Silnik rakietowy jądrowy dla rosyjskiego statku kosmicznego

8
Silnik rakietowy jądrowy dla rosyjskiego statku kosmicznego

Można rozpocząć ten artykuł od tradycyjnego fragmentu o tym, jak pisarze science fiction przedstawiają śmiałe pomysły, a naukowcy następnie wcielają je w życie. Możesz, ale nie chcesz pisać pieczątkami. Lepiej pamiętać, że nowoczesne silniki rakietowe, zarówno na paliwo stałe, jak i na ciecz, mają więcej niż niezadowalające właściwości w przypadku lotów na stosunkowo duże odległości. Pozwalają wystrzelić ładunek na orbitę okołoziemską i dostarczyć coś na Księżyc, choć taki lot jest droższy. Ale lot na Marsa z takimi silnikami nie jest już łatwy. Podaj im paliwo i utleniacz w wymaganych ilościach. A te objętości są wprost proporcjonalne do odległości, którą należy pokonać.

Alternatywą dla tradycyjnych chemicznych silników rakietowych są silniki elektryczne, plazmowe i nuklearne. Spośród wszystkich alternatywnych silników tylko jeden system osiągnął etap rozwoju silnika - nuklearny (Nuclear Reaction Engine). W Związku Radzieckim i Stanach Zjednoczonych prace nad stworzeniem nuklearnych silników rakietowych rozpoczęły się już w latach 50. ubiegłego wieku. Amerykanie pracowali nad obydwoma wariantami takiej elektrowni: reaktywną i impulsową. Pierwsza koncepcja polega na podgrzaniu płynu roboczego za pomocą reaktora jądrowego, a następnie wypuszczeniu go przez dysze. Pulsacyjny silnik napędu jądrowego z kolei napędza statek kosmiczny poprzez kolejne eksplozje niewielkich ilości paliwa jądrowego.



Również w USA powstał projekt Orion, łączący obie wersje silnika o napędzie atomowym. Dokonano tego w następujący sposób: z ogona statku wyrzucono małe ładunki nuklearne o pojemności około 100 ton trotylu. Za nimi wystrzelono metalowe krążki. W pewnej odległości od statku ładunek został zdetonowany, dysk wyparował, a substancja rozproszyła się w różnych kierunkach. Część wpadła do wzmocnionej części ogonowej statku i przesunęła go do przodu. Niewielki wzrost ciągu powinien był nastąpić poprzez odparowanie płyty przyjmującej uderzenia. Jednostkowy koszt takiego lotu powinien wynosić zaledwie 150 dolarów za kilogram ładunku.

Doszło nawet do punktu testowego: doświadczenie pokazało, że możliwy jest ruch za pomocą kolejnych impulsów, podobnie jak stworzenie płyty rufowej o wystarczającej wytrzymałości. Jednak projekt Orion został zamknięty w 1965 roku jako mało obiecujący. Jest to jednak jak dotąd jedyna istniejąca koncepcja, która umożliwia wyprawy przynajmniej po całym Układzie Słonecznym.

Doszło jedynie do budowy prototypu z silnikiem rakietowym o napędzie atomowym. Były to radziecki RD-0410 i amerykański NERVA. Pracowali na tej samej zasadzie: w „konwencjonalnym” reaktorze jądrowym podgrzewa się płyn roboczy, który po wyrzuceniu z dysz wytwarza ciąg. Płynem roboczym obu silników był ciekły wodór, ale w radzieckim jako substancję pomocniczą zastosowano heptan.

Nacisk RD-0410 wyniósł 3,5 tony, NERVA dał prawie 34, ale miał też duże wymiary: 43,7 metra długości i 10,5 średnicy w porównaniu z odpowiednio 3,5 i 1,6 metra dla radzieckiego silnika. Jednocześnie amerykański silnik był trzykrotnie gorszy od radzieckiego pod względem zasobów – RD-0410 mógł pracować przez godzinę.

Jednak oba silniki, pomimo obietnicy, również pozostały na Ziemi i nigdzie nie latały. Głównym powodem zamknięcia obu projektów (NERVA w połowie lat 70., RD-0410 w 1985 r.) były pieniądze. Charakterystyka silników chemicznych jest gorsza niż silników nuklearnych, ale koszt jednego wystrzelenia statku z silnikiem o napędzie atomowym i tej samej ładowności może być 8-12 razy większy niż wystrzelenie tego samego Sojuza z silnikiem na paliwo ciekłe . Nie uwzględnia to nawet wszystkich kosztów niezbędnych do doprowadzenia silników jądrowych do stanu, w którym nadają się do praktycznego zastosowania.

Likwidacja „tanich” wahadłowców i brak w ostatnim czasie rewolucyjnych przełomów w technologii kosmicznej wymagają nowych rozwiązań. W kwietniu tego roku ówczesny szef Roskosmosu A. Perminow ogłosił zamiar opracowania i uruchomienia zupełnie nowego nuklearnego układu napędowego. To właśnie, zdaniem Roskosmosu, powinno radykalnie poprawić „sytuację” w całej światowej kosmonautyce. Teraz stało się jasne, kto powinien zostać kolejnym rewolucjonistą w astronautyce: rozwój silników o napędzie jądrowym zajmie się Federal State Unitary Enterprise Keldysh Center. Dyrektor generalny przedsiębiorstwa A. Koroteev już zadowolił opinię publiczną Aktualności że wstępny projekt statku kosmicznego do nowego nuklearnego silnika napędowego będzie gotowy w przyszłym roku. Projekt silnika powinien być gotowy do 2019 r., a testy zaplanowano na 2025 r.

Kompleks nazwano TEM – moduł transportowo-energetyczny. Będzie wyposażony w reaktor jądrowy chłodzony gazem. Nie zdecydowano jeszcze, jaki będzie bezpośredni układ napędowy: albo będzie to silnik odrzutowy, taki jak RD-0410, albo elektryczny silnik rakietowy (ERE). Jednak ten ostatni typ nie był jeszcze szeroko stosowany nigdzie na świecie: wyposażono w nie tylko trzy statki kosmiczne. Ale fakt, że reaktor może zasilać nie tylko silnik, ale także wiele innych jednostek, a nawet wykorzystać cały TEM jako elektrownię kosmiczną, przemawia na korzyść elektrycznego silnika napędowego.
8 komentarzy
informacja
Drogi Czytelniku, aby móc komentować publikację, musisz login.
  1. -3
    14 października 2011 14:01
    Czy zanieczyszczają przestrzeń, czy nie myślą o tym?
    nadal nie ma CO, a w kosmosie nie ma drzew, które go pochłaniają
    1. +3
      14 października 2011 17:40
      W kosmosie jest wystarczająco dużo promieniowania, nawet bez naszych silników, samo Słońce jest tego warte.
      Chociaż wyrzucanie wodoru z „obiegu pierwotnego”… To trochę dziwne, czy coś.
  2. Sergh
    +2
    14 października 2011 16:44
    W kosmosie są tylko zieloni ludzie, a oni są w skafandrach kosmicznych, nie obchodzi ich to, są zieloni!
  3. L. Konstantyn
    +1
    14 października 2011 19:07
    Gorzej będzie, jeśli na początku nastąpi awaria lub spadnie proton. i jeszcze gorzej, jeśli trafi do jakiejś wioski, a nie do oceanu.
  4. +3
    14 października 2011 19:21
    Mam po tym wszystkim wrażenie, że ma miejsce zwykła „powódź”.
    NIITP pracuje nad tymi silnikami nuklearnymi od niezliczonej liczby lat i dość regularnie przeprowadzał starty na stanowiskach próbnych w pobliżu Semipałatyńska i oczywiście wszystko dopracował wystarczająco (..i jednocześnie odciął najbardziej szalone opcje)
    Tutaj głównym problemem było i jest - jaka jest wystarczająca motywacja do wystrzelenia tego wszystkiego w kosmos. Jeśli podejmiesz się zadania wysłania naszych ludzi na Marsa, musisz zrozumieć, że jest to tylko międzygalaktyczne cięcie.
    Czas powiedzieć – wystarczy, przyjaciele, już za dużo zjedliście (sam pracuję w tym przemyśle lotniczym i mogę powiedzieć, że dzięki tym niesamowitym drożdżom pieniężnym czołowe mu****y mnożą się jak karaluchy, w technologia jest totalna - nawet w ząb, kluczowe wyniki To, co mamy teraz, jest gorsze niż to, co robiliśmy w latach 80., ale parking jest pełen fajnych „samochodów”, a w instytucie badawczym panuje koszarowa dyscyplina)
    Jeśli chodzi o wykorzystanie kombinacji reaktora jądrowego i elektrycznego silnika odrzutowego – przyjaciele, co robi OKB Fakel?
    Czy wiesz, ile kompletów takich silników produkowano tam rocznie w latach 80-tych? Do tej pory liczba ta budziła duże kontrowersje, ponieważ działanie jednego modułu M100 lub pary M75 koniecznie wymagało reaktora jądrowego na pokładzie satelity (baterie słoneczne nie zapewniają wystarczającej mocy lub stwarzają problemy z powodu wiatru podczas rozpoznania morskiego samolot)
  5. Wołchow
    +2
    15 października 2011 01:53
    Pan Koroteev jest blisko Roskosmosu i struktur globalnych, jest członkiem różnych komisji
    Centrum Keldysha słynie z wciągnięcia ZSRR w „Impas Buranowy”, który pochłonął wiele funduszy i prawdziwych projektów
    nie trzeba się martwić o reaktor i środowisko - to tylko pieniądze dla „naszych ludzi”
  6. 0
    17 października 2011 19:35
    Projekt silnika powinien być gotowy w 2019 roku, a testy zaplanowano na 2025 rok
    meh..
  7. nowik
    0
    1 grudnia 2011 19:37
    Jak dotąd nauka rosyjska w zakresie eksploracji przestrzeni międzyplanetarnych potrafi najlepiej naśladować facet
  8. 0
    3 maja 2013 r. 10:34
    Wątpliwa perspektywa, znając miłość naszych urzędników do łatwych pieniędzy.
  9. 0
    30 października 2016 19:34
    Wszystko idzie dobrze, przez ciernie do gwiazd! Więcej wiary w swoją naukę, przyjaciele!!!