EmDrive

Da biste se kretali, morate se odgurnuti od nečega - ovo pravilo se smatra jednim od nepokolebljivih stubova fizike i astronautike. Od čega se tačno odgurnuti - od zemlje, vode, vazduha ili mlaza gasa, kao u slučaju raketnih motora - nije toliko važno.

Poznati misaoni eksperiment: zamislite da je astronaut otišao u svemir, ali je kabl koji ga povezuje sa brodom iznenada puknuo i čovjek počinje polako da leti. Sve što ima je kutija sa alatima. Kakvi su njegovi postupci? Tačan odgovor: treba da baci alat sa broda. Prema zakonu održanja količine gibanja, osoba će biti odbačena od alata potpuno istom silom kao što je alat od osobe, pa će se postepeno kretati prema brodu. Ovo je mlazni pogon - jedini mogući način kretanja u praznom prostoru. Istina, EmDrive, kako pokazuju eksperimenti, ima neke šanse da opovrgne ovu nepokolebljivu izjavu.

Tvorac ovog motora je britanski inženjer Roger Schaer, koji je 2001. godine osnovao vlastitu kompaniju Satellite Propulsion Research. Dizajn EmDrive-a je vrlo ekstravagantan i predstavlja metalnu kantu, zatvorenu na oba kraja. Unutar ove kante nalazi se magnetron koji emituje elektromagnetne valove - iste kao u konvencionalnoj mikrovalnoj pećnici. I ispostavilo se da je to dovoljno da se stvori vrlo mali, ali prilično primjetan potisak.

Sam autor objašnjava rad svog motora kroz razliku u pritisku elektromagnetnog zračenja na različitim krajevima "kante" - na uskom kraju je manji nego na širokom. Ovo stvara potisak usmjeren prema uskom kraju. Mogućnost ovakvog rada motora je više puta osporavana, ali u svim eksperimentima Shaerova instalacija pokazuje prisustvo potiska u predviđenom smjeru.

Među eksperimentatorima koji su testirali "kantu" Schaera, organizacije kao što su NASA, Tehnički univerzitet u Drezdenu i Kineska akademija nauka. Pronalazak je testiran u raznim uslovima, uključujući i vakuum, gdje je pokazao potisak od 20 mikronjutna.

Ovo je vrlo malo u odnosu na hemijske mlazne motore. Ali, s obzirom na to da Shaerov motor može raditi proizvoljno dugo, budući da mu nije potrebna zaliha goriva (solarne baterije mogu obezbijediti magnetron), potencijalno je sposoban da ubrza svemirske letjelice do ogromnih brzina, mjerenih kao postotak od brzina svetlosti.

Da bi se u potpunosti dokazala efikasnost motora, potrebno je izvršiti još mnogo mjerenja i riješiti se nuspojava koje mogu proizvesti, na primjer, vanjska magnetna polja. Međutim, već se iznose alternativna moguća objašnjenja za anomalan potisak motora Shaer, koji općenito krši uobičajene zakone fizike.

Na primjer, iznose se verzije da motor može stvoriti potisak zbog interakcije s fizičkim vakuumom, koji na kvantnom nivou ima energiju različitu od nule i ispunjen je virtualnim elementarnim česticama koje se stalno rađaju i nestaju. Ko će se na kraju pokazati u pravu - autori ove teorije, sam Shaer ili drugi skeptici, saznaćemo u bliskoj budućnosti.

solarno jedro

Kao što je već spomenuto, elektromagnetno zračenje vrši pritisak. To znači da se teoretski može pretvoriti u kretanje - na primjer, uz pomoć jedra. Baš kao što su brodovi prošlih vremena hvatali vjetar u svoja jedra, svemirski brod budućnosti će uhvatiti sunce ili bilo koju drugu svjetlost zvijezda u svoja jedra.

Problem je, međutim, što je pritisak svjetlosti izuzetno nizak i opada s povećanjem udaljenosti od izvora. Stoga, da bi bilo efikasno, takvo jedro mora imati vrlo malu težinu i vrlo veliku površinu. A to povećava rizik od uništenja cijele strukture kada naiđe na asteroid ili drugi objekt.

Pokušaji izgradnje i lansiranja solarnih jedrilica u svemir već su se dogodili - 1993. Rusija je testirala solarno jedro na svemirskoj letjelici Progres, a 2010. Japan ga je uspješno testirao na putu do Venere. Ali nijedan brod još nije koristio jedro kao glavni izvor ubrzanja. Nešto više obećavajući u tom pogledu je još jedan projekat - električno jedro.

električno jedro

Sunce emituje ne samo fotone, već i električno nabijene čestice materije: elektrone, protone i ione. Svi oni formiraju takozvani solarni vetar, koji svake sekunde odnese oko milion tona materije sa površine zvezde.

Sunčev vjetar putuje milijarde kilometara i odgovoran je za neke od prirodnih fenomena na našoj planeti: geomagnetne oluje i sjeverno svjetlo. Zemlja je zaštićena od sunčevog vjetra vlastitim magnetnim poljem.

Sunčev vjetar, kao i zračni vjetar, sasvim je pogodan za putovanja, samo ga treba natjerati da dune u jedra. Projekat električnog jedra, koji je 2006. godine kreirao finski naučnik Pekka Janhunen, spolja nema mnogo zajedničkog sa solarnim. Ovaj motor se sastoji od nekoliko dugih tankih sajli, sličnih žbicama točka bez naplatka.

Zahvaljujući elektronskom topu koji emituje suprotno smeru kretanja, ovi kablovi dobijaju potencijal pozitivnog naelektrisanja. Budući da je masa elektrona otprilike 1800 puta manja od mase protona, potisak koji stvaraju elektroni neće igrati fundamentalnu ulogu. Za takvo jedro nisu važni ni elektroni solarnog vjetra. Ali pozitivno nabijene čestice - protoni i alfa zračenje - bit će odbijene od kablova, stvarajući tako mlazni potisak.

Iako će ovaj potisak biti oko 200 puta manji od solarnog jedra, zainteresovala se Evropska svemirska agencija. Činjenica je da je električno jedro mnogo lakše projektirati, proizvesti, postaviti i raditi u svemiru. Osim toga, uz pomoć gravitacije, jedro vam također omogućava da putujete do izvora zvjezdanog vjetra, a ne samo dalje od njega. A budući da je površina takvog jedra mnogo manja od površine sunca, ono je mnogo manje ranjivo na asteroide i svemirske krhotine. Možda ćemo u sljedećih nekoliko godina vidjeti prve eksperimentalne brodove na električnim jedrima.

jonski motor

Tok nabijenih čestica materije, odnosno jona, ne emituju samo zvijezde. Ionizovani gas se može stvoriti i veštački. Normalno, čestice plina su električno neutralne, ali kada njegovi atomi ili molekuli izgube elektrone, pretvaraju se u ione. U svojoj ukupnoj masi, takav plin još uvijek nema električni naboj, ali njegove pojedinačne čestice postaju nabijene, što znači da se mogu kretati u magnetskom polju.

U ionskom potisniku, inertni plin (obično se koristi ksenon) ionizira se strujom elektrona visoke energije. Oni izbacuju elektrone iz atoma i oni dobijaju pozitivan naboj. Nadalje, rezultirajući ioni se ubrzavaju u elektrostatičkom polju do brzina reda 200 km/s, što je 50 puta veće od brzine istjecanja plina iz kemijskih mlaznih motora. Međutim, moderni jonski potisnici imaju vrlo mali potisak - oko 50-100 milinwtona. Takav motor ne bi mogao ni da se pomeri sa stola. Ali on ima ozbiljan plus.

Visok specifični impuls može značajno smanjiti potrošnju goriva u motoru. Za jonizaciju gasa koristi se energija dobijena iz solarnih panela, pa je jonski motor u stanju da radi veoma dugo - do tri godine bez prekida. Za takav period on će imati vremena da ubrza letjelicu do brzina o kojima hemijski motori nisu ni sanjali.

Jonski potisnici su lutali Sunčevim sistemom više puta kao dio raznih misija, ali obično kao pomoćni, a ne primarni. Danas se, kao moguća alternativa jonskim motorima, sve više govori o plazma motorima.

Plazma motor

Ako stepen ionizacije atoma postane visok (oko 99%), tada se takvo agregatno stanje materije naziva plazma. Stanje plazme može se postići samo na visokim temperaturama, stoga se u plazma motorima jonizovani gas zagreva na nekoliko miliona stepeni. Grijanje se vrši korištenjem vanjskog izvora energije – solarnih panela ili, realnije, malog nuklearnog reaktora.

Vruća plazma se zatim izbacuje kroz mlaznicu rakete, stvarajući deset puta veći potisak nego kod ionskog potisnika. Jedan primjer plazma motora je projekat VASIMR, koji se razvija od 1970-ih. Za razliku od jonskih potisnika, plazma potisnici još nisu testirani u svemiru, ali se u njih polažu velike nade. Upravo je VASIMR plazma motor jedan od glavnih kandidata za letove s ljudskom posadom na Mars.

Fusion motor

Ljudi pokušavaju ukrotiti energiju termonuklearne fuzije još od sredine 20. vijeka, ali do sada to nisu uspjeli. Ipak, kontrolirana termonuklearna fuzija je i dalje vrlo atraktivna, jer je izvor ogromne energije dobivene iz vrlo jeftinog goriva - izotopa helijuma i vodonika.

Trenutno postoji nekoliko projekata za dizajn mlaznog motora pokretanog termonuklearnom fuzijom. Najperspektivnijim od njih smatra se model baziran na reaktoru sa zatvaranjem magnetne plazme. Termonuklearni reaktor u takvom motoru će biti cilindrična komora bez pritiska, dužine 100-300 metara i prečnika 1-3 metra. Gorivo se u komoru mora dovoditi u obliku plazme visoke temperature, koja pri dovoljnom pritisku ulazi u reakciju nuklearne fuzije. Namotaji magnetnog sistema koji se nalaze oko komore treba da spreče ovu plazmu od kontakta sa opremom.

Termonuklearna reakciona zona nalazi se duž ose takvog cilindra. Uz pomoć magnetnih polja, ekstremno vruća plazma struji kroz mlaznicu reaktora, stvarajući ogroman potisak, mnogo puta veći od onog kod hemijskih motora.

Motor antimaterije

Sva materija oko nas sastoji se od fermiona - elementarnih čestica sa polucijelim spinom. To su, na primjer, kvarkovi koji čine protone i neutrone u atomskim jezgrama, kao i elektrone. Svaki fermion ima svoju antičesticu. Za elektron je to pozitron, za kvark je antikvark.

Antičestice imaju istu masu i isti spin kao i njihovi uobičajeni "drugovi", razlikuju se u predznaku svih ostalih kvantnih parametara. Teoretski, antičestice su sposobne da stvaraju antimateriju, ali do sada antimaterija nije registrovana nigde u Univerzumu. Za fundamentalnu nauku, veliko je pitanje zašto je nema.

Ali u laboratoriji možete dobiti određenu količinu antimaterije. Na primjer, nedavno je proveden eksperiment upoređujući svojstva protona i antiprotona koji su pohranjeni u magnetnoj zamci.

Kada se antimaterija i obična materija sretnu, dolazi do procesa međusobnog uništenja, praćenog naletom kolosalne energije. Dakle, ako uzmemo kilogram materije i antimaterije, tada će količina energije oslobođene tokom njihovog susreta biti uporediva sa eksplozijom Car Bomba, najmoćnije hidrogenske bombe u istoriji čovečanstva.

Štaviše, značajan dio energije će se osloboditi u obliku fotona elektromagnetnog zračenja. Shodno tome, postoji želja da se ova energija iskoristi za svemirska putovanja stvaranjem fotonskog motora sličnog solarnom jedru, samo što će u tom slučaju svjetlost biti generirana iz unutrašnjeg izvora.

Ali da bi se zračenje efikasno koristilo u mlaznom motoru, potrebno je riješiti problem stvaranja "ogledala" koje bi moglo reflektirati ove fotone. Uostalom, brod se nekako mora odgurnuti da bi stvorio potisak.

Nijedan moderni materijal jednostavno ne može izdržati zračenje koje se stvara u slučaju takve eksplozije i momentalno ispariti. U svojim naučnofantastičnim romanima, braća Strugacki su rešila ovaj problem stvaranjem "apsolutnog reflektora". Ništa slično nije urađeno u stvarnom životu. Ovaj zadatak, kao i pitanja stvaranja velike količine antimaterije i njenog dugotrajnog skladištenja, stvar je fizike budućnosti.

Alexander Losev

Nagli razvoj raketne i svemirske tehnologije u 20. veku bio je posledica vojno-strateških, političkih i donekle ideoloških ciljeva i interesa dveju supersila – SSSR-a i SAD, a svi državni svemirski programi bili su nastavak njihovih vojnih projekata, gdje je glavni zadatak bila potreba da se osigura odbrambena sposobnost i strateški paritet sa potencijalnim protivnikom. Troškovi izrade opreme i troškovi rada tada nisu imali suštinski značaj. Ogromna sredstva su izdvojena za stvaranje lansirnih vozila i svemirskih letelica, a 108-minutni let Jurija Gagarina 1961. i televizijski prenos Nila Armstronga i Baza Oldrina sa površine Meseca 1969. nisu bili samo trijumfi nauke i tehnike. smatrali su se i kao strateške pobjede u bitkama Hladnog rata.

No, nakon raspada Sovjetskog Saveza i ispadanja iz utrke za svjetsko vodstvo, njegovi geopolitički protivnici, prije svega Sjedinjene Države, više nisu imali potrebu da realizuju prestižne, ali izuzetno skupe svemirske projekte kako bi cijelom svijetu dokazali superiornost Zapada. ekonomski sistem i ideološki koncepti.
Devedesetih su glavni politički zadaci proteklih godina izgubili na važnosti, blokovsku konfrontaciju zamijenila je globalizacija, u svijetu je zavladao pragmatizam, pa je većina svemirskih programa skraćena ili odložena, od velikih projekata velikih razmjera ostao je samo ISS. prošlost. Uz to, zapadna demokratija je sve skupe državne programe učinila zavisnima od izbornih ciklusa.
Podrška birača potrebna za osvajanje ili ostanak na vlasti tjera političare, parlamente i vlade da naginju populizmu i rješavanju neposrednih problema, pa se potrošnja na istraživanje svemira smanjuje iz godine u godinu.
Većina fundamentalnih otkrića napravljena je u prvoj polovini dvadesetog veka, a danas su nauka i tehnologija dostigle određene granice, osim toga, popularnost naučnih saznanja je opala u celom svetu, a kvalitet nastave matematike, fizike i ostale prirodne nauke su se pogoršale. To je bio razlog stagnacije, uključujući i svemirski sektor, u posljednje dvije decenije.
Ali sada postaje očigledno da se svijet bliži kraju sljedećeg tehnološkog ciklusa zasnovanog na otkrićima prošlog stoljeća. Dakle, svaka sila koja će imati fundamentalno nove obećavajuće tehnologije u vrijeme promjene globalnog tehnološkog poretka automatski će osigurati svjetsko vodstvo za najmanje sljedećih pedeset godina.

Glavni uređaj nuklearnog raketnog motora sa vodonikom kao radnim fluidom

To se ostvaruje u Sjedinjenim Državama, gdje je zauzet kurs oživljavanja američke veličine u svim sferama djelovanja, i u Kini, koja osporava američku hegemoniju, i u Evropskoj uniji, koja svim silama pokušava održati svoju težinu u globalne ekonomije.
Tamo postoji industrijska politika i oni se ozbiljno bave razvojem sopstvenog naučnog, tehničkog i proizvodnog potencijala, a svemirska sfera može postati najbolji poligon za testiranje novih tehnologija i za dokazivanje ili opovrgavanje naučnih hipoteza koje mogu postaviti temelje za stvaranje fundamentalno drugačije, naprednije tehnologije budućnosti.
I sasvim je prirodno očekivati ​​da će Sjedinjene Američke Države biti prva zemlja u kojoj će biti nastavljeni projekti istraživanja dubokog svemira kako bi se stvorile jedinstvene inovativne tehnologije u oblasti oružja, transporta i konstrukcijskih materijala, kao iu biomedicini i telekomunikacijama.
Istina, čak ni Sjedinjenim Državama nije zajamčen uspjeh na putu stvaranja revolucionarnih tehnologija. Postoji veliki rizik da se završi u ćorsokaku, poboljšavajući pola vijeka stare raketne motore s hemijskim pogonom, kao što radi SpaceX Elona Muska, ili izgradnjom dugotrajnih sistema za održavanje života sličnih onima koji su već implementirani na ISS-u.
Može li Rusija, čija je stagnacija u svemirskoj industriji svake godine sve uočljivija, napraviti iskorak u trci za buduće tehnološko vodstvo kako bi ostala u klubu supersila, a ne na listi zemalja u razvoju?
Da, naravno, Rusija može, a osim toga, značajan korak naprijed je već napravljen u nuklearnoj energiji i tehnologijama nuklearnih raketnih motora, uprkos kroničnom nedovoljno finansiranju svemirske industrije.
Budućnost astronautike je korištenje nuklearne energije. Da bismo razumjeli kako su nuklearna tehnologija i svemir povezani, potrebno je razmotriti osnovne principe mlaznog pogona.
Dakle, glavne vrste modernih svemirskih motora stvorene su na principima hemijske energije. To su pojačivači na čvrsto gorivo i raketni motori na tečno gorivo, u komorama za sagorevanje, komponente goriva (gorivo i oksidator), ulazeći u egzotermnu fizičko-hemijsku reakciju sagorevanja, formiraju mlazni tok koji izbacuje tone materije iz mlaznice motora. svake sekunde. Kinetička energija radnog fluida mlaza pretvara se u reaktivnu silu dovoljnu da pokrene raketu. Specifični impuls (odnos proizvedenog potiska prema masi upotrijebljenog goriva) takvih hemijskih motora zavisi od komponenti goriva, pritiska i temperature u komori za sagorevanje, kao i od molekulske težine gasovite mešavine koja se izbacuje kroz mlaznica motora.
I što je veća temperatura supstance i pritisak unutar komore za sagorevanje, i što je manja molekularna težina gasa, to je veći specifični impuls, a time i efikasnost motora. Specifični impuls je količina kretanja, a uobičajeno je da se mjeri u metrima u sekundi, kao i brzina.
U hemijskim motorima, mešavine goriva kiseonik-vodonik i fluor-vodonik (4500–4700 m/s) daju najveći specifični impuls, ali raketni motori na kerozin i kiseonik, kao što su Sojuz i rakete „Falcon“ Mask, kao i motori na asimetričnom dimetilhidrazinu (UDMH) sa oksidantom u obliku mješavine dušikovog tetroksida i dušične kiseline (sovjetski i ruski "Proton", francuski "Arian", američki "Titan"). Njihova efikasnost je 1,5 puta manja od one kod motora na vodonik, ali impuls od 3000 m/s i snaga sasvim su dovoljni da bude ekonomski isplativo lansiranje tona korisnog tereta u orbite oko Zemlje.
Ali letovi do drugih planeta zahtijevaju mnogo veći svemirski brod od bilo čega što je čovječanstvo prije stvorilo, uključujući modularni ISS. Na ovim brodovima potrebno je osigurati kako dugoročnu autonomnu egzistenciju posade, tako i određenu zalihu goriva i vijek trajanja glavnih motora i motora za manevre i korekciju orbite, obezbijediti isporuku astronauta u specijalni modul za sletanje na površinu druge planete, i njihov povratak na glavni transportni brod, a zatim i povratak ekspedicije na Zemlju.
Akumulirano inženjersko-tehničko znanje i hemijska energija motora omogućavaju povratak na Mesec i dolazak na Mars, pa je velika verovatnoća da će čovečanstvo u narednoj deceniji posetiti Crvenu planetu.
Ako se oslanjamo samo na dostupne svemirske tehnologije, tada će minimalna masa useljivog modula za let s ljudskom posadom do Marsa ili do satelita Jupitera i Saturna biti otprilike 90 tona, što je 3 puta više od lunarnih brodova ranih 1970-ih. , što znači da će lansirne rakete za njihovo ubacivanje u referentne orbite za dalji let na Mars biti daleko superiornije u odnosu na Saturn-5 (lansirna težina 2965 tona) lunarnog projekta Apollo ili sovjetski nosač Energia (lansirna težina 2400 tona). U orbiti će biti potrebno stvoriti međuplanetarni kompleks težine do 500 tona. Let na međuplanetarnom brodu s hemijskim raketnim motorima zahtijevat će od 8 mjeseci do 1 godine vremena samo u jednom smjeru, jer ćete morati izvoditi gravitacijske manevre, koristeći silu gravitacije planeta za dodatno ubrzanje broda, i ogromna zaliha goriva.
Ali koristeći hemijsku energiju raketnih motora, čovečanstvo neće leteti dalje od orbite Marsa ili Venere. Potrebne su nam druge brzine leta svemirskih brodova i druga moćnija energija kretanja.

Projekt modernog nuklearnog raketnog motora Princeton Satellite Systems

Za istraživanje dubokog svemira potrebno je značajno povećati omjer potiska i težine i efikasnost raketnog motora, što znači povećati njegov specifični impuls i vijek trajanja. A za to je potrebno zagrijati plin ili tvar radnog fluida s malom atomskom masom unutar komore motora na temperature nekoliko puta veće od temperature kemijskog sagorijevanja tradicionalnih mješavina goriva, a to se može učiniti pomoću nuklearne reakcije .
Ako se, umjesto konvencionalne komore za sagorijevanje, nuklearni reaktor smjesti unutar raketnog motora, u čiju aktivnu zonu se dovodi tvar u tekućem ili plinovitom obliku, tada će on, zagrijan pod visokim pritiskom do nekoliko hiljada stepeni, početi da se izbaci kroz kanal mlaznice, stvarajući mlazni potisak. Specifični impuls takvog nuklearnog mlaznog motora bit će nekoliko puta veći od onog kod konvencionalnog baziranog na kemijskim komponentama, što znači da će se efikasnost i samog motora i lansirne rakete u cjelini višestruko povećati. U ovom slučaju nije potreban oksidant za sagorevanje goriva, a kao supstanca koja stvara mlazni potisak može se koristiti lagani gas vodonik, ali znamo da što je manja molekulska težina gasa, to je veći impuls, a to će značajno smanjiti masu rakete uz bolje performanse snage motora.
Nuklearni motor bi bio bolji od konvencionalnog, jer se u zoni reaktora lagani plin može zagrijati do temperature većih od 9 hiljada stepeni Kelvina, a mlaz tako pregrijanog plina će dati mnogo veći specifični impuls nego obični hemijski motori. dati. Ali to je u teoriji.
Opasnost nije čak ni u tome da prilikom lansiranja lansirne rakete sa takvom nuklearnom instalacijom može doći do radioaktivne kontaminacije atmosfere i prostora oko lansirne rampe, glavni problem je što se na visokim temperaturama i sam motor može otopiti zajedno sa letjelicom . Dizajneri i inženjeri to razumiju i već nekoliko desetljeća pokušavaju pronaći odgovarajuća rješenja.
Nuklearni raketni motori (NRE) već imaju svoju istoriju stvaranja i rada u svemiru. Prvi razvoj nuklearnih motora započeo je sredinom 1950-ih, dakle još prije letova u svemir s ljudskom posadom, a gotovo istovremeno u SSSR-u i SAD-u, i sama ideja korištenja nuklearnih reaktora za zagrijavanje radne tvari u raketi motor je rođen zajedno sa prvim reaktorima sredinom 40-ih, odnosno prije više od 70 godina.
U našoj zemlji, termofizičar Vitalij Mihajlovič Ievlev postao je inicijator stvaranja NRE. 1947. predstavio je projekat koji su podržali S. P. Korolev, I. V. Kurchatov i M. V. Keldysh. U početku se planiralo koristiti takve motore za krstareće rakete, a zatim ih staviti na balističke rakete. Vodeći biroi za projektovanje odbrane Sovjetskog Saveza, kao i istraživački instituti NIITP, CIAM, IAE, VNIINM, preuzeli su razvoj.
Sovjetski nuklearni motor RD-0410 sastavio je sredinom 60-ih Voronješki "Konstruktorski biro za hemijsku automatizaciju", gdje je stvorena većina tekućih raketnih motora za svemirsku tehnologiju.
Kao radna tečnost u RD-0410 korišćen je vodonik, koji je u tečnom obliku prolazio kroz "rashladni plašt", uklanjajući višak toplote sa zidova mlaznice i sprečavajući njeno otapanje, a zatim ulazio u jezgro reaktora, gde se zagrevao. do 3000K i izbacuje kroz kanalske mlaznice, pretvarajući toplotnu energiju u kinetičku energiju i stvarajući specifični impuls od 9100 m/s.
U SAD-u je projekat NRE pokrenut 1952. godine, a prvi operativni motor stvoren je 1966. godine i nazvan je NERVA (Nuklearni motor za primjenu u raketnim vozilima). U 60-im - 70-im godinama, Sovjetski Savez i Sjedinjene Države pokušavale su da ne popuštaju jedni drugima.
Istina, i naš RD-0410 i američka NERVA bili su NRE u čvrstoj fazi (nuklearno gorivo na bazi uranijum karbida bilo je u reaktoru u čvrstom stanju), a njihova radna temperatura bila je u rasponu od 2300–3100K.
Da bi se povećala temperatura jezgre bez opasnosti od eksplozije ili topljenja zidova reaktora, potrebno je stvoriti uslove za nuklearnu reakciju u kojoj gorivo (uran) prelazi u plinovito stanje ili se pretvara u plazmu i se zadržava unutar reaktora zbog jakog magnetnog polja, bez dodirivanja zidova. I tada vodonik koji ulazi u jezgro reaktora „teče oko“ uranijuma u gasnoj fazi, i pretvarajući se u plazmu, izbacuje se kroz kanal mlaznice veoma velikom brzinom.
Ovaj tip motora se naziva gasnofazni YRD. Temperature gasovitog uranijumskog goriva u takvim nuklearnim motorima mogu se kretati od 10.000 do 20.000 stepeni Kelvina, a specifični impuls može doseći 50.000 m/s, što je 11 puta više od najefikasnijih hemijskih raketnih motora.
Stvaranje i upotreba u svemirskoj tehnologiji gasnofaznih NRE otvorenog i zatvorenog tipa najperspektivniji je pravac u razvoju svemirskih raketnih motora i upravo ono što je čovječanstvu potrebno za istraživanje planeta Sunčevog sistema i njihovih satelita.
Prve studije o projektu NRE u gasnoj fazi započele su u SSSR-u 1957. godine u Istraživačkom institutu za termičke procese (NRC nazvan po M. V. Keldyshu), a doneta je i sama odluka o razvoju nuklearnih svemirskih elektrana na bazi nuklearnih reaktora u gasnoj fazi. 1963. od strane akademika V. P. Glushka (NPO Energomash), a zatim odobren rezolucijom Centralnog komiteta KPSS i Vijeća ministara SSSR-a.
Razvoj NRE u gasnoj fazi odvijao se u Sovjetskom Savezu dvije decenije, ali, nažalost, nikada nije završen zbog nedovoljnog finansiranja i potrebe za dodatnim fundamentalnim istraživanjima u oblasti termodinamike nuklearnog goriva i vodikove plazme, neutrona. fizike i magnetohidrodinamike.
Sovjetski nuklearni naučnici i inženjeri projektanti suočili su se s nizom problema, kao što su postizanje kritičnosti i osiguranje stabilnosti rada nuklearnog reaktora u gasnoj fazi, smanjenje gubitka rastaljenog uranijuma prilikom oslobađanja vodonika zagrijanog na nekoliko hiljada stepeni, termička zaštita mlaznice i generatora magnetnog polja, akumulacija produkata fisije uranijuma, izbor hemijski otpornih konstrukcijskih materijala itd.
A kada je lansirana raketa Energia počela da se stvara za sovjetski program Mars-94, prvi let s ljudskom posadom na Mars, projekat nuklearnog motora je odgođen na neodređeno vreme. Sovjetski Savez nije imao dovoljno vremena, a najvažnije političke volje i ekonomske efikasnosti, da spusti naše kosmonaute na planetu Mars 1994. godine. Ovo bi bilo neosporno dostignuće i dokaz našeg vodstva u visokoj tehnologiji u narednih nekoliko decenija. Ali prostor, kao i mnoge druge stvari, izdalo je posljednje vodstvo SSSR-a. Istorija se ne može promeniti, odustali naučnici i inženjeri se ne mogu vratiti, a izgubljeno znanje se ne može vratiti. Mnogo toga će morati ponovo da se kreira.
Ali svemirska nuklearna energija nije ograničena na sferu NRE u čvrstoj i gasnoj fazi. Da biste stvorili zagrijani tok materije u mlaznom motoru, možete koristiti električnu energiju. Ovu ideju prvi je izrazio Konstantin Eduardovič Ciolkovski još 1903. godine u svom delu „Proučavanje svetskih prostora sa reaktivnim instrumentima“.
A prvi elektrotermalni raketni motor u SSSR-u stvorio je 1930-ih Valentin Petrovich Glushko, budući akademik Akademije nauka SSSR-a i šef NPO Energia.
Principi rada električnih raketnih motora mogu biti različiti. Obično se dijele na četiri tipa:

• elektrotermički (grijanje ili električni luk). U njima se gas zagrijava do temperature od 1000–5000K i izbacuje se iz mlaznice na isti način kao u NRE.
• elektrostatički motori (koloidni i jonski), u kojima se radna tvar prvo ionizira, a zatim se pozitivni ioni (atomi bez elektrona) ubrzavaju u elektrostatičkom polju i također se izbacuju kroz kanal mlaznice, stvarajući mlazni potisak. Stacionarni plazma motori takođe spadaju u elektrostatičke motore.
• magnetoplazma i magnetodinamički raketni motori. Tamo se plinovita plazma ubrzava Amperovom silom u okomitim magnetskim i električnim poljima.
• pulsni raketni motori, koji koriste energiju plinova koji nastaju isparavanjem radnog fluida u električnom pražnjenju.

Prednost ovih električnih raketnih motora je niska potrošnja radnog fluida, efikasnost do 60% i velika brzina protoka čestica, što može značajno smanjiti masu letjelice, ali postoji i minus - mala gustina potiska. , i, shodno tome, mala snaga, kao i visoka cijena radnog fluida (inertni plinovi ili pare alkalnih metala) za stvaranje plazme.
Svi navedeni tipovi elektromotora su implementirani u praksi i više puta su korišteni u svemiru i na sovjetskim i na američkim vozilima od sredine 1960-ih, ali su zbog male snage uglavnom korišteni kao motori za korekciju orbite.
Od 1968. do 1988. SSSR je lansirao čitav niz satelita Kosmos sa nuklearnim instalacijama na brodu. Tipovi reaktora su nazvani: "Buk", "Topaz" i "Jenisej".
Reaktor projekta Yenisei imao je toplotnu snagu do 135 kW i električnu snagu od oko 5 kW. Nosač toplote je bila natrijum-kalijumova talina. Ovaj projekat je zatvoren 1996.
Za pravi nosač raketnog motora potreban je vrlo moćan izvor energije. A najbolji izvor energije za takve svemirske motore je nuklearni reaktor.
Nuklearna energija je jedna od visokotehnoloških industrija u kojoj naša zemlja zadržava vodeću poziciju. A u Rusiji se već stvara fundamentalno novi raketni motor, a ovaj projekat je blizu uspješnog završetka 2018. Testovi letenja zakazani su za 2020.
A ako je NRE u gasnoj fazi tema budućih decenija na koju ćemo se morati vratiti nakon fundamentalnih istraživanja, onda je njena trenutna alternativa nuklearna elektrana (NPP) klase megavata, a već su je kreirala preduzeća Rosatoma i Roskosmosa od 2009.
NPO Krasnaja Zvezda, koja je trenutno jedini programer i proizvođač svemirskih nuklearnih elektrana u svetu, kao i Istraživački centar N.I. M. V. Keldysh, NIKIET im. N. A. Dollezhala, Istraživački institut NPO Luch, Institut Kurchatov, IRM, IPPE, NIIAR i NPO Mashinostroeniya.
Nuklearna elektrana uključuje visokotemperaturni gasno hlađeni nuklearni reaktor na brzim neutronima sa sistemom turbomašinske konverzije toplotne energije u električnu energiju, sistem hladnjaka-emitera za odvođenje viška toplote u prostor, instrumentno-montažni odeljak, blok marširajućih plazma ili jonskih elektromotora i kontejner za postavljanje tereta.
U energetskom pogonskom sistemu nuklearni reaktor služi kao izvor električne energije za rad električnih plazma motora, dok rashladno sredstvo reaktora koji prolazi kroz jezgro ulazi u turbinu električnog generatora i kompresora i vraća se nazad u reaktor. zatvorenu petlju, a ne baca se u svemir kao u NRE, što dizajn čini pouzdanijim i sigurnijim, a samim tim i pogodnim za astronautiku s ljudskom posadom.
Planirano je da se nuklearna elektrana koristi za višekratni svemirski tegljač kako bi se osigurala isporuka tereta tokom istraživanja Mjeseca ili stvaranje višenamjenskih orbitalnih kompleksa. Prednost će biti ne samo višekratna upotreba elemenata transportnog sistema (što Elon Musk pokušava da postigne u svojim svemirskim projektima SpaceX), već i mogućnost isporuke tri puta veće mase tereta nego na raketama sa hemijskim mlaznim motorima uporedivu snagu smanjenjem lansirne mase transportnog sistema. Poseban dizajn instalacije čini je bezbednom za ljude i životnu sredinu na Zemlji.
Godine 2014. u OJSC Mashinostroitelny Zavod u Elektrostalu montiran je prvi gorivni element (gorivi element) standardne konstrukcije za ovu nuklearnu elektropogonsku elektranu, a 2016. godine testiran je simulator korpe jezgra reaktora.
Sada (2017. godine) se radi na izradi konstruktivnih elemenata instalacije i testiranju komponenti i sklopova na maketi, kao i autonomno ispitivanje sistema za pretvaranje energije turbomašine i prototipova pogonskih jedinica. Završetak radova planiran je za kraj naredne 2018. godine, međutim, od 2015. godine počeo je da se gomila zaostatak u predviđenom roku.
Dakle, čim se stvori ova instalacija, Rusija će postati prva zemlja na svijetu koja će posjedovati nuklearne svemirske tehnologije, što će činiti osnovu ne samo budućih projekata za razvoj solarne sustave, već i zemaljske i vanzemaljske energije. Svemirske nuklearne elektrane mogu se koristiti za stvaranje sistema za daljinski prijenos električne energije na Zemlju ili na svemirske module pomoću elektromagnetnog zračenja. I to će takođe postati napredna tehnologija budućnosti u kojoj će naša zemlja imati vodeću poziciju.
Na osnovu plazma elektromotora koji se razvijaju, kreiraće se moćni pogonski sistemi za svemirske letove velikog dometa i, pre svega, za istraživanje Marsa, u čiju se orbitu može doći za samo 1,5 mesec, a ne više od godinu dana, kao i kod konvencionalnih hemijskih mlaznih motora.
A budućnost uvijek počinje revolucijom u energetici. I ništa drugo. Energija je primarna i to je veličina potrošnje energije koja utiče na tehnički napredak, odbrambene sposobnosti i kvalitet života ljudi.

NASA eksperimentalni plazma raketni motor

Sovjetski astrofizičar Nikolaj Kardašev predložio je skalu za razvoj civilizacija još 1964. godine. Prema ovoj skali, nivo tehnološkog razvoja civilizacija zavisi od količine energije koju stanovništvo planete koristi za svoje potrebe. Dakle, civilizacija I tipa koristi sve raspoložive resurse na planeti; civilizacija tipa II - prima energiju svoje zvijezde u čijem se sistemu nalazi; a civilizacija tipa III koristi dostupnu energiju svoje galaksije. Čovječanstvo još nije izraslo u civilizaciju tipa I na ovoj skali. Koristimo samo 0,16% ukupne potencijalne energetske zalihe planete Zemlje. To znači da Rusija i cijeli svijet imaju prostora za rast, a ove nuklearne tehnologije će našoj zemlji otvoriti put ne samo u svemir, već i budući ekonomski prosperitet.
Jedina opcija za Rusiju u naučnoj i tehničkoj sferi sada je revolucionarnu proboj u tehnologijama nuklearnih svemirskih svemira kako bi se prevladala mnogo godina iza čelnika u jednom "skoku" i odmah u porijeklu nove tehnološka revolucija u narednom ciklusu razvoja ljudske civilizacije. Ovakva jedinstvena šansa se pruža ovoj ili onoj zemlji samo jednom u nekoliko vekova.
Nažalost, Rusija, koja u proteklih 25 godina nije posvetila dužnu pažnju fundamentalnim naukama i kvalitetu visokog i srednjeg obrazovanja, rizikuje da zauvijek izgubi ovu šansu ako se program ukine i sadašnji naučnici i inženjeri ne budu zamijenjeni novom generacijom. istraživača. Geopolitički i tehnološki izazovi sa kojima će se Rusija suočiti za 10-12 godina biće veoma ozbiljni, uporedivi sa pretnjama iz sredine dvadesetog veka. Kako bi se očuvao suverenitet i integritet Rusije u budućnosti, hitno je potrebno započeti obuku stručnjaka sposobnih da odgovore na ove izazove i stvore nešto fundamentalno novo već sada.
Ostalo je samo 10 godina da se Rusija pretvori u svjetski intelektualni i tehnološki centar, a to se ne može učiniti bez ozbiljne promjene u kvaliteti obrazovanja. Za naučni i tehnološki iskorak potrebno je obrazovnom sistemu (i školskom i univerzitetskom) vratiti sistematski pogled na sliku svijeta, naučnu fundamentalnost i ideološki integritet.
Što se tiče trenutne stagnacije u svemirskoj industriji, to nije strašno. Fizički principi na kojima se zasnivaju moderne svemirske tehnologije će još dugo biti traženi u sektoru konvencionalnih satelitskih usluga. Podsjetimo da je čovječanstvo koristilo jedro već 5,5 hiljada godina, a era pare trajala je skoro 200 godina, a tek u dvadesetom stoljeću svijet se počeo ubrzano mijenjati, jer je došlo do još jedne naučne i tehnološke revolucije koja je pokrenula val inovacija i promjena tehnoloških obrazaca, što je na kraju promijenilo svjetsku ekonomiju i politiku. Glavna stvar je biti u izvoru ovih promjena.

Raketni motori na tečno gorivo dali su čovjeku priliku da ode u svemir - u orbite oko Zemlje. Međutim, takve rakete sagorevaju 99% goriva u prvih nekoliko minuta leta. Preostalo gorivo možda neće biti dovoljno za putovanje do drugih planeta, a brzina će biti toliko mala da će putovanje trajati desetinama ili stotinama godina. Nuklearni motori mogu riješiti problem. Kako? Hajde da to shvatimo zajedno.

Princip rada mlaznog motora je vrlo jednostavan: pretvara gorivo u kinetičku energiju mlaza (zakon održanja energije), zbog smjera ovog mlaza, raketa se kreće u prostoru (zakon održanja energije). zamah). Važno je shvatiti da raketu ili letjelicu ne možemo ubrzati na brzinu veću od brzine istjecanja goriva – vrućeg plina koji se vraća nazad.

svemirski brod New Horizons

Šta razlikuje efikasan motor od neuspješnog ili zastarjelog kolege? Prije svega, koliko goriva će motoru trebati da ubrza raketu do željene brzine. Ovaj najvažniji parametar raketnog motora naziva se specifični impuls, koji je definiran kao omjer ukupnog momenta i potrošnje goriva: što je ova brojka veća, to je raketni motor efikasniji. Ako se raketa gotovo u potpunosti sastoji od goriva (što znači da u njoj nema mjesta za teret, granični slučaj), specifični impuls se može smatrati jednakim brzini istjecanja goriva (pogonskog goriva) iz raketne mlaznice. Lansiranje rakete je izuzetno skup poduhvat, uzima se u obzir svaki gram ne samo nosivosti, već i goriva, koje takođe teži i zauzima prostor. Stoga inženjeri odabiru sve aktivnije gorivo, čija jedinica bi dala maksimalan povrat, povećavajući specifični impuls.

Velika većina raketa u istoriji i danas bila je opremljena motorima koji koriste hemijsku reakciju sagorevanja (oksidacije) goriva.

Omogućili su da se dođe do Mjeseca, Venere, Marsa, pa čak i do planeta daleke zone - Jupitera, Saturna i Neptuna. Istina, svemirske ekspedicije su trajale mjesecima i godinama (automatske stanice Pioneer, Voyager, New Horizons, itd.). Treba napomenuti da sve takve rakete troše značajan dio goriva za poletanje sa Zemlje, a zatim nastavljaju letjeti po inerciji uz rijetke trenutke uključivanja motora.

Pioneer svemirski brod

Takvi motori su pogodni za lansiranje raketa u orbitu blizu Zemlje, ali da bi se ubrzalo na barem četvrtinu brzine svjetlosti bit će potrebna nevjerovatna količina goriva (proračuni pokazuju da je potrebno 103200 grama goriva, uprkos činjenica da masa naše Galaksije nije veća od 1056 grama). Očigledno je da su nam za dolazak do najbližih planeta, a još više do zvijezda, potrebne dovoljno velike brzine, koje rakete na tečno gorivo ne mogu pružiti.

Nuklearni motor u gasnoj fazi

Duboki svemir je sasvim druga stvar. Uzmimo, na primjer, Mars, u kojem su "živjeli" pisci naučne fantastike nadaleko: dobro je proučavan i naučno obećavajući, i što je najvažnije, blizu je kao nijedan drugi. Poenta je u „svemirskom autobusu“, koji može da dopremi posadu u razumnom roku, odnosno u najkraćem mogućem roku. Ali postoje problemi sa međuplanetarnim transportom. Teško ga je ubrzati do željene brzine, zadržavajući prihvatljivu veličinu i trošeći razumnu količinu goriva.

RS-25 (Rocket System 25) je raketni motor na tečno gorivo proizvođača Rocketdine, SAD. Korišćen je na jedrilici svemirskog transportnog sistema "Space Shuttle", od kojih je svaki bio opremljen sa tri takva motora. Poznatiji kao SSME motor (engleski Space Shuttle Main Engine - glavni motor spejs šatla). Glavne komponente goriva su tekući kisik (oksidant) i vodonik (gorivo). RS-25 koristi shemu zatvorenog ciklusa (sa naknadnim sagorijevanjem generatorskog plina).

Rješenje bi moglo biti "mirni atom" koji gura svemirske brodove. O stvaranju laganog i kompaktnog uređaja sposobnog da se lansira barem u orbitu, inženjeri su razmišljali još krajem 50-ih godina prošlog stoljeća. Glavna razlika između nuklearnih motora i raketa s motorima s unutarnjim izgaranjem je u tome što se kinetička energija ne dobiva zbog sagorijevanja goriva, već zbog toplinske energije raspada radioaktivnih elemenata. Hajde da uporedimo ove pristupe.

Od tečni motori izlazi vrući "koktel" izduvnih gasova (zakon održanja momenta), nastao tokom reakcije goriva i oksidatora (zakon održanja energije). U većini slučajeva radi se o kombinaciji kisika i vodika (rezultat sagorijevanja vodika je obična voda). H2O ima mnogo veću molarnu masu od vodonika ili helijuma, pa ga je teže ubrzati, specifični impuls za takav motor je 4.500 m/s.

NASA zemaljski testovi novog sistema za lansiranje svemirskih raketa, 2016. (Utah, SAD). Ovi motori će biti instalirani na svemirskom brodu Orion, koji planira misiju na Mars.

AT nuklearnih motora predlaže se korištenje samo vodika i ubrzavanje (grijanje) zbog energije nuklearnog raspada. Dakle, postoji ušteda na oksidantu (kiseoniku), što je već divno, ali ne sve. Budući da vodik ima relativno nisku specifičnu težinu, lakše nam ga je ubrzati do većih brzina. Naravno, mogu se koristiti i drugi plinovi osjetljivi na toplinu (helij, argon, amonijak i metan), ali svi su najmanje dva puta inferiorniji u odnosu na vodonik u najvažnijem - dostižnom specifičnom impulsu (više od 8 km). / s).

Dakle, vredi li izgubiti? Dobitak je toliki da ni složenost dizajna i kontrole reaktora, ni njegova velika težina, pa čak ni opasnost od zračenja ne zaustavljaju inženjere. Štaviše, niko neće krenuti sa površine Zemlje - sklapanje takvih brodova će se vršiti u orbiti.

"Leteći" reaktor

Kako radi nuklearni motor? Reaktor u svemirskom motoru je mnogo manji i kompaktniji od svojih zemaljskih kolega, ali su sve glavne komponente i kontrolni mehanizmi u osnovi isti. Reaktor djeluje kao grijač u koji se dovodi tečni vodonik. Temperature u jezgru dostižu (i mogu da pređu) 3000 stepeni. Zatim se zagrijani plin ispušta kroz mlaznicu.

Međutim, takvi reaktori emituju štetno zračenje. Potrebne su temeljne mjere za zaštitu posade i brojne elektronske opreme od zračenja. Stoga projekti za međuplanetarne brodove s nuklearnim motorom često nalikuju kišobranu: motor se nalazi u zaštićenom zasebnom bloku spojenom s glavnim modulom dugom rešetkom ili cijevi.

"komora za sagorevanje" Jezgra reaktora služi kao nuklearni motor, u kojem se vodonik doveden pod visokim pritiskom zagrijava do 3000 stupnjeva ili više. Ova granica je određena samo otpornošću na toplinu materijala reaktora i svojstvima goriva, iako povećanje temperature povećava specifični impuls.

Gorivni elementi- to su rebrasti (za povećanje površine prijenosa topline) otporni na toplinu cilindri-"čaše" punjene uranijumskim peletima. Oni se „ispiru“ strujom gasa, koji igra ulogu i radnog fluida i hladnjaka reaktora. Cijela konstrukcija je izolirana berilijumskim reflektirajućim ekranima koji ne ispuštaju opasno zračenje prema van. Za kontrolu oslobađanja topline, posebni rotirajući bubnjevi smješteni su pored ekrana.

Postoji niz obećavajućih dizajna nuklearnih raketnih motora, čija implementacija čeka na krilima. Na kraju krajeva, oni će se uglavnom koristiti u međuplanetarnim putovanjima, koja su, po svemu sudeći, odmah iza ugla.

Projekti nuklearnih motora

Ovi projekti su odloženi iz raznih razloga – nedostatka novca, složenosti dizajna, pa čak i potrebe za montažom i montažom u svemiru.

"ORION" (SAD, 1950–1960)

Projekat nuklearno-pulsne svemirske letjelice ("eksploziv") s ljudskom posadom za proučavanje međuplanetarnog i međuzvjezdanog prostora.

Princip rada. Iz brodskog motora, u smjeru suprotnom od leta, izbacuje se nuklearno punjenje malog ekvivalenta i detonira na relativno maloj udaljenosti od broda (do 100 m). Udarna sila se odbija od masivne reflektirajuće ploče na repu broda, "gurajući" ga naprijed.

"PROMETEJ" (SAD, 2002–2005)

Projekat svemirske agencije NASA za razvoj nuklearnog motora za svemirske letjelice.

Princip rada. Motor letjelice trebao se sastojati od joniziranih čestica koje stvaraju potisak i kompaktnog nuklearnog reaktora koji daje energiju za instalaciju. Jonski motor proizvodi potisak od oko 60 grama, ali će moći raditi konstantno. U konačnici, brod će postupno moći pokupiti ogromnu brzinu - 50 km / s, trošeći minimalnu količinu energije.

"PLUTON" (SAD, 1957-1964)

Projekat razvoja nuklearnog ramjet motora.

Princip rada. Zrak kroz prednji dio vozila ulazi u nuklearni reaktor gdje se zagrijava. Vrući zrak se širi, poprima veću brzinu i ispušta se kroz mlaznicu, pružajući potreban potisak.

NERVA (SAD, 1952–1972)

(eng. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) je zajednički program američke Komisije za atomsku energiju i NASA-e za stvaranje nuklearnog raketnog motora.

Princip rada. Tečni hidrogel se dovodi u poseban odjeljak, gdje se zagrijava nuklearnim reaktorom. Vrući plin se širi i oslobađa u mlaznici stvarajući potisak.

Svakih nekoliko godina
novi potpukovnik otkriva Pluton.
Nakon toga, on zove laboratoriju,
da saznamo sudbinu nuklearnog ramjet.

Moderna tema danas, ali mi se čini da je nuklearni ramjet motor mnogo interesantniji, jer ne treba sa sobom nositi radnu tečnost.
Pretpostavljam da se u poruci predsednika radilo o njemu, ali su iz nekog razloga svi danas počeli da pišu o DVORIŠTU???
Da stavim sve na jedno mesto. Kažem vam, radoznale misli se pojavljuju kada shvatite temu. I veoma neprijatna pitanja.

Ramjet motor (ramjet; engleski izraz je ramjet, od ram - ram) - mlazni motor, po uređaju je najjednostavniji u klasi vazdušno-mlaznih motora (ramjet motora). Pripada tipu direktne reakcije WJE, u kojoj se potisak stvara isključivo mlaznom strujom koja teče iz mlaznice. Povećanje pritiska neophodno za rad motora postiže se kočenjem nadolazećeg strujanja vazduha. Ramjet je neoperabilan pri malim brzinama leta, posebno pri nultoj brzini; potreban je jedan ili drugi akcelerator da bi se doveo do radne snage.

U drugoj polovini 1950-ih, u doba hladnog rata, u SAD i SSSR-u razvijeni su ramjet sa nuklearnim reaktorom.


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

Izvor energije ovih ramjet motora (za razliku od drugih ramjet motora) nije kemijska reakcija sagorijevanja goriva, već toplina koju stvara nuklearni reaktor u komori za grijanje radnog fluida. Vazduh iz ulaza u takav ramjet prolazi kroz jezgro reaktora, hladi ga, zagreva se do radne temperature (oko 3000 K), a zatim izlazi iz mlaznice brzinom koja je uporediva sa brzinama izduvnih gasova za najnaprednije hemijski raketni motori. Moguća namjena aviona sa takvim motorom:
- interkontinentalni nosač krstarećih raketa nuklearnog punjenja;
- jednostepeni vazduhoplovni avion.

U obje zemlje stvoreni su kompaktni nuklearni reaktori niskih resursa koji se uklapaju u dimenzije velike rakete. U Sjedinjenim Državama, u okviru istraživačkih programa nuklearnog ramjet Plutona i Toryja, 1964. su obavljena testna paljbena ispitivanja Tory-IIC nuklearnog ramjet motora (režim pune snage 513 MW u trajanju od pet minuta sa potiskom od 156 kN). Testovi letenja nisu obavljeni, program je zatvoren u julu 1964. Jedan od razloga za zatvaranje programa je unapređenje dizajna balističkih projektila sa hemijskim raketnim motorima, čime je u potpunosti obezbeđeno rešavanje borbenih zadataka bez upotrebe šema sa relativno skupim nuklearnim ramjet motorima.
Sada nije uobičajeno govoriti o drugom u ruskim izvorima ...

Projekat Plutona trebao je koristiti taktiku letenja na malim visinama. Ova taktika je omogućila prikrivenost od radara sistema protivvazdušne odbrane SSSR-a.
Da bi se postigla brzina kojom bi radio ramjet, Pluton bi morao biti lansiran sa zemlje pomoću paketa konvencionalnih raketnih pojačivača. Lansiranje nuklearnog reaktora počelo je tek nakon što je Pluton dostigao visinu krstarenja i bio dovoljno uklonjen iz naseljenih područja. Nuklearni motor, koji je davao gotovo neograničen domet, omogućio je raketi da leti u krugovima iznad okeana, čekajući naredbu da supersonično ode do cilja u SSSR-u.

Nacrt dizajna SLAM-a

Odlučeno je da se provede statičko ispitivanje punog reaktora, koji je bio namijenjen za ramjet motor.
Budući da je reaktor Pluton nakon lansiranja postao izuzetno radioaktivan, njegovu dopremu do poligona vršila je posebno izgrađena potpuno automatizirana željeznička pruga. Duž ove linije, reaktor bi se kretao na udaljenosti od oko dvije milje, što je razdvajalo statički testni centar i masivnu zgradu za "demontažu". U zgradi je demontiran "vrući" reaktor radi ispitivanja pomoću opreme na daljinsko upravljanje. Naučnici iz Livermorea pratili su proces testiranja koristeći televizijski sistem koji se nalazio u limenoj šupi daleko od ispitne klupe. Za svaki slučaj, hangar je bio opremljen antiradijacionim skloništem sa dvonedeljnim zalihama hrane i vode.
Samo da bi osigurala zalihe betona potrebnog za izgradnju zidova zgrade za rušenje (debljine šest do osam stopa), vlada Sjedinjenih Država kupila je cijeli rudnik.
Milioni funti komprimiranog zraka pohranjeni su u 25 milja cijevi za proizvodnju nafte. Ovaj komprimovani vazduh trebalo je da se koristi za simulaciju uslova u kojima se ramjet motor nalazi tokom leta pri krstarećoj brzini.
Kako bi osigurao visok tlak zraka u sistemu, laboratorij je pozajmio gigantske kompresore iz baze podmornica (Groton, Connecticut).
Test, tokom kojeg je jedinica radio punom snagom pet minuta, zahtevalo je da se tona vazduha uduva kroz čelične rezervoare koji su bili napunjeni sa više od 14 miliona čeličnih kuglica, prečnika 4 cm. Ovi rezervoari su zagrejani na 730 stepeni pomoću grijaćih elemenata, gdje je spaljeno ulje.

Postavljen na željezničku platformu, Tori-2S je spreman za uspješno testiranje. maja 1964

14. maja 1961. godine inženjerima i naučnicima u hangaru u kojem je eksperiment bio kontrolisan zastao je dah - prvi nuklearni ramjet motor na svijetu, postavljen na jarkocrvenu željezničku platformu, objavio je svoje rođenje uz glasnu graju. Tori-2A je lansiran na samo nekoliko sekundi, tokom kojih nije razvio svoju nominalnu snagu. Međutim, test je ocijenjen uspješnim. Najvažnije je da se reaktor nije zapalio, čega su se neki predstavnici komiteta za atomsku energiju izuzetno bojali. Gotovo odmah nakon testiranja, Merkle je započeo rad na stvaranju drugog Toryjevog reaktora, koji je trebao imati veću snagu uz manju težinu.
Rad na Tori-2B nije napredovao dalje od nacrta. Umjesto toga, Livermori su odmah izgradili Tory-2C, koji je prekinuo tišinu pustinje tri godine nakon što je prvi reaktor testiran. Sedmicu kasnije, ovaj reaktor je ponovo pokrenut i radio je punom snagom (513 megavata) pet minuta. Pokazalo se da je radioaktivnost izduvnih gasova mnogo manja od očekivane. Ovim testovima prisustvovali su i generali vazduhoplovnih snaga i zvaničnici Komiteta za atomsku energiju.

U to vrijeme kupci iz Pentagona, koji su finansirali projekat Pluton, počeli su da sumnjaju. Budući da je projektil lansiran iz Sjedinjenih Država i preletio teritoriju američkih saveznika na maloj visini kako bi izbjegao otkrivanje od strane sovjetskih sistema protuzračne odbrane, neki vojni stratezi su se pitali hoće li projektil predstavljati prijetnju saveznicima? Čak i prije nego što projektil Pluton baci bombe na neprijatelja, prvo će omamiti, smrskati, pa čak i ozračiti saveznike. (Očekivalo se da će Pluton koji prolazi iznad glave proizvesti oko 150 decibela buke na tlu. Za poređenje, raketa koja je poslala Amerikance na Mjesec (Saturn V) pri punom potisku bila je 200 decibela.) Naravno, puknuće bubnih opna bi vam bile najmanji problem da se nađete ispod golog reaktora koji vam leti iznad glave i peče vas kao pile od gama i neutronskog zračenja.

Tori-2C

Dok su kreatori rakete tvrdili da je i Pluton inherentno neuhvatljiv, vojni analitičari su izrazili zbunjenost da nešto tako bučno, vruće, veliko i radioaktivno može ostati neotkriveno tokom vremena koje je potrebno da se misija završi. Istovremeno, američko ratno vazduhoplovstvo već je počelo sa razmeštanjem balističkih raketa Atlas i Titan, koje su bile u stanju da dostignu ciljeve nekoliko sati ispred letećeg reaktora, i protivraketnog sistema SSSR-a, čiji je strah postao glavni podsticaj. za stvaranje Plutona, nikada nije postao prepreka balističkim projektilima, uprkos uspješnim presretanjama na testu. Kritičari projekta smislili su vlastito dekodiranje skraćenice SLAM – sporo, nisko i neuredno – sporo, nisko i prljavo. Nakon uspješnog testiranja rakete Polaris, flota, koja je u početku izrazila interes za korištenje projektila za lansiranje s podmornica ili brodova, također je počela da napušta projekat. I konačno, cijena svake rakete bila je 50 miliona dolara. Odjednom je Pluton bio tehnologija bez primjene, oružje bez odgovarajućih meta.

Međutim, poslednji ekser u Plutonov kovčeg bio je samo jedno pitanje. Toliko je varljivo jednostavno da se Livermorima može oprostiti što su ga namjerno ignorirali. “Gdje provesti letna ispitivanja reaktora? Kako uvjeriti ljude da tokom leta raketa neće izgubiti kontrolu i preletjeti Los Angeles ili Las Vegas na maloj visini? pitao je fizičar iz Livermorea Jim Hadley, koji je na projektu Plutona radio do samog kraja. Trenutno je zadužen za otkrivanje nuklearnih testova koji se izvode u drugim zemljama za diviziju Z. Prema riječima samog Hadleyja, nije bilo garancija da raketa neće izmaći kontroli i pretvoriti se u leteći Černobil.
Predloženo je nekoliko rješenja za ovaj problem. Jedna od njih je lansiranje Plutona u blizini ostrva Wake, gdje bi raketa letjela, presijecajući osmice preko dijela okeana u vlasništvu Sjedinjenih Država. "Vruće" rakete je trebalo da budu potopljene na dubini od 7 kilometara u okeanu. Međutim, čak i kada je Komisija za atomsku energiju pobuđivala umove ljudi o zračenju kao neograničenom izvoru energije, prijedlog da se u okean ispusti mnogo radioaktivno zagađenih raketa bio je dovoljan da se posao obustavi.
1. jula 1964. godine, sedam godina i šest mjeseci nakon početka rada, projekat Pluton zatvorili su Komisija za atomsku energiju i zračne snage.

Svakih nekoliko godina, novi potpukovnik ratnog zrakoplovstva otkrije Pluton, kaže Hadley. Nakon toga poziva laboratoriju da sazna sudbinu nuklearnog ramjet. Entuzijazam potpukovnika nestaje odmah nakon što Hadley progovori o problemima sa zračenjem i letnim testovima. Niko nije zvao Hadley više od jednom.
Ako Pluton želi nekoga da vrati u život, onda će možda uspjeti pronaći nekoliko regruta u Livermoreu. Međutim, neće ih biti mnogo. Ideju o tome šta bi moglo biti pakleno ludo oružje najbolje je ostaviti u prošlosti.

Tehničke karakteristike SLAM rakete:
Prečnik - 1500 mm.
Dužina - 20000 mm.
Težina - 20 tona.
Radijus djelovanja nije ograničen (teoretski).
Brzina na nivou mora - 3 maha.
Naoružanje - 16 termonuklearnih bombi (snaga svake 1 megaton).
Motor je nuklearni reaktor (kapaciteta 600 megavata).
Sistem navođenja - inercijski + TERCOM.
Maksimalna temperatura kože je 540 stepeni Celzijusa.
Materijal okvira je visokotemperaturni nerđajući čelik Rene 41.
Debljina plašta - 4 - 10 mm.

Ipak, nuklearni ramjet obećava kao pogonski sistem za jednostepene vazduhoplovne avione i brzu međukontinentalnu tešku transportnu avijaciju. To je olakšano mogućnošću stvaranja nuklearnog ramjet sposobnog da radi pri podzvučnim i nultim brzinama leta u načinu rada raketnog motora, koristeći ugrađene zalihe radnog fluida. To je, na primjer, zrakoplovna letjelica s nuklearnim ramjetom počinje (uključujući uzlijetanje), opskrbljujući motore radnom tekućinom iz brodskih (ili vanbrodskih) spremnika i, nakon što je već postigao brzine od M = 1, prelazi na korištenje atmosferskog zraka .

Kako je izjavio predsjednik Ruske Federacije V. V. Putin, početkom 2018. „uspješno je lansirana krstareća raketa s nuklearnom elektranom“. Istovremeno, prema njegovim riječima, domet takve krstareće rakete je "neograničen".

Pitam se u kojoj regiji su vršena testiranja i zašto su ih nadležne službe za praćenje nuklearnih testova osudile. Ili je jesenje oslobađanje rutenija-106 u atmosferu nekako povezano s ovim testovima? One. Stanovnici Čeljabinska nisu samo posuti rutenijumom, već i prženi?
A gde je pala ova raketa? Jednostavno rečeno, gdje se podijelio nuklearni reaktor? Na kom dometu? Na Novoj Zemlji?

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

A sada da pročitamo malo o nuklearnim raketnim motorima, iako je ovo sasvim druga priča.

Yaucer raketni motor (dvorište) je tip raketnog motora koji koristi energiju dijeljenja ili sinteze jezgri za stvaranje reaktivne vučne sile. Oni su tekući (zagrijavanje tekućeg radnog fluida u komori za grijanje iz nuklearnog reaktora i plin se uklanja kroz mlaznicu) i pulsno-eksplozivni (nuklearne eksplozije male snage u jednakom vremenskom intervalu).
Tradicionalno dvorište u cjelini je dizajn grijaće komore sa nuklearnim reaktorom kao izvorom topline, sistemom napajanja radnog tijela i mlaznice. Radni fluid (obično vodonik) se dovodi iz rezervoara u jezgro reaktora, gdje se, prolazeći kroz kanale zagrijane reakcijom nuklearnog raspada, zagrijava na visoke temperature, a zatim izbacuje kroz mlaznicu, stvarajući mlazni potisak. Postoje različiti dizajni NRE: čvrsta faza, tečna faza i gasovita faza - koji odgovaraju stanju agregacije nuklearnog goriva u jezgri reaktora - čvrsti, rastopljeni ili visokotemperaturni gas (ili čak plazma).


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

RD-0410 (GRAU indeks - 11B91, poznat i kao "Irgit" i "IR-100") - prvi i jedini sovjetski nuklearni raketni motor 1947-78. Razvijen je u dizajnerskom birou "Khimavtomatika", Voronjež.
U RD-0410 korišten je heterogeni reaktor termičkih neutrona. Dizajn je uključivao 37 gorivnih sklopova prekrivenih toplinskom izolacijom koja ih odvaja od moderatora. ProjektPredviđeno je da tok vodonika prvo prolazi kroz reflektor i moderator, održavajući njihovu temperaturu na sobnoj temperaturi, a zatim ulazi u jezgro, gdje se zagrijava do 3100 K. Na štandu su reflektor i moderator hlađeni odvojenim protok vodonika. Reaktor je prošao kroz značajnu seriju testova, ali nikada nije testiran za cijelo vrijeme rada. Ekstrareaktorski čvorovi su u potpunosti razrađeni.

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

A ovo je američki nuklearni raketni motor. Njegov dijagram je bio na naslovnoj slici


Autor: NASA - Sjajne slike u NASA opisu, javno vlasništvo, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) je zajednički program američke Komisije za atomsku energiju i NASA-e za stvaranje nuklearnog raketnog motora (NRE), koji je trajao do 1972. godine.
NERVA je demonstrirala da je NRE potpuno funkcionalan i pogodan za istraživanje svemira, a krajem 1968. godine SNPO je potvrdio da najnovija modifikacija NERVA-e, NRX/XE, ispunjava zahtjeve za let s posadom na Mars. Iako su NERVA motori napravljeni i testirani na najbolji mogući način i smatrani su spremnima za svemirske letjelice, Nixonova administracija je otkazala veći dio američkog svemirskog programa.

NERVA je ocijenjena kao vrlo uspješan program od strane AEC, SNPO i NASA, koji ispunjava ili čak premašuje svoje ciljeve. Glavni cilj programa bio je "stvaranje tehničke baze za sisteme nuklearnih raketnih motora koji će se koristiti u projektovanju i razvoju pogonskih sistema za svemirske misije". Gotovo svi svemirski projekti koji koriste NRE bazirani su na NERVA NRX ili Pewee dizajnu.

Marsovske misije bile su uzrok NERVINE propasti. Članovi Kongresa iz obje političke stranke odlučili su da bi misija na Mars s ljudskom posadom bila prešutna obaveza Sjedinjenih Država da decenijama podržavaju skupu svemirsku trku. Svake godine, program RIFT je odgađao i NERVA-ini ciljevi postajali su složeniji. Na kraju krajeva, iako je NERVA motor prošao mnoge uspješne testove i imao jaku podršku Kongresa, nikada nije napustio Zemlju.

U novembru 2017. godine, China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) objavila je mapu puta za razvoj kineskog svemirskog programa za period 2017-2045. Njime se posebno predviđa stvaranje broda za višekratnu upotrebu koji pokreće nuklearni raketni motor.