Відкрити головне меню

Я́дерний раке́тний дви́гун (ЯРД) — різновид ракетного двигуна, що використовує енергію поділу або синтезу ядер для створення реактивної тяги. Бувають рідинними (нагрів рідкого робочого тіла у нагрівальній камері від ядерного реактора і виведення газу через сопло) та імпульсно-вибуховими (ядерні вибухи малої потужності через рівні проміжки часу).

ЯРД NERVA

Традиційний ЯРД в цілому являє собою конструкцію з нагрівальної камери з ядерним реактором як джерелом тепла, системи подачі робочого тіла та сопла. Робоче тіло (як правило — водень) подається з баку в активну зону реактора, де, проходячи через нагріті реакцією ядерного розпаду канали, розігрівається до високих температур і далі викидається через сопло, створюючи реактивну тягу. Існують різні конструкції ЯРД: твердофазний, рідиннофазний и газофазний — що відповідають агрегатному стану ядерного палива в активній зоні реактора — твердий, розплав або високотемпературний газ (чи навіть плазма).

В СРСР розгорнута постанова уряду з проблеми створення ЯРД була підписана в 1958 році. Цим документом керування роботами в цілому було покладене на академіків Келдиша М. В., Курчатова І. В. и Корольова С. П.[1]. До робіт були залучені десятки дослідницьких, проектних, конструкторських, будівельних і монтажних організацій. ЯРД активно розроблялися Конструкторським бюро хімавтоматики у Воронежі і випробовувалися в СРСР (див. РД-0410[ru]) та США (див. NERVA[ru]) з середини 1950-х років. Дослідження ведуться і в 2018 році[2].

Зміст

Ядерний імпульсний двигунРедагувати

Атомні заряди потужністю приблизно в кілотонну на етапі зльоту повинні вибухати зі швидкістю один заряд в секунду. Ударна хвиля — хмара плазми, яка розширюється, — повинна прийматися «штовхачем» — потужним металічним диском з теплозахисним покриттям і потім, відбившись від нього, створити реактивну тягу. Імпульс, прийнятий плитою штовхача, через елементи конструкції має передаватися кораблю. Потім, коли висота і швидкість виростуть, частоту вибухів можна зменшити. При зльоті корабель повинен летіти строго вертикально, щоб мінімізувати площу радіоактивного забруднення атмосфери.

В США були проведені декілька випробувань моделі літального апарату з імпульсним приводом (для вибухів використовувалась звичайна хімічна вибухівка). Були отримані позитивні результати щодо принципової можливості керованого польоту аппарату з імпульсним двигуном.

Реальних випробувань імпульсного ЯРД з підривом ядерних пристроїв не проводилось.

Інші розробкиРедагувати

Див. також: Оріон (МКА)

В США космічні розробки з використанням імпульсних ядерних ракетних двигунів здійснювались з 1958 по 1965 рік у рамках проекту «Оріон»[ru] компанією «Дженерал Атомікс»[ru] на замовлення ВПС США.

 
Космічний корабель проекту «Оріон», малюнок художника

Програма розвитку проекту «Оріон» була розрахована на 12 років, розрахункова вартість — 24 мільярди доларів, що співставно з запланованими витратами на місячну програму «Аполлон» («Apollo»). Цікаво, що розробники проводили попередні розрахунки будівництва на базі цієї технології корабля поколінь з масою до 40 млн тонн і екіпажем до 20 000 осіб[3]. Відповідно до їхніх розрахунків один зі зменшених варіантів такого ядерно-імпульсного зорельоту (масою 100 тис. т) міг би досягнути Альфи Центавра за 130 років, розігнавшись до швидкості 10 000 км/с.[4][5] Однак пріоритети змінились, і в 1965 році проект був закритий.

В СРСР аналогічний проект розроблявся в 1950—70х роках[6]. Пристрій містив додаткові хімічні реактивні двигуни, що виводили його на 30-40 км від поверхні, Землі після чого планувалося вмикати основний ядерно-імпульсний двигун. Основною проблемою була міцність экрану-штовхача, який не витримував величезних теплових навантажень від близьких ядерних вибухів. Разом з тим були запропоновані декілька технічних рішень, які дозволяли розробити конструкцію плити-штовхача з достатнім ресурсом. Проект не був завершений.

У 1960-х роках США були на шляху до Місяці. Менш відомим є той факт, що в Зоні 25 (поряд зі знаменитою Зоною 51) на полігоні Невади учені працювали над одним амбіційним проектом — польотом на Марс на ядерних двигунах. Проект був названий NERVA[ru]. Працюючи на повну потужність, ядерний двигун повинен був нагріватися до температури в 2026,7 °C. В січні 1965 року були проведені випробування ядерного ракетного двигуна під кодовою назвою «КІВІ»(KIWI).

В листопаді 2017 року Китайська корпорація аерокосмічної науки і техніки (China Aerospace Science and Technology Corporation, CASC) опублікувала дорожну карту розвитку космічної програми КНР на період 2017—2045 років. Вона передбачає, зокрема, створення багаторазового корабля, що працює на ядерному ракетному двигуні[7].

В лютому 2018 року з’явилися повідомлення про те, що НАСА відновлює науково-дослідницькі роботи по ядерному ракетному двигуну[8][9].

Ядерна електрорушійна установкаРедагувати

З 2010 року в Росії почались роботи над проектом ядерної електрорушійної установки (ЯЕРУ)[ru] (ЯЕРУ) мегаватного класу для космічних транспортних систем[10][11]. За словами директора і генерального конструктора ОАО «НИКИЭТ» Юрія Драгунова, чиє підприємство конструює реакторну установку, за планом ЯЕРУ має бути готова в 2018 році[12][13]. На початок 2016 року завершено ескізне проектування[14], проектну документацію[15], завершені випробування системи управління реактором[16], проведені випробування ТВЕЛ[17], проведені випробування корпусу реактора[18], проведені випробування повномасштабних макетів радіаційного захисту реакторної установки[19].

Див. такожРедагувати

ПриміткиРедагувати

  1. Центр Келдыша, 2003, с. 192
  2. Роскосмос занялся разработкой ядерного космического корабля, Lenta.ru, 28.10.2009.
  3. http://www.astronautix.com/lvs/oritsink.htm Orion Starship — Heat Sink, Encyclopedia Astronautica www.astronautix.com
  4. http://www.astronautix.com/lvs/oriative.htm Orion Starship — Ablative, Encyclopedia Astronautica www.astronautix.com
  5. Looking Back at Orion by Paul Gilster on September 23, 2006, Centauri Dreams (centauri-dreams.org)
  6. Российские ядерные двигатели могут быть использованы при полёте на Марс
  7. Andrew Jones //China sets out long-term space transportation roadmap including a nuclear space shuttle. gbtimes.com. 2017-11-16.
  8. NASA Is Bringing Back Nuclear-Powered Rockets to Get to Mars//Fortune, новостной портал, по информации Bloomberg. 15 февраля 2018.
  9. Даниил Ревадзе//NASA возвращается к идее ядерного двигателя для космических кораблей. Портал hightech.fm. 17 февраля 2018.
  10. В России создается принципиально новая энергодвигательная установка для космических миссий
  11. Росатом разработка новой космической ядерной установки идет по плану
  12. В России собрали первый в мире ТВЭЛ для космической энергоустановки. Lenta.ru. 
  13. Завершены испытания системы управления реактором космической ЯЭДУ. Росатом. 
  14. Первая часть проекта ядерного двигателя для корабля будет заверена в 2012 г
  15. В 2016 году Росатом приступит к созданию космического реактора
  16. Завершены испытания регулирующего органа реактора ЯЭДУ мегаваттного класса
  17. Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России
  18. В России успешно завершены испытания корпуса ядерного реактора для космоса
  19. АО «НИКИЭТ» успешно завершило испытания полномасштабных макетов радиационной защиты реакторной установки для транспортно-энергетического модуля

ЛітератураРедагувати

ПосиланняРедагувати