Внимателно много писма.

Планира се полетен прототип на космически кораб с ядрено задвижване (АЕЦ) в Русия да бъде създаден до 2025 г. Съответната работа е заложена в проекта на Федералната космическа програма за 2016–2025 г. (FKP-25), изпратен от Роскосмос за одобрение в министерствата.

Ядрените енергийни системи се считат за основните обещаващи източници на енергия в космоса при планиране на мащабни междупланетни експедиции. Осигуряването на мегаватова мощност в космоса в бъдеще ще позволи атомната електроцентрала, чието създаване сега се извършва от предприятията на Росатом.

Цялата работа по създаването на атомна електроцентрала протича в предвидените срокове. Можем да кажем с висока степен на увереност, че работата ще бъде завършена навреме, предвидено от целевата програма “, казва Андрей Иванов, ръководител на проекта на отдела за комуникации на държавната корпорация Росатом.

Наскоро проектът завърши два важни етапи: създаден е уникален дизайн на горивния елемент, който осигурява работоспособност при условия на високи температури, големи температурни градиенти, облъчване с висока доза. Успешно приключиха и технологичните изпитания на корпуса на реактора на бъдещия космически енергоблок. Като част от тези тестове тялото беше под налягане и бяха направени 3D измервания в основния метал, обиколната заварка и конусните преходни зони.

Принцип на действие. История на създаването.

С ядрен реакторняма фундаментални трудности за космическите приложения. В периода от 1962 до 1993 г. страната ни е натрупала богат опит в производството на подобни инсталации. Подобна работа беше извършена в Съединените щати. От началото на 60-те години на миналия век в света са разработени няколко вида електрически реактивни двигатели: йонни, стационарни плазмени двигатели, двигатели с аноден слой, импулсни плазмени двигатели, магнитоплазмени, магнитоплазмодинамични.

Работа по създаването на ядрени двигатели за космически кораббяха активно провеждани в СССР и САЩ през миналия век: американците затвориха проекта през 1994 г., СССР през 1988 г. Затварянето на завода беше до голяма степен улеснено от катастрофата в Чернобил, която негативно настрои общественото мнение към използването на ядрена енергия. Освен това тестовете на ядрени инсталации в космоса не винаги се извършваха рутинно: през 1978 г. съветският спътник „Космос-954“ влезе в атмосферата и се срина, разпръсвайки хиляди радиоактивни фрагменти на площ от 100 хиляди квадратни метра. км в северозападните райони на Канада. Съветският съюз плати на Канада парично обезщетениев размер на повече от 10 милиона долара.

През май 1988 г. две организации – Федерацията на американските учени и Комитетът на съветските учени за мир срещу ядрената заплаха – направиха съвместно предложение за забрана на използването на ядрена енергия в космическото пространство. Това предложение не получи формални последици, но оттогава никоя страна не е изстреляла космически кораб с атомни електроцентрали на борда.

Големите предимства на проекта са практически важни експлоатационни характеристики - дълъг експлоатационен живот (10 години експлоатация), значителен интервал на основен ремонт и дълго време на работа с едно включване.

През 2010 г. бяха формулирани технически предложения по проекта. От тази година започна проектирането.

Атомната електроцентрала съдържа три основни устройства: 1) реакторна инсталация с работен флуид и спомагателни устройства (топлообменник-рекуператор и турбогенератор-компресор); 2) електрическа ракетна задвижваща система; 3) хладилник-радиатор.

реактор.

От физическа гледна точка това е компактен реактор за бързи неутрони с газово охлаждане.
Като гориво се използва съединение (диоксид или карбонитрид) на урана, но тъй като конструкцията трябва да е много компактна, уранът има по-високо обогатяване на изотоп 235, отколкото в горивните елементи на конвенционалните (граждански) атомни електроцентраливероятно над 20%. А черупката им е монокристална сплав от огнеупорни метали на базата на молибден.

Това гориво ще трябва да работи при много високи температури. Следователно беше необходимо да се изберат материали, които биха могли да съдържат отрицателните фактори, свързани с температурата, и в същото време да позволят на горивото да изпълнява основната си функция - да загрява газовия топлоносител, с помощта на който ще бъде електричеството произведени.

Хладилник.

Охлаждането на газа по време на експлоатацията на ядрена инсталация е от съществено значение. Как отделяте топлина в космоса? Единственият вариант е охлаждане чрез радиация. Нагрятата повърхност в празнотата се охлажда чрез излъчване на електромагнитни вълни в широк диапазон, включително видима светлина. Уникалността на проекта се състои в използването на специална охлаждаща течност - хелий-ксенонова смес. Инсталацията осигурява висока ефективност.

Двигател.

Принципът на действие на йонния двигател е както следва. В газоразрядната камера се създава разредена плазма с помощта на аноди и катоден блок, разположен в магнитно поле. Йоните на работната среда (ксенон или друго вещество) се „извличат“ от нея от емисионния електрод и се ускоряват в пролуката между него и ускоряващия електрод.

За изпълнение на плана бяха обещани 17 милиарда рубли в периода от 2010 до 2018 г. От тези средства 7,245 милиарда рубли бяха отпуснати на държавната корпорация "Росатом" за създаването на самия реактор. Други 3,955 милиарда - FSUE "Keldysh Center" за създаване на атомна електроцентрала. Още 5,8 милиарда рубли - за RSC Energia, където работният облик на целия транспортен и енергиен модул трябва да бъде формиран в същия срок.

Според плановете до края на 2017 г. ще бъде подготвена ядрена енергийна задвижваща система за завършване на транспортно-енергийния модул (междупланетен летателен модул). До края на 2018 г. атомната електроцентрала ще бъде подготвена за изпитания на летателния проект. Проектът се финансира от федералния бюджет.

Не е тайна, че работата по създаването на ядрени ракетни двигатели започва в САЩ и СССР още през 60-те години на миналия век. докъде са стигнали? И какви проблеми трябваше да срещнете по пътя?

Анатолий Коротеев: Действително работата по използването на ядрената енергия в космоса започва и се провежда активно у нас и в САЩ през 60-те и 70-те години на миналия век.

Първоначално беше поставена задачата да се създадат ракетни двигатели, които вместо химическата енергия от изгаряне на гориво и окислител, ще използват нагряването на водорода до температура от около 3000 градуса. Но се оказа, че такъв директен маршрут все още е неефективен. Получаваме висока тяга за кратко време, но в същото време изхвърляме струя, която при ненормална работа на реактора може да бъде радиоактивно замърсена.

Беше натрупан известен опит, но нито ние, нито американците успяхме да създадем надеждни двигатели по това време. Работиха, но не много, защото нагряването на водорода до 3000 градуса в ядрен реактор е сериозна задача. Освен това имаше проблеми с околната среда по време на наземните тестове на такива двигатели, тъй като радиоактивните струи бяха изпуснати в атмосферата. Вече не е тайна, че такава работа е извършена на полигона Семипалатинск, специално подготвен за ядрени изпитания, който остана в Казахстан.

Тоест два параметъра се оказаха критични - прекомерната температура и радиационните емисии?

Анатолий Коротеев: Като цяло да. Поради тези и някои други причини работата у нас и в САЩ беше спряна или спряна - можете да го оцените по различни начини. И ни се стори неразумно да ги подновяваме по такъв, бих казал, челен начин, за да направим ядрен двигател с всички вече споменати недостатъци. Ние предложихме съвсем различен подход. Той се различава от стария по същия начин, по който хибридната кола се различава от конвенционалната. В нормален автомобил двигателят върти колелата, а при хибридните автомобили се генерира електричество от двигателя и това електричество завърта колелата. Тоест се създава един вид междинна електроцентрала.

Така че ние предложихме схема, при която космическият реактор не загрява изхвърлената от него струя, а генерира електричество. Горещият газ от реактора върти турбината, турбината върти електрическия генератор и компресора, който циркулира работния флуид в затворен контур. Генераторът генерира електричество за плазмения двигател със специфична тяга 20 пъти по-висока от тази на химическите му аналози.

Сложна схема. По същество това е мини-ядрена електроцентрала в космоса. И какви са предимствата му пред ядрен двигател с прямоточно реактивно движение?

Анатолий Коротеев: Основното е, че струята, излизаща от новия двигател, няма да бъде радиоактивна, тъй като през реактора преминава съвсем различен работен флуид, който се съдържа в затворен контур.

Освен това с тази схема не е необходимо да нагряваме водород до прекомерни стойности: в реактора циркулира инертен работен флуид, който се нагрява до 1500 градуса. Сериозно опростяваме задачата си. И в резултат на това ще увеличим специфичната тяга не два пъти, а 20 пъти в сравнение с химическите двигатели.

Друго нещо също е важно: няма нужда от сложни полеви изпитания, за които е необходима инфраструктурата на бившия Семипалатинск полигон, по-специално стендовата база, останала в град Курчатов.

В нашия случай всички необходими тестове могат да бъдат извършени на територията на Русия, без да се включват в дълги международни преговори за използването на ядрена енергия извън тяхната държава.

Извършват ли се подобни работи в други страни сега?

Анатолий Коротеев: Имах среща със заместник-ръководителя на НАСА, обсъдихме въпроси, свързани с връщането на работа върху ядрената енергия в космоса, и той каза, че американците проявяват голям интерес към това.

Напълно възможно е Китай да може да отговори с енергични действия от своя страна, така че работата трябва да се свърши бързо. И не само за да изпревари някого с половин крачка.

Трябва да работим бързо, преди всичко, за да изглеждаме достойно в зараждащото се международно сътрудничество, а то де факто се формира.

Не изключвам възможността в близко бъдеще да се изпълнява международна програма за атомна космическа електроцентрала, подобна на програмата за контролиран термоядрен синтез.

Ракетните двигатели с течно гориво дадоха възможност на човек да отиде в космоса - в околоземни орбити. Но скоростта на реактивния поток в двигателя с течно гориво не надвишава 4,5 km / s, а полетите до други планети изискват десетки километри в секунда. Възможно решение е да се използва енергията на ядрените реакции.

Практическото създаване на ядрени ракетни двигатели (ЯРД) е извършено само от СССР и САЩ. През 1955 г. Съединените щати започват да изпълняват програмата Rover за разработване на ядрен ракетен двигател за Космически кораби... Три години по-късно, през 1958 г., НАСА се включва в проекта, който поставя конкретна задача за кораби с ядрени задвижващи системи – полет до Луната и Марс. От този момент нататък програмата става известна като NERVA, което означава „ядрен двигател за инсталиране на ракети“.

До средата на 70-те години в рамките на тази програма беше планирано да се проектира ядрен витлов двигател с тяга от около 30 тона (за сравнение, двигател с течно гориво от онова време имаше характерна тяга от около 700 тона), но със скорост на изтичане на газ 8,1 km / s. Въпреки това, през 1973 г. програмата е отменена поради промяна в интересите на САЩ към космически совалки.

В СССР проектирането на първите ядрени ракетни двигатели е извършено през втората половина на 50-те години. В същото време съветските дизайнери, вместо да създадат пълномащабен модел, започнаха да правят отделни части от NRM. И след това тези разработки бяха тествани във взаимодействие със специално проектиран импулсен графитен реактор (IGR).

През 70-80-те години на миналия век в КБ "Салют", КБ "Химавтоматики" и НПО "Луч" са създадени проекти на космически ядрени ракети РД-0411 и РД-0410 с тяга съответно 40 и 3,6 тона. По време на процеса на проектиране реакторът, студеният двигател и прототипът на стенд бяха произведени за тестване.

През юли 1961 г. съветският академик Андрей Сахаров обяви проекта за ядрен взрив на среща на водещи ядрени учени в Кремъл. Експлозията имаше конвенционални ракетни двигатели с течно гориво за излитане, докато в космоса трябваше да взриви малки ядрени заряди. Продуктите на делене, произтичащи от експлозията, предават импулса си на кораба, принуждавайки го да лети. Въпреки това, на 5 август 1963 г. в Москва е подписан договор за забрана на ядрени опити в атмосферата, космическото пространство и под вода. Това беше причината за затварянето на програмата за ядрени експлозии.

Възможно е развитието на NRM да е изпреварило времето си. Те обаче не бяха твърде преждевременни. В края на краищата подготовката на пилотиран полет до други планети продължава няколко десетилетия и задвижващите системи за него трябва да бъдат подготвени предварително.

Проектиране на ядрен ракетен двигател

ядрен ракетен двигател(NRE) - реактивен двигател, в който енергията, произтичаща от реакция на ядрен разпад или синтез, загрява работния флуид (най-често водород или амоняк).

Има три вида NRE според вида на горивото за реактора:

• твърда фаза;
• течна фаза;
• газова фаза.

Най-пълното е твърда фазаопция за двигател. Фигурата показва диаграма на най-простия NRE с реактор на твърдо ядрено гориво. Работната течност се намира във външен резервоар. С помощта на помпа се подава в камерата на двигателя. В камерата работният флуид се разпръсква с помощта на дюзи и влиза в контакт с генериращото топлина ядрено гориво. Докато се нагрява, той се разширява и излита от камерата през дюзата с огромна скорост.

Течна фаза- ядреното гориво в активната зона на такъв двигател е в течна форма. Параметрите на тягата на такива двигатели са по-високи от тези на твърдофазните поради по-високата температура на реактора.

V газова фаза NRE горивото (например уран) и работният флуид са в газообразно състояние (под формата на плазма) и се задържат в работната зона от електромагнитно поле. Урановата плазма, нагрята до десетки хиляди градуса, предава топлина на работната среда (например водород), която от своя страна, като се нагрява до високи температури, образува струйна струя.

Според вида на ядрената реакция се разграничават радиоизотопен ракетен двигател, термоядрен ракетен двигател и самият ядрен двигател (използва се енергия на ядрено делене).

Интересен вариант е и импулсен NRE - предлага се да се използва ядрен заряд като източник на енергия (гориво). Такива инсталации могат да бъдат вътрешни и външни.

Основните предимства на NRE са:

• висок специфичен импулс;
• значително съхранение на енергия;
• компактност на задвижващата система;
• възможността за получаване на много висока тяга - десетки, стотици и хиляди тонове във вакуум.

Основният недостатък е високата радиационна опасност на задвижващата система:

• потоци от проникваща радиация (гама лъчение, неутрони) по време на ядрени реакции;
• пренасяне на високорадиоактивни уранови съединения и неговите сплави;
• изтичането на радиоактивни газове с работен флуид.

Следователно стартирането на ядрен двигател е неприемливо за изстрелвания от земната повърхност поради риск от радиоактивно замърсяване.

Намерено интересна статия... По принцип атомните космически кораби винаги са ме интересували. Това е бъдещето на космонавтиката. Обширна работа по тази тема е извършена и в СССР. Статията е точно за тях.

Пространство с атомно захранване. Мечти и реалност.

Доктор на физико-математическите науки Ю. Я. Стависски

През 1950 г. защитих степента си по инженерна физика в Московския механичен институт (ММИ) на Министерството на боеприпасите. Пет години по-рано, през 1945 г., там е създаден Инженерно-физическият факултет, който подготвя специалисти за нова индустрия, чиито задачи са основно производството на ядрени оръжия. Факултетът беше несравним. Наред с фундаменталната физика в обема на университетските курсове (методи на математическата физика, теория на относителността, квантова механика, електродинамика, статистическа физика и други) преподаваха ни пълен набор от инженерни дисциплини: химия, металознание, устойчивост на материалите, теория на механизмите и машините и др. Инженерно-физическият факултет на ММИ, създаден от изключителния съветски физик Александър Илич Лейпунски, прераснал с времето в Московския инженерно-физически институт (МИФИ). Друг инженерно-физически факултет, който също по-късно се сля в МИФИ, е създаден в Московския енергиен институт (MEI), но ако MMI се фокусира върху фундаменталната физика, то в Енергетичния факултет - върху топлината и електрофизиката.

Изучавахме квантовата механика от книгата на Дмитрий Иванович Блохинцев. Представете си изненадата ми, когато по време на назначението ме изпратиха да работя при него. Аз, запален експериментатор (като дете, демонтирах всички часовници в къщата) и изведнъж стигам до известен теоретик. Обзе ме лека паника, но при пристигането на мястото - "Обект Б" на Министерството на вътрешните работи на СССР в Обнинск - веднага разбрах, че напразно се притеснявам.

По това време основната тема на "Обект Б", която до юни 1950 г. всъщност се оглавява от A.I. Лейпунски, вече се е формирал. Тук те създават реактори с разширено възпроизвеждане на ядрено гориво - "бързи размножители". Като директор Блохинцев инициира разработването на нова посока - създаването на атомни двигатели за космически полети. Овладяването на космоса беше стара мечта на Дмитрий Иванович, дори в младостта си той кореспондира и се среща с К.Е. Циолковски. Мисля, че разбирането на гигантските възможности на ядрената енергия, по отношение на калоричността, милиони пъти по-висока от най-добрите химически горива, определя жизнен път DI. Блохинцев.
“Не можеш да видиш лице в лице” ... В онези години не разбирахме много. Едва сега, когато най-после се появи възможността да се съпоставят делата и съдбите на изявени учени от Физико-енергийния институт (ИЕИ) - бившият "Обект Б", преименуван на 31 декември 1966 г. - вярно, струва ми се , се оформя разбирането за идеите, които ги движат по това време. ... При цялото разнообразие от казуси, с които трябваше да се занимава институтът, приоритет научни направлениякоето се оказа в сферата на интересите на нейните водещи физици.

Основният интерес на AIL (както институтът нарича Александър Илич Лейпунски зад гърба си) е развитието на глобална енергетика, базирана на бързи реактори (ядрени реактори, които нямат ограничения върху ресурсите на ядрено гориво). Трудно е да се надцени значението на този наистина „космически“ проблем, на който той посвети последния четвърт век от живота си. Лейпунски похарчи много усилия за отбраната на страната, по-специално за създаването на атомни двигатели за подводници и тежки самолети.

Интересите на Д.И. Блохинцев (прякорът „DI“ се залепи за него) бяха насочени към решаване на проблема с използването на ядрената енергия за космически полети. За съжаление, в края на 50-те години той е принуден да напусне тази работа и да ръководи създаването на международна научен център- Обединен институт за ядрени изследвания в Дубна. Там той се занимава с импулсни бързи реактори - IBR. Това беше последното голямо нещо в живота му.

Един гол, един отбор

DI. Блохинцев, който преподава в Московския държавен университет в края на 40-те години на миналия век, забеляза там и след това покани да работи в Обнинск младия физик Игор Бондаренко, който буквално се възхищаваше от космическите кораби с атомна енергия. Първият му научен съветник е A.I. Лейпунски и Игор, естествено, се занимаваха с неговата тема - бързите развъдчици.

Под Д.И. Блохинцев, група учени, сформирана около Бондаренко, които се обединиха, за да решат проблемите с използването на атомната енергия в космоса. В допълнение към Игор Илич Бондаренко, групата включва: Виктор Яковлевич Пупко, Едвин Александрович Стумбур и авторът на тези редове. Игор беше главният идеолог. Едуин провежда експериментални изследвания на наземни модели на ядрени реактори в космически инсталации. Занимавах се основно с ракетни двигатели с „ниска тяга” (тягата в тях се създава от един вид ускорител – „йонно задвижващо устройство”, което се захранва от енергия от космическа ядрена електроцентрала). Проучихме процесите
течащи в йонни витла, на наземни стойки.

На Виктор Пупко (в бъдеще
той стана началник на отдела за космически технологии на IPPE) имаше много организационна работа. Игор Илич Бондаренко беше изключителен физик. Той фино усети експеримента, постави прости, елегантни и много ефективни експерименти. Мисля, че като никой друг експериментатор и може би дори няколко теоретици, „почувствах“ фундаменталната физика. Винаги отзивчив, открит и доброжелателен, Игор наистина беше душата на института. И до ден днешен IPPE живее с неговите идеи. Бондаренко е живял неоправдано кратък живот. През 1964 г., на 38-годишна възраст, той загива трагично поради лекарска грешка. Сякаш Бог, като видя колко много е направил човекът, реши, че вече е твърде много и заповяда: „Стига“.

Невъзможно е да не си спомня още един уникална личност- Владимир Александрович Малих, технолог „от Бога“, съвременен Лесковски Леви. Ако „продуктите“ на споменатите по-горе учени бяха предимно идеи и изчислени оценки на тяхната реалност, тогава произведенията на Малих винаги имаха изход „в метал“. Неговият технологичен сектор, който по времето на разцвета на IPPE наброяваше повече от две хиляди служители, можеше без преувеличение всичко. Освен това самият той винаги е играл ключова роля.

V.A. Малих започва като лаборант в изследователски институт ядрена физикаМосковският държавен университет, в основата на който има три курса по физика, войната не ми позволи да завърша обучението си. В края на 40-те години той успява да създаде технология за производство на техническа керамика на базата на берилиев оксид, уникален материал, диелектрик с висока топлопроводимост. Преди Малих мнозина неуспешно се бориха за този проблем. А горивна клетка на основата на серийна неръждаема стомана и естествен уран, разработена от него за първата атомна електроцентрала, е чудо и за двамата модерни времена... Или термоемисионната горивна клетка на реакторно-електрически генератор, проектирана от Малих за захранване на космически кораби - "гирлянд". Досега нищо по-добро не се е появило в тази област. Творенията на Малих не бяха демонстрационни играчки, а елементи на ядрената технология. Работили са месеци и години. Владимир Александрович става доктор на техническите науки, лауреат на Ленинската награда, Герой на социалистическия труд. През 1964 г. той трагично загива от последиците от военен шок.

Стъпка по стъпка

S.P. Королев и Д.И. Блохинцев отдавна е мечтал за пилотиран полет в космоса. Между тях са установени тесни работни връзки. Но в началото на 50-те години на миналия век, в разгара на „ студена война“, Средствата не бяха спестени само за военни цели. Ракетната технология се смяташе само за носител на ядрени заряди и дори не мислеха за спътници. Междувременно Бондаренко, знаейки за последните постиженияракетни учени, упорито се застъпваха за създаването на изкуствен спътник на Земята. Впоследствие никой не се сети за това.

Любопитна е историята на създаването на ракетата, която издигна в космоса първия космонавт на планетата Юрий Гагарин. Свързва се с името на Андрей Дмитриевич Сахаров. В края на 40-те години на миналия век той разработи комбиниран термоядрен заряд на делене - "пуф", очевидно, независимо от "баща водородна бомба„Едуард Телър, който предложи подобен продукт, наречен будилник. Телър обаче скоро осъзна, че ядреният заряд на такава схема ще има „ограничена“ мощност, не повече от ~ 500 килотона еквивалент на тол. Това не е достатъчно за „абсолютно“ оръжие, така че „будилникът“ беше изоставен. В Съветския съюз през 1953 г. са взривени бутер RDS-6 на Сахаров.

След успешни тестове и избора на Сахаров за академик, тогавашният ръководител на Министерството на средното машиностроене В.А. Малишев го покани на мястото си и постави задачата да определи параметрите на бомбата от следващото поколение. Андрей Дмитриевич оцени (без подробно проучване) теглото на новия, много по-мощен заряд. Докладът на Сахаров е в основата на постановлението на ЦК на КПСС и Министерския съвет на СССР, което задължава С.П. Королев да разработи балистична ракета-носител за този заряд. Именно тази ракета R-7, наречена Восток, изведе изкуствен спътник на Земята в орбита през 1957 г. и космически кораб с Юрий Гагарин през 1961 г. След разработката вече не се планираше да се използва като носител на тежък ядрен заряд термоядрени оръжиятръгна по другия път.

В началния етап на космическата ядрена програма IPPE, заедно с конструкторското бюро V.N. Челомея разработи ядрена крилата ракета. Тази посока не се развива дълго и завърши с изчисления и тестване на елементи на двигателя, създадени в отдела на V.A. Малиха. Всъщност ставаше дума за нисколетящ безпилотен самолет с прямоточно реактивен ядрен двигател и ядрена бойна глава (един вид ядрен аналог на „бръмчащата буболечка“ – немския V-1). Системата е стартирана с помощта на конвенционални ракетни ускорители. След достигане на зададената скорост, тягата се създава от атмосферен въздух, нагрят от верижната реакция на делене на берилиев оксид, импрегниран с обогатен уран.

Най-общо казано, способността на ракетата да изпълнява определена астронавтична задача се определя от скоростта, която тя придобива след използване на целия запас от работния флуид (гориво и окислител). Изчислява се по формулата на Циолковски: V = c × lnMn / Mk, където c е скоростта на изтичане на работния флуид, а Mn и Mk са началната и крайната маса на ракетата. При конвенционалните химически ракети скоростта на потока се определя от температурата в горивната камера, вида на горивото и окислителя и молекулното тегло на продуктите от горенето. Например, американците са използвали водород като гориво в спускащия се апарат за кацане на астронавти на Луната. Продуктът от неговото изгаряне е вода, чието молекулно тегло е сравнително ниско, а дебитът е 1,3 пъти по-висок, отколкото при изгаряне на керосин. Това е достатъчно спускащият се апарат с астронавтите да достигне повърхността на Луната и след това да ги върне в орбитата на своя изкуствен спътник. При Королев работата с водородно гориво е преустановена заради авария със загинали. Нямахме време да създадем апарат за спускане на Луната за хората.

Един от начините за значително увеличаване на скоростта на изтичане е създаването на ядрени термични ракети. Имахме балистични атомни ракети (BAR) с обсег на действие няколко хиляди километра (съвместен проект на ОКБ-1 и IPPE), докато американците имаха подобни системи от типа Kiwi. Двигателите са тествани на полигони близо до Семипалатинск и в Невада. Принципът на тяхното действие е следният: водородът се нагрява в ядрен реактор до високи температури, преминава в атомно състояние и вече в тази форма изтича от ракетата. В този случай скоростта на изтичане се увеличава повече от четири пъти в сравнение с химическа водородна ракета. Въпросът беше да се разбере до каква температура може да се нагрее водородът в реактор с твърда горивна клетка. Изчисленията дават около 3000 ° К.

В НИИ-1, чийто научен ръководител е Мстислав Всеволодович Келдиш (тогава президент на Академията на науките на СССР), отделът на V.M. Иевлев, с участието на IPPE, беше ангажиран с абсолютно фантастична схема - газофазен реактор, в който протича верижна реакция в газова смес от уран и водород. От такъв реактор водородът изтича десет пъти по-бързо, отколкото от твърдо гориво, докато уранът се отделя и остава в активната зона. Една от идеите включваше използването на центробежно разделяне, когато гореща газова смес от уран и водород се „завихря“ от входящия студен водород, в резултат на което уранът и водородът се разделят, като в центрофуга. Иевлев всъщност се опита да възпроизведе директно процесите в горивната камера на химическа ракета, използвайки като източник на енергия не топлината на изгаряне на горивото, а верижна реакция на делене. Това проправи пътя за пълното използване на енергийната интензивност. атомни ядра... Но въпросът за възможността за изтичане на чист водород (без уран) от реактора остана нерешен, да не говорим за техническите проблеми, свързани с ограничаването на високотемпературните газови смесипри налягане от стотици атмосфери.

Работата на IPPE по балистични атомни ракети е завършена през 1969-1970 г. с „огневи тестове“ на полигона в Семипалатинск на прототип на ядрен ракетен двигател с твърди горивни клетки. Той е създаден от IPPE в сътрудничество с A.D. Конопатов, Московски изследователски институт-1 и редица други технологични групи. Основата на двигателя с тяга от 3,6 тона беше ядрен реактор IR-100 с горивни клетки, изработени от твърд разтвор на уранов карбид и циркониев карбид. Температурата на водорода достига 3000 ° К при мощност на реактора ~ 170 MW.

Ядрени ракети с ниска тяга

Досега говорихме за ракети с тяга, превишаваща теглото им, които биха могли да бъдат изстреляни от повърхността на Земята. В такива системи увеличаването на дебита дава възможност да се намали запасът от работния флуид, да се увеличи полезният товар и да се изостави многостепенната система. Въпреки това, има начини за постигане на практически неограничени скорости на потока, например ускоряване на материята от електромагнитни полета. Работя в тази област в близък контакт с Игор Бондаренко от почти 15 години.

Ускорението на ракета с електрически реактивен двигател (ERE) се определя от съотношението на специфичната мощност на инсталираната върху тях космическа ядрена електроцентрала (KNPP) към скоростта на изтичане. В обозримо бъдеще специфичните мощности на АЕЦ „Козлодуй” очевидно няма да надвишават 1 kW/kg. В този случай е възможно да се създават ракети с ниска тяга, десетки и стотици пъти по-малка от теглото на ракетата, и с много нисък разход на работната течност. Такава ракета може да започне само от орбитата на изкуствен спътник на Земята и, бавно ускорявайки се, да достигне високи скорости.

За полети в рамките на Слънчевата система са необходими ракети със скорост на изтичане 50-500 km / s, а за полети до звездите - "фотонични ракети", които надхвърлят нашето въображение със скорост на изтичане, еднаква скоростСвета. За да се извърши по някакъв начин разумен във времето космически полет на дълги разстояния, е необходима невъобразима специфична мощност на електроцентралите. Въпреки че е невъзможно дори да си представим на какви физически процеси могат да се основават.

Изчисленията показаха, че по време на Голямата конфронтация, когато Земята и Марс са най-близо един до друг, е възможно за една година ядрен космически кораб с екипаж да се прелети до Марс и да се върне в орбитата на изкуствен земен спътник. Общото тегло на такъв кораб е около 5 тона (включително запаса от работния флуид - цезий, равен на 1,6 тона). Тя се определя основно от масата на 5 MW АЕЦ „Козлодуй”, а струйната тяга се определя от двумегаватов лъч цезиеви йони с енергия 7 keV*. Космическият кораб тръгва от орбитата на изкуствен спътник на Земята, влиза в орбитата на спътника на Марс и ще трябва да се спусне на повърхността му на устройство с водороден химически двигател, подобен на американския лунен.

Тази посока се основава на технически решения, възможен вече днес, беше посветен на голям цикъл от IPPE работи.

Йонни двигатели

В онези години се обсъждаха начините за създаване на различни електроджетни задвижващи устройства за космически кораби, като "плазмени оръдия", електростатични ускорители на "прах" или течни капчици. Нито една от идеите обаче нямаше ясна физическа основа. Находката е повърхностна йонизация на цезий.

Още през 20-те години на миналия век американският физик Ървинг Лангмюър открива повърхностната йонизация на алкалните метали. Когато един цезиев атом се изпари от повърхността на метал (в нашия случай волфрам), за който работната функция на електроните е по-голяма от йонизационния потенциал на цезия, той губи слабо свързан електрон в почти 100% от случаите и се оказва да бъде еднозареден йон. По този начин повърхностната йонизация на цезий върху волфрам е физическият процес, който прави възможно създаването на йонно задвижващо устройство с почти 100% използване на работния флуид и с енергийна ефективност, близка до единица.

Нашият колега Стал Яковлевич Лебедев изигра важна роля в създаването на модели на йонно задвижващо устройство от такава схема. С желязната си упоритост и постоянство той преодоля всички препятствия. В резултат на това беше възможно да се възпроизведе в метала плоска триелектродна схема на йонното задвижващо устройство. Първият електрод е волфрамова плоча с размери приблизително 10 × 10 cm с потенциал +7 kV, вторият е волфрамова решетка с потенциал -3 kV, а третият е решетка от ториран волфрам с нулев потенциал. „Молекулярният пистолет“ произведе лъч цезиеви пари, които паднаха през всички решетки върху повърхността на волфрамова плоча. Балансирана и калибрирана метална пластина, така наречената везна, беше използвана за измерване на „силата“, тоест тягата на йонния лъч.

Ускоряващото напрежение към първата решетка ускорява цезиевите йони до 10 000 eV, забавящото напрежение към втората ги забавя до 7000 eV. Това е енергията, с която йоните трябва да напуснат задвижващото устройство, което съответства на скорост на изтичане от 100 km / s. Но йонният лъч, ограничен от пространствения заряд, не може да "излезе в космоса". Обемният заряд на йоните трябва да бъде компенсиран от електрони, за да се образува квазинеутрална плазма, която свободно се разпространява в пространството и създава реактивна тяга. Третата решетка (катод), нагрята от тока, служи като източник на електрони за компенсиране на пространствения заряд на йонния лъч. Втората, "блокираща" решетка предотвратява навлизането на електрони от катода към волфрамова плоча.

Първият опит с модела за йонно задвижване бележи началото на повече от десет години работа. Един от най-новите модели - с порест волфрамов емитер, създаден през 1965 г., дава "тяга" от около 20 g при ток на йонен лъч от 20 A, имаше коефициент на използване на енергия около 90% и на материя - 95% .

Директно преобразуване ядрена топлинав електричество

Все още не са открити начини за директно превръщане на енергията на ядрено делене в електрическа енергия. Все още не можем без междинна връзка - топлинен двигател. Тъй като неговата ефективност винаги е по-малка от единица, „отпадната“ топлина трябва да се изхвърля някъде. На сушата, във водата и във въздуха това не е проблем. В космоса има само един начин - топлинно излъчване... Така АЕЦ „Козлодуй” не може без „охладител-радиатор”. Плътността на излъчване е пропорционална на четвъртата степен на абсолютната температура, поради което температурата на радиатора-хладилник трябва да бъде възможно най-висока. Тогава ще бъде възможно да се намали площта на излъчващата повърхност и съответно масата на електроцентралата. Имахме идея да използваме „директно” преобразуване на ядрената топлина в електричество, без турбина и генератор, което изглеждаше по-надеждно при продължителна работа при високи температури.

От литературата знаехме за произведенията на A.F. Йофе - основателят съветско училищетехническа физика, пионер в изучаването на полупроводниците в СССР. Сега малко хора си спомнят за разработените от него настоящи източници, които са били използвани по време на Великата отечествена война. Тогава повече от един партизански отряд има връзка с континента благодарение на "керосиновите" ТЕГ - термоелектрически генератори на Йофе. „Корона“ от TEG (това беше набор от полупроводникови елементи) беше поставена върху керосинова лампа, а проводниците й бяха свързани към радиооборудване. „Горещите“ краища на елементите се нагряват от пламъка на керосинова лампа, а „студените“ краища се охлаждат на въздух. Топлинният поток, преминаващ през полупроводника, генерира електродвижеща сила, която е достатъчна за комуникационна сесия, а в интервалите между тях TEG зарежда батерията. Когато десет години след Победата посетихме московския завод за ТЕГ, се оказа, че те все още намират продажби. По това време много от жителите на селото имаха енергийно ефективни радиостанции „Родина“ с директни лампи с нажежаема жичка и работещи на батерии. Вместо това често се използват TEG.

Проблемът с керосиновия TEG е неговата ниска ефективност (само около 3,5%) и ниска гранична температура (350 ° K). Но простотата и надеждността на тези устройства привлече разработчиците. По този начин полупроводниковите преобразуватели, разработени от групата на I.G. Гвердците от Сухумския физико-технически институт, намери приложение в космически инсталации от типа Бук.

По едно време А.Ф. Йофе предложи друг термионичен преобразувател - диод във вакуум. Принципът на неговата работа е следният: нагрят катод излъчва електрони, някои от тях, преодолявайки потенциала на анода, вършат работа. От това устройство се очакваше значително по-висока ефективност (20-25%) при Работна температуранад 1000°К. Освен това, за разлика от полупроводника, вакуумният диод не се страхува от неутронно излъчване и може да се комбинира с ядрен реактор... Оказа се обаче, че е невъзможно да се осъществи идеята за „вакуумния“ преобразувател на Йофе. Както при йонно задвижващо устройство, във вакуумен преобразувател трябва да се отървете от пространствения заряд, но този път не от йони, а от електрони. А.Ф. Йофе предложи да се използват микронни междини между катода и анода във вакуумен преобразувател, което е практически невъзможно при условия на високи температури и термични деформации. Тук цезият дойде по-удобно: един цезиев йон, получен поради повърхностна йонизация на катода, компенсира обемния заряд от около 500 електрона! По същество цезиевият преобразувател е „обратно“ йонно задвижващо устройство. Физическите процеси в тях са сходни.

"Гирлянди" от V.A. Малиха

Един от резултатите от работата на IPPE върху термоелектронни преобразуватели е създаването на V.A. Малко и серийно производство в отдела на горивни елементи от последователно свързани термоелектронни преобразуватели - "гирлянди" за реактора Топаз. Те дадоха до 30 V - сто пъти повече от едноелементните преобразуватели, създадени от "конкуриращи се организации" - ленинградската група на MB Барабаш и по-късно – от Института по атомна енергия. Това даде възможност да се „отстрани“ от реактора десетки и стотици пъти повече мощност. Въпреки това, надеждността на системата, натъпкана с хиляди термоелектронни елементи, предизвика опасения. В същото време парните и газовите турбинни централи работеха без прекъсвания, така че обърнахме внимание на „машинното“ преобразуване на ядрената топлина в електричество.

Цялата трудност беше в ресурса, тъй като при полети в дълбок космос турбогенераторите трябва да работят година, две или дори няколко години. За да се намали износването, „оборотите“ (оборотите на турбината) трябва да бъдат възможно най-ниски. От друга страна, турбината работи ефективно, ако скоростта на молекулите на газа или парите е близка до скоростта на нейните лопатки. Затова първо разгледахме използването на най-тежката - живачни пари. Но бяхме уплашени от интензивната радиационно стимулирана корозия на желязо и неръждаема стомана, която се случи в ядрен реактор, охладен с живак. За две седмици корозията „изяде“ горивните елементи на експерименталния бърз реактор Клементин в лабораторията Аргон (САЩ, 1949 г.) и реактора BR-2 в IPPE (СССР, Обнинск, 1956 г.).

Калиевите пари се оказаха примамливи. Реактор с кипящ калий в него беше основата на електроцентралата на космически кораб с ниска тяга, който разработвахме - калиевата пара въртеше турбогенератор. Този "машинен" метод за преобразуване на топлина в електричество позволява да се разчита на ефективност до 40%, докато реалните термоелектронни инсталации дават ефективност от само около 7%. Но АЕЦ „Козлодуй” с „машинно” преобразуване на ядрената топлина в електричество не са разработени. Случаят приключи с пускането на подробен доклад, всъщност - "физическа бележка" към техническия проект на космически кораб с ниска тяга за полет с екипаж до Марс. Самият проект така и не е разработен.

Мисля, че в бъдеще интересът към космическите полети с ядрени ракетни двигатели просто изчезна. След смъртта на Сергей Павлович Королев подкрепата за работата на IPPE върху системите за йонно задвижване и „машинните“ атомни електроцентрали забележимо отслабна. ОКБ-1 се ръководеше от Валентин Петрович Глушко, който не се интересуваше от смели обещаващи проекти. Създаденото от него ОКБ „Енергия“ построи мощни химически ракети и космическия кораб „Буран“, който ще се върне на Земята.

"Бук" и "Топаз" на сателитите от поредицата "Космос".

Работата по създаването на АЕЦ „Козлодуй” с директно преобразуване на топлинна енергия в електрическа енергия, сега като източници на енергия за мощни радиотехнически спътници (космически радарни станции и телевизионни оператори), продължи до началото на преструктурирането. От 1970 до 1988 г. в космоса са изстреляни около 30 радарни спътника с атомни електроцентрали "Бук" с полупроводникови преобразуватели и два с термоемисионни централи "Топаз". "Бук" всъщност беше TEG - полупроводников преобразувател на Йофе, само че вместо керосинова лампа използваше ядрен реактор. Това беше бърз реактор с мощност до 100 kW. Пълният товар на високообогатен уран беше около 30 кг. Топлината от сърцевината се предава от течен метал - евтектична сплав от натрий и калий към полупроводникови батерии. Електрическата мощност достигна 5 kW.

Инсталация "Бук" под научното ръководство на IPPE е разработена от експерти от ОКБ-670 ММ. Бондарюк, по-късно - НПО Красная звезда (главен дизайнер - Г. М. Грязнов). На Днепропетровското конструкторско бюро Южмаш (главен конструктор - М. К. Янгел) беше възложено да създаде ракета-носител за извеждане на спътника в орбита.

Работно време на "Бук" - 1-3 месеца. Ако инсталацията се провали, спътникът се прехвърля на дългосрочна орбита с височина 1000 км. За почти 20 години изстрелвания има три случая на падане на спътника на Земята: два - в океана и един - на сушата, в Канада, в близост до Голямото робско езеро. Космос-954, изстрелян на 24 януари 1978 г., падна там. Работил е 3,5 месеца. Урановите елементи на спътника бяха напълно изгорени в атмосферата. На земята са открити само останки от берилиев рефлектор и полупроводникови батерии. (Всички тези данни са дадени в съвместния доклад на атомните комисии на САЩ и Канада за операция Morning Light.)

В АЕЦ „Топаз” е използван термичен реактор с мощност до 150 kW. Пълното натоварване с уран беше около 12 кг - значително по-малко от това на Бук. Ядрото на реактора бяха горивни елементи - "гирлянди", разработени и произведени от групата на Малих. Те представляваха верига от термоелементи: катодът беше „напръстник“ от волфрам или молибден, пълен с уранов оксид, а анодът беше тънкостенна ниобиева тръба, охладена с течен натрий-калий. Катодната температура достигна 1650 ° C. Електрическата мощност на инсталацията достигна 10 kW.

Първият полетен прототип, спътникът Космос-1818 с инсталацията "Топаз", влиза в орбита на 2 февруари 1987 г. и работи безотказно в продължение на шест месеца, докато запасите от цезий не бъдат изчерпани. Вторият спътник, Космос-1876, беше изстрелян година по-късно. Той работи в орбита почти два пъти по-дълго. Основният разработчик на "Топаз" беше ОКБ ММЗ "Союз", ръководен от С.К. Тумански (бивше конструкторско бюро на конструктора на самолетни двигатели A.A.Mikulin).

Това беше в края на 50-те години на миналия век, когато ние работихме върху устройство за йонно задвижване, а той работеше върху двигател от трета степен, предназначен за ракета, която трябваше да лети около луната и да кацне върху нея. Спомените за лабораторията на Мелников са пресни и до днес. Намираше се в Подлипки (сега гр. Королев), на площадка No 3 на ОКБ-1. Огромна работилница с площ от около 3000 м2, облицована с десетки бюра с осцилоскопи, записващи на 100 мм ролкова хартия (това беше все още отминала ера, днес един персонален компютър би бил достатъчен). На предната стена на цеха има стойка, където е монтирана горивната камера на "лунния" ракетен двигател. Осцилоскопите са свързани към хиляди проводници от сензори за скорост на газ, налягане, температура и други параметри. Денят започва в 9.00 със запалване на двигателя. Работи няколко минути, след което веднага след спиране екип от механици от първа смяна го демонтира, внимателно оглежда и измерва горивната камера. В същото време се анализират осцилоскопските ленти и се дават препоръки за промени в дизайна. Втора смяна - проектантите и работниците в цеха правят препоръчаните промени. На трета смяна на щанда се монтират нова горивна камера и диагностична система. Ден по-късно, точно в 9.00 часа, ще се проведе следващото заседание. И така без почивни дни седмици, месеци. Над 300 опции на двигателя годишно!

Така бяха създадени двигателите на химическите ракети, които трябваше да работят само 20-30 минути. Какво да кажем за изпитанията и модификациите на атомните електроцентрали - изчислението беше, че те трябва да работят повече от една година. Това изискваше наистина гигантски усилия.

Сергеев Алексей, 9 "А" клас МОУ "Средно училище № 84"

Научен консултант: заместник-директор на партньорството с нестопанска цел за научни и иновативни дейности "Томски атомен център"

Ръководител: учител по физика, МОУ "Средно училище № 84" ЗАТО Северск

Въведение

Задвижващите системи на борда на космическия кораб са проектирани да генерират тяга или ъглов импулс. Според вида на използваната тяга задвижващата система се разделя на химическа (CRD) и нехимическа (NHRD). HRM се делят на течни (LPRE), твърдо гориво (ракетни двигатели с твърдо гориво) и комбинирани (KRD). От своя страна нехимичните задвижващи системи се делят на ядрени (NRE) и електрически (ERE). Страхотен учен КонстантинЕдуардович Циолковски преди век създава първия модел на задвижваща система, която работи на твърди и течни горива. След това през втората половина на 20-ти век са извършени хиляди полети, използващи главно двигатели с течно гориво и твърдо гориво.

В момента обаче за полети до други планети, да не говорим за звездите, използването на ракетни двигатели с течно гориво и твърдо гориво става все по-неизгодно, въпреки че са разработени много RD. Най-вероятно възможностите на ракетните двигатели с течно гориво и твърдите горива са напълно изчерпани. Причината тук е, че специфичният импулс на всички химически пътеки за рулиране е нисък и не надвишава 5000 m/s, което изисква продължителна работа на задвижване и съответно големи резерви от гориво, както е обичайно в астронавтиката, за да се развият достатъчно високи скорости. големи стойностичислото на Циолковски, т.е. отношението на масата на заредената ракета към масата на празната. Така НН Енергия, която инжектира 100 тона полезен товар в ниска орбита, има стартова маса от около 3000 тона, което дава стойност за числото Циолковски в рамките на 30.

За полет до Марс например числото на Циолковски трябва да е още по-високо, достигайки стойности от 30 до 50. Лесно е да се прецени, че при полезен товар от около 1000 тона, а именно в такива граници, минималната маса, необходима за Осигурете целия необходим екипаж, започвайки до Марс се колебае. Като се има предвид доставката на гориво за обратния полет към Земята, първоначалната маса на космическия кораб трябва да бъде най-малко 30 000 тона, което очевидно е извън нивото на развитие на съвременната космонавтика, базирана на използване на ракетни двигатели с течно гориво и твърдо гориво.

По този начин, за да се достигне дори до най-близките планети от екипажи с екипаж, е необходимо да се разработят ракети-носители на двигатели, работещи на принципи, различни от химическите задвижващи системи. Най-обещаващи в това отношение са електрическите реактивни двигатели (ERE), термохимичните ракетни двигатели и ядрените реактивни двигатели (NRE).

1 основни понятия

Ракетният двигател е реактивен двигател, който не използва околната среда (въздух, вода) за работа. Най-широко използвани са химическите ракетни двигатели. Разработват се и се изпитват и други видове ракетни двигатели – електрически, ядрени и други. Най-простите ракетни двигатели, работещи на сгъстени газове, също се използват широко в космическите станции и космическите кораби. Обикновено азотът се използва като работен флуид в тях. /1/

Класификация на задвижващите системи

2. Предназначение на ракетните двигатели

Според предназначението си ракетните двигатели се делят на няколко основни типа: ускоряващи (стартиращи), спирачни, крейсерски, контролни и други. Ракетните двигатели се използват предимно за ракети (оттук и името). Освен това в авиацията понякога се използват ракетни двигатели. Ракетните двигатели са основните двигатели в изследването на космоса.

Военните (бойни) ракети обикновено са с твърдо гориво. Това се дължи на факта, че такъв двигател се зарежда фабрично и не изисква поддръжка през целия живот на съхранение и експлоатация на самата ракета. Двигателите с твърдо гориво често се използват като ускорители на космически ракети. Особено широко, в това си качество, те се използват в САЩ, Франция, Япония и Китай.

Ракетните двигатели с течно гориво имат по-високи характеристики на тяга от тези с твърдо гориво. Затова те се използват за изстрелване на космически ракети в орбита около Земята и за междупланетни полети. Основните течни горива за ракети са керосин, хептан (диметилхидразин) и течен водород. За тези видове гориво е необходим окислител (кислород). Като окислители в такива двигатели се използват азотна киселина и втечнен кислород. Азотната киселина е по-ниска от втечнения кислород по отношение на окислителните свойства, но не изисква поддържане на специален температурен режим по време на съхранение, зареждане и използване на ракети

Двигателите за космически полети са различни от земни темиче те, с възможно най-малка маса и обем, трябва да генерират колкото е възможно повече енергия. Освен това те са обект на такива изисквания като изключително висока ефективност и надеждност, значително време на работа. Според вида на използваната енергия задвижващите системи на космическите кораби се подразделят на четири вида: термохимични, ядрени, електрически, слънчеви - плавателни. Всеки от тези видове има своите предимства и недостатъци и може да се използва при определени условия.

В момента космически кораби, орбитални станции и безпилотни земни спътници се изстрелват в космоса с ракети, оборудвани с мощни термохимични двигатели. Има и миниатюрни двигатели с ниска тяга. Това е миниатюрно копие на мощни двигатели. Някои от тях може да се поберат в дланта на ръката ви. Тягата на такива двигатели е много малка, но е достатъчна, за да се контролира позицията на кораба в космоса.

3. Термохимични ракетни двигатели.

Известно е, че в двигателя вътрешно горене, пещта на парен котел - където и да става горене, атмосферният кислород взема активно участие. В космоса няма въздух, а за да работят ракетните двигатели в космоса е необходимо да има два компонента – гориво и окислител.

В течни термохимични ракетни двигатели като гориво се използват алкохол, керосин, бензин, анилин, хидразин, диметилхидразин и течен водород. Като окислители се използват течен кислород, водороден прекис и азотна киселина. Може би в бъдеще течният флуор ще се използва като окислител, когато се измислят методи за съхранение и използване на такъв активен химикал.

Горивото и окислителят за течни реактивни двигатели се съхраняват отделно, в специални резервоари и се изпомпват в горивната камера с помощта на помпи. Когато се комбинират в горивната камера, се развива температура до 3000 - 4500 ° C.

Продуктите от горенето, разширявайки се, придобиват скорост от 2500 до 4500 m / s. Изтласквайки се от тялото на двигателя, те създават реактивна тяга. Освен това, колкото по-голяма е масата и скоростта на изтичане на газ, толкова по-голяма е силата на тягата на двигателя.

Обичайно е да се оценява специфичната тяга на двигателите по количеството на тягата, създадено от единица маса гориво, изгорено в секунда. Тази стойност се нарича специфичен импулс на ракетния двигател и се измерва в секунди (kg тяга / kg изгорено гориво за секунда). Най-добрите ракетни двигатели с твърдо гориво имат специфичен импулс до 190 s, тоест 1 кг гориво, изгарящо за една секунда, създава тяга от 190 кг. Водородно-кислородният ракетен двигател има специфичен импулс от 350 s. На теория, водородно-флуорен двигател може да развие специфичен импулс от повече от 400 секунди.

Често използваната схема на ракетен двигател с течно гориво работи по следния начин. Компресираният газ създава необходимото налягане в резервоарите за криогенно гориво, за да предотврати образуването на газови мехурчета в тръбопроводите. Помпите доставят гориво на ракетните двигатели. Горивото се впръсква през горивната камера голям бройдюзи. Окислител също се впръсква в горивната камера през дюзите.

Във всяка кола по време на изгарянето на горивото се образуват големи топлинни потоци, нагряващи стените на двигателя. Ако не охладите стените на камерата, тя бързо ще изгори, независимо от какъв материал е направена. Реактивният двигател с течно гориво обикновено се охлажда от един от компонентите на горивото. За това камерата е направена с две стени. Компонентът на студеното гориво тече в пролуката между стените.

Алуминий "href =" / text / category / alyuminij / "rel =" bookmark "> алуминий и др. Особено като добавка към конвенционалното гориво, като водород-кислород. Такива "тройни композиции" са в състояние да осигурят възможно най-високата скорост за изтичане на химически горива - до 5 km / s. Но това на практика е границата на ресурсите на химията. На практика не може да направи повече. Въпреки че ракетните двигатели с течно гориво все още преобладават в предложеното описание, трябва да се каже, че термохимикал за първи път в историята на човечеството е създаден ракетен двигател на твърдо гориво - Твърдо гориво Горивото - например специален барут - се намира директно в горивната камера Горивна камера с реактивна дюза, пълна с твърдо гориво - това е цялата структура. твърдо горивозависи от предназначението на ракетата с твърдо гориво (стартова, маршова или комбинирана). За ракетите с твърдо гориво, използвани във военните дела, е характерно наличието на стартови и маршеви двигатели. Стартовият двигател с твърдо гориво развива висока тяга за много кратко време, което е необходимо за излизане на ракетата от пусковата установка и първоначалното й ускорение. Маршетото твърдо гориво е проектирано да поддържа постоянна скорост на полета на ракетата в основния (маршевия) участък на траекторията на полета. Разликите между тях са основно в конструкцията на горивната камера и профила на горивната повърхност на горивния заряд, които определят скоростта на изгаряне на горивото, от която зависи времето за работа и тягата на двигателя. За разлика от такива ракети, космическите ракети-носители за изстрелване на земни спътници, орбитални станции и космически кораби, както и междупланетните станции работят само в стартов режим от изстрелването на ракетата до изстрелването на обекта в орбита около Земята или до междупланетна траектория. Като цяло ракетните двигатели с твърдо гориво нямат много предимства пред двигателите с течно гориво: те са лесни за производство, могат да се съхраняват дълго време, винаги са готови за действие и са относително взривобезопасни. Но по отношение на специфичната тяга двигателите на твърдо гориво са с 10-30% по-ниски от течните.

4 електрически ракетни двигателя

Почти всички ракетни двигатели, обсъдени по-горе, развиват огромна сила на тяга и са предназначени да изстрелват космически кораби в орбита около Земята и да ги ускоряват до космически скорости за междупланетни полети. Съвсем друг е въпросът - задвижващи системи за космически кораби, вече изведени в орбита или в междупланетната траектория. Тук като правило са необходими двигатели с ниска мощност (няколко киловата или дори вата), които могат да работят стотици и хиляди часове и да се включват и изключват многократно. Те ви позволяват да поддържате полет в орбита или по дадена траектория, компенсирайки съпротивлението на полета, създадено от горните слоеве на атмосферата и слънчевия вятър. В електрическите ракетни двигатели работният флуид се ускорява до определена скорост чрез нагряване с електрическа енергия. Електричеството идва от слънчеви панелиили атомна електроцентрала. Методите за нагряване на работния флуид са различни, но в действителност той се използва главно чрез електрическа дъга. Той се е доказал като много надежден и издържа на голям брой включвания. Водородът се използва като работна среда в електродъговите двигатели. Електрическата дъга нагрява водорода до много висока температура и го превръща в плазма, електрически неутрална смес от положителни йони и електрони. Скоростта на изтичане на плазма от двигателя достига 20 km / s. Когато учените решат проблема с магнитната изолация на плазмата от стените на камерата на двигателя, тогава ще бъде възможно значително да се повиши температурата на плазмата и да се доведе скоростта на потока до 100 km / s. Първият електрически ракетен двигател е разработен в Съветския съюз през годините. под ръководството (по-късно той става създател на двигатели за съветски космически ракети и академик) в известната газодинамична лаборатория (GDL). /10/

5.Други видове двигатели

Има и по-екзотични проекти на ядрени ракетни двигатели, при които делящото се вещество е в течно, газообразно или дори плазмено състояние, но изпълнението на такива структури при модерно нивотехника и технология са нереалистични. Съществуват, докато са на теоретичен или лабораторен етап, следните проекти за ракетни двигатели

Импулсни ядрени ракетни двигатели, използващи енергията на експлозии на малки ядрени заряди;

Термоядрени ракетни двигатели, които могат да използват водороден изотоп като гориво. Енергийната производителност на водорода в такава реакция е 6,8 * 1011 KJ / kg, тоест приблизително два порядъка по-висока от производителността на реакциите на ядрено делене;

Слънчеви ветроходни двигатели - в които се използва налягането на слънчевата светлина (слънчев вятър), чието съществуване е експериментално доказано от руски физик още през 1899 година. Чрез изчисление учените са установили, че апарат с маса 1 тон, оборудван с платно с диаметър 500 m, може да лети от Земята до Марс за около 300 дни. Въпреки това, ефективността на слънчевото платно намалява бързо с разстоянието от Слънцето.

6 ядрени ракетни двигателя

Един от основните недостатъци на ракетните двигатели с течно гориво е свързан с ограничения дебит на газове. В ядрените ракетни двигатели изглежда възможно да се използва колосалната енергия, освободена при разлагането на ядреното "гориво", за нагряване на работното вещество. Принципът на работа на ядрените ракетни двигатели е почти същият като принципа на работа на термохимичните двигатели. Разликата се крие във факта, че работният флуид се нагрява не поради собствената си химическа енергия, а поради „външната“ енергия, освободена по време на вътреядрена реакция. Работната течност преминава през ядрен реактор, в който протича реакцията на делене на атомни ядра (например уран) и в същото време се нагрява. Ядрените ракетни двигатели елиминират нуждата от окислител и следователно може да се използва само една течност. Като работен флуид е препоръчително да се използват вещества, които позволяват на двигателя да развие висока сила на тяга. На това условие най-пълно отговаря водородът, следван от амоняк, хидразин и вода. Процесите, при които се отделя ядрена енергия, се подразделят на радиоактивни трансформации, реакции на делене на тежки ядра и реакция на сливане на леки ядра. Радиоизотопните трансформации се осъществяват в т. нар. изотопни енергийни източници. Специфичната масова енергия (енергията, която вещество с тегло 1 kg може да освободи) на изкуствените радиоактивни изотопи е много по-висока от тази на химическите горива. Така за 210Ро тя е равна на 5 * 10 8 KJ / kg, докато за най-енергичното химическо гориво (берилий с кислород) тази стойност не надвишава 3 * 10 4 KJ / kg. За съжаление, такива двигатели се използват космически ракети-носителивсе още не е рационално. Причината за това е високата цена на изотопното вещество и трудността на работа. В крайна сметка изотопът освобождава енергия постоянно, дори когато се транспортира в специален контейнер и когато ракетата е паркирана на старта. Ядрените реактори използват по-енергийно ефективно гориво. По този начин специфичната масова енергия на 235U (делящият се изотоп на урана) е 6,75 * 10 9 kJ / kg, тоест около порядък по-висока от тази на изотопа 210Ро. Тези двигатели могат да се включват и изключват, ядреното гориво (233U, 235U, 238U, 239Pu) е много по-евтино от изотопното гориво. В такива двигатели като работна течност може да се използва не само вода, но и по-ефективни работни вещества - алкохол, амоняк, течен водород. Специфичната тяга на двигател с течен водород е 900 s. В най-простата схема на ядрен ракетен двигател с реактор, работещ на твърдо ядрено гориво, работният флуид се намира в резервоара. Помпата го доставя до камерата на двигателя. Разпръсквайки с помощта на дюзи, работният флуид влиза в контакт с генериращото топлина ядрено гориво, нагрява се, разширява се и с висока скорост се изхвърля през дюзата. Ядреното гориво превъзхожда всеки друг вид гориво в съхранението на енергия. Тогава възниква естествен въпрос - защо инсталациите на това гориво все още имат относително малка специфична тяга и голяма маса? Факт е, че специфичната тяга на твърдофазен ядрен ракетен двигател е ограничена от температурата на делящия се материал и електроцентралапри работа излъчва силно йонизиращо лъчение, което има вредно въздействие върху живите организми. Биологичната защита срещу такова излъчване е от голямо значение и не е приложима в космоса самолет... Практическото развитие на ядрени ракетни двигатели, използващи твърдо ядрено гориво, започва в средата на 50-те години на 20-ти век в Съветския съюз и Съединените щати, почти едновременно с изграждането на първия атомни електроцентрали... Работата е извършена в атмосфера на повишена секретност, но е известно, че подобни ракетни двигатели все още не са получили реална употреба в астронавтиката. Досега всичко се ограничаваше до използването на изотопни източници на електричество с относително ниска мощност на безпилотни изкуствени спътнициЗемята, междупланетен космически кораб и световноизвестният съветски "луноход".

7. Ядрени реактивни двигатели, принцип на действие, методи за получаване на импулс в NRE.

NRE получиха името си поради факта, че създават тяга чрез използването на ядрена енергия, тоест енергията, която се освобождава в резултат на ядрени реакции. В общ смисъл тези реакции означават всякакви промени в енергийното състояние на атомните ядра, както и трансформация на едни ядра в други, свързани с пренареждане на структурата на ядрата или промяна в броя на елементарните частици, съдържащи се в тях - нуклони. Освен това, както е известно, ядрените реакции могат да се появят или спонтанно (т.е. спонтанно), или да бъдат предизвикани изкуствено, например, когато някои ядра са бомбардирани с други (или елементарни частици). Реакциите на ядрено делене и синтез по отношение на енергията надвишават химична реакциямилиони и десетки милиони пъти, съответно. Това се дължи на факта, че енергията химическа връзкаатомите в молекулите са много пъти по-малко от енергията на ядрената връзка на нуклоните в ядрото. Ядрената енергия в ракетните двигатели може да се използва по два начина:

1. Освободената енергия се използва за загряване на работния флуид, който след това се разширява в дюзата, точно както при конвенционален ракетен двигател.

2. Ядрената енергия се превръща в електрическа енергия и след това се използва за йонизиране и ускоряване на частиците на работния флуид.

3. И накрая, импулсът се създава от самите продукти на делене, образувани в процеса, напр. огнеупорни метали- волфрам, молибден) се използват за придаване на специални свойства на делящите се вещества.

Горивните елементи на реактора в твърда фаза са пробити от канали, през които протича работният флуид NRE, като постепенно се нагрява. Каналите имат диаметър от порядъка на 1-3 mm, а общата им площ е 20-30% от напречното сечение на сърцевината. Активната зона е окачена посредством специална решетка вътре в корпуса, така че да може да се разширява при нагряване на реактора (в противен случай би се срутила поради термични напрежения).

Сърцевината изпитва големи механични натоварвания, свързани с действието на значителни хидравлични спадове на налягането (до няколко десетки атмосфери) от течащия работен флуид, термични напрежения и вибрации. Увеличаването на размера на активната зона по време на нагряване на реактора достига няколко сантиметра. Активната зона и рефлекторът са поставени вътре в здраво тяло, което възприема налягането на работния флуид и тягата, генерирана от струйната дюза. Корпусът е затворен със здрав капак. В него са разположени пневматични, пружинни или електрически задвижващи механизми на регулиращи тела, възли за закрепване на NRE към космическия кораб, фланци за свързване на NRE с тръбопроводи за подаване на работния флуид. Върху капака може да се постави и турбо помпа.

8 - дюза,

9 - Приставка за разширяване на дюзата,

10 - Избор на работно вещество за турбината,

11 - Силово тяло,

12 - Контролен барабан,

13 - Изпускане на турбината (използва се за контрол на ориентацията и увеличаване на тягата),

14 - Пръстен на задвижванията на контролните барабани)

В началото на 1957 г. се определя окончателното направление на работата на лабораторията в Лос Аламос и се взема решение за изграждане на графитен ядрен реактор с диспергирано в графит ураново гориво. Създаденият в тази посока реактор Kiwi-A е тестван през 1959 г. на 1 юли.

Американски твърдотелен ядрен реактивен двигател XE Primeна тестов стенд (1968)

В допълнение към изграждането на реактора, лабораторията в Лос Аламос беше в разгара си по изграждането на специален тестов полигон в Невада, а също така изпълни редица специални поръчки на ВВС на САЩ в свързани области (разработване на отделни TNRD единици). От името на лабораторията в Лос Аламос всички специални поръчки за производството на отделни единици бяха изпълнени от следните компании: Aerojet General, подразделение на Rocketdyne на North American Aviation. През лятото на 1958 г. целият контрол върху изпълнението на програмата Rover е прехвърлен от ВВС на САЩ към новоорганизираното Национално управление по аеронавтика и космос (НАСА). В резултат на специално споразумение между CAE и NASA, в средата на лятото на 1960 г. е сформиран Office of Space Nuclear Engines под ръководството на G. Finger, който по-късно оглавява програмата Rover.

Резултатите от шест „горещи теста“ на ядрени реактивни двигатели са много обнадеждаващи и в началото на 1961 г. е издаден доклад за изпитване на реактора в полет (RJFT). Тогава, в средата на 1961 г., стартира проектът Nerva (използване на ядрен двигател за космически ракети). Aerojet General беше избран за главен изпълнител, а Westinghouse за подизпълнител, отговорен за изграждането на реактора.

10.2 Работа по TNRE в Русия

Американски "href =" / text / category / amerikanetc / "rel =" bookmark "> Американски, руски учени използваха най-икономичните и ефективни тестове на отделни горивни елементи в изследователски реактори. Салют ", KB Khimavtomatiki, IAE, NIKIET и NPO Luch (PNITI) за разработване на различни проекти на космически ядрени двигатели и хибридни ядрени задвижващи агрегати.В КБ Химавтоматики под научното ръководство на НИИТП (реакторните елементи отговаряха за FEI, IAE, NIKIET, NIITVEL, НПО "Луч", MAI) създадена ДВОР РД 0411и ядрен двигател с минимални размери RD 0410с тяга съответно 40 и 3,6 тона.

В резултат на това бяха произведени реактор, "студен" двигател и прототип на стенд за изпитване на газообразен водород. За разлика от американския, със специфичен импулс не повече от 8250 m / s, съветският TNRE, поради използването на по-топлоустойчиви и усъвършенствани горивни елементи и висока температура в сърцевината, имаше този показател, равен на 9100 m / s и по-високи. Стендовата база за тестване на TNRM на съвместната експедиция на НПО "Луч" се намираше на 50 км югозападно от град Семипалатинск-21. Тя започва работа през 1962 г. В годините. на полигона бяха изпитани пълномащабните горивни елементи на прототипите на ядрения ракетен двигател. В този случай отпадъчният газ е влязъл в затворената изпускателна система. Стендовият комплекс Байкал-1 за пълноразмерни тестове на ядрени двигатели се намира на 65 км южно от град Семипалатинск-21. От 1970 до 1988 г. са извършени около 30 "горещи старта" на реакторите. В същото време мощността не надвишава 230 MW със скорост на водородния поток до 16,5 kg/sec и температурата на изхода на реактора 3100 K. Всички изстрелвания бяха успешни, без аварии и по план.

Съветският TYRD RD-0410 - единственият работещ и надежден индустриален ядрен ракетен двигател в света

В момента подобна работа на депото е преустановена, въпреки че оборудването се поддържа в относително ефективно състояние. Стендовата база на НПО Луч е единственият експериментален комплекс в света, където е възможно да се извършват изпитания на елементи от реактори NRD без значителни финансови и времеви разходи. Възможно е възобновяването в Съединените щати на работата по TNRE за полети до Луната и Марс в рамките на програмата Инициатива за космически изследвания с планираното участие на специалисти от Русия и Казахстан да доведе до възобновяване на базата Семипалатинск и изпълнението на експедицията „Марсианец” през 2020 г. ...

Основни характеристики

Специфичен импулс на водород: 910 - 980 сек(теория до 1000 сек).

· Скорост на изтичане на работния флуид (водород): 9100 - 9800 m / sec.

· Постижима тяга: до стотици и хиляди тона.

· Максимални работни температури: 3000°C - 3700°C (краткосрочно активиране).

· Срок на експлоатация: до няколко хиляди часа (периодично активиране). /5/

11. Устройство

Устройство на съветския твърдофазен ядрен ракетен двигател РД-0410

1 - линия от резервоара за работна течност

2 - турбо помпа

3 - регулиращо задвижване на барабана

4 - радиационна защита

5 - регулиращ барабан

6 - забавител

7 - горивен агрегат

8 - корпус на реактора

9 - огнено дъно

10 - линия за охлаждане на дюзата

11- камера за дюзи

12 - дюза

12.Принцип на работа

TNRP по принципа си на действие е високотемпературен реактор-топлообменник, в който се вкарва работен флуид (течен водород) под налягане и при нагряване до високи температури (над 3000 ° C) се изхвърля през охладена дюза. Регенерирането на топлината в дюзата е много полезно, тъй като позволява на водорода да се нагрява много по-бързо и чрез използване на значително количество топлинна енергия да увеличи специфичния импулс до 1000 сек (9100-9800 m/s) .

Реактор за ядрен ракетен двигател

MsoNormalTable ">

Работно тяло

Плътност, g / cm3

Специфична тяга (при посочените температури в нагревателната камера, ° K), сек

0,071 (течност)

0,682 (течност)

1000 (течност)

не. Дън

не. Дън

не. Дън

(Забележка: Налягането в нагревателната камера е 45,7 атм, разширение до налягане от 1 атм с постоянен химичен състав на работния флуид) /6/

15.Предимства

Основното предимство на TNRE пред химическите ракетни двигатели е получаването на по-висок специфичен импулс, значително съхранение на енергия, компактност на системата и възможност за получаване на много висока тяга (десетки, стотици и хиляди тонове във вакуум. Като цяло, специфичният импулс, постигнат във вакуум, е по-голям от този на отработено двукомпонентно химическо ракетно гориво (керосин-кислород, водород-кислород) с 3-4 пъти, а при работа при най-висок топлинен интензитет с 4-5 пъти. ), такива двигатели могат да бъдат произведени за кратко време и ще имат разумна цена. допълнителна употребаманеври на смущения, използващи гравитационното поле на големите планети (Юпитер, Уран, Сатурн, Нептун), постижимите граници на изучаване на Слънчевата система се разширяват значително, а времето, необходимо за достигане до далечни планети, се намалява значително. В допълнение, TNRE може успешно да се използва за космически кораби, работещи в ниски орбити на планети-гиганти, използвайки тяхната разредена атмосфера като работна среда, или за работа в тяхната атмосфера. /осем/

16.Недостатъци

Основният недостатък на TNRE е наличието на мощен поток от проникваща радиация (гама лъчение, неутрони), както и отстраняването на силно радиоактивни уранови съединения, огнеупорни съединения с индуцирана радиация и радиоактивни газове с работен флуид. В тази връзка TNRE е неприемлив за наземни изстрелвания, за да се избегне влошаване екологична ситуацияна мястото на изстрелване и в атмосферата. /четиринадесет/

17. Подобряване на характеристиките на турбинния двигател. Хибрид TYRD

Както всеки ракетен двигател или всеки двигател като цяло, твърдофазният ядрен реактивен двигател има значителни ограничения по отношение на постижимите критични характеристики... Тези ограничения представляват невъзможността на устройството (TNRD) да работи в температурен диапазон, надхвърлящ диапазона на максималните работни температури. строителни материалидвигател. За разширяване на възможностите и значително увеличаване на основните работни параметри на TNRE могат да се прилагат различни хибридни схеми, при които TNRE играе ролята на източник на топлина и енергия и се използват допълнителни физически методи за ускоряване на работните тела. Най-надеждната, практически осъществима и с високи характеристики по отношение на специфичен импулс и тяга е хибридна схема с допълнителна MHD верига (магнитохидродинамична верига) за ускоряване на йонизиран работен флуид (водород и специални добавки). /13/

18. Радиационна опасност от NRE.

Работещият NRE е мощен източник на радиация - гама и неутронно лъчение. Без специални мерки радиацията може да причини неприемливо нагряване на работния флуид и конструкцията в космическия кораб, крехкост на метални конструкционни материали, разрушаване на пластмаса и стареене на гумени части, нарушаване на изолацията на електрическите кабели и унищожаване на електронно оборудване. Радиацията може да причини индуцирана (изкуствена) радиоактивност на материалите – тяхното активиране.

Понастоящем проблемът с радиационната защита на космически кораби с ядрени двигатели се счита по принцип за решен. Решени са също и основни въпроси, свързани с поддръжката на NRE на изпитателни стендове и стартови площадки. Въпреки че действащият НРЕ представлява опасност за обслужващия персонал, „вече ден след приключване на експлоатацията на НРЕ е възможно без лични предпазни средства да бъде за няколко десетки минути на разстояние 50 м от НРЕ и дори Приближете го. Най-простите средства за защита позволяват на обслужващия персонал да влезе в работната зона Двор скоро след тестване.

Нивото на замърсяване на стартовите комплекси и околната среда, очевидно, няма да бъде пречка за използването на NRE на по-ниските степени на космическите ракети. Проблемът с радиационната опасност за околната среда и персонала по поддръжката до голяма степен е смекчен от факта, че използваният като работна среда водород практически не се активира при преминаване през реактора. Следователно реактивната струя на NRE не е по-опасна от струята на двигателя с течно гориво. /4/

Заключение

Когато се разглеждат перспективите за развитие и използване на NRE в космонавтиката, трябва да се изхожда от постигнатите и очаквани характеристики на различните видове NRE, от това какво могат да дадат на космонавтиката, тяхното приложение и накрая от наличието на близък връзка между проблема NRE и проблема с енергийното снабдяване в космоса и с въпросите на енергийното развитие.

Както бе споменато по-горе, от всички възможни видове NRE най-развити са термичният радиоизотопен двигател и двигателят с твърдфазен реактор на делене. Но ако характеристиките на радиоизотопните NRE не ни позволяват да се надяваме на широкото им използване в астронавтиката (поне в близко бъдеще), тогава създаването на твърда фаза NRE открива големи перспективи за астронавтиката.

Например, беше предложен апарат с първоначална маса от 40 000 тона (тоест приблизително 10 пъти по-голяма от тази на най-големите съвременни ракети-носители), като 1/10 от тази маса е полезен товар, а 2/3 от ядрената такси... Ако детонирате по един заряд на всеки 3 s, тогава тяхната доставка ще бъде достатъчна за 10 дни непрекъсната работа на NRM. През това време устройството ще ускори до скорост от 10 000 км/сек и в бъдеще, след 130 години, може да достигне звездата Алфа Кентавър.

Атомните електроцентрали имат уникални характеристики, които включват практически неограничена консумация на енергия, независимост на функциониране от околната среда, неподатливост на външни влияния (космическа радиация, метеоритно увреждане, високи и ниски температурии др.). Въпреки това, максималната мощност на ядрените радиоизотопни инсталации е ограничена до порядъка на няколкостотин вата. Това ограничение не съществува за електроцентрали с ядрени реактори, което предопределя рентабилността на използването им при продължителни полети на тежки космически кораби в околоземното пространство, по време на полети до далечни планети на Слънчевата система и в други случаи.

Предимствата на твърда фаза и други NRE с реактори на делене се разкриват най-пълно при изследването на такива сложни космически програми като пилотирани полети до планетите на Слънчевата система (например по време на експедиция до Марс). В този случай увеличаването на специфичния импулс на RD прави възможно решаването на качествено нови проблеми. Всички тези проблеми са значително облекчени чрез използване на твърда фаза NRE със специфичен импулс, два пъти по-голям от този на съвременните ракетни двигатели с течно гориво. В този случай също става възможно значително да се намали времето за полет.

Най-вероятно в близко бъдеще твърдофазният NRE ще стане един от най-разпространените RD. Твърдофазовият NRM може да се използва като превозни средства за полети на дълги разстояния, например до планети като Нептун, Плутон и дори да излитат извън Слънчевата система. Въпреки това, за полети до звездите, NRM, базиран на принципите на делене, не е подходящ. В случая перспективни са NRE или по-точно термоядрените реактивни двигатели (TJE), работещи на принципа на реакциите на синтез, и фотонните реактивни двигатели (FRD), източници на импулс в които са реакцията на анихилация на материя и антиматерия. Най-вероятно обаче човечеството ще използва различен, различен от реактивния, метод на пътуване, за да пътува в междузвездното пространство.

В заключение ще дам парафраз на известната фраза на Айнщайн – за да пътува до звездите, човечеството трябва да измисли нещо, което би било сравнимо по сложност и възприятие с ядрен реактор за неандерталец!

ЛИТЕРАТУРА

Източници:

1. "Ракети и хора. Книга 4 Лунна надпревара" -М: Знание, 1999г.
2.http: // www. lpre. de / energomash / индекс. htm
3. Первушин "Битката за звездите. Космическа конфронтация" -М: знание, 1998г.
4. Л. Гилбърг „Завладяване на небето“ – М: Знание, 1994г.
5.http: // epizodsspace. ***** / библ / молодцов
6. "Двигател", "Ядрени двигатели за космически кораби", бр.5 1999г.

7. "Двигател", "Газофазни ядрени двигатели за космически кораби",

бр.6,1999г
7.http: // www. ***** / съдържание / числа / 263 / 03.shtml
8.http: // www. lpre. de / energomash / индекс. htm
9.http: // www. ***** / съдържание / числа / 219 / 37.shtml
10., Чекалин транспорт на бъдещето.

М .: Знание, 1983.

11., Чекалин за изследване на космоса .- М .:

Знание, 1988.

12. Губанов Б. "Енергия - Буран" - стъпка в бъдещето // Наука и живот.-

(13) Getland K. Space Engineering .- Москва: Мир, 1986.

14., Сергейюк и търговия. - М.: APN, 1989.

15. СССР в космоса. 2005.-М .: APN, 1989.

16. По пътя към дълбокия космос // Енергия. - 1985. - бр.6.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Основни характеристики на твърдофазните ядрени реактивни двигатели

Държава производител	Двигател	Тяга във вакуум, kN	специфичен импулс, сек		Работа по проекта, година
	NERVA / Lox смесен цикъл