कई पत्रों से सावधान रहें।

रूस में एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र (एनपीपी) के साथ एक अंतरिक्ष यान का उड़ान मॉडल 2025 तक बनाने की योजना है। प्रासंगिक कार्य 2016-2025 (FKP-25) के लिए संघीय अंतरिक्ष कार्यक्रम के मसौदे में शामिल है, जिसे Roscosmos द्वारा मंत्रालयों को अनुमोदन के लिए भेजा गया था।

बड़े पैमाने पर अंतर्ग्रहीय अभियानों की योजना बनाते समय परमाणु ऊर्जा प्रणालियों को अंतरिक्ष में ऊर्जा का मुख्य आशाजनक स्रोत माना जाता है। भविष्य में, परमाणु ऊर्जा संयंत्र, जो वर्तमान में रोसाटॉम उद्यमों द्वारा विकसित किए जा रहे हैं, भविष्य में अंतरिक्ष में मेगावाट बिजली प्रदान करने में सक्षम होंगे।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण पर सभी कार्य नियोजित समय सीमा के अनुसार आगे बढ़ रहे हैं। हम बहुत विश्वास के साथ कह सकते हैं कि लक्ष्य कार्यक्रम द्वारा निर्धारित समय सीमा के भीतर काम पूरा हो जाएगा, - राज्य निगम रोसाटॉम के संचार विभाग के परियोजना प्रबंधक एंड्री इवानोव कहते हैं।

हाल ही में, परियोजना ने दो को पूरा किया है मील के पत्थर: ईंधन तत्व का एक अनूठा डिजाइन बनाया गया है, जो उच्च तापमान, बड़े तापमान प्रवणता और उच्च खुराक विकिरण पर संचालन सुनिश्चित करता है। भविष्य की अंतरिक्ष बिजली इकाई के रिएक्टर पोत के तकनीकी परीक्षण भी सफलतापूर्वक पूरे कर लिए गए हैं। इन परीक्षणों के भाग के रूप में, शरीर पर दबाव डाला गया था और आधार धातु, परिधि वेल्ड और शंकु संक्रमण के क्षेत्रों में 3डी माप किए गए थे।

परिचालन सिद्धांत। सृष्टि का इतिहास।

से परमाणु रिऐक्टरअंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए कोई मूलभूत कठिनाइयाँ नहीं हैं। 1962 से 1993 की अवधि में, हमारे देश में समान प्रतिष्ठानों के उत्पादन में समृद्ध अनुभव जमा हुआ था। इसी तरह का काम यूएसए में किया गया था। 1960 के दशक की शुरुआत से, दुनिया में कई प्रकार के इलेक्ट्रिक जेट इंजन विकसित किए गए हैं: आयन, स्थिर प्लाज्मा, एनोड परत इंजन, स्पंदित प्लाज्मा इंजन, मैग्नेटोप्लाज्मा, मैग्नेटोप्लाज्मोडायनामिक।

के लिए परमाणु इंजन के निर्माण पर काम करते हैं अंतरिक्ष यानपिछली शताब्दी में यूएसएसआर और यूएसए में सक्रिय रूप से आयोजित किए गए थे: अमेरिकियों ने 1994 में यूएसएसआर - 1988 में परियोजना को बंद कर दिया था। चेरनोबिल आपदा से काम बंद होने में काफी मदद मिली, जिसने परमाणु ऊर्जा के उपयोग के बारे में जनता की राय को नकारात्मक रूप से बदल दिया। इसके अलावा, अंतरिक्ष में परमाणु प्रतिष्ठानों के परीक्षण हमेशा नियमित रूप से नहीं होते थे: 1978 में, सोवियत उपग्रह कोस्मोस -954 ने वायुमंडल में प्रवेश किया और 100 हजार वर्ग मीटर के क्षेत्र में हजारों रेडियोधर्मी टुकड़े बिखेरते हुए अलग हो गए। उत्तर पश्चिमी कनाडा में किमी। सोवियत संघ ने कनाडा को भुगतान किया मोद्रिक मुआवज़ा$ 10 मिलियन से अधिक।

मई 1988 में, दो संगठनों - फेडरेशन ऑफ अमेरिकन साइंटिस्ट्स और कमेटी ऑफ सोवियत साइंटिस्ट्स फॉर पीस अगेंस्ट द न्यूक्लियर थ्रेट - ने अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा के उपयोग पर प्रतिबंध लगाने के लिए एक संयुक्त प्रस्ताव दिया। उस प्रस्ताव को औपचारिक परिणाम नहीं मिला, लेकिन तब से किसी भी देश ने परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के साथ अंतरिक्ष यान लॉन्च नहीं किया है।

परियोजना के महान लाभ व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण प्रदर्शन विशेषताएं हैं - एक लंबी सेवा जीवन (ऑपरेशन के 10 वर्ष), एक महत्वपूर्ण ओवरहाल अंतराल और एक स्विच पर संचालन का लंबा समय।

2010 में, परियोजना के लिए तकनीकी प्रस्ताव तैयार किए गए थे। डिजाइन इस साल शुरू हुआ।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र में तीन मुख्य उपकरण होते हैं: 1) एक रिएक्टर प्लांट जिसमें एक काम करने वाला तरल पदार्थ और सहायक उपकरण (एक हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर और एक टर्बोजेनरेटर-कंप्रेसर) होता है; 2) इलेक्ट्रिक रॉकेट प्रणोदन प्रणाली; 3) रेफ्रिजरेटर-एमिटर।

रिएक्टर।

भौतिक दृष्टिकोण से, यह एक कॉम्पैक्ट गैस-कूल्ड फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर है।
उपयोग किया जाने वाला ईंधन यूरेनियम का एक यौगिक (डाइऑक्साइड या कार्बोनाइट्राइड) है, लेकिन चूंकि डिजाइन बहुत कॉम्पैक्ट होना चाहिए, पारंपरिक (नागरिक) ईंधन तत्वों की तुलना में 235 आइसोटोप में यूरेनियम का उच्च संवर्धन होता है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रसंभवतः 20% से अधिक। और उनका खोल मोलिब्डेनम पर आधारित दुर्दम्य धातुओं का एक मोनोक्रिस्टलाइन मिश्र धातु है।

इस ईंधन को बहुत अधिक तापमान पर काम करना होगा। इसलिए, ऐसी सामग्रियों को चुनना आवश्यक था जो तापमान से जुड़े नकारात्मक कारकों को नियंत्रित करने में सक्षम हों, और साथ ही ईंधन को अपना मुख्य कार्य करने की अनुमति दें - गैस शीतलक को गर्म करने के लिए, जिसका उपयोग बिजली का उत्पादन करने के लिए किया जाएगा।

फ़्रिज।

परमाणु स्थापना के संचालन के दौरान गैस का ठंडा होना नितांत आवश्यक है। बाहरी अंतरिक्ष में गर्मी कैसे डंप करें? एकमात्र संभावना विकिरण शीतलन है। दृश्य प्रकाश सहित एक विस्तृत श्रृंखला में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करके शून्य में गर्म सतह को ठंडा किया जाता है। परियोजना की विशिष्टता एक विशेष शीतलक - हीलियम-क्सीनन मिश्रण के उपयोग में है। स्थापना एक उच्च दक्षता प्रदान करती है।

यन्त्र।

आयन इंजन के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। चुंबकीय क्षेत्र में स्थित एनोड्स और कैथोड ब्लॉक की सहायता से गैस-डिस्चार्ज कक्ष में एक दुर्लभ प्लाज्मा बनाया जाता है। काम कर रहे तरल पदार्थ (क्सीनन या अन्य पदार्थ) के आयन उत्सर्जन इलेक्ट्रोड द्वारा "खींचे" जाते हैं और इसके और त्वरित इलेक्ट्रोड के बीच के अंतर में त्वरित होते हैं।

योजना के कार्यान्वयन के लिए, 2010 से 2018 की अवधि में 17 बिलियन रूबल का वादा किया गया था। इन फंडों में से 7.245 बिलियन रूबल राज्य निगम रोसाटॉम को रिएक्टर बनाने के लिए आवंटित किए गए थे। अन्य 3.955 बिलियन - FSUE "केल्डीश का केंद्र" एक परमाणु - ऊर्जा प्रणोदन संयंत्र के निर्माण के लिए। अन्य 5.8 बिलियन रूबल आरएससी एनर्जिया में जाएंगे, जहां पूरे परिवहन और ऊर्जा मॉड्यूल की कार्यशील छवि को एक ही समय सीमा के भीतर बनाना होगा।

योजनाओं के अनुसार, 2017 के अंत तक, परिवहन और ऊर्जा मॉड्यूल (अंतरग्रहीय उड़ान मॉड्यूल) को पूरा करने के लिए एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र तैयार किया जाएगा। 2018 के अंत तक, परमाणु ऊर्जा संयंत्र उड़ान डिजाइन परीक्षणों के लिए तैयार हो जाएगा। परियोजना को संघीय बजट से वित्तपोषित किया जाता है।

यह कोई रहस्य नहीं है कि पिछली सदी के 60 के दशक में यूएसए और यूएसएसआर में परमाणु रॉकेट इंजन बनाने का काम शुरू किया गया था। वे कितनी दूर आ चुके हैं? और रास्ते में आपको किन चुनौतियों का सामना करना पड़ा?

अनातोली कोरोटीव: वास्तव में, अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा के उपयोग पर काम शुरू हुआ और 1960 और 70 के दशक में हमारे देश और संयुक्त राज्य अमेरिका में सक्रिय रूप से किया गया।

प्रारंभ में, कार्य रॉकेट इंजन बनाना था जो ईंधन और ऑक्सीडाइज़र दहन की रासायनिक ऊर्जा के बजाय लगभग 3000 डिग्री के तापमान पर हाइड्रोजन ताप का उपयोग करेगा। लेकिन यह पता चला कि ऐसा सीधा रास्ता अभी भी अक्षम है। हमें थोड़े समय के लिए उच्च जोर मिलता है, लेकिन साथ ही हम एक जेट को बाहर फेंक देते हैं, जो रिएक्टर के असामान्य संचालन की स्थिति में रेडियोधर्मी रूप से दूषित हो सकता है।

कुछ अनुभव प्राप्त हुआ था, लेकिन तब न तो हम और न ही अमेरिकी विश्वसनीय इंजन बनाने में सक्षम थे। उन्होंने काम किया, लेकिन पर्याप्त नहीं, क्योंकि परमाणु रिएक्टर में हाइड्रोजन को 3000 डिग्री तक गर्म करना एक गंभीर कार्य है। और इसके अलावा, ऐसे इंजनों के जमीनी परीक्षणों के दौरान पर्यावरणीय समस्याएं थीं, क्योंकि रेडियोधर्मी जेट वायुमंडल में उत्सर्जित होते थे। यह अब कोई रहस्य नहीं है कि इस तरह का काम विशेष रूप से परमाणु परीक्षण के लिए तैयार किए गए सेमलिपलाटिंस्क परीक्षण स्थल पर किया गया था, जो कजाकिस्तान में बना रहा।

यही है, दो पैरामीटर महत्वपूर्ण निकले - निषेधात्मक तापमान और विकिरण उत्सर्जन?

अनातोली कोरोटीव: सामान्य तौर पर, हाँ। इन और कुछ अन्य कारणों से, हमारे देश और संयुक्त राज्य अमेरिका में काम समाप्त या निलंबित कर दिया गया - इसका मूल्यांकन अलग-अलग तरीकों से किया जा सकता है। और यह हमें इस तरह से फिर से शुरू करने के लिए अनुचित लग रहा था, मैं कहूंगा, एक ललाट तरीके से, पहले से ही उल्लेखित सभी कमियों के साथ एक परमाणु इंजन बनाने के लिए। हमने पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण प्रस्तावित किया है। यह पुराने से उसी तरह अलग है जैसे एक हाइब्रिड कार एक पारंपरिक कार से अलग होती है। एक पारंपरिक कार में, इंजन पहियों को घुमाता है, जबकि हाइब्रिड कारों में, इंजन से बिजली उत्पन्न होती है और यह बिजली पहियों को घुमाती है। यानी एक तरह का इंटरमीडिएट पावर प्लांट बनाया जा रहा है।

इसलिए हमने एक ऐसी योजना प्रस्तावित की जिसमें अंतरिक्ष रिएक्टर इससे निकले जेट को गर्म नहीं करता, बल्कि बिजली पैदा करता है। रिएक्टर से निकलने वाली गर्म गैस टर्बाइन को घुमाती है, टर्बाइन विद्युत जनरेटर और कंप्रेसर को घुमाती है, जो एक बंद सर्किट में काम कर रहे तरल पदार्थ को परिचालित करता है। दूसरी ओर, जनरेटर रासायनिक समकक्षों की तुलना में 20 गुना अधिक विशिष्ट थ्रस्ट के साथ प्लाज्मा इंजन के लिए बिजली उत्पन्न करता है।

स्मार्ट योजना। संक्षेप में, यह अंतरिक्ष में एक मिनी-परमाणु ऊर्जा संयंत्र है। और रैमजेट परमाणु इंजन की तुलना में इसके क्या फायदे हैं?

अनातोली कोरोटीव: मुख्य बात यह है कि नए इंजन से निकलने वाला जेट रेडियोधर्मी नहीं होगा, क्योंकि एक पूरी तरह से अलग काम करने वाला तरल पदार्थ रिएक्टर से होकर गुजरता है, जो एक बंद सर्किट में निहित होता है।

इसके अलावा, हमें इस योजना के साथ हाइड्रोजन को अत्यधिक मूल्यों तक गर्म करने की आवश्यकता नहीं है: रिएक्टर में एक अक्रिय कार्यशील द्रव घूमता है, जो 1500 डिग्री तक गर्म होता है। हम अपने कार्य को गंभीरता से सरल करते हैं। और इसके परिणामस्वरूप, हम रासायनिक इंजनों की तुलना में दो बार नहीं, बल्कि 20 बार विशिष्ट जोर बढ़ाएंगे।

एक और बात भी महत्वपूर्ण है: जटिल पूर्ण-स्तरीय परीक्षणों की कोई आवश्यकता नहीं है, जिसके लिए पूर्व सेमिप्लैटिंस्क परीक्षण स्थल के बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से बेंच बेस जो कुरचटोव शहर में बना रहा।

हमारे मामले में, हमारे राज्य के बाहर परमाणु ऊर्जा के उपयोग पर लंबी अंतरराष्ट्रीय वार्ताओं में शामिल हुए बिना, रूस के क्षेत्र में सभी आवश्यक परीक्षण किए जा सकते हैं।

क्या दूसरे देशों में भी इसी तरह के काम किए जा रहे हैं?

अनातोली कोरोटीव: मैंने नासा के उप प्रमुख के साथ बैठक की, हमने अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा पर काम पर लौटने से संबंधित मुद्दों पर चर्चा की और उन्होंने कहा कि अमेरिकी इसमें बहुत रुचि दिखा रहे हैं।

बहुत मुमकिन है कि चीन भी अपनी तरफ से सक्रिय कार्रवाइयों से जवाब दे सके, इसलिए जल्द से जल्द काम करना जरूरी है। और सिर्फ किसी से आधा कदम आगे निकलने की खातिर नहीं।

हमें सबसे पहले तेजी से काम करना चाहिए, ताकि उभरते अंतरराष्ट्रीय सहयोग में, और वास्तव में यह बन रहा है, हम योग्य दिखें।

मैं इस बात से इंकार नहीं करता कि निकट भविष्य में परमाणु अंतरिक्ष ऊर्जा संयंत्र के लिए एक अंतरराष्ट्रीय कार्यक्रम, नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के कार्यक्रम के समान लागू किया जा सकता है, शुरू किया जा सकता है।

तरल रॉकेट इंजनों ने मनुष्य के लिए अंतरिक्ष में - पृथ्वी के निकट की कक्षाओं में जाना संभव बना दिया। लेकिन LRE में जेट स्ट्रीम की गति 4.5 किमी / सेकंड से अधिक नहीं होती है, और अन्य ग्रहों की उड़ानों के लिए दसियों किलोमीटर प्रति सेकंड की आवश्यकता होती है। परमाणु प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा का उपयोग करने का एक संभावित तरीका है।

परमाणु रॉकेट इंजन (NRE) का व्यावहारिक निर्माण केवल USSR और USA द्वारा किया गया था। 1955 में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने परमाणु रॉकेट इंजन विकसित करने के लिए रोवर कार्यक्रम का कार्यान्वयन शुरू किया अंतरिक्ष यान. तीन साल बाद, 1958 में, इस परियोजना को नासा ने अपने कब्जे में ले लिया, जिसने यार्ड के साथ जहाजों के लिए एक विशिष्ट कार्य निर्धारित किया - चंद्रमा और मंगल की उड़ान। उस समय से, कार्यक्रम को NERVA के रूप में जाना जाता है, जिसका अर्थ है "रॉकेट पर स्थापना के लिए परमाणु इंजन।"

1970 के दशक के मध्य तक, इस कार्यक्रम के ढांचे के भीतर, लगभग 30 टन के थ्रस्ट के साथ एक परमाणु रॉकेट इंजन को डिजाइन करने की योजना बनाई गई थी (तुलना के लिए, उस समय के LRE की विशेषता थ्रस्ट लगभग 700 टन थी), लेकिन इसके साथ 8.1 किमी/एस की एक गैस निकास वेग । हालाँकि, 1973 में, अंतरिक्ष यान की ओर अमेरिकी हितों के बदलाव के कारण कार्यक्रम को बंद कर दिया गया था।

यूएसएसआर में, पहले एनआरई का डिजाइन 50 के दशक के उत्तरार्ध में किया गया था। उसी समय, सोवियत डिजाइनरों ने एक पूर्ण-स्तरीय मॉडल बनाने के बजाय, यार्ड के अलग-अलग हिस्सों को बनाना शुरू किया। और फिर इन विकासों का परीक्षण विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए स्पंदित ग्रेफाइट रिएक्टर (IGR) के सहयोग से किया गया।

पिछली शताब्दी के 70-80 के दशक में, साल्युट डिज़ाइन ब्यूरो, खिमावतोमटिका डिज़ाइन ब्यूरो और लुच रिसर्च एंड प्रोडक्शन एसोसिएशन ने क्रमशः 40 और 3.6 टन के थ्रस्ट के साथ अंतरिक्ष परमाणु रॉकेट इंजन RD-0411 और RD-0410 के लिए प्रोजेक्ट बनाए। . डिजाइन प्रक्रिया के दौरान, परीक्षण के लिए एक रिएक्टर, एक "ठंडा" इंजन और एक बेंच प्रोटोटाइप का निर्माण किया गया।

जुलाई 1961 में, सोवियत शिक्षाविद आंद्रेई सखारोव ने क्रेमलिन में प्रमुख परमाणु वैज्ञानिकों की बैठक में परमाणु विस्फोट के लिए परियोजना की घोषणा की। विस्फोटक में टेक-ऑफ के लिए पारंपरिक तरल-प्रणोदक रॉकेट इंजन थे, जबकि अंतरिक्ष में इसे छोटे परमाणु आवेशों में विस्फोट करना था। विस्फोट के दौरान उत्पन्न विखंडन उत्पादों ने अपनी गति को जहाज में स्थानांतरित कर दिया, जिससे यह उड़ गया। हालाँकि, 5 अगस्त, 1963 को मॉस्को में एक समझौते पर हस्ताक्षर किए गए थे, जिसमें वातावरण, बाहरी अंतरिक्ष और पानी के नीचे परमाणु हथियारों के परीक्षण पर प्रतिबंध लगाया गया था। परमाणु विस्फोटक कार्यक्रम को बंद करने का यही कारण था।

यह संभव है कि यार्ड का विकास अपने समय से आगे था। हालाँकि, वे बहुत समय से पहले नहीं थे। आखिरकार, अन्य ग्रहों के लिए मानवयुक्त उड़ान की तैयारी में कई दशक लगते हैं, और इसके लिए प्रणोदन प्रणाली पहले से तैयार होनी चाहिए।

एक परमाणु रॉकेट इंजन का डिजाइन

नाभिकीय रॉकेट इंजन(एनआरई) - एक जेट इंजन जिसमें परमाणु क्षय या संलयन प्रतिक्रिया से उत्पन्न होने वाली ऊर्जा काम कर रहे तरल पदार्थ (अक्सर, हाइड्रोजन या अमोनिया) को गर्म करती है।

रिएक्टर के लिए ईंधन के प्रकार के अनुसार तीन प्रकार के एनआरई हैं:

• सॉलिड फ़ेज़;
• द्रव चरण;
• गैस फेज़।

सबसे पूर्ण है सॉलिड फ़ेज़इंजन विकल्प। आंकड़ा एक ठोस परमाणु ईंधन रिएक्टर के साथ सबसे सरल एनआरई का आरेख दिखाता है। कार्यशील द्रव एक बाहरी टैंक में स्थित है। एक पंप की मदद से इसे इंजन के चेंबर में फीड किया जाता है। कक्ष में, काम कर रहे तरल पदार्थ को नोजल की मदद से छिड़का जाता है और गर्मी पैदा करने वाले परमाणु ईंधन के संपर्क में आता है। गर्म होने पर, यह फैलता है और बड़ी गति से नोजल के माध्यम से कक्ष से बाहर निकल जाता है।

द्रव चरण- ऐसे इंजन के रिएक्टर कोर में परमाणु ईंधन तरल रूप में होता है। रिएक्टर के उच्च तापमान के कारण ऐसे इंजनों के कर्षण पैरामीटर ठोस-चरण वालों की तुलना में अधिक होते हैं।

पर गैस फेज़एनआरई ईंधन (उदाहरण के लिए, यूरेनियम) और कार्यशील द्रव गैसीय अवस्था (प्लाज्मा के रूप में) में है और एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा कार्य क्षेत्र में आयोजित किया जाता है। हजारों डिग्री तक गरम किया जाता है, यूरेनियम प्लाज्मा काम कर रहे तरल पदार्थ (उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन) को गर्मी स्थानांतरित करता है, जो बदले में, उच्च तापमान पर गर्म होने पर एक जेट बनाता है।

परमाणु प्रतिक्रिया के प्रकार के अनुसार, एक रेडियोआइसोटोप रॉकेट इंजन, एक थर्मोन्यूक्लियर रॉकेट इंजन और एक परमाणु इंजन उचित (परमाणु विखंडन की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है) प्रतिष्ठित हैं।

एक दिलचस्प विकल्प भी एक स्पंदित एनआरई है - यह परमाणु चार्ज को ऊर्जा स्रोत (ईंधन) के रूप में उपयोग करने का प्रस्ताव है। इस तरह के प्रतिष्ठान आंतरिक और बाहरी प्रकार के हो सकते हैं।

YRD के मुख्य लाभ हैं:

• उच्च विशिष्ट आवेग;
• महत्वपूर्ण ऊर्जा आरक्षित;
• प्रणोदन प्रणाली की कॉम्पैक्टनेस;
• एक निर्वात में बहुत बड़ा जोर - दसियों, सैकड़ों और हजारों टन प्राप्त करने की संभावना।

प्रणोदन प्रणाली का मुख्य नुकसान उच्च विकिरण खतरा है:

• परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान मर्मज्ञ विकिरण (गामा विकिरण, न्यूट्रॉन) के प्रवाह;
• यूरेनियम और इसकी मिश्र धातुओं के अत्यधिक रेडियोधर्मी यौगिकों को हटाना;
• काम कर रहे तरल पदार्थ के साथ रेडियोधर्मी गैसों का बहिर्वाह।

इसलिए, रेडियोधर्मी संदूषण के जोखिम के कारण परमाणु इंजन का प्रक्षेपण पृथ्वी की सतह से प्रक्षेपण के लिए अस्वीकार्य है।

मिल गया दिलचस्प आलेख. सामान्य तौर पर, परमाणु अंतरिक्ष यान में हमेशा मेरी दिलचस्पी रही है। यह अंतरिक्ष अन्वेषण का भविष्य है। यूएसएसआर में भी इस विषय पर व्यापक काम किया गया था। लेख उनके बारे में है।

परमाणु-संचालित स्थान। सपने और हकीकत।

डॉक्टर ऑफ फिजिकल एंड मैथमेटिकल साइंसेज यू.वाई.स्टैविस्की

1950 में, मैंने मिनिस्ट्री ऑफ़ म्यूनिशन के मास्को मैकेनिकल इंस्टीट्यूट (MMI) में इंजीनियरिंग भौतिकी में अपनी डिग्री का बचाव किया। पांच साल पहले, 1945 में, वहां एक इंजीनियरिंग और भौतिकी विभाग का गठन किया गया था, जो एक नए उद्योग के लिए विशेषज्ञों को प्रशिक्षित करता था, जिनके कार्यों में मुख्य रूप से परमाणु हथियारों का उत्पादन शामिल था। संकाय किसी से पीछे नहीं था। विश्वविद्यालय के पाठ्यक्रमों के दायरे में मौलिक भौतिकी के साथ (गणितीय भौतिकी के तरीके, सापेक्षता का सिद्धांत, क्वांटम यांत्रिकी, इलेक्ट्रोडायनामिक्स, सांख्यिकीय भौतिकी, आदि) हमें इंजीनियरिंग विषयों की एक पूरी श्रृंखला सिखाई गई थी: रसायन विज्ञान, धातु विज्ञान, सामग्री की ताकत, तंत्र और मशीनों का सिद्धांत, आदि। उत्कृष्ट सोवियत भौतिक विज्ञानी अलेक्जेंडर इलिच लीपुनस्की द्वारा निर्मित, इंजीनियरिंग भौतिकी MMI के संकाय समय के साथ मास्को इंजीनियरिंग भौतिकी संस्थान (MEPhI) में विकसित हुए। मॉस्को पावर इंजीनियरिंग इंस्टीट्यूट (MPEI) में इंजीनियरिंग भौतिकी का एक और संकाय, जो बाद में MEPhI में विलय हो गया, का गठन किया गया था, लेकिन अगर MMI में मुख्य जोर मौलिक भौतिकी पर था, तो ऊर्जा संस्थान में यह थर्मल और इलेक्ट्रोफिजिक्स पर था।

हमने दिमित्री इवानोविच ब्लोखिन्त्सेव की पुस्तक का उपयोग करके क्वांटम यांत्रिकी का अध्ययन किया। मेरे आश्चर्य की कल्पना कीजिए जब वितरण के दौरान मुझे उनके साथ काम करने के लिए भेजा गया था। मैं एक उत्सुक प्रयोगकर्ता हूं (एक बच्चे के रूप में मैंने घर की सभी घड़ियों को तोड़ दिया), और अचानक मैं एक प्रसिद्ध सिद्धांतकार के पास जाता हूं। मुझे थोड़ी घबराहट हुई, लेकिन जगह पर पहुंचने पर - ओबनिंस्क में यूएसएसआर आंतरिक मामलों के मंत्रालय के "ऑब्जेक्ट बी" - मुझे तुरंत एहसास हुआ कि मैं व्यर्थ चिंतित था।

इस समय तक, "ऑब्जेक्ट बी" का मुख्य विषय, जो वास्तव में ए.आई. लीपुन्स्की, पहले ही बन चुका है। यहां उन्होंने परमाणु ईंधन के विस्तारित प्रजनन के साथ रिएक्टर बनाए - "फास्ट ब्रीडर"। निदेशक के रूप में, ब्लोखिन्त्सेव ने एक नई दिशा के विकास की पहल की - अंतरिक्ष उड़ानों के लिए परमाणु-संचालित इंजनों का निर्माण। मास्टरिंग स्पेस दिमित्री इवानोविच का एक पुराना सपना था, यहां तक ​​​​कि अपनी युवावस्था में भी उन्होंने के.ई. Tsiolkovsky। मुझे लगता है कि परमाणु ऊर्जा की विशाल संभावनाओं की समझ, सर्वोत्तम रासायनिक ईंधन की तुलना में लाखों गुना अधिक कैलोरी मान के संदर्भ में, निर्धारित जीवन का रास्ताडि ब्लोखिन्त्सेव।
"आप आमने-सामने नहीं देख सकते" ... उन वर्षों में, हम बहुत कुछ नहीं समझ पाए। केवल अब, जब भौतिकी और विद्युत इंजीनियरिंग संस्थान (IPPE) के उत्कृष्ट वैज्ञानिकों के कर्मों और भाग्य की तुलना करना संभव हो गया - पूर्व "ऑब्जेक्ट बी", जिसका नाम 31 दिसंबर, 1966 को रखा गया था - क्या यह सही है, जैसा कि यह मुझे लगता है, उस समय उन्हें स्थानांतरित करने वाले विचारों की समझ। संस्थान को जिन विभिन्न प्रकार के मामलों से निपटना था, उनके साथ प्राथमिकता को अलग करना संभव है वैज्ञानिक दिशाएँ, जो इसके प्रमुख भौतिकविदों के हितों के क्षेत्र में निकला।

एआईएल का मुख्य हित (जैसा कि अलेक्जेंडर इलिच लीपुन्स्की को संस्थान में पीठ पीछे बुलाया गया था) फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों (परमाणु रिएक्टरों पर परमाणु ईंधन संसाधनों पर कोई प्रतिबंध नहीं है) के आधार पर वैश्विक ऊर्जा का विकास है। इस वास्तव में "ब्रह्मांडीय" समस्या के महत्व को कम करना मुश्किल है, जिसके लिए उन्होंने अपने जीवन की एक सदी की अंतिम तिमाही को समर्पित किया। लीपुन्स्की ने देश की रक्षा पर, विशेष रूप से पनडुब्बियों और भारी विमानों के लिए परमाणु इंजन के निर्माण पर बहुत अधिक ऊर्जा खर्च की।

रुचियां डी.आई. ब्लोखिन्त्सेव (उपनाम "डी.आई." उन्हें सौंपा गया था) का उद्देश्य अंतरिक्ष उड़ानों के लिए परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने की समस्या को हल करना था। दुर्भाग्य से, 1950 के दशक के अंत में, उन्हें इस नौकरी को छोड़ने और एक अंतरराष्ट्रीय के निर्माण का नेतृत्व करने के लिए मजबूर होना पड़ा वैज्ञानिक केंद्र- डबना में परमाणु अनुसंधान के लिए संयुक्त संस्थान। वहां उन्होंने पल्स्ड फास्ट रिएक्टर्स - आईबीआर पर काम किया। यह उनके जीवन की आखिरी बड़ी बात थी।

एक लक्ष्य - एक टीम

डि मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी में 1940 के दशक के अंत में पढ़ाने वाले ब्लोखिन्त्सेव ने वहां गौर किया और फिर युवा भौतिक विज्ञानी इगोर बोंडारेंको को ओबनिंस्क में काम करने के लिए आमंत्रित किया, जिन्होंने परमाणु-संचालित अंतरिक्ष यान के बारे में सचमुच जानकारी दी। उनके पहले पर्यवेक्षक ए.आई. लीपुन्स्की और इगोर, निश्चित रूप से, अपने विषय - फास्ट ब्रीडर से निपटे।

डीआई के तहत। ब्लोखिन्त्सेव, बोंडरेंको के आसपास गठित वैज्ञानिकों का एक समूह, जो अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा के उपयोग की समस्याओं को हल करने के लिए एकजुट हुआ। इगोर इलिच बोंडारेंको के अलावा, समूह में शामिल थे: विक्टर याकोवलेविच पुप्को, एडविन एलेक्जेंड्रोविच स्टंबुर और इन पंक्तियों के लेखक। इगोर मुख्य विचारक थे। एडविन ने अंतरिक्ष प्रतिष्ठानों में परमाणु रिएक्टरों के जमीनी मॉडल का प्रायोगिक अध्ययन किया। मैं मुख्य रूप से "लो थ्रस्ट" रॉकेट इंजन में लगा हुआ था (उनमें जोर एक प्रकार के त्वरक - "आयन प्रोपल्शन" द्वारा बनाया गया है, जो एक अंतरिक्ष परमाणु ऊर्जा संयंत्र से ऊर्जा द्वारा संचालित होता है)। हमने प्रक्रियाओं का पता लगाया है
ग्राउंड स्टैंड पर आयन थ्रस्टर्स में बहना।

विक्टर पुप्को पर (भविष्य में
वह IPPE के अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी विभाग के प्रमुख बने) बहुत सा संगठनात्मक कार्य था। इगोर इलिच बोंडारेंको एक उत्कृष्ट भौतिक विज्ञानी थे। उन्होंने प्रयोग को सूक्ष्मता से महसूस किया, सरल, सुरुचिपूर्ण और बहुत प्रभावी प्रयोग स्थापित किए। मुझे लगता है, जैसा कि कोई प्रयोगकर्ता नहीं है, और, शायद, कुछ सिद्धांतकार, मौलिक भौतिकी "महसूस" करते हैं। हमेशा उत्तरदायी, खुले और मैत्रीपूर्ण, इगोर वास्तव में संस्थान की आत्मा थे। अब तक फी अपने विचारों से रहता है। बोंडारेंको अनुचित रूप से छोटा जीवन जीते थे। 1964 में 38 वर्ष की आयु में चिकित्सीय त्रुटि के कारण उनका दुखद निधन हो गया। यह ऐसा था मानो परमेश्वर ने यह देखकर कि मनुष्य ने कितना कुछ किया है, निर्णय लिया कि यह पहले से ही बहुत अधिक है और आज्ञा दी: "बस।"

एक और नहीं भूल सकता अद्वितीय व्यक्तित्व- व्लादिमीर अलेक्जेंड्रोविच माल्यख, टेक्नोलॉजिस्ट "ईश्वर से", आधुनिक लेस्कोवस्की लेफ्टी। यदि ऊपर वर्णित वैज्ञानिकों के "उत्पाद" मुख्य रूप से उनकी वास्तविकता के विचार और गणना किए गए अनुमान थे, तो माल्यख के कार्यों में हमेशा "धातु में" एक आउटपुट होता था। इसका प्रौद्योगिकी क्षेत्र, जो IPPE के उत्कर्ष के समय में दो हज़ार से अधिक कर्मचारियों की संख्या रखता था, अतिशयोक्ति के बिना, सब कुछ कर सकता था। इसके अलावा, उन्होंने खुद हमेशा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है।

वी.ए. मल्यख ने एक शोध संस्थान में प्रयोगशाला सहायक के रूप में शुरुआत की परमाणु भौतिकीमॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी, जिसकी आत्मा के पीछे भौतिकी संकाय के तीन पाठ्यक्रम हैं, युद्ध ने मुझे अपनी पढ़ाई पूरी नहीं करने दी। 1940 के दशक के उत्तरार्ध में, उन्होंने बेरिलियम ऑक्साइड, एक अद्वितीय सामग्री, उच्च तापीय चालकता के साथ एक ढांकता हुआ पर आधारित तकनीकी सिरेमिक के निर्माण के लिए एक तकनीक बनाने में कामयाबी हासिल की। मल्यख से पहले, कई लोग इस समस्या से असफल रूप से जूझते रहे। और वाणिज्यिक स्टेनलेस स्टील और प्राकृतिक यूरेनियम पर आधारित ईंधन सेल, जिसे उन्होंने पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्र के लिए विकसित किया, उसमें और में एक चमत्कार है वर्तमान समय. या रिएक्टर-इलेक्ट्रिक जनरेटर के थर्मोनिक ईंधन तत्व को मल्यख द्वारा बिजली अंतरिक्ष यान - "माला" के लिए डिज़ाइन किया गया है। अभी तक इस क्षेत्र में इससे बेहतर कुछ भी सामने नहीं आया है। माल्यख की कृतियाँ प्रदर्शन खिलौने नहीं थीं, बल्कि परमाणु तकनीक के तत्व थे। उन्होंने महीनों और सालों तक काम किया। व्लादिमीर अलेक्जेंड्रोविच तकनीकी विज्ञान के डॉक्टर बने, लेनिन पुरस्कार के विजेता, समाजवादी श्रम के नायक। 1964 में, एक सैन्य हंगामे के परिणामों से उनकी दुखद मृत्यु हो गई।

क्रमशः

एस.पी. कोरोलेव और डी.आई. ब्लोखिन्त्सेव ने लंबे समय से मानवयुक्त अंतरिक्ष उड़ान के सपने को संजोया है। उनके बीच घनिष्ठ कामकाजी संबंध स्थापित हुए। लेकिन 1950 के दशक की शुरुआत में, की ऊंचाई पर शीत युद्ध", धन केवल सैन्य उद्देश्यों के लिए नहीं बख्शा गया था। रॉकेट तकनीक को केवल परमाणु आवेशों का वाहक माना जाता था, और उपग्रहों के बारे में सोचा भी नहीं जाता था। इस बीच, बोंडरेंको, के बारे में जानकर हाल की उपलब्धियांरॉकेट वैज्ञानिकों ने लगातार पृथ्वी के एक कृत्रिम उपग्रह के निर्माण की वकालत की। इसके बाद किसी को यह याद नहीं आया।

ग्रह के पहले अंतरिक्ष यात्री यूरी गगारिन को अंतरिक्ष में ले जाने वाले रॉकेट के निर्माण का इतिहास उत्सुक है। यह आंद्रेई दिमित्रिच सखारोव के नाम के साथ जुड़ा हुआ है। 1940 के दशक के उत्तरार्ध में, उन्होंने एक संयुक्त विखंडन-थर्मोन्यूक्लियर चार्ज - "पफ" विकसित किया, जाहिर है, "पिता" की परवाह किए बिना उदजन बमएडवर्ड टेलर, जिन्होंने "अलार्म क्लॉक" नामक एक समान उत्पाद का प्रस्ताव रखा था। हालांकि, टेलर ने जल्द ही महसूस किया कि इस तरह के डिजाइन के एक परमाणु चार्ज की "सीमित" उपज होगी, ~ 500 किलोटन टो समकक्ष से अधिक नहीं। यह "पूर्ण" हथियार के लिए पर्याप्त नहीं है, इसलिए "अलार्म घड़ी" को छोड़ दिया गया। संघ में, 1953 में, उन्होंने सखारोव पफ आरडीएस -6 को उड़ा दिया।

सफल परीक्षणों और एक शिक्षाविद के रूप में सखारोव के चुनाव के बाद, मिन्सरेडमाश के तत्कालीन प्रमुख वी.ए. मालिशेव ने उन्हें अपने स्थान पर आमंत्रित किया और अगली पीढ़ी के बम के मापदंडों को निर्धारित करने का कार्य निर्धारित किया। आंद्रेई दिमित्रिच ने अनुमान लगाया (बिना विस्तृत अध्ययन के) एक नए, बहुत अधिक शक्तिशाली चार्ज का वजन। सखारोव की रिपोर्ट ने CPSU की केंद्रीय समिति और USSR के मंत्रिपरिषद के संकल्प का आधार बनाया, जिसने S.P. कोरोलेव इस शुल्क के लिए एक बैलिस्टिक प्रक्षेपण यान विकसित करेगा। यह वोस्तोक नामक एक ऐसा R-7 रॉकेट था जिसने 1957 में एक कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह और 1961 में यूरी गगारिन के साथ एक अंतरिक्ष यान को कक्षा में लॉन्च किया था। विकास के बाद से अब इसे भारी परमाणु प्रभार के वाहक के रूप में उपयोग करने की योजना नहीं थी थर्मोन्यूक्लियर हथियारदूसरी तरफ चला गया।

IPPE अंतरिक्ष परमाणु कार्यक्रम के प्रारंभिक चरण में, साथ में V.N. चेलोमेया ने एक क्रूज परमाणु मिसाइल विकसित की। यह दिशा लंबे समय तक विकसित नहीं हुई और V.A विभाग में बनाए गए इंजन तत्वों की गणना और परीक्षण के साथ समाप्त हो गई। मलयखा। वास्तव में, यह एक कम-उड़ान वाला मानव रहित विमान था जिसमें एक रैमजेट परमाणु इंजन और एक परमाणु वारहेड ("गुलजार बग" का एक प्रकार का परमाणु एनालॉग - जर्मन V-1) था। सिस्टम को पारंपरिक रॉकेट बूस्टर का उपयोग करके लॉन्च किया गया था। एक निश्चित गति तक पहुँचने के बाद, समृद्ध यूरेनियम के साथ संसेचित बेरिलियम ऑक्साइड के विखंडन की एक श्रृंखला प्रतिक्रिया द्वारा गर्म वायुमंडलीय हवा द्वारा जोर बनाया गया था।

सामान्यतया, एक रॉकेट की एक या दूसरे कॉस्मोनॉटिकल कार्य को करने की क्षमता उस गति से निर्धारित होती है जो काम कर रहे तरल पदार्थ (ईंधन और ऑक्सीडाइज़र) की पूरी आपूर्ति का उपयोग करने के बाद प्राप्त होती है। इसकी गणना Tsiolkovsky सूत्र के अनुसार की जाती है: V = c × lnMn / Mk, जहाँ c कार्यशील द्रव का बहिर्वाह वेग है, और Mn और Mk रॉकेट का प्रारंभिक और अंतिम द्रव्यमान है। पारंपरिक रासायनिक रॉकेटों में, निकास वेग दहन कक्ष में तापमान, ईंधन और ऑक्सीडाइज़र के प्रकार और दहन उत्पादों के आणविक भार द्वारा निर्धारित किया जाता है। उदाहरण के लिए, अमेरिकियों ने चंद्रमा पर अंतरिक्ष यात्रियों को उतारने के लिए अवतरण वाहन में ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग किया। इसके दहन का उत्पाद पानी है, जिसका आणविक भार अपेक्षाकृत कम है, और मिट्टी के तेल के जलने की तुलना में प्रवाह दर 1.3 गुना अधिक है। यह अंतरिक्ष यात्रियों के साथ उतरने वाले यान के लिए चंद्रमा की सतह तक पहुंचने और फिर उन्हें अपने कृत्रिम उपग्रह की कक्षा में वापस लाने के लिए पर्याप्त है। कोरोलेव में, दुर्घटना के कारण हताहतों की संख्या के कारण हाइड्रोजन ईंधन के साथ काम निलंबित कर दिया गया था। हमारे पास मनुष्यों के लिए चंद्र वंश यान बनाने का समय नहीं था।

निकास वेग को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने के तरीकों में से एक परमाणु तापीय रॉकेट का निर्माण है। हमारे पास कई हज़ार किलोमीटर (OKB-1 और FEI की एक संयुक्त परियोजना) की रेंज वाली बैलिस्टिक परमाणु मिसाइलें (BAR) थीं, अमेरिकियों के पास कीवी प्रकार की समान प्रणालियाँ थीं। इंजनों का परीक्षण सेमलिपलाटिंस्क के पास और नेवादा में परीक्षण स्थलों पर किया गया था। उनके संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है: परमाणु रिएक्टर में हाइड्रोजन को उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, एक परमाणु अवस्था में जाता है, और पहले से ही इस रूप में एक रॉकेट से समाप्त हो जाता है। इस मामले में, रासायनिक हाइड्रोजन रॉकेट की तुलना में निकास वेग चार गुना से अधिक बढ़ जाता है। प्रश्न यह पता लगाने का था कि ठोस ईंधन सेल रिएक्टर में हाइड्रोजन को किस तापमान पर गर्म किया जा सकता है। गणनाओं ने लगभग 3000°K दिया।

NII-1 में, जिसके पर्यवेक्षक Mstislav Vsevolodovich Keldysh (USSR विज्ञान अकादमी के तत्कालीन अध्यक्ष) थे, V.M. Ievleva, IPPE की भागीदारी के साथ, एक पूरी तरह से शानदार योजना में लगी हुई थी - एक गैस-चरण रिएक्टर जिसमें यूरेनियम और हाइड्रोजन के गैसीय मिश्रण में एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। ऐसे रिएक्टर से ठोस ईंधन की तुलना में दस गुना तेजी से हाइड्रोजन निकलता है, जबकि यूरेनियम अलग हो जाता है और कोर में रहता है। विचारों में से एक केन्द्रापसारक पृथक्करण का उपयोग करना था, जब आने वाले ठंडे हाइड्रोजन द्वारा यूरेनियम और हाइड्रोजन का एक गर्म गैसीय मिश्रण "काता" जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक अपकेंद्रित्र के रूप में यूरेनियम और हाइड्रोजन अलग हो जाते हैं। इवलेव ने, वास्तव में, एक रासायनिक रॉकेट के दहन कक्ष में प्रक्रियाओं को सीधे पुन: पेश करने की कोशिश की, ऊर्जा स्रोत के रूप में ईंधन के दहन की गर्मी नहीं, बल्कि विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया का उपयोग किया। इसने ऊर्जा तीव्रता के पूर्ण उपयोग का मार्ग प्रशस्त किया परमाणु नाभिक. लेकिन रिएक्टर से शुद्ध हाइड्रोजन (यूरेनियम के बिना) के बहिर्वाह की संभावना का सवाल अनसुलझा रहा, उच्च तापमान के प्रतिधारण से जुड़ी तकनीकी समस्याओं का उल्लेख नहीं करना गैस मिश्रणसैकड़ों वायुमंडल के दबाव में।

बैलिस्टिक परमाणु मिसाइलों पर IPPE का काम 1969-1970 में ठोस ईंधन तत्वों के साथ एक प्रोटोटाइप परमाणु रॉकेट इंजन के सेमिपालाटिंस्क परीक्षण स्थल पर "अग्नि परीक्षण" के साथ समाप्त हुआ। इसे IPPE द्वारा वोरोनिश डिज़ाइन ब्यूरो A.D के सहयोग से बनाया गया था। कोनोपाटोव, मास्को एनआईआई -1 और कई अन्य तकनीकी समूह। 3.6 टन के जोर वाला इंजन IR-100 परमाणु रिएक्टर पर आधारित था, जिसमें यूरेनियम कार्बाइड और जिरकोनियम कार्बाइड के ठोस घोल से बने ईंधन तत्व थे। ~ 170 मेगावाट की रिएक्टर शक्ति पर हाइड्रोजन का तापमान 3000°K तक पहुँच गया।

परमाणु प्रणोदक

अब तक हम रॉकेट के बारे में अपने वजन से अधिक जोर के साथ बात कर रहे थे, जिसे पृथ्वी की सतह से लॉन्च किया जा सकता था। ऐसी प्रणालियों में, निकास दर में वृद्धि से काम कर रहे तरल पदार्थ के स्टॉक को कम करना, पेलोड में वृद्धि करना और मल्टीस्टेज प्रक्रिया को छोड़ना संभव हो जाता है। हालांकि, व्यावहारिक रूप से असीमित निकास वेग प्राप्त करने के तरीके हैं, उदाहरण के लिए, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों द्वारा पदार्थ का त्वरण। मैंने लगभग 15 वर्षों तक इगोर बोंडारेंको के निकट संपर्क में इस क्षेत्र में काम किया।

इलेक्ट्रिक जेट इंजन (ईपी) के साथ एक रॉकेट का त्वरण उन पर स्थापित अंतरिक्ष परमाणु ऊर्जा संयंत्र (केएईएस) की विशिष्ट शक्ति के अनुपात से निर्धारित होता है। निकट भविष्य में, KNPP की विशिष्ट शक्ति, जाहिरा तौर पर, 1 kW/kg से अधिक नहीं होगी। इसी समय, रॉकेट के वजन से दसियों और सैकड़ों गुना कम जोर के साथ और काम करने वाले तरल पदार्थ की बहुत कम खपत के साथ रॉकेट बनाना संभव है। ऐसा रॉकेट केवल पृथ्वी के एक कृत्रिम उपग्रह की कक्षा से लॉन्च किया जा सकता है और धीरे-धीरे तेज होकर उच्च गति तक पहुँचता है।

सौर मंडल के भीतर उड़ानों के लिए, 50-500 किमी / सेकंड की समाप्ति गति वाले रॉकेट की आवश्यकता होती है, और सितारों की उड़ानों के लिए, "फोटॉन रॉकेट" जो समाप्ति गति के साथ हमारी कल्पना से परे जाते हैं, समान गतिस्वेता। किसी भी उचित अवधि की लंबी दूरी की अंतरिक्ष उड़ान को पूरा करने के लिए बिजली संयंत्रों के अकल्पनीय शक्ति-से-भार अनुपात की आवश्यकता होती है। अब तक, यह कल्पना करना भी असंभव है कि वे किन भौतिक प्रक्रियाओं पर आधारित हो सकते हैं।

की गई गणना से पता चला है कि महान टकराव के दौरान, जब पृथ्वी और मंगल एक-दूसरे के सबसे करीब होते हैं, तो एक वर्ष में एक चालक दल के साथ एक परमाणु अंतरिक्ष यान को मंगल पर उड़ाना और इसे पृथ्वी के एक कृत्रिम उपग्रह की कक्षा में वापस करना संभव है। . ऐसे जहाज का कुल वजन लगभग 5 टन है (कामकाजी तरल पदार्थ के रिजर्व सहित - सीज़ियम, 1.6 टन के बराबर)। यह मुख्य रूप से 5 मेगावाट की शक्ति के साथ केएनपीपी के द्रव्यमान द्वारा निर्धारित किया जाता है, और प्रतिक्रियाशील जोर 7 किलोइलेक्ट्रॉनवोल्ट * की ऊर्जा के साथ सीज़ियम आयनों के दो मेगावाट बीम द्वारा निर्धारित किया जाता है। जहाज पृथ्वी के एक कृत्रिम उपग्रह की कक्षा से शुरू होता है, मंगल ग्रह के एक उपग्रह की कक्षा में प्रवेश करता है, और अमेरिकी चंद्र इंजन के समान हाइड्रोजन रासायनिक इंजन के साथ एक उपकरण पर इसकी सतह पर उतरना होगा।

इस दिशा पर आधारित है तकनीकी समाधान, जो आज पहले से ही संभव हैं, IPPE कार्यों का एक बड़ा चक्र समर्पित था।

आयन थ्रस्टर्स

उन वर्षों में, अंतरिक्ष वाहनों के लिए विभिन्न विद्युत प्रणोदन प्रणाली बनाने के तरीकों पर चर्चा की गई, जैसे "प्लाज्मा बंदूकें", "धूल" या तरल बूंदों के इलेक्ट्रोस्टैटिक त्वरक। हालाँकि, किसी भी विचार का स्पष्ट भौतिक आधार नहीं था। खोज सीज़ियम की सतह आयनीकरण थी।

1920 के दशक में, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी इरविंग लैंगमुइर ने क्षार धातुओं की सतह के आयनीकरण की खोज की। जब एक सीज़ियम परमाणु एक धातु की सतह से वाष्पित होता है (हमारे मामले में, टंगस्टन), जिसका इलेक्ट्रॉनों का कार्य कार्य सीज़ियम की आयनीकरण क्षमता से अधिक होता है, यह लगभग 100% मामलों में एक कमजोर बाध्य इलेक्ट्रॉन खो देता है और हो जाता है एक एकल आवेशित आयन। इस प्रकार, टंगस्टन पर सीज़ियम का सतही आयनीकरण एक भौतिक प्रक्रिया है जो काम कर रहे तरल पदार्थ के लगभग 100% उपयोग और एकता के करीब ऊर्जा दक्षता के साथ आयन प्रणोदक बनाना संभव बनाती है।

हमारे सहयोगी स्टाल याकोवलेविच लेबेडेव ने ऐसी योजना के आयन प्रणोदक के मॉडल बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। अपनी लौह दृढ़ता और दृढ़ता से, उन्होंने सभी बाधाओं को पार कर लिया। नतीजतन, धातु में आयन प्रणोदक के एक फ्लैट तीन-इलेक्ट्रोड सर्किट को पुन: उत्पन्न करना संभव था। पहला इलेक्ट्रोड +7 kV की क्षमता के साथ लगभग 10 × 10 सेमी आकार की टंगस्टन प्लेट है, दूसरा -3 kV की क्षमता वाला टंगस्टन ग्रिड है, और तीसरा शून्य क्षमता वाला थोरिअटेड टंगस्टन ग्रिड है। "आण्विक बंदूक" ने सीज़ियम वाष्प का एक बीम दिया, जो टंगस्टन प्लेट की सतह पर सभी ग्रिडों के माध्यम से गिर गया। एक संतुलित और कैलिब्रेटेड धातु प्लेट, तथाकथित संतुलन, "बल", यानी आयन बीम का जोर मापने के लिए परोसा जाता है।

पहले ग्रिड के लिए एक त्वरित वोल्टेज सीज़ियम आयनों को 10,000 eV तक बढ़ा देता है, जबकि दूसरी ग्रिड के लिए एक घटता वोल्टेज उन्हें 7,000 eV तक धीमा कर देता है। यह वह ऊर्जा है जिसके साथ आयनों को प्रोपेलर छोड़ना चाहिए, जो 100 किमी/एस के बहिर्वाह वेग से मेल खाता है। लेकिन एक अंतरिक्ष आवेश द्वारा सीमित एक आयन बीम, "बाहरी अंतरिक्ष में नहीं जा सकता"। अर्ध-तटस्थ प्लाज्मा बनाने के लिए आयनों के वॉल्यूमेट्रिक चार्ज को इलेक्ट्रॉनों द्वारा मुआवजा दिया जाना चाहिए, जो अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से फैलता है और प्रतिक्रियाशील जोर बनाता है। आयन बीम के अंतरिक्ष प्रभार की भरपाई के लिए इलेक्ट्रॉनों का स्रोत वर्तमान द्वारा गरम किया गया तीसरा ग्रिड (कैथोड) है। दूसरा, "लॉकिंग" ग्रिड इलेक्ट्रॉनों को कैथोड से टंगस्टन प्लेट में जाने से रोकता है।

आयन प्रणोदन मॉडल के साथ पहला अनुभव दस साल से अधिक के काम की शुरुआत को चिह्नित करता है। नवीनतम मॉडलों में से एक - झरझरा टंगस्टन उत्सर्जक के साथ, 1965 में बनाया गया, 20 ए के आयन बीम करंट पर लगभग 20 ग्राम का "थ्रस्ट" दिया, इसमें लगभग 90% का ऊर्जा उपयोग कारक और 95 का पदार्थ उपयोग दर था। %।

प्रत्यक्ष रूपांतरण परमाणु तापबिजली में

परमाणु विखंडन की ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के तरीके अभी तक नहीं खोजे जा सके हैं। हम अभी भी एक मध्यवर्ती लिंक के बिना नहीं कर सकते - एक ताप इंजन। चूंकि इसकी दक्षता हमेशा एक से कम होती है, इसलिए "बेकार" गर्मी को कहीं न कहीं रखा जाना चाहिए। जमीन पर, पानी में और हवा में, इससे कोई समस्या नहीं है। अंतरिक्ष में एक ही रास्ता है - ऊष्मीय विकिरण. इस प्रकार, KNPP "रेफ्रिजरेटर-एमिटर" के बिना नहीं कर सकता। विकिरण घनत्व पूर्ण तापमान की चौथी शक्ति के समानुपाती होता है, इसलिए रेडिएटर-रेडिएटर का तापमान जितना संभव हो उतना अधिक होना चाहिए। तब विकिरण सतह के क्षेत्र को कम करना संभव होगा और तदनुसार, बिजली संयंत्र का द्रव्यमान। हम टरबाइन या जनरेटर के बिना परमाणु ताप के बिजली में "प्रत्यक्ष" रूपांतरण का उपयोग करने के विचार के साथ आए, जो उच्च तापमान पर दीर्घकालिक संचालन में अधिक विश्वसनीय लगता था।

साहित्य से, हम ए.एफ. के कार्यों के बारे में जानते थे। जोफ - संस्थापक सोवियत स्कूलतकनीकी भौतिकी, यूएसएसआर में अर्धचालकों के अध्ययन में अग्रणी। कुछ अब उनके द्वारा विकसित वर्तमान स्रोतों को याद करते हैं, जिनका उपयोग महान देशभक्तिपूर्ण युद्ध के दौरान किया गया था। उस समय, एक से अधिक पक्षपातपूर्ण टुकड़ी का मुख्य भूमि के साथ "केरोसिन" TEGs - Ioffe के थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर के लिए धन्यवाद था। टीईजी का "मुकुट" (यह अर्धचालक तत्वों का एक सेट था) मिट्टी के तेल के दीपक पर रखा गया था, और इसके तार रेडियो उपकरण से जुड़े थे। तत्वों के "गर्म" सिरों को मिट्टी के दीपक की लौ से गर्म किया गया था, और "ठंडे" सिरों को हवा में ठंडा किया गया था। सेमीकंडक्टर से गुजरने वाली गर्मी प्रवाह ने एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न किया, जो एक संचार सत्र के लिए पर्याप्त था, और उनके बीच के अंतराल में, टीईजी ने बैटरी को चार्ज किया। जब, विजय के दस साल बाद, हमने TEG के मास्को संयंत्र का दौरा किया, तो यह पता चला कि वे अभी भी बिक्री पाते हैं। कई ग्रामीणों के पास बैटरी द्वारा संचालित प्रत्यक्ष गरमागरम लैंप के साथ किफायती रेडियो रिसीवर "रोडिना" थे। इसके बजाय अक्सर टीईजी का इस्तेमाल किया जाता था।

केरोसिन TEG के साथ समस्या इसकी कम दक्षता (केवल लगभग 3.5%) और कम सीमित तापमान (350°K) है। लेकिन इन उपकरणों की सादगी और विश्वसनीयता ने डेवलपर्स को आकर्षित किया। तो, आईजी के समूह द्वारा विकसित अर्धचालक कन्वर्टर्स। सुखुमी इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी में ग्वेर्ट्सटेली ने बुक प्रकार के अंतरिक्ष प्रतिष्ठानों में आवेदन पाया है।

एक समय में, ए.एफ. Ioffe ने एक अन्य थर्मिओनिक कनवर्टर - वैक्यूम में एक डायोड प्रस्तावित किया। इसके संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है: एक गर्म कैथोड इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है, उनमें से कुछ, एनोड की क्षमता पर काबू पाने, काम करता है। इस डिवाइस के साथ काफी उच्च दक्षता (20-25%) होने की उम्मीद थी परिचालन तापमान 1000 डिग्री के ऊपर। इसके अलावा, एक अर्धचालक के विपरीत, एक वैक्यूम डायोड न्यूट्रॉन विकिरण से डरता नहीं है, और इसके साथ जोड़ा जा सकता है परमाणु रिऐक्टर. हालांकि, यह पता चला कि "वैक्यूम" Ioffe कनवर्टर के विचार को महसूस करना असंभव था। जैसा कि आयन प्रणोदन में होता है, वैक्यूम कनवर्टर में, आपको स्पेस चार्ज से छुटकारा पाने की आवश्यकता होती है, लेकिन इस बार आयन नहीं, बल्कि इलेक्ट्रॉन। ए एफ। Ioffe का उद्देश्य वैक्यूम कनवर्टर में कैथोड और एनोड के बीच माइक्रोन अंतराल का उपयोग करना है, जो उच्च तापमान और थर्मल विकृतियों की स्थितियों के तहत व्यावहारिक रूप से असंभव है। यह वह जगह है जहाँ सीज़ियम काम आता है: कैथोड पर सतह आयनीकरण द्वारा उत्पादित एक सीज़ियम आयन, लगभग 500 इलेक्ट्रॉनों के अंतरिक्ष आवेश की भरपाई करता है! वास्तव में, सीज़ियम कनवर्टर एक "उलटा" आयन प्रणोदक है। उनमें भौतिक प्रक्रियाएं करीब हैं।

"गारलैंड्स" वी. ए. मलयखा

थर्मिओनिक कन्वर्टर्स पर IPPE के काम के परिणामों में से एक V.A का निर्माण था। पुखराज रिएक्टर के लिए श्रृंखला से जुड़े थर्मिओनिक कन्वर्टर्स - "माला" से ईंधन तत्वों के अपने विभाग में मल्यख और धारावाहिक उत्पादन। उन्होंने 30 वी तक दिया - "प्रतिस्पर्धी संगठनों" द्वारा बनाए गए एकल-तत्व कन्वर्टर्स की तुलना में सौ गुना अधिक - एमबी का लेनिनग्राद समूह। बरबाश और बाद में - परमाणु ऊर्जा संस्थान द्वारा। इसने रिएक्टर से दसियों और सैकड़ों गुना अधिक शक्ति को "निकालना" संभव बना दिया। हालांकि, सिस्टम की विश्वसनीयता, हजारों थर्मोनिक तत्वों से भरी हुई, चिंता का कारण बनी। उसी समय, भाप और गैस टर्बाइन बिना किसी विफलता के संचालित होते थे, इसलिए हमने अपना ध्यान "मशीन" परमाणु ताप के बिजली में रूपांतरण पर लगाया।

पूरी कठिनाई संसाधन में निहित है, क्योंकि लंबी दूरी की अंतरिक्ष उड़ानों में, टर्बोजेनरेटर को एक, दो या कई वर्षों तक काम करना चाहिए। पहनने को कम करने के लिए, "घूर्णन" (टरबाइन की गति) को यथासंभव कम रखा जाना चाहिए। दूसरी ओर, एक टर्बाइन कुशलता से काम करता है अगर गैस या भाप के अणुओं की गति उसके ब्लेड की गति के करीब हो। इसलिए, सबसे पहले हमने सबसे भारी - पारा वाष्प के उपयोग पर विचार किया। लेकिन पारा-ठंडा परमाणु रिएक्टर में होने वाले लोहे और स्टेनलेस स्टील के तीव्र विकिरण-प्रेरित क्षरण से हम भयभीत थे। दो सप्ताह में, जंग ने आर्गन प्रयोगशाला (यूएसए, 1949) में प्रायोगिक फास्ट रिएक्टर "क्लेमेंटाइन" के ईंधन तत्वों और आईपीपीई (यूएसएसआर, ओबनिंस्क, 1956) में बीआर -2 रिएक्टर को "खा लिया"।

पोटेशियम की भाप ललचा रही थी। इसमें पोटेशियम उबलने वाले रिएक्टर ने उस बिजली संयंत्र का आधार बनाया जिसे हम कम-जोर वाले अंतरिक्ष यान के लिए विकसित कर रहे हैं - पोटेशियम भाप ने टर्बोजेनरेटर को घुमाया। गर्मी को बिजली में परिवर्तित करने की ऐसी "मशीन" विधि ने 40% तक की दक्षता पर भरोसा करना संभव बना दिया, जबकि वास्तविक थर्मोनिक प्रतिष्ठानों ने केवल 7% की दक्षता दी। हालांकि, बिजली में परमाणु गर्मी के "मशीन" रूपांतरण वाले केएनपीपी विकसित नहीं किए गए हैं। यह मामला एक विस्तृत रिपोर्ट जारी करने के साथ समाप्त हुआ, वास्तव में, मंगल ग्रह के चालक दल के साथ उड़ान के लिए कम-जोर वाले अंतरिक्ष यान के तकनीकी डिजाइन के लिए एक "भौतिक नोट"। परियोजना ही कभी विकसित नहीं हुई थी।

भविष्य में, मुझे लगता है, परमाणु रॉकेट इंजनों का उपयोग करने वाली अंतरिक्ष उड़ानों में रुचि बस गायब हो गई। सर्गेई पावलोविच कोरोलेव की मृत्यु के बाद, आयन प्रणोदन और "मशीन" परमाणु ऊर्जा संयंत्रों पर आईपीपीई के काम के लिए समर्थन काफ़ी कमजोर हो गया। OKB-1 का नेतृत्व वैलेन्टिन पेट्रोविच ग्लुशको कर रहे थे, जिन्हें साहसिक होनहार परियोजनाओं में कोई दिलचस्पी नहीं थी। उनके द्वारा बनाए गए एनर्जीया डिज़ाइन ब्यूरो ने शक्तिशाली रासायनिक रॉकेट और पृथ्वी पर लौटने वाले बुरान अंतरिक्ष यान का निर्माण किया।

"ब्रह्मांड" श्रृंखला के उपग्रहों पर "बक" और "पुखराज"

बिजली में गर्मी के सीधे रूपांतरण के साथ एक केएनपीपी के निर्माण पर काम, अब शक्तिशाली रेडियो उपग्रहों (अंतरिक्ष राडार स्टेशनों और टेलीविजन प्रसारकों) के लिए बिजली के स्रोत के रूप में, पेरेस्त्रोइका की शुरुआत तक जारी रहा। 1970 से 1988 तक, लगभग 30 रडार उपग्रहों को बुक परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के साथ अर्धचालक कनवर्टर रिएक्टरों के साथ और दो पुखराज थर्मिओनिक प्रतिष्ठानों के साथ अंतरिक्ष में लॉन्च किया गया था। बुक, वास्तव में, एक TEG - एक Ioffe अर्धचालक कनवर्टर था, केवल मिट्टी के दीपक के बजाय यह एक परमाणु रिएक्टर का उपयोग करता था। यह 100 kW तक की शक्ति वाला एक तेज़ रिएक्टर था। अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम का पूरा भार लगभग 30 किग्रा था। कोर से गर्मी को तरल धातु - सोडियम और पोटेशियम के एक यूटेक्टिक मिश्र धातु द्वारा सेमीकंडक्टर बैटरी में स्थानांतरित किया गया था। विद्युत शक्ति 5 किलोवाट तक पहुंच गई।

IPPE की वैज्ञानिक देखरेख में बुक सुविधा OKB-670 विशेषज्ञों M.M द्वारा विकसित की गई थी। बॉन्डरीयुक, बाद में - एनपीओ क्रास्नाया ज़्वेज़्दा (मुख्य डिजाइनर - जी.एम. ग्रीज़्नोव)। Dnepropetrovsk डिज़ाइन ब्यूरो Yuzhmash (मुख्य डिज़ाइनर M.K. Yangel) को उपग्रह को कक्षा में लॉन्च करने के लिए लॉन्च वाहन बनाने का काम सौंपा गया था।

बुक का परिचालन समय 1-3 महीने है। यदि स्थापना विफल हो जाती है, तो उपग्रह को 1000 किमी की ऊँचाई वाली दीर्घकालिक कक्षा में स्थानांतरित कर दिया जाता है। लॉन्च के लगभग 20 वर्षों के लिए, एक उपग्रह के पृथ्वी पर गिरने के तीन मामले सामने आए हैं: दो महासागर में और एक भूमि में, कनाडा में, ग्रेट स्लेव झील के आसपास। 24 जनवरी 1978 को प्रक्षेपित कॉसमॉस-954 वहीं गिर गया था। उन्होंने 3.5 महीने तक काम किया। उपग्रह के यूरेनियम तत्व वातावरण में पूरी तरह से जल गए। जमीन पर केवल एक बेरिलियम परावर्तक और अर्धचालक बैटरी के अवशेष पाए गए। (यह सारा डेटा ऑपरेशन मॉर्निंग लाइट पर अमेरिका और कनाडा के परमाणु आयोगों की संयुक्त रिपोर्ट में दिया गया है।)

पुखराज थर्मिओनिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र में, 150 kW तक की शक्ति वाले एक थर्मल रिएक्टर का उपयोग किया गया था। यूरेनियम का पूरा भार लगभग 12 किग्रा था - बुक की तुलना में काफी कम। रिएक्टर का आधार ईंधन तत्व थे - "माला", जिसे माल्यख समूह द्वारा विकसित और निर्मित किया गया था। वे थर्मोएलेमेंट्स की एक श्रृंखला थे: कैथोड यूरेनियम ऑक्साइड से भरे टंगस्टन या मोलिब्डेनम का "थिम्बल" था, एनोड एक पतली दीवार वाली नाइओबियम ट्यूब थी जिसे तरल सोडियम-पोटेशियम से ठंडा किया जाता था। कैथोड का तापमान 1650 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच गया। स्थापना की विद्युत शक्ति 10 किलोवाट तक पहुंच गई।

पुखराज स्थापना के साथ पहला उड़ान मॉडल, कोस्मोस-1818 उपग्रह, 2 फरवरी, 1987 को कक्षा में गया और सीज़ियम के भंडार समाप्त होने तक छह महीने तक बिना किसी बाधा के काम किया। दूसरा उपग्रह, कॉसमॉस-1876, एक साल बाद लॉन्च किया गया था। उन्होंने कक्षा में लगभग दोगुनी अवधि तक काम किया। पुखराज के मुख्य विकासकर्ता ओकेबी एमएमजेड सोयुज थे, जिसके प्रमुख एस.के. Tumansky (विमान इंजन डिजाइनर ए.ए. मिकुलिन के पूर्व डिजाइन ब्यूरो)।

यह 1950 के दशक के उत्तरार्ध की बात है, जब हम आयन प्रणोदन पर काम कर रहे थे, और वह एक रॉकेट के लिए तीसरे चरण के इंजन पर थे जो चंद्रमा के चारों ओर उड़ान भरेगा और उस पर उतरेगा। मेलनिकोव की प्रयोगशाला की यादें आज भी ताजा हैं। यह OKB-1 की साइट नंबर 3 पर पोडलिप्की (अब कोरोलेव शहर) में स्थित था। लगभग 3000 एम 2 के क्षेत्र के साथ एक विशाल कार्यशाला, 100 मिमी रोल पेपर पर लूप ऑसिलोस्कोप रिकॉर्डिंग के साथ दर्जनों डेस्क के साथ पंक्तिबद्ध (यह अभी भी एक बीता हुआ युग था, आज एक व्यक्तिगत कंप्यूटर पर्याप्त होगा)। कार्यशाला की सामने की दीवार पर एक स्टैंड है जहां "चंद्र" रॉकेट इंजन का दहन कक्ष लगा हुआ है। गैस के वेग, दबाव, तापमान और अन्य मापदंडों के लिए हजारों तार सेंसर से ऑसिलोस्कोप में जाते हैं। दिन की शुरुआत 9.00 बजे इंजन के प्रज्वलन के साथ होती है। यह कई मिनटों तक चलता है, फिर इसे रोकने के तुरंत बाद, पहली शिफ्ट मैकेनिक टीम इसे नष्ट कर देती है, दहन कक्ष का सावधानीपूर्वक निरीक्षण और माप करती है। उसी समय, आस्टसीलस्कप टेपों का विश्लेषण किया जाता है और डिजाइन में बदलाव के लिए सिफारिशें की जाती हैं। दूसरी पारी - डिजाइनर और कार्यशाला कार्यकर्ता अनुशंसित परिवर्तन करते हैं। तीसरी शिफ्ट में, एक नया दहन कक्ष और एक डायग्नोस्टिक सिस्टम स्टैंड पर लगाया जाता है। एक दिन बाद, ठीक 9.00 बजे, अगला सत्र। और इसलिए बिना दिनों के सप्ताह, महीने। प्रति वर्ष 300 से अधिक इंजन विकल्प!

इस तरह रासायनिक रॉकेट इंजन बनाए गए, जिन्हें केवल 20-30 मिनट काम करना था। हम परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के परीक्षण और शोधन के बारे में क्या कह सकते हैं - गणना यह थी कि उन्हें एक वर्ष से अधिक समय तक काम करना चाहिए। इसके लिए वास्तव में विशाल प्रयास की आवश्यकता थी।

सर्गेव एलेक्सी, 9 "ए" वर्ग एमओयू "माध्यमिक विद्यालय संख्या 84"

वैज्ञानिक सलाहकार: वैज्ञानिक और अभिनव गतिविधियों "टॉम्स्क परमाणु केंद्र" के लिए गैर-लाभकारी साझेदारी के उप निदेशक

पर्यवेक्षक: , भौतिकी के शिक्षक, एमओयू "माध्यमिक विद्यालय संख्या 84" ZATO सेवरस्क

परिचय

एक अंतरिक्ष यान पर प्रणोदन प्रणाली जोर या गति उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन की गई है। प्रणोदन प्रणाली द्वारा उपयोग किए जाने वाले थ्रस्ट के प्रकार के अनुसार, उन्हें रासायनिक (CRD) और गैर-रासायनिक (NCRD) में विभाजित किया जाता है। एचआरडी को तरल (एलआरई), ठोस ईंधन (आरडीटीटी) और संयुक्त (केआरडी) में बांटा गया है। बदले में, गैर-रासायनिक प्रणोदन प्रणालियों को परमाणु (एनआरई) और विद्युत (ईपी) में विभाजित किया जाता है। महान वैज्ञानिक कॉन्स्टेंटिन Eduardovich Tsiolkovsky, एक सदी पहले, एक प्रणोदन प्रणाली का पहला मॉडल बनाया जो ठोस और तरल ईंधन पर चलता था। उसके बाद, 20वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, मुख्य रूप से LRE और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजनों का उपयोग करके हजारों उड़ानें भरी गईं।

हालांकि, वर्तमान में, अन्य ग्रहों की उड़ानों के लिए, सितारों का उल्लेख नहीं करना, तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन का उपयोग अधिक से अधिक लाभहीन होता जा रहा है, हालांकि कई रॉकेट इंजन विकसित किए गए हैं। सबसे अधिक संभावना है, LRE और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन की संभावनाएं पूरी तरह से समाप्त हो गई हैं। इसका कारण यह है कि सभी रासायनिक रॉकेट इंजनों का विशिष्ट आवेग कम है और 5000 m/s से अधिक नहीं है, जिसके लिए प्रणोदन प्रणाली के दीर्घकालिक संचालन की आवश्यकता होती है और तदनुसार, ईंधन के बड़े भंडार या, जैसा कि अंतरिक्ष यात्रियों में प्रथागत है , पर्याप्त उच्च गति विकसित करने के लिए। बड़े मूल्य Tsiolkovsky संख्या, यानी एक ईंधन वाले रॉकेट के द्रव्यमान का एक खाली के द्रव्यमान का अनुपात। इस प्रकार, आरएन एनर्जिया, जो 100 टन पेलोड को कम कक्षा में रखता है, का प्रक्षेपण द्रव्यमान लगभग 3,000 टन है, जो Tsiolkovsky संख्या को 30 की सीमा में मान देता है।

मंगल की उड़ान के लिए, उदाहरण के लिए, Tsiolkovsky संख्या और भी अधिक होनी चाहिए, जो 30 से 50 तक के मूल्यों तक पहुंचती है। यह अनुमान लगाना आसान है कि लगभग 1,000 टन के पेलोड के साथ, अर्थात्, आवश्यक सब कुछ प्रदान करने के लिए आवश्यक न्यूनतम द्रव्यमान पृथ्वी पर वापसी की उड़ान के लिए ईंधन की आपूर्ति को ध्यान में रखते हुए मंगल पर जाने वाले चालक दल के लिए, अंतरिक्ष यान का प्रारंभिक द्रव्यमान कम से कम 30,000 टन होना चाहिए, जो स्पष्ट रूप से तरल के उपयोग के आधार पर आधुनिक अंतरिक्ष यात्रियों के विकास के स्तर से परे है। प्रणोदक रॉकेट इंजन और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन।

इस प्रकार, मानवयुक्त कर्मचारियों को निकटतम ग्रहों तक पहुंचने के लिए, रासायनिक प्रणोदन से भिन्न सिद्धांतों पर चलने वाले इंजनों पर लॉन्च वाहनों को विकसित करना आवश्यक है। इस संबंध में सबसे आशाजनक इलेक्ट्रिक जेट इंजन (ईपी), थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन और परमाणु जेट इंजन (एनजे) हैं।

1. बुनियादी अवधारणाएँ

एक रॉकेट इंजन एक जेट इंजन है जो संचालन के लिए पर्यावरण (वायु, जल) का उपयोग नहीं करता है। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले रासायनिक रॉकेट इंजन। अन्य प्रकार के रॉकेट इंजन विकसित और परीक्षण किए जा रहे हैं - विद्युत, परमाणु और अन्य। अंतरिक्ष स्टेशनों और वाहनों में, संपीड़ित गैसों पर चलने वाले सरलतम रॉकेट इंजनों का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वे आमतौर पर नाइट्रोजन का उपयोग कार्यशील तरल के रूप में करते हैं। /एक/

प्रणोदन प्रणाली का वर्गीकरण

2. रॉकेट इंजन का उद्देश्य

उनके उद्देश्य के अनुसार, रॉकेट इंजनों को कई मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जाता है: त्वरण (प्रारंभ), ब्रेकिंग, अनुरक्षक, नियंत्रण और अन्य। रॉकेट इंजन मुख्य रूप से रॉकेट (इसलिए नाम) पर उपयोग किए जाते हैं। इसके अलावा, कभी-कभी विमानन में रॉकेट इंजन का उपयोग किया जाता है। अंतरिक्ष यात्रियों में रॉकेट इंजन मुख्य इंजन हैं।

सैन्य (लड़ाकू) मिसाइलों में आमतौर पर ठोस प्रणोदक इंजन होते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि इस तरह के इंजन को कारखाने में ईंधन भरा जाता है और रॉकेट के भंडारण और सेवा की पूरी अवधि के लिए रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है। ठोस प्रणोदक इंजन अक्सर अंतरिक्ष रॉकेट के लिए बूस्टर के रूप में उपयोग किए जाते हैं। विशेष रूप से व्यापक रूप से, इस क्षमता में, वे संयुक्त राज्य अमेरिका, फ्रांस, जापान और चीन में उपयोग किए जाते हैं।

ठोस प्रणोदक वाले रॉकेट इंजनों की तुलना में तरल प्रणोदक रॉकेट इंजनों में उच्च प्रणोद विशेषताएँ होती हैं। इसलिए, उनका उपयोग अंतरिक्ष रॉकेटों को पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में और ग्रहों की उड़ानों पर लॉन्च करने के लिए किया जाता है। रॉकेट के लिए मुख्य तरल प्रणोदक मिट्टी के तेल, हेप्टेन (डाइमिथाइलहाइड्राज़िन) और तरल हाइड्रोजन हैं। इस तरह के ईंधन के लिए एक ऑक्सीकरण एजेंट (ऑक्सीजन) की आवश्यकता होती है। ऐसे इंजनों में नाइट्रिक एसिड और तरलीकृत ऑक्सीजन का उपयोग ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है। ऑक्सीकरण गुणों के संदर्भ में नाइट्रिक एसिड तरलीकृत ऑक्सीजन से नीच है, लेकिन भंडारण, ईंधन भरने और रॉकेट के उपयोग के दौरान एक विशेष तापमान शासन बनाए रखने की आवश्यकता नहीं होती है।

स्पेसफ्लाइट इंजन से अलग हैं सांसारिक विषयोंकि वे, कम से कम संभव द्रव्यमान और आयतन के साथ, अधिक से अधिक शक्ति का उत्पादन करें। इसके अलावा, वे असाधारण उच्च दक्षता और विश्वसनीयता, एक महत्वपूर्ण परिचालन समय जैसी आवश्यकताओं के अधीन हैं। उपयोग की गई ऊर्जा के प्रकार के अनुसार, अंतरिक्ष यान प्रणोदन प्रणाली को चार प्रकारों में बांटा गया है: थर्मोकेमिकल, परमाणु, विद्युत, सौर-नौकायन। इनमें से प्रत्येक प्रकार के अपने फायदे और नुकसान हैं और कुछ स्थितियों में इसका उपयोग किया जा सकता है।

वर्तमान में, अंतरिक्ष यान, कक्षीय स्टेशन और मानव रहित पृथ्वी उपग्रहों को शक्तिशाली थर्मोकेमिकल इंजन से लैस रॉकेटों द्वारा अंतरिक्ष में प्रक्षेपित किया जाता है। लघु लो थ्रस्ट इंजन भी हैं। यह शक्तिशाली इंजनों की संक्षिप्त प्रति है। उनमें से कुछ आपके हाथ की हथेली में फिट हो सकते हैं। ऐसे इंजनों का थ्रस्ट बल बहुत छोटा होता है, लेकिन यह अंतरिक्ष में जहाज की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त होता है।

3. थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन।

यह ज्ञात है कि इंजन अन्तः ज्वलन, स्टीम बॉयलर की भट्टी - जहाँ भी दहन होता है, वायुमंडलीय ऑक्सीजन सबसे सक्रिय भाग लेती है। बाहरी अंतरिक्ष में हवा नहीं होती है और बाहरी अंतरिक्ष में रॉकेट इंजन के संचालन के लिए दो घटकों का होना आवश्यक है - ईंधन और एक ऑक्सीकारक।

तरल थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन में, अल्कोहल, केरोसिन, गैसोलीन, एनिलिन, हाइड्राज़ीन, डाइमिथाइलहाइड्राज़िन, तरल हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है। तरल ऑक्सीजन, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, नाइट्रिक एसिड का उपयोग ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है। यह संभव है कि तरल फ्लोरीन का उपयोग भविष्य में एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाएगा, जब इस तरह के एक सक्रिय रसायन के भंडारण और उपयोग के तरीकों का आविष्कार किया जाएगा।

तरल-प्रणोदक जेट इंजनों के लिए ईंधन और ऑक्सीडाइज़र को विशेष टैंकों में अलग-अलग संग्रहित किया जाता है और दहन कक्ष में पंप किया जाता है। जब उन्हें दहन कक्ष में संयोजित किया जाता है, तो 3000 - 4500 ° C तक का तापमान विकसित होता है।

दहन उत्पाद, विस्तार, 2500 से 4500 m/s की गति प्राप्त करते हैं। इंजन हाउसिंग से शुरू होकर, वे जेट थ्रस्ट बनाते हैं। इसी समय, गैसों के बहिर्वाह का द्रव्यमान और गति जितनी अधिक होगी, इंजन का जोर बल उतना ही अधिक होगा।

एक सेकंड में जलाए गए ईंधन के एक इकाई द्रव्यमान द्वारा बनाए गए थ्रस्ट की मात्रा से इंजनों के विशिष्ट थ्रस्ट का अनुमान लगाना प्रथागत है। इस मान को रॉकेट इंजन का विशिष्ट आवेग कहा जाता है और इसे सेकंड में मापा जाता है (किलो थ्रस्ट / किलो जला हुआ ईंधन प्रति सेकंड)। सबसे अच्छे ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजनों में 190 s तक का विशिष्ट आवेग होता है, यानी एक सेकंड में 1 किलो ईंधन जलने से 190 किलो का जोर पैदा होता है। हाइड्रोजन-ऑक्सीजन रॉकेट इंजन में 350 एस का विशिष्ट आवेग होता है। सैद्धांतिक रूप से, एक हाइड्रोजन-फ्लोरीन इंजन 400 एस से अधिक का एक विशिष्ट आवेग विकसित कर सकता है।

तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन की आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली योजना निम्नानुसार काम करती है। पाइपलाइनों में गैस के बुलबुले की घटना को रोकने के लिए संपीड़ित गैस क्रायोजेनिक ईंधन के साथ टैंकों में आवश्यक दबाव बनाती है। पंप रॉकेट इंजनों को ईंधन की आपूर्ति करते हैं। दहन कक्ष में ईंधन के माध्यम से इंजेक्ट किया जाता है एक बड़ी संख्या कीनलिका। इसके अलावा, एक ऑक्सीकरण एजेंट को नलिका के माध्यम से दहन कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है।

किसी भी कार में, ईंधन के दहन के दौरान, बड़े ताप प्रवाह बनते हैं जो इंजन की दीवारों को गर्म करते हैं। यदि आप कक्ष की दीवारों को ठंडा नहीं करते हैं, तो यह जल्दी से जल जाएगा, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि यह किस सामग्री से बना है। एक तरल प्रणोदक जेट इंजन आमतौर पर प्रणोदक घटकों में से एक के साथ ठंडा होता है। इसके लिए कक्ष को दो दीवारों वाला बनाया गया है। शीत ईंधन घटक दीवारों के बीच की खाई में बहता है।

एल्युमीनियम" href="/text/category/aluminij/" rel="bookmark">एल्यूमीनियम, आदि। विशेष रूप से हाइड्रोजन-ऑक्सीजन जैसे पारंपरिक ईंधन के लिए एक योजक के रूप में। ऐसी "ट्रिपल रचनाएँ" उच्चतम संभव गति प्रदान करने में सक्षम हैं। रासायनिक ईंधन के बहिर्वाह के लिए - 5 किमी / सेकंड तक। लेकिन यह व्यावहारिक रूप से रसायन विज्ञान के संसाधनों की सीमा है। यह व्यावहारिक रूप से अधिक नहीं कर सकता है। हालांकि प्रस्तावित विवरण अभी भी तरल रॉकेट इंजनों का प्रभुत्व है, यह कहा जाना चाहिए कि पहले में मानव जाति का इतिहास ठोस ईंधन पर एक थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन बनाया गया था - ठोस प्रणोदक रॉकेट प्रणोदक - ईंधन - उदाहरण के लिए, विशेष पाउडर - सीधे दहन कक्ष में स्थित है। ठोस ईंधन से भरे जेट नोजल के साथ दहन कक्ष - वह संपूर्ण है डिजाईन। ठोस ईंधनठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन (प्रारंभ, मार्चिंग या संयुक्त) के उद्देश्य पर निर्भर करता है। सैन्य मामलों में उपयोग किए जाने वाले ठोस प्रणोदक रॉकेटों के लिए, शुरुआती और निरंतर इंजनों की उपस्थिति विशेषता है। लॉन्च सॉलिड प्रोपेलेंट रॉकेट इंजन बहुत कम समय के लिए उच्च थ्रस्ट विकसित करता है, जो रॉकेट के लॉन्चर और उसके प्रारंभिक त्वरण को छोड़ने के लिए आवश्यक है। एक मार्चिंग सॉलिड प्रोपेलेंट रॉकेट इंजन को उड़ान पथ के मुख्य (परिभ्रमण) खंड में एक स्थिर रॉकेट उड़ान गति बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उनके बीच का अंतर मुख्य रूप से दहन कक्ष के डिजाइन और ईंधन चार्ज की दहन सतह के प्रोफाइल में है, जो ईंधन के जलने की दर निर्धारित करता है, जिस पर ऑपरेटिंग समय और इंजन का जोर निर्भर करता है। इस तरह के रॉकेटों के विपरीत, पृथ्वी उपग्रहों, कक्षीय स्टेशनों और अंतरिक्ष यान, साथ ही इंटरप्लेनेटरी स्टेशनों को लॉन्च करने के लिए अंतरिक्ष लॉन्च वाहन, केवल रॉकेट के लॉन्च से लेकर पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में या किसी इंटरप्लेनेटरी पर लॉन्च करने के शुरुआती मोड में काम करते हैं। प्रक्षेपवक्र। सामान्य तौर पर, ठोस रॉकेट इंजनों के तरल ईंधन इंजनों पर अधिक लाभ नहीं होते हैं: वे निर्माण में आसान होते हैं, लंबे समय तक संग्रहीत किए जा सकते हैं, कार्रवाई के लिए हमेशा तैयार रहते हैं, और अपेक्षाकृत विस्फोट-रोधी होते हैं। लेकिन विशिष्ट थ्रस्ट के संदर्भ में, ठोस प्रणोदक इंजन तरल से 10-30% कम हैं।

4. इलेक्ट्रिक रॉकेट मोटर्स

ऊपर चर्चा किए गए लगभग सभी रॉकेट इंजन जबरदस्त जोर विकसित करते हैं और अंतरिक्ष यान को पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में रखने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और उन्हें इंटरप्लेनेटरी उड़ानों के लिए अंतरिक्ष की गति में तेजी लाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक पूरी तरह से अलग मामला है - अंतरिक्ष यान के लिए प्रणोदन प्रणाली पहले से ही कक्षा में या एक इंटरप्लेनेटरी प्रक्षेपवक्र पर लॉन्च की गई है। यहां, एक नियम के रूप में, कम-शक्ति वाले मोटर्स (कई किलोवाट या वाट भी) की आवश्यकता होती है जो सैकड़ों और हजारों घंटे काम कर सकते हैं और बार-बार चालू और बंद हो सकते हैं। वे आपको ऊपरी वायुमंडल और सौर हवा द्वारा बनाई गई उड़ान के प्रतिरोध की भरपाई करते हुए, कक्षा में या दिए गए प्रक्षेपवक्र के साथ उड़ान बनाए रखने की अनुमति देते हैं। इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजनों में, काम कर रहे तरल पदार्थ को विद्युत ऊर्जा से गर्म करके एक निश्चित गति से त्वरित किया जाता है। से बिजली आती है सौर पेनल्सया एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र। काम कर रहे तरल पदार्थ को गर्म करने के तरीके अलग-अलग हैं, लेकिन वास्तव में इसमें मुख्य रूप से इलेक्ट्रिक आर्क का इस्तेमाल किया जाता है। यह बहुत विश्वसनीय साबित हुआ और बड़ी संख्या में समावेशन का सामना करता है। इलेक्ट्रिक आर्क इंजनों में काम करने वाले द्रव के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है। एक विद्युत चाप की सहायता से, हाइड्रोजन को बहुत अधिक तापमान पर गर्म किया जाता है और यह प्लाज्मा में बदल जाता है - सकारात्मक आयनों और इलेक्ट्रॉनों का विद्युत रूप से तटस्थ मिश्रण। थ्रस्टर से प्लाज्मा बहिर्वाह वेग 20 किमी/एस तक पहुंचता है। जब वैज्ञानिक इंजन कक्ष की दीवारों से प्लाज्मा के चुंबकीय अलगाव की समस्या को हल करते हैं, तो प्लाज्मा के तापमान में काफी वृद्धि करना और बहिर्वाह वेग को 100 किमी / सेकंड तक लाना संभव होगा। सोवियत संघ में वर्षों में पहला इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन विकसित किया गया था। नेतृत्व में (बाद में वह प्रसिद्ध गैस डायनेमिक प्रयोगशाला (GDL) में सोवियत अंतरिक्ष रॉकेट और एक शिक्षाविद के लिए इंजन के निर्माता बने)। / 10 /

5. अन्य प्रकार के इंजन

परमाणु रॉकेट इंजनों की अधिक विदेशी परियोजनाएँ भी हैं, जिनमें फ़िज़ाइल सामग्री तरल, गैसीय या यहाँ तक कि प्लाज्मा अवस्था में है, हालाँकि, इस तरह के डिज़ाइनों के कार्यान्वयन पर आधुनिक स्तरतकनीक और प्रौद्योगिकी अवास्तविक है। सैद्धांतिक या प्रयोगशाला स्तर पर, रॉकेट इंजन की निम्नलिखित परियोजनाएं हैं

पल्स परमाणु रॉकेट इंजन छोटे परमाणु आवेशों के विस्फोटों की ऊर्जा का उपयोग करते हैं;

थर्मोन्यूक्लियर रॉकेट इंजन जो ईंधन के रूप में हाइड्रोजन के आइसोटोप का उपयोग कर सकते हैं। ऐसी प्रतिक्रिया में हाइड्रोजन की ऊर्जा दक्षता 6.8*1011 kJ/kg है, जो कि परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं की उत्पादकता से लगभग दो गुना अधिक है;

सौर पाल इंजन - जो सूर्य के प्रकाश (सौर हवा) के दबाव का उपयोग करते हैं, जिसका अस्तित्व 1899 में एक रूसी भौतिक विज्ञानी द्वारा प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध किया गया था। गणना से, वैज्ञानिकों ने स्थापित किया है कि 500 ​​मीटर के व्यास के साथ पाल से लैस 1 टन वजन का एक उपकरण लगभग 300 दिनों में पृथ्वी से मंगल तक उड़ान भर सकता है। हालांकि, सौर पाल की दक्षता सूर्य से दूरी के साथ तेजी से घटती है।

6. परमाणु रॉकेट इंजन

तरल प्रणोदक रॉकेट इंजनों का एक मुख्य नुकसान गैसों के बहिर्वाह के सीमित वेग से जुड़ा है। परमाणु रॉकेट इंजनों में, काम करने वाले पदार्थ को गर्म करने के लिए परमाणु "ईंधन" के अपघटन के दौरान जारी विशाल ऊर्जा का उपयोग करना संभव लगता है। परमाणु रॉकेट इंजनों के संचालन का सिद्धांत थर्मोकेमिकल इंजनों के संचालन के सिद्धांत के समान ही है। अंतर इस तथ्य में निहित है कि काम कर रहे तरल पदार्थ को अपनी रासायनिक ऊर्जा के कारण नहीं, बल्कि इंट्रान्यूक्लियर प्रतिक्रिया के दौरान जारी "विदेशी" ऊर्जा के कारण गर्म किया जाता है। काम कर रहे तरल पदार्थ को एक परमाणु रिएक्टर से गुजारा जाता है, जिसमें परमाणु नाभिक (उदाहरण के लिए, यूरेनियम) की विखंडन प्रतिक्रिया होती है, और उसी समय यह गर्म हो जाता है। परमाणु रॉकेट इंजन ऑक्सीडाइज़र की आवश्यकता को समाप्त करते हैं और इसलिए केवल एक तरल का उपयोग किया जा सकता है। एक कार्यशील तरल पदार्थ के रूप में, उन पदार्थों का उपयोग करने की सलाह दी जाती है जो इंजन को एक बड़ी कर्षण शक्ति विकसित करने की अनुमति देते हैं। हाइड्रोजन इस स्थिति को पूरी तरह से संतुष्ट करता है, इसके बाद अमोनिया, हाइड्राज़ीन और पानी आता है। जिन प्रक्रियाओं में परमाणु ऊर्जा जारी की जाती है उन्हें रेडियोधर्मी परिवर्तनों, भारी नाभिकों की विखंडन प्रतिक्रियाओं और हल्के नाभिकों की संलयन प्रतिक्रियाओं में विभाजित किया जाता है। तथाकथित समस्थानिक ऊर्जा स्रोतों में रेडियोआइसोटोप परिवर्तनों का एहसास होता है। कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिकों की विशिष्ट द्रव्यमान ऊर्जा (ऊर्जा जो 1 किलो वजन का पदार्थ छोड़ सकती है) रासायनिक ईंधन की तुलना में बहुत अधिक है। इस प्रकार, 210Ро के लिए यह 5*10 8 KJ/kg के बराबर है, जबकि सबसे अधिक ऊर्जा कुशल रासायनिक ईंधन (ऑक्सीजन के साथ बेरिलियम) के लिए यह मान 3*10 4 KJ/kg से अधिक नहीं है। दुर्भाग्य से, ऐसे इंजनों का उपयोग किया जाता है अंतरिक्ष प्रक्षेपण वाहनअभी तर्कसंगत नहीं है। इसका कारण समस्थानिक पदार्थ की उच्च लागत और संचालन में कठिनाई है। आखिरकार, आइसोटोप लगातार ऊर्जा जारी करता है, तब भी जब इसे एक विशेष कंटेनर में ले जाया जाता है और जब रॉकेट को शुरुआत में पार्क किया जाता है। परमाणु रिएक्टर अधिक ऊर्जा कुशल ईंधन का उपयोग करते हैं। इस प्रकार, 235U (यूरेनियम का विखंडनीय समस्थानिक) की विशिष्ट द्रव्यमान ऊर्जा 6.75 * 10 9 kJ / किग्रा है, जो कि लगभग 210Ро समस्थानिक की तुलना में अधिक परिमाण का एक क्रम है। ये इंजन "चालू" और "बंद" हो सकते हैं, परमाणु ईंधन (233U, 235U, 238U, 239Pu) आइसोटोप की तुलना में बहुत सस्ता है। ऐसे इंजनों में, न केवल पानी का उपयोग कार्यशील तरल के रूप में किया जा सकता है, बल्कि अधिक कुशल काम करने वाले पदार्थ - शराब, अमोनिया, तरल हाइड्रोजन भी हो सकते हैं। तरल हाइड्रोजन वाले इंजन का विशिष्ट प्रणोद 900 s है। ठोस परमाणु ईंधन पर चलने वाले रिएक्टर के साथ परमाणु रॉकेट इंजन की सबसे सरल योजना में, कार्यशील द्रव को एक टैंक में रखा जाता है। पंप इसे इंजन कक्ष में पहुंचाता है। नोजल की मदद से छिड़काव किया जाता है, काम करने वाला तरल गर्मी पैदा करने वाले परमाणु ईंधन के संपर्क में आता है, गर्म होता है, फैलता है और तेज गति से नोजल के माध्यम से बाहर निकल जाता है। ऊर्जा भंडार के संदर्भ में परमाणु ईंधन किसी अन्य प्रकार के ईंधन से आगे निकल जाता है। फिर एक स्वाभाविक प्रश्न उठता है - इस ईंधन पर प्रतिष्ठानों में अभी भी अपेक्षाकृत छोटा विशिष्ट जोर और एक बड़ा द्रव्यमान क्यों है? तथ्य यह है कि एक ठोस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन का विशिष्ट जोर विखंडनीय सामग्री के तापमान द्वारा सीमित होता है, और बिजली संयंत्रकाम करते समय, यह मजबूत आयनीकरण विकिरण का उत्सर्जन करता है, जिसका जीवित जीवों पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है। ऐसे विकिरण के खिलाफ जैविक सुरक्षा का बहुत महत्व है, यह अंतरिक्ष पर लागू नहीं होता है हवाई जहाज. ठोस परमाणु ईंधन का उपयोग करने वाले परमाणु रॉकेट इंजनों का व्यावहारिक विकास 1950 के दशक के मध्य में सोवियत संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका में शुरू हुआ, लगभग एक साथ पहले रॉकेट इंजन का निर्माण हुआ। परमाणु ऊर्जा संयंत्र. काम उच्च गोपनीयता के माहौल में किया गया था, लेकिन यह ज्ञात है कि ऐसे रॉकेट इंजनों को अभी तक अंतरिक्ष यात्रियों में वास्तविक उपयोग नहीं मिला है। अब तक, सब कुछ मानव रहित वाहनों पर अपेक्षाकृत कम बिजली के समस्थानिक स्रोतों के उपयोग तक सीमित रहा है। कृत्रिम उपग्रहपृथ्वी, ग्रहों के बीच का अंतरिक्ष यान और विश्व प्रसिद्ध सोवियत "मून रोवर"।

7. परमाणु जेट इंजन, संचालन का सिद्धांत, परमाणु रॉकेट इंजन में आवेग प्राप्त करने के तरीके।

एनआरई को इसका नाम इस तथ्य के कारण मिला है कि वे परमाणु ऊर्जा के उपयोग के माध्यम से जोर पैदा करते हैं, अर्थात, परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप निकलने वाली ऊर्जा। एक सामान्य अर्थ में, इन प्रतिक्रियाओं का अर्थ परमाणु नाभिक की ऊर्जा स्थिति में किसी भी परिवर्तन के साथ-साथ कुछ नाभिकों के परिवर्तन से होता है, जो नाभिक की संरचना की पुनर्व्यवस्था या उनमें निहित प्राथमिक कणों की संख्या में परिवर्तन से जुड़ा होता है। - न्यूक्लियंस। इसके अलावा, परमाणु प्रतिक्रियाएं, जैसा कि ज्ञात है, या तो अनायास (अर्थात्, अनायास) या कृत्रिम रूप से प्रेरित हो सकती हैं, उदाहरण के लिए, जब कुछ नाभिक दूसरों (या प्राथमिक कणों द्वारा) पर बमबारी करते हैं। नाभिकीय अभिक्रियाओं में ऊर्जा की दृष्टि से विखंडन और संलयन की मात्रा अधिक होती है रसायनिक प्रतिक्रियालाखों और दसियों लाख बार, क्रमशः। यह इस तथ्य के कारण है कि ऊर्जा रासायनिक बंधअणुओं में परमाणु नाभिक में न्यूक्लियंस की परमाणु बाध्यकारी ऊर्जा से कई गुना कम होते हैं। रॉकेट इंजनों में परमाणु ऊर्जा का दो तरह से उपयोग किया जा सकता है:

1. जारी ऊर्जा का उपयोग काम कर रहे तरल पदार्थ को गर्म करने के लिए किया जाता है, जो फिर एक पारंपरिक रॉकेट इंजन की तरह नोजल में फैलता है।

2. परमाणु ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और फिर काम कर रहे द्रव के कणों को आयनित और त्वरित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

3. अंत में, आवेग स्वयं विखंडन उत्पादों द्वारा बनाया जाता है, उदाहरण के लिए प्रक्रिया में बनता है, आग रोक धातु- टंगस्टन, मोलिब्डेनम) का उपयोग विखंडनीय पदार्थों को विशेष गुण प्रदान करने के लिए किया जाता है।

ठोस-चरण रिएक्टर के ईंधन तत्वों को चैनलों के साथ छेद दिया जाता है जिसके माध्यम से एनआरई का कार्यशील द्रव प्रवाहित होता है, धीरे-धीरे गर्म होता है। चैनलों का व्यास लगभग 1-3 मिमी है, और उनका कुल क्षेत्रफल कोर के क्रॉस सेक्शन का 20-30% है। पावर हाउसिंग के अंदर एक विशेष ग्रिड द्वारा कोर को निलंबित कर दिया जाता है ताकि रिएक्टर के गर्म होने पर इसका विस्तार हो सके (अन्यथा यह थर्मल तनाव के कारण ढह जाएगा)।

कोर उच्च यांत्रिक भार का अनुभव करता है जो बहते हुए तरल पदार्थ, थर्मल तनाव और कंपन से महत्वपूर्ण हाइड्रोलिक दबाव बूंदों (कई दसियों वायुमंडल तक) की क्रिया से जुड़ा होता है। रिएक्टर के गर्म होने पर कोर के आकार में वृद्धि कई सेंटीमीटर तक पहुंच जाती है। सक्रिय क्षेत्र और परावर्तक को एक मजबूत बिजली आवास के अंदर रखा जाता है, जो काम कर रहे तरल पदार्थ के दबाव और जेट नोजल द्वारा बनाए गए जोर को मानता है। मामला एक मजबूत कवर से बंद है। यह नियामक निकायों को चलाने के लिए वायवीय, वसंत या विद्युत तंत्र को समायोजित करता है, एनआरई के लिए अंतरिक्ष यान के लिए लगाव बिंदु, एनआरई को काम कर रहे तरल पदार्थ की आपूर्ति पाइपलाइनों से जोड़ने के लिए निकला हुआ किनारा। एक टर्बोपंप इकाई भी कवर पर स्थित हो सकती है।

8 - नोक,

9 - नोजल का विस्तार,

10 - टर्बाइन के लिए काम करने वाले पदार्थ का चयन,

11 - पावर कॉर्प्स

12 - नियंत्रण ड्रम

13 - टर्बाइन निकास (रवैया को नियंत्रित करने और जोर बढ़ाने के लिए प्रयोग किया जाता है),

14 - रिंग ड्राइव नियंत्रण ड्रम)

1957 की शुरुआत में, लॉस एलामोस प्रयोगशाला के काम की अंतिम दिशा निर्धारित की गई थी, और ग्रेफाइट में फैले यूरेनियम ईंधन के साथ ग्रेफाइट परमाणु रिएक्टर बनाने का निर्णय लिया गया था। इस दिशा में बनाए गए कीवी-ए रिएक्टर का परीक्षण 1959 में पहली जुलाई को किया गया था।

अमेरिकी ठोस-चरण परमाणु जेट इंजन एक्सई प्राइमएक परीक्षण बेंच पर (1968)

रिएक्टर के निर्माण के अलावा, नेवादा में एक विशेष परीक्षण स्थल के निर्माण पर लॉस अलामोस प्रयोगशाला पूरे जोरों पर थी, और संबंधित क्षेत्रों में अमेरिकी वायु सेना से कई विशेष आदेश भी दिए (व्यक्तिगत TNRE का विकास) इकाइयां)। लॉस अलामोस प्रयोगशाला की ओर से, व्यक्तिगत घटकों के निर्माण के लिए सभी विशेष आदेश फर्मों द्वारा किए गए थे: एरोजेट जनरल, उत्तरी अमेरिकी विमानन का रॉकेटडेन डिवीजन। 1958 की गर्मियों में, रोवर कार्यक्रम का सारा नियंत्रण अमेरिकी वायु सेना से नवगठित नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (नासा) के पास चला गया। 1960 की गर्मियों के मध्य में एईसी और नासा के बीच एक विशेष समझौते के परिणामस्वरूप, जी फिंगर के नेतृत्व में स्पेस न्यूक्लियर इंजन का कार्यालय बनाया गया, जिसने भविष्य में रोवर कार्यक्रम का नेतृत्व किया।

परमाणु जेट इंजनों के छह "गर्म परीक्षणों" के परिणाम बहुत उत्साहजनक थे, और 1961 की शुरुआत में रिएक्टर उड़ान परीक्षणों (आरजेएफटी) पर एक रिपोर्ट तैयार की गई थी। फिर, 1961 के मध्य में, नर्व परियोजना (अंतरिक्ष रॉकेट के लिए एक परमाणु इंजन का उपयोग) शुरू की गई। एयरोजेट जनरल को सामान्य ठेकेदार के रूप में चुना गया था, और वेस्टिंगहाउस को रिएक्टर के निर्माण के लिए जिम्मेदार उप-ठेकेदार के रूप में चुना गया था।

10.2 TNRD रूस में काम करता है

American" href="/text/category/amerikanetc/" rel="bookmark">अमेरिकी रूसी वैज्ञानिकों ने अनुसंधान रिएक्टरों में व्यक्तिगत ईंधन तत्वों के सबसे किफायती और कुशल परीक्षणों का उपयोग किया। Salyut", डिज़ाइन ब्यूरो ऑफ़ केमिकल ऑटोमेशन, IAE, NIKIET और NPO "लुच" (PNITI) अंतरिक्ष परमाणु रॉकेट इंजन और हाइब्रिड परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की विभिन्न परियोजनाओं को विकसित करने के लिए बनाया गया था। Luch", MAI) बनाया गया था यार्ड आरडी 0411और न्यूनतम आयाम का एक परमाणु इंजन आरडी 0410क्रमशः 40 और 3.6 टन का जोर।

नतीजतन, एक रिएक्टर, एक "ठंडा" इंजन और गैसीय हाइड्रोजन पर परीक्षण के लिए एक बेंच प्रोटोटाइप का निर्माण किया गया। अमेरिकी एक के विपरीत, 8250 m / s से अधिक के विशिष्ट आवेग के साथ, सोवियत TNRE, अधिक गर्मी प्रतिरोधी और उन्नत ईंधन तत्वों और कोर में उच्च तापमान के उपयोग के कारण, यह सूचक 9100 m / के बराबर था। एस और उच्चतर। NPO Luch के संयुक्त अभियान के TNRD के परीक्षण के लिए बेंच बेस सेमीप्लैटिंस्क -21 शहर से 50 किमी दक्षिण पश्चिम में स्थित था। उन्होंने 1962 में काम करना शुरू किया। सालों में परीक्षण स्थल पर एनआरई प्रोटोटाइप के पूर्ण पैमाने पर ईंधन तत्वों का परीक्षण किया गया। उसी समय, निकास गैस बंद उत्सर्जन प्रणाली में प्रवेश कर गई। परमाणु इंजन "बैकल -1" के पूर्ण पैमाने पर परीक्षण के लिए बेंच कॉम्प्लेक्स सेमीप्लैटिंस्क -21 शहर से 65 किमी दक्षिण में स्थित है। 1970 से 1988 तक, रिएक्टरों के लगभग 30 "हॉट स्टार्ट" किए गए। साथ ही, बिजली 16.5 किलो / एस तक की हाइड्रोजन प्रवाह दर पर 230 मेगावाट से अधिक नहीं थी और इसका तापमान 3100 के रिएक्टर आउटलेट पर था। सभी लॉन्च सफल, दुर्घटना मुक्त और योजना के मुताबिक थे।

सोवियत TYARD RD-0410 - दुनिया में एकमात्र काम करने वाला और विश्वसनीय औद्योगिक परमाणु रॉकेट इंजन

वर्तमान में, लैंडफिल पर इस तरह का काम बंद कर दिया गया है, हालांकि उपकरण अपेक्षाकृत संचालन योग्य स्थिति में बनाए रखा गया है। NPO Luch का बेंच बेस दुनिया का एकमात्र प्रायोगिक परिसर है जहाँ महत्वपूर्ण वित्तीय और समय की लागत के बिना NRE रिएक्टरों के तत्वों का परीक्षण करना संभव है। यह संभव है कि रूस और कजाकिस्तान के विशेषज्ञों की योजनाबद्ध भागीदारी के साथ अंतरिक्ष अनुसंधान पहल कार्यक्रम के हिस्से के रूप में चंद्रमा और मंगल की उड़ानों के लिए टीएनआरई पर काम के संयुक्त राज्य अमेरिका में फिर से शुरू होने से सेमिप्लैटिंस्क की गतिविधियों की बहाली हो जाएगी। आधार और 2020 में "मार्टियन" अभियान का कार्यान्वयन।

मुख्य विशेषताएं

हाइड्रोजन पर विशिष्ट आवेग: 910 - 980 सेकंड(सिद्धांत। 1000 तक सेकंड).

· एक कार्यशील निकाय (हाइड्रोजन) की समाप्ति की गति: 9100 - 9800 मीटर/सेकंड।

· प्राप्य जोर: सैकड़ों और हजारों टन तक।

· अधिकतम कार्य तापमान: 3000°С - 3700°С (अल्पकालिक समावेशन)।

· सेवा जीवन: कई हजार घंटे तक (आवधिक सक्रियण)। /5/

11.डिवाइस

सोवियत ठोस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन RD-0410 का उपकरण

1 - काम कर रहे तरल पदार्थ के टैंक से लाइन

2 - टर्बोपंप इकाई

3 - नियंत्रण ड्रम ड्राइव

4 - विकिरण सुरक्षा

5 - नियंत्रण ड्रम

6 - मंदबुद्धि

7 - ईंधन विधानसभा

8 - रिएक्टर पोत

9 - आग तल

10 - नोजल कूलिंग लाइन

11- नोजल कक्ष

12 - नोक

12. कार्य सिद्धांत

TNRD, अपने संचालन के सिद्धांत के अनुसार, एक उच्च तापमान रिएक्टर-हीट एक्सचेंजर है, जिसमें एक कार्यशील द्रव (तरल हाइड्रोजन) को दबाव में पेश किया जाता है, और जैसे ही इसे उच्च तापमान (3000 ° C से अधिक) तक गर्म किया जाता है, यह है एक ठंडा नोजल के माध्यम से बाहर निकाला गया। नोजल में हीट रिकवरी बहुत फायदेमंद है, क्योंकि यह हाइड्रोजन को बहुत तेजी से गर्म करने की अनुमति देता है और तापीय ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा का उपयोग करके विशिष्ट आवेग को 1000 सेकंड (9100-9800 m/s) तक बढ़ा देता है।

परमाणु रॉकेट इंजन रिएक्टर

MsoNormalTable">

काम करने वाला शरीर

घनत्व, जी / सेमी 3

विशिष्ट थ्रस्ट (हीटिंग चेंबर में संकेतित तापमान पर, °K), सेकंड

0.071 (तरल)

0.682 (तरल)

1,000 (तरल)

ना। जानकारी

ना। जानकारी

ना। जानकारी

(ध्यान दें: ताप कक्ष में दबाव 45.7 एटीएम है, काम कर रहे तरल पदार्थ की रासायनिक संरचना अपरिवर्तित के साथ 1 एटीएम के दबाव में विस्तार) /6/

15. लाभ

रासायनिक रॉकेट इंजनों पर TNRD का मुख्य लाभ एक उच्च विशिष्ट आवेग, एक महत्वपूर्ण ऊर्जा आरक्षित, एक कॉम्पैक्ट प्रणाली और बहुत अधिक जोर (दसियों, सैकड़ों और हजारों टन वैक्यूम में) प्राप्त करने की क्षमता प्राप्त करना है। सामान्य तौर पर, विशिष्ट आवेग निर्वात में हासिल किया गया दो-घटक रासायनिक रॉकेट ईंधन (केरोसिन-ऑक्सीजन, हाइड्रोजन-ऑक्सीजन) खर्च किए गए 3-4 गुना से अधिक है, और जब उच्चतम ताप तीव्रता पर 4-5 गुना अधिक होता है। वर्तमान में, संयुक्त राज्य अमेरिका में और रूस के पास ऐसे इंजनों के विकास और निर्माण का काफी अनुभव है, और, यदि आवश्यक हो (अंतरिक्ष अन्वेषण के विशेष कार्यक्रम) तो ऐसे इंजनों का उत्पादन कम समय में किया जा सकता है और इसकी उचित लागत होगी। अतिरिक्त उपयोगबड़े ग्रहों (बृहस्पति, यूरेनस, शनि, नेप्च्यून) के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का उपयोग करते हुए गड़बड़ी युद्धाभ्यास, सौर मंडल के अध्ययन की प्राप्त सीमाओं में काफी विस्तार हुआ है, और दूर के ग्रहों तक पहुंचने के लिए आवश्यक समय काफी कम हो गया है। इसके अलावा, TNRD का उपयोग उन वाहनों के लिए सफलतापूर्वक किया जा सकता है जो विशाल ग्रहों की कम कक्षाओं में काम कर रहे द्रव के रूप में, या उनके वातावरण में काम करने के लिए अपने दुर्लभ वातावरण का उपयोग करते हैं। /आठ/

16. नुकसान

TNRD का मुख्य नुकसान मर्मज्ञ विकिरण (गामा विकिरण, न्यूट्रॉन) के एक शक्तिशाली प्रवाह की उपस्थिति है, साथ ही अत्यधिक रेडियोधर्मी यूरेनियम यौगिकों, प्रेरित विकिरण के साथ दुर्दम्य यौगिकों और कार्यशील द्रव के साथ रेडियोधर्मी गैसों को हटाना है। इस संबंध में, गिरावट से बचने के लिए टीएनआरडी ग्राउंड लॉन्च के लिए अस्वीकार्य है पर्यावरण की स्थितिप्रक्षेपण स्थल पर और वातावरण में। /चौदह/

17. TJARD की विशेषताओं में सुधार। हाइब्रिड टीएनआरडी

किसी भी रॉकेट या सामान्य रूप से किसी भी इंजन की तरह, एक ठोस-चरण परमाणु जेट इंजन की प्राप्य पर महत्वपूर्ण सीमाएँ हैं सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएं. ये प्रतिबंध अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान की सीमा से अधिक तापमान सीमा में संचालित करने के लिए डिवाइस (TNRD) की अक्षमता का प्रतिनिधित्व करते हैं निर्माण सामग्रीयन्त्र। क्षमताओं का विस्तार करने और टीएनआरडी के मुख्य ऑपरेटिंग पैरामीटर को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने के लिए, विभिन्न हाइब्रिड योजनाओं को लागू किया जा सकता है जिसमें टीएनआरडी गर्मी और ऊर्जा के स्रोत की भूमिका निभाता है और कामकाजी निकायों को तेज करने के लिए अतिरिक्त भौतिक तरीकों का उपयोग किया जाता है। सबसे विश्वसनीय, व्यावहारिक रूप से संभव है, और विशिष्ट आवेग और जोर के मामले में उच्च विशेषताओं वाले आयनित कार्यशील तरल पदार्थ (हाइड्रोजन और विशेष योजक) को तेज करने के लिए एक अतिरिक्त एमएचडी सर्किट (मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक सर्किट) के साथ एक संकर योजना है। /13/

18. यार्ड से विकिरण का खतरा।

एक कार्यशील एनआरई विकिरण - गामा और न्यूट्रॉन विकिरण का एक शक्तिशाली स्रोत है। विशेष उपाय किए बिना, विकिरण अंतरिक्ष यान में काम कर रहे तरल पदार्थ और संरचना के अस्वीकार्य ताप, धातु संरचनात्मक सामग्री के उत्सर्जन, प्लास्टिक के विनाश और रबर के हिस्सों की उम्र बढ़ने, विद्युत केबलों के इन्सुलेशन का उल्लंघन, और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की विफलता का कारण बन सकता है। विकिरण सामग्री की प्रेरित (कृत्रिम) रेडियोधर्मिता का कारण बन सकता है - उनका सक्रियण।

वर्तमान में, एनआरई के साथ अंतरिक्ष यान के विकिरण संरक्षण की समस्या को सैद्धांतिक रूप से हल माना जाता है। परीक्षण बेंचों और प्रक्षेपण स्थलों पर परमाणु रॉकेट इंजनों के रखरखाव से संबंधित मूलभूत मुद्दों को भी सुलझा लिया गया है। हालांकि एक कामकाजी एनआरई परिचालन कर्मियों के लिए खतरा पैदा करता है, "एनआरई के संचालन के अंत के एक दिन पहले ही, एनआरई से 50 मीटर की दूरी पर बिना किसी व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण के कई दसियों मिनट तक रहना संभव है और यहां तक ​​​​कि उससे संपर्क करें। सुरक्षा का सबसे सरल साधन रखरखाव कर्मियों को परीक्षण के तुरंत बाद कार्य क्षेत्र यार्ड में प्रवेश करने की अनुमति देता है।

प्रक्षेपण परिसरों और पर्यावरण के संदूषण का स्तर, जाहिरा तौर पर, अंतरिक्ष रॉकेटों के निचले चरणों में परमाणु रॉकेट इंजनों के उपयोग में बाधा नहीं बनेगा। पर्यावरण और परिचालन कर्मियों के लिए विकिरण के खतरे की समस्या काफी हद तक इस तथ्य से कम हो जाती है कि रिएक्टर से गुजरते समय काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में इस्तेमाल किया जाने वाला हाइड्रोजन व्यावहारिक रूप से सक्रिय नहीं होता है। इसलिए, NRE जेट LRE जेट से ज्यादा खतरनाक नहीं है। / 4 /

निष्कर्ष

अंतरिक्ष यात्रियों में एनआरई के विकास और उपयोग की संभावनाओं पर विचार करते समय, विभिन्न प्रकार के एनआरई की प्राप्त और अपेक्षित विशेषताओं से आगे बढ़ना चाहिए, वे अंतरिक्ष यात्रियों को क्या दे सकते हैं, उनका आवेदन, और अंत में, एक करीबी की उपस्थिति से एनआरई समस्या और अंतरिक्ष में ऊर्जा आपूर्ति की समस्या और आम तौर पर ऊर्जा के विकास के बीच संबंध।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एनआरई के सभी संभावित प्रकारों में, सबसे विकसित थर्मल रेडियोआइसोटोप इंजन और एक ठोस-चरण विखंडन रिएक्टर वाला इंजन है। लेकिन अगर रेडियोआइसोटोप एनआरई की विशेषताएं हमें अंतरिक्ष यात्रियों (कम से कम निकट भविष्य में) में उनके व्यापक आवेदन की उम्मीद नहीं करने देती हैं, तो ठोस-चरण एनआरई के निर्माण से अंतरिक्ष यात्रियों के लिए बड़ी संभावनाएं खुलती हैं।

उदाहरण के लिए, 40,000 टन के प्रारंभिक द्रव्यमान वाला एक उपकरण (यानी, सबसे बड़े आधुनिक लॉन्च वाहनों की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक) प्रस्तावित किया गया है, इस द्रव्यमान का 1/10 पेलोड पर पड़ता है, और 2/3 परमाणु पर पड़ता है। शुल्क। यदि हर 3 सेकंड में एक चार्ज उड़ाया जाता है, तो उनकी आपूर्ति परमाणु रॉकेट इंजन के 10 दिनों के निरंतर संचालन के लिए पर्याप्त होगी। इस दौरान डिवाइस 10,000 किमी/सेकेंड की रफ्तार से रफ्तार पकड़ेगा और भविष्य में 130 साल बाद यह स्टार अल्फा सेंटौरी तक पहुंच सकता है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की अनूठी विशेषताएं हैं, जिनमें व्यावहारिक रूप से असीमित ऊर्जा खपत, पर्यावरण से संचालन की स्वतंत्रता, बाहरी प्रभावों का प्रतिरोध (ब्रह्मांडीय विकिरण, उल्कापिंड क्षति, उच्च और कम तामपानआदि।)। हालांकि, परमाणु रेडियोआइसोटोप प्रतिष्ठानों की अधिकतम शक्ति कई सौ वाट के क्रम के मूल्य तक सीमित है। यह प्रतिबंध परमाणु रिएक्टर बिजली संयंत्रों के लिए मौजूद नहीं है, जो निकट-पृथ्वी अंतरिक्ष में भारी अंतरिक्ष यान की लंबी अवधि की उड़ानों के दौरान, सौर मंडल के दूर के ग्रहों की उड़ानों के दौरान और अन्य मामलों में उनके उपयोग की लाभप्रदता को पूर्व निर्धारित करता है।

विखंडन रिएक्टरों के साथ ठोस-चरण और अन्य एनआरई के फायदे इस तरह के जटिल अंतरिक्ष कार्यक्रमों के अध्ययन में पूरी तरह से प्रकट होते हैं, जैसे कि सौर प्रणाली के ग्रहों के लिए मानवयुक्त उड़ानें (उदाहरण के लिए, मंगल पर एक अभियान के दौरान)। इस मामले में, आरडी के विशिष्ट आवेग में वृद्धि से गुणात्मक रूप से नई समस्याओं को हल करना संभव हो जाता है। इन सभी समस्याओं को ठोस चरण एनआरई के उपयोग से आधुनिक एलआरई के दो बार एक विशिष्ट आवेग के साथ बहुत मदद मिलती है। इस मामले में, उड़ान के समय को काफी कम करना भी संभव हो जाता है।

सबसे अधिक संभावना है, निकट भविष्य में, ठोस-चरण एनआरई सबसे आम आरडी में से एक बन जाएगा। ठोस-चरण एनआरई का उपयोग लंबी दूरी की उड़ानों के लिए वाहनों के रूप में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, नेप्च्यून, प्लूटो जैसे ग्रहों के लिए और यहां तक ​​कि सौर मंडल से बाहर उड़ने के लिए भी। हालांकि, सितारों की उड़ानों के लिए, विखंडन के सिद्धांतों के आधार पर एनआरई उपयुक्त नहीं है। इस मामले में, NRE या, अधिक सटीक रूप से, थर्मोन्यूक्लियर जेट इंजन (TRDs) संलयन प्रतिक्रियाओं और फोटोनिक जेट इंजन (PRDs) के सिद्धांत पर काम कर रहे हैं, जिसमें पदार्थ और एंटीमैटर की विनाश प्रतिक्रिया गति का स्रोत है, आशाजनक हैं। हालांकि, सबसे अधिक संभावना है कि मानवता इंटरस्टेलर अंतरिक्ष में यात्रा करने के लिए एक अलग, जेट से अलग, आंदोलन की विधि का उपयोग करेगी।

अंत में, मैं आइंस्टीन के प्रसिद्ध वाक्यांश को फिर से लिखूंगा - सितारों की यात्रा करने के लिए, मानवता को कुछ ऐसा करना होगा जो निएंडरथल के लिए परमाणु रिएक्टर की जटिलता और धारणा में तुलनीय हो!

साहित्य

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14., सर्गेयुक और वाणिज्य। - एम।: एपीएन, 1989।

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16. गहरे अंतरिक्ष के रास्ते पर // ऊर्जा। - 1985. - नंबर 6।

अनुबंध

ठोस-चरण परमाणु जेट इंजन की मुख्य विशेषताएं

निर्माता देश	यन्त्र	वैक्यूम में जोर, केएन	विशिष्ट आवेग, सेकंड		परियोजना कार्य, वर्ष
	NERVA/Lox मिश्रित चक्र