Tashmë në fund të kësaj dekade në Rusi mund të krijohet anije kozmike për udhëtime ndërplanetare me energji bërthamore. Dhe kjo do të ndryshojë në mënyrë dramatike situatën si në hapësirën afër tokës ashtu edhe në vetë Tokën.
Termocentrali bërthamor (NPP) do të jetë gati për fluturim në vitin 2018. Kështu ka bërë të ditur drejtori i Qendrës Keldysh, akademik Anatoli Koroteev... "Ne duhet të përgatisim mostrën e parë (të një termocentrali bërthamor të një klase megavat. - Përafërsisht." Expert Online ") për testet e projektimit të fluturimit në 2018. Fluturon apo jo, kjo është çështje tjetër, mund të ketë radhë, por duhet të jetë gati për fluturim”, i tha RIA Novosti. Kjo do të thotë se një nga projektet më ambicioze sovjeto-ruse në fushën e eksplorimit të hapësirës po hyn në fazën e zbatimit të menjëhershëm praktik.
Thelbi i këtij projekti, rrënjët e të cilit dalin në mesin e shekullit të kaluar, është ky. Tani fluturimet në hapësirën afër tokës kryhen me raketa që lëvizin për shkak të djegies në motorët e tyre të lëngjeve ose lëndë djegëse e ngurtë... Në thelb, ky është i njëjti motor që gjendet në makinë. Vetëm në një makinë, benzina, duke djegur, shtyn pistonët në cilindra, duke e transferuar energjinë e saj përmes tyre në rrota. Dhe në një motor rakete, djegia e vajgurit ose heptilit e shtyn drejtpërdrejt raketën përpara.
Gjatë gjysmë shekullit të kaluar, kjo teknologji raketore është përsosur në të gjithë botën deri në detajet më të vogla. Por vetë shkencëtarët e raketave e pranojnë këtë. Për t'u përmirësuar - po, ju duhet. Përpjekja për të rritur kapacitetin mbajtës të raketave nga 23 tonë aktuale në 100 dhe madje 150 tonë bazuar në motorët me djegie "të përmirësuara" - po, duhet të provoni. Por kjo është një rrugë qorre nga pikëpamja e evolucionit. " Pavarësisht se sa shumë punojnë specialistët e motorëve të raketave në mbarë botën, efekti maksimal që do të marrim do të llogaritet në fraksione të përqindjes. Përafërsisht, gjithçka është shtrydhur nga motorët ekzistues të raketave, qofshin ato shtytës të lëngshëm apo të ngurtë, dhe përpjekjet për të rritur shtytjen dhe impulsin specifik janë thjesht të kota. Sistemet e shtytjes bërthamore japin një rritje në kohë. Në shembullin e një fluturimi në Mars - tani ju duhet të fluturoni një e gjysmë deri në dy vjet atje dhe mbrapa, por do të jetë e mundur të fluturoni në dy deri në katër muaj ", - vlerësoi dikur situatën ish-kreu i Agjencisë Federale të Hapësirës së Rusisë Anatoli Perminov.
Prandaj, në vitin 2010, presidenti i atëhershëm i Rusisë, dhe tani kryeministër Dmitry Medvedev Në fund të kësaj dekade, u dha urdhri që në vendin tonë të krijohej një modul i transportit hapësinor dhe energjisë i bazuar në një termocentral bërthamor të klasit megavat. Është planifikuar të ndahen 17 miliardë rubla nga buxheti federal, Roscosmos dhe Rosatom për zhvillimin e këtij projekti deri në vitin 2018. 7.2 miliardë nga kjo shumë iu nda korporatës shtetërore Rosatom për krijimin e një objekti reaktori (kjo po bëhet nga Instituti i Kërkimit dhe Projektimit të Inxhinierisë së Energjisë Dollezhal), 4 miliardë - Qendrës Keldysh për krijimin e një fuqie bërthamore. bimore. RSC Energia synon 5.8 miliardë rubla për të krijuar një modul transporti dhe energjie, domethënë, me fjalë të tjera, një raketë.
Natyrisht, e gjithë kjo punë nuk bëhet në një vend bosh. Nga viti 1970 deri në 1988, vetëm BRSS lëshoi më shumë se tre duzina satelitë spiun në hapësirë, të pajisur me termocentrale bërthamore me fuqi të ulët të llojeve Buk dhe Topaz. Ato u përdorën për të krijuar një sistem mbikëqyrjeje të të gjithë motit për objektivat sipërfaqësore në të gjithë zonën ujore të Oqeanit Botëror dhe për të lëshuar përcaktimin e objektivit me transferim në transportuesit e armëve ose postet komanduese - sistemi i zbulimit të hapësirës detare dhe përcaktimit të objektivave Legend (1978 ).
NASA dhe kompanitë amerikane që prodhojnë anije kozmike dhe mjetet e tyre dërguese kanë dështuar gjatë kësaj kohe, megjithëse u përpoqën tre herë, të krijonin një reaktor bërthamor që do të funksiononte në mënyrë të qëndrueshme në hapësirë. Prandaj, në 1988, përmes OKB-së, u ndalua përdorimi i anijeve kozmike me sisteme shtytëse bërthamore dhe prodhimi i satelitëve US-A me një termocentral bërthamor në bord në Bashkimin Sovjetik u ndërpre.
Paralelisht, në vitet 60-70 të shekullit të kaluar zhvilloi Qendra Keldysh punë aktive mbi krijimin e një motori jonik (motori elektroplazmatik), i cili është më i përshtatshmi për krijimin e një sistemi shtytës me fuqi të lartë që funksionon me karburant bërthamor. Reaktori gjeneron nxehtësi, ajo shndërrohet në energji elektrike nga gjeneratori. Me ndihmën e energjisë elektrike, ksenoni i gazit inert në një motor të tillë fillimisht jonizohet, dhe më pas grimcat e ngarkuara pozitivisht (jonet e ksenonit pozitiv) përshpejtohen në një fushë elektrostatike në një shpejtësi të paracaktuar dhe krijojnë shtytje që largohet nga motori. Ky është parimi i motorit jonik, prototipi i të cilit tashmë është krijuar në Qendrën Keldysh.
« Në vitet '90 të shekullit XX, ne në Qendrën Keldysh rifilluam punën për motorët jonikë. Tani duhet të krijohet një bashkëpunim i ri për një projekt kaq të fuqishëm. Ekziston tashmë një prototip i motorit jonik, i cili mund të përdoret për të testuar zgjidhjet kryesore teknologjike dhe të projektimit. Dhe produkte standarde ende duhet të krijohen. Ne kemi vendosur një afat - deri në vitin 2018, produkti duhet të jetë gati për testet e fluturimit, dhe deri në vitin 2015, zhvillimi kryesor i motorit duhet të përfundojë. Më tej - testet e jetës dhe testet e të gjithë njësisë në tërësi", - vuri në dukje vitin e kaluar kreu i departamentit të elektrofizikës së Qendrës Kërkimore me emrin M.V. Keldysh, profesor i Fakultetit të Aerofizikës dhe eksplorimi i hapësirës MIPT Oleg Gorshkov.
Cili është përdorimi praktik i këtyre zhvillimeve për Rusinë? Ky përfitim është shumë më i lartë se 17 miliardë rubla që shteti synon të shpenzojë deri në vitin 2018 për krijimin e një mjeti lëshues me një termocentral bërthamor në bord me një kapacitet 1 MW. Së pari, është një zgjerim dramatik i aftësive të vendit tonë dhe të njerëzimit në përgjithësi. Një anije kozmike me energji bërthamore u jep njerëzve mundësi reale për t'u angazhuar në planetë të tjerë. Tani shumë vende kanë anije të tilla. Ata rifilluan në Shtetet e Bashkuara në vitin 2003, pasi amerikanët morën dy mostra të satelitëve rusë me termocentrale bërthamore.
Sidoqoftë, pavarësisht kësaj, një anëtar i komisionit special të NASA-s për fluturimet me pilot Edward Crowley, për shembull, ai beson se motorët bërthamorë rusë duhet të jenë në bord për një fluturim ndërkombëtar në Mars. " Përvoja ruse në zhvillimin e motorëve bërthamorë është në kërkesë. Mendoj se Rusia ka shumë përvojë si në zhvillimin e motorëve të raketave ashtu edhe në teknologjinë bërthamore. Ajo gjithashtu ka përvojë të gjerë në përshtatjen njerëzore ndaj kushteve hapësinore, pasi kozmonautët rusë bënë fluturime shumë të gjata. "- u tha Crowley gazetarëve pranverën e kaluar pas një leksioni në Universitetin Shtetëror të Moskës mbi planet amerikane për eksplorimin e hapësirës me njerëz.
Së dyti, anije të tilla bëjnë të mundur intensifikimin e ndjeshëm të aktiviteteve në hapësirën afër tokës dhe ofrojnë një mundësi reale për fillimin e kolonizimit të Hënës (tashmë ka projekte për ndërtimin e termocentraleve bërthamore në satelitin e Tokës). " Përdorimi i sistemeve të shtytjes bërthamore është duke u konsideruar për sisteme të mëdha me njerëz, dhe jo për anije të vogla kozmike që mund të fluturojnë në lloje të tjera instalimesh duke përdorur motorë jonikë ose energji diellore të erës. Është e mundur të përdoret një termocentral bërthamor me shtytës jonesh në një tërheqje të ripërdorshme ndërorbitale. Për shembull, për të transportuar ngarkesa midis orbitave të ulëta dhe të larta, për të kryer fluturime drejt asteroideve. Mund të krijoni një tërheqje hënore të ripërdorshme ose të dërgoni një ekspeditë në Mars", - thotë profesor Oleg Gorshkov. Anije të tilla po ndryshojnë në mënyrë dramatike ekonominë e eksplorimit të hapësirës. Sipas llogaritjeve të specialistëve të RSC Energia, një mjet lëshimi me energji bërthamore siguron një ulje të kostos së lëshimit të një ngarkese në një orbitë rrethore hënore me më shumë se dy herë në krahasim me motorët e raketave me lëndë të lëngshme.
Së treti, këto janë materiale dhe teknologji të reja që do të krijohen gjatë zbatimit të këtij projekti dhe më pas do të futen në industri të tjera - metalurgji, inxhinieri mekanike, etj. Kjo do të thotë, ky është një nga projektet e tilla përparimtare që me të vërtetë mund të shtyjë përpara si ekonominë ruse ashtu edhe atë botërore.
Ideja e hedhjes së bombave atomike mbi sternë doli të ishte shumë brutale, por sasia e energjisë që jep reagimi i ndarjes bërthamore, për të mos përmendur shkrirjen, është jashtëzakonisht tërheqëse për astronautikën. Prandaj, janë krijuar shumë sisteme pa impuls, pa problemet e ruajtjes së qindra bombave bërthamore në bord dhe amortizatorëve ciklopikë. Sot do të flasim për to.
Fizika bërthamore në majë të gishtave tuaj
Çfarë është një reaksion bërthamor? Për ta shpjeguar shumë thjesht, fotografia do të jetë diçka si më poshtë. Nga kurrikula e shkollës, kujtojmë se materia përbëhet nga molekula, molekula atomesh dhe atome - nga protone, elektrone dhe neutrone (ka nivele më poshtë, por kjo është e mjaftueshme për ne). Disa atome të rënda kanë një veti interesante - nëse një neutron i godet ato, ato zbërthehen në atome më të lehta dhe lëshojnë disa neutrone. Nëse këto neutrone të lëshuara godasin atomet e tjerë të rëndë aty pranë, zbërthimi do të përsëritet dhe ne do të marrim një reaksion zinxhir bërthamor. Lëvizja e neutroneve me shpejtësi të madhe do të thotë që kjo lëvizje shndërrohet në nxehtësi kur neutronet ngadalësohen. Prandaj, një reaktor atomik është një ngrohës shumë i fuqishëm. Ata mund të ziejnë ujin, të dërgojnë avullin që rezulton në një turbinë dhe të marrin një termocentral bërthamor. Ose mund të ngrohni hidrogjenin dhe ta hidhni jashtë, duke marrë një bërthamor motor reaktiv... Nga kjo ide lindën motorët e parë, NERVA dhe RD-0410.
NERVA
Historia e projektit
Autorësia (patenta) formale për shpikjen e motorit të raketave atomike i përket Richard Feynman, sipas kujtimeve të tij "Ju me siguri po bëni shaka, zoti Feynman". Meqë ra fjala, libri rekomandohet shumë për lexim. Laboratori i Los Alamos filloi zhvillimin e motorëve të raketave bërthamore në 1952. Në vitin 1955 filloi projekti Rover. Në fazën e parë të projektit, KIWI, u ndërtuan 8 reaktorë eksperimentalë dhe nga viti 1959 deri në vitin 1964 u studiua fryrja e një lëngu pune përmes bërthamës së reaktorit. Për referencë kohore, projekti Orion ekzistonte nga 1958 deri në 1965. Rover kishte fazën e dytë dhe të tretë, duke studiuar reaktorët me fuqi më të lartë, por NERVA u bazua në KIWI për shkak të planeve për lëshimin e parë provë në hapësirë në 1964 - nuk kishte kohë për të përpunuar opsione më të avancuara. Koha gradualisht ra dhe nisja e parë në tokë e motorit NERVA NRX / EST (EST - Testi i Sistemit të Motorit - testi sistemi motorik) u zhvillua në vitin 1966. Motori funksionoi me sukses për dy orë, nga të cilat 28 minuta ishte me mbytje të plotë. Motori i dytë NERVA XE u ndez 28 herë dhe funksionoi për një total prej 115 minutash. Motori u zbulua se ishte i përshtatshëm për teknologjinë hapësinore dhe stoli i provës ishte gati për të testuar motorët e sapomontuar. Dukej se një e ardhme e ndritur e priste NERVA - një fluturim në Mars në 1978, një bazë e përhershme në Hënë në 1981, tërheqje orbitale. Por suksesi i projektit shkaktoi panik në Kongres - programi hënor doli të ishte shumë i shtrenjtë për Shtetet e Bashkuara, programi Martian do të ishte edhe më i shtrenjtë. Në 1969 dhe 1970, fondet për hapësirën u reduktuan seriozisht - Apollo 18, 19 dhe 20 u anuluan dhe askush nuk do të ndante shuma të mëdha parash për programin Mars. Si rezultat, puna për projektin u krye pa fonde serioze dhe u mbyll në 1972.Dizajn
Hidrogjeni nga rezervuari hyri në reaktor, u ngroh atje dhe u hodh jashtë, duke krijuar një shtytje avion. Hidrogjeni u zgjodh si një lëng pune sepse ka atome të lehta dhe është më e lehtë t'i përshpejtosh ato në shpejtësi të madhe. Sa më e lartë të jetë shpejtësia e shkarkimit të avionit, aq më efikas motor rakete.
Një reflektor neutron u përdor për të ushqyer neutronet përsëri në reaktor për të mbështetur reaksionin zinxhir bërthamor.
Shufrat e kontrollit u përdorën për të kontrolluar reaktorin. Çdo shufër e tillë përbëhej nga dy gjysma - një reflektor dhe një absorbues neutron. Kur shufra u kthye nga reflektori i neutronit, fluksi i tyre në reaktor u rrit dhe reaktori rriti transferimin e nxehtësisë. Kur shufra u kthye nga absorbuesi i neutronit, fluksi i tyre në reaktor u zvogëlua dhe reaktori zvogëloi transferimin e nxehtësisë.
Hidrogjeni u përdor gjithashtu për të ftohur grykën dhe hidrogjeni i ngrohtë nga sistemi i ftohjes së grykës e ktheu pompën turbo për të furnizuar më shumë hidrogjen.
Motori është në punë. Hidrogjeni u ndez posaçërisht në daljen e hundës për të shmangur kërcënimin e një shpërthimi; nuk do të kishte djegie në hapësirë.
Motori NERVA krijoi një shtytje prej 34 tonësh, rreth një herë e gjysmë më pak se motori J-2, i cili ishte në fazën e dytë dhe të tretë të raketës Saturn-V. Impulsi specifik ishte 800-900 sekonda, që ishte dy herë më i madh se motorët më të mirë të fuqizuar nga çifti i karburantit oksigjen-hidrogjen, por më pak se motori EJE ose Orion.
Pak për sigurinë
Një reaktor bërthamor i sapomontuar dhe i palansuar me asamble të reja karburanti ende jo funksionale është mjaft i pastër. Uraniumi është helmues, prandaj është e nevojshme të punohet me doreza, por jo më shumë. Nuk ka nevojë për manipulues në distancë, mure plumbi ose ndonjë gjë tjetër. E gjithë papastërtia që lëshon shfaqet pasi reaktori është ndezur për shkak të shpërndarjes së neutroneve, "prishjes" së atomeve të enës, ftohësit, etj. Prandaj, në rast të një aksidenti të një rakete me një motor të tillë, ndotja nga rrezatimi i atmosferës dhe sipërfaqes do të ishte e vogël, dhe natyrisht, do të ishte shumë më e vogël se lëshimi standard i Orionit. Në rastin e një nisjeje të suksesshme, infeksioni do të ishte minimal ose do të mungonte fare, sepse motori do të duhej të nisej në atmosferën e sipërme ose tashmë në hapësirë.RD-0410
Motori sovjetik RD-0410 ka një histori të ngjashme. Ideja e motorit lindi në fund të viteve 40 midis pionierëve të teknologjisë raketore dhe bërthamore. Ashtu si projekti Rover, ideja origjinale ishte një motor reaktiv atomik për fazën e parë të një rakete balistike, më pas zhvillimi u zhvendos në industrinë hapësinore. RD-0410 u zhvillua më ngadalë, zhvilluesit vendas u larguan nga ideja e një reaktori bërthamor në fazë gazi (më shumë për këtë më poshtë). Projekti filloi në vitin 1966 dhe vazhdoi deri në mesin e viteve 1980. Misioni "Mars 94" - një fluturim me njerëz në Mars në 1994, u emërua si objektiv për motorin.
Skema RD-0410 është e ngjashme me NERVA - hidrogjeni kalon përmes grykës dhe reflektorëve, duke i ftohur ato, futet në bërthamën e reaktorit, nxehet atje dhe hidhet.
Sipas karakteristikave të tij, RD-0410 ishte më i mirë se NERVA - temperatura e bërthamës së reaktorit ishte 3000 K në vend të 2000 K për NERVA, dhe impulsi specifik tejkaloi 900 s. RD-0410 ishte më i lehtë dhe më kompakt se NERVA dhe zhvilloi dhjetë herë më pak shtytje.
Testet e motorit. Një pishtar anësor në pjesën e poshtme majtas ndez hidrogjenin për të parandaluar një shpërthim.
Zhvillimi i NRE me fazë të ngurtë
Kujtojmë se sa më e lartë të jetë temperatura në reaktor, aq më e madhe është shpejtësia e daljes së lëngut të punës dhe aq më i lartë është impulsi specifik i motorit. Çfarë e pengon rritjen e temperaturës në NERVA ose RD-0410? Fakti është se në të dy motorët elementët e karburantit janë në gjendje të ngurtë. Nëse temperatura rritet, ato do të shkrihen dhe do të fluturojnë së bashku me hidrogjenin. Prandaj, për temperatura më të larta, është e nevojshme të krijohet një mënyrë tjetër për të kryer një reaksion zinxhir bërthamor.Motorri me kripë
Në fizikën bërthamore, ekziston një gjë e tillë si masa kritike. Mos harroni reaksionin zinxhir bërthamor në fillim të postimit. Nëse atomet e ndarjes janë shumë afër njëri-tjetrit (për shembull, ato u ngjeshën nga presioni nga një shpërthim i veçantë), atëherë do të rezultojë një shpërthim atomik - shumë nxehtësi në një kohë shumë të shkurtër. Nëse atomet nuk janë të ngjeshur aq fort, por fluksi i neutroneve të reja nga ndarja rritet, do të rezultojë një shpërthim termik. Një reaktor konvencional do të dështojë në kushte të tilla. Tani imagjinoni që të marrim një tretësirë ujore të materialit të zbërthyer (për shembull, kripërat e uraniumit) dhe t'i ushqejmë vazhdimisht në dhomën e djegies, duke siguruar atje një masë më të madhe se ajo kritike. Rezultati është një "qiri" bërthamor që digjet vazhdimisht, nxehtësia nga e cila përshpejton reagimin karburant bërthamor dhe uji.
Ideja u propozua në 1991 nga Robert Zubrin dhe, sipas vlerësimeve të ndryshme, premton një impuls specifik prej 1300 deri në 6700 s me një shtytje të matur në ton. Fatkeqësisht, kjo skemë ka edhe disavantazhe:
- Vështirësi në ruajtjen e karburantit - një reaksion zinxhir në rezervuar duhet të shmanget duke e vendosur karburantin, për shembull, në tuba të hollë të bërë nga absorbues neutron, kështu që rezervuarët do të jenë kompleks, të rëndë dhe të shtrenjtë.
- Konsumi i madh i karburantit bërthamor - fakti është se efikasiteti i reagimit (numri i atomeve të kalbur / numri i atomeve të shpenzuara) do të jetë shumë i ulët. Edhe në një bombë atomike, materiali i zbërthyeshëm nuk "digjet" plotësisht dhe shumica e karburantit të vlefshëm bërthamor do të shpërdorohet.
- Testet në tokë janë praktikisht të pamundura - shkarkimi i një motori të tillë do të ishte shumë i ndotur, madje edhe më i ndotur se Orion.
- Ka disa pyetje në lidhje me kontrollin e një reaksioni bërthamor - nuk është fakt që një skemë e thjeshtë në një përshkrim verbal do të jetë e lehtë në zbatimin teknik.
Oborr me faze gazi
Ideja tjetër: po sikur të krijojmë një vorbull të lëngut punues, në qendër të të cilit do të ketë një reaksion bërthamor? Në këtë rast, temperatura e lartë e bërthamës nuk do të arrijë në mure, duke u zhytur nga lëngu i punës dhe mund të rritet në dhjetëra mijëra gradë. Kështu lindi ideja e një NRE të fazës së gazit me cikël të hapur:
NRE e fazës së gazit premton një impuls specifik deri në 3000-5000 sekonda. Në BRSS, u lançua një projekt i reaktorit bërthamor të fazës së gazit (RD-600), por ai nuk arriti as në fazën e paraqitjes.
"Cikli i hapur" do të thotë që karburanti bërthamor do të hidhet jashtë, gjë që, natyrisht, zvogëlon efikasitetin. Prandaj, u shpik ideja e mëposhtme, e cila dialektikisht u kthye në NRE të fazës së ngurtë - le të rrethojmë rajonin e reaksionit bërthamor me një substancë mjaftueshëm rezistente ndaj nxehtësisë që do të transmetojë nxehtësinë e rrezatuar. Kuarci u propozua si një substancë e tillë, sepse në dhjetëra mijëra gradë, nxehtësia transferohet nga rrezatimi dhe materiali i kontejnerit duhet të jetë transparent. Rezultati është një reaktor bërthamor i fazës së gazit me cikël të mbyllur, ose një "llambë nukleare":
Në këtë rast, kufizimi për temperaturën e bërthamës do të jetë forca termike e veshjes së "llambës së dritës". Pika e shkrirjes së kuarcit është 1700 gradë Celsius, me ftohje aktive, temperatura mund të rritet, por, në çdo rast, impulsi specifik do të jetë më i ulët se qarku i hapur (1300-1500 s), por karburanti bërthamor do të konsumohet më shumë. ekonomikisht, dhe shkarkimi do të jetë më i pastër.
Projektet alternative
Përveç zhvillimit të NRE me fazë të ngurtë, ka projekte origjinale.Motori i fragmenteve të zbërthyeshme
Ideja e këtij motori është në mungesë të një lëngu pune - është karburanti bërthamor i harxhuar i nxjerrë. Në rastin e parë, disqet nënkritikë janë bërë nga materiale të zbërthyeshme, të cilat nuk fillojnë vetë një reaksion zinxhir. Por nëse disku vendoset në një zonë reaktori me reflektorë neutron, do të fillojë një reaksion zinxhir. Dhe rrotullimi i diskut dhe mungesa e një lëngu pune do të çojë në faktin se atomet e kalbura me energji të lartë do të fluturojnë larg në hundë, duke gjeneruar shtytje, dhe atomet jo të kalbur do të mbeten në disk dhe do të kenë një shans në revolucioni tjetër i diskut:
Një ide edhe më interesante është krijimi i një plazme me pluhur (mos harroni në ISS) nga materialet e zbërthyeshme, në të cilën produktet e kalbjes së nanogrimcave të karburantit bërthamor jonizohen nga një fushë elektrike dhe hidhen jashtë, duke krijuar shtytje:
Ata premtojnë një impuls fantastik specifik prej 1,000,000 sekondash. Entuziazmi ftohet nga fakti se zhvillimi është në nivelin e kërkimit teorik.
Motorët me shkrirje bërthamore
Në një të ardhme edhe më të largët, krijimi i motorëve për shkrirjen bërthamore. Ndryshe nga reaksionet e ndarjes bërthamore, ku reaktorët atomikë u krijuan pothuajse njëkohësisht me bombën, reaktorët termonuklear ende nuk kanë lëvizur nga "nesër" në "sot" dhe përdorimi i reaksioneve të shkrirjes është i mundur vetëm në stilin e "Orion" - hedhja e bombave termonukleare.Raketë me foton bërthamore
Teorikisht, është e mundur të ngrohet bërthama në një masë të tillë që mund të krijohet shtytje duke reflektuar fotone. Pavarësisht mungesës së kufizimeve teknike, motorë të tillë janë të pafavorshëm në nivelin aktual të teknologjisë - shtytja do të jetë shumë e vogël.Raketë radioizotopike
Raketa që ngroh lëngun e punës nga RTG do të jetë plotësisht funksionale. Por RTG lëshon relativisht pak nxehtësi, kështu që një motor i tillë do të jetë shumë i paefektshëm, megjithëse shumë i thjeshtë.konkluzioni
Në nivelin aktual të teknologjisë, është e mundur të montoni një NRM të gjendjes së ngurtë në stilin e NERVA ose RD-0410 - teknologjitë janë zotëruar. Por një motor i tillë do të humbasë ndaj kombinimit "reaktor bërthamor + ERE" në impuls specifik, duke fituar shtytje. Dhe opsionet më të avancuara janë ende vetëm në letër. Ndaj mua personalisht më premtues duket kombinimi “reaktor + ERE”.Burimet e informacionit
Burimi kryesor i informacionit është Wikipedia në anglisht dhe burimet e treguara në të si lidhje. Në mënyrë paradoksale, ka artikuj interesantë mbi NRE mbi Traditat - NRE me fazë të ngurtë dhe NRE në fazën e gazit. Një artikull në lidhje me motorët në Motorët bërthamorëNë fund të viteve 40, në vazhdën e euforisë nga perspektivat për përdorimin e energjisë bërthamore, si në SHBA ashtu edhe në BRSS, po shpalosej puna për instalimin e motorëve bërthamorë në gjithçka që ishte në gjendje të lëvizte. Ideja e krijimit të një motori të tillë "të përhershëm" ishte veçanërisht tërheqëse për ushtrinë. Termocentralet bërthamore (NPP) u përdorën kryesisht në marinë, pasi termocentralet e anijes nuk u nënshtroheshin kërkesave të tilla të rrepta të përgjithshme dhe peshë si, për shembull, në aviacion. Sidoqoftë, Forcat Ajrore nuk mund të "kalonin" mundësinë për të rritur rrezen e veprimit të aviacionit strategjik për një kohë të pacaktuar. Në maj 1946. Komanda e Forcave Ajrore të SHBA miratoi një projekt për krijimin e motorëve bërthamorë për pajisjen e bombarduesve strategjikë "Energjia Bërthamore për Propulsionin e Avionëve" (shkurtuar si NEPA, përkthyer si "Energjia Bërthamore për Motorët e Avionëve"). Puna për zbatimin e tij filloi në Laboratorin Kombëtar Oak Ridge. Në vitin 1951. ai u zëvendësua nga programi i përbashkët i Forcave Ajrore dhe Komisionit të Energjisë Atomike (CAE) për Lëvizjen Bërthamore të Avionëve (ANP). Kompania General Electric krijoi një turbojet (motor turbojet) që ndryshonte nga ai "i zakonshëm" vetëm në atë që në vend të një dhome djegieje konvencionale kishte një reaktor bërthamor që ngrohte ajrin e ngjeshur nga një kompresor. Në të njëjtën kohë, ajri u bë radioaktiv - qark i hapur. Në ato vite, kjo trajtohej më thjeshtë, por gjithsesi, për të mos ndotur aeroportin e tyre, avioni për ngritje dhe ulje supozohej të pajisej me motorë konvencionalë të fuqizuar nga vajguri. Projekti i parë i avionit bërthamor amerikan u bazua në bombarduesin strategjik supersonik B-58. Zhvilluesi (firma "Convair"), ai mori përcaktimin X-6. Katër motorë atomikë turbojet ishin të vendosur nën krahun e deltës, përveç kësaj, 2 motorë të tjerë turbojet "konvencional" do të funksiononin gjatë ngritjes dhe uljes. Nga mesi i viteve 1950, u prodhua një prototip i një reaktori të vogël bërthamor të ftohur me ajër me një kapacitet prej 1 MW. Një bombardues B-36H u nda për testet e tij të fluturimit dhe testet e mbrojtjes së ekuipazhit. Ekuipazhi i laboratorit fluturues ishte në një kapsulë mbrojtëse, por vetë reaktori, i vendosur në ndarjen e bombës, nuk kishte mbrojtje biologjike. Laboratori fluturues u emërua NB-36H. Që nga korriku 1955. deri në mars 1957 ajo bëri 47 fluturime mbi rajonet e shkretëtirës së Teksasit dhe Nju Meksikës, gjatë të cilave reaktori u ndez dhe fiket. Në fazën tjetër, u krijua një reaktor i ri bërthamor HTRE (modeli i tij i fundit kishte një fuqi prej 35 MW, i mjaftueshëm për të funksionuar dy motorë) dhe një motor eksperimental X-39, i cili kaloi me sukses testet e përbashkëta në stol. Sidoqoftë, në këtë kohë, amerikanët e kuptuan se një qark i hapur nuk do të funksiononte dhe filluan të projektonin një termocentral me ngrohje ajri në një shkëmbyes nxehtësie. Makina e re e kompanisë "Convair" NX-2 kishte një skemë "rosa" (bishti horizontal ndodhej përpara krahut). Reaktori bërthamor duhej të vendosej në pjesën qendrore, motorët - në pjesën e prapme, hyrjet e ajrit - nën krah. Avioni ishte menduar të përdorte nga 2 deri në 6 motorë ndihmës turbojet. Por në mars 1961. programi ANP është mbyllur. Në vitet 1954-1955. një grup shkencëtarësh në Laboratorin e Los Alamos përgatitën një raport mbi mundësinë e krijimit të një motori rakete bërthamore (NRM). CAE e SHBA vendosi të fillojë punën për krijimin e tij. Programi u emërua "Rover". Puna u krye paralelisht në Laboratorin e Shkencës Los Alamos dhe në Laboratorin e Rrezatimit në Livermore në Universiteti i Kalifornisë... Që nga viti 1956, të gjitha përpjekjet e Laboratorit të Rrezatimit kanë synuar krijimin e një motori bërthamor ramjet (YPVRD) sipas projektit PLUTO (në Los Alamos, ata filluan të krijojnë një motor rakete bërthamore).
YAPVRD ishte planifikuar të instalohej në raketën e zhvilluar supersonike me lartësi të ulët (Supersonic Low-Altitude Missile - SLAM). Raketa (tani do të quhet me krahë) ishte në thelb një bombardues pa pilot me një lëshim vertikal (duke përdorur katër përforcues me lëndë djegëse të ngurtë). YAPVRD u ndez kur u arrit një shpejtësi e caktuar, tashmë në një distancë të mjaftueshme nga territori i tij. Ajri që hynte përmes marrjes së ajrit nxehej në reaktorin bërthamor dhe, duke rrjedhur jashtë përmes hundës, krijoi një shtytje. Fluturimi drejt objektivit dhe lëshimi i kokave për qëllime të fshehta duhej të kryhej në një lartësi ultra të ulët me një shpejtësi tre herë më të madhe se shpejtësia e zërit. Reaktori bërthamor kishte një fuqi termike prej 500 MW, temperatura e funksionimit të bërthamës ishte më shumë se 1600 gradë Celsius. Një terren i veçantë testimi u ndërtua për të testuar motorin. |  |
Bashkimi Sovjetik kishte nevojë për një avion bërthamor shumë më tepër se Shtetet e Bashkuara, pasi ai nuk kishte baza ushtarake pranë kufijve të SHBA dhe mund të operonte vetëm nga territori i tij, dhe bombarduesit strategjikë M-4 dhe Tu-95 që u shfaqën në mes. Vitet '50 nuk mund të "mbulonin" të gjithë territorin e Shteteve të Bashkuara. Puna për studimin e problemeve të krijimit të termocentraleve bërthamore për anijet, nëndetëset dhe avionët filloi tashmë në 1947. megjithatë, dekreti i Këshillit të Ministrave për fillimin e punës në avionët me motor bërthamor doli vetëm më 12 gusht 1955. (në këtë kohë nëndetësja e parë bërthamore sovjetike ishte tashmë në ndërtim). OKB-156 Tupolev dhe OKB-23 Myasishcheva u angazhuan në projektimin e avionëve me termocentrale bërthamore, dhe OKB-276 Kuznetsov dhe OKB-165 Lyulka zhvilluan vetë termocentrale të tillë. Në mars 1956. U lëshua një dekret qeveritar për krijimin (për të studiuar efektin e rrezatimit në hartimin e avionit dhe pajisjeve të tij, si dhe çështjet e sigurisë nga rrezatimi) një laborator fluturues të bazuar në bombarduesin strategjik Tu-95. Në vitin 1958. një reaktor bërthamor eksperimental "aeroplan" u dorëzua në vendin e provës Semipalatinsk. Në mesin e vitit 1959. reaktori u instalua në një avion serik të emërtuar Tu-95LAL (Flying Atomic Laboratory). Përdoret reaktori 
quhej vetëm si burim rrezatimi dhe ftohej me ujë. Radiatori i sistemit të ftohjes, i vendosur në fund të gypit, u fry nga fluksi i ajrit në hyrje. Në maj-gusht 1961. Tu-95LAL bëri 34 fluturime mbi territorin e vendit të testimit. Hapi tjetër ishte krijimi i një Tu-119 eksperimental në bazë të Tu-95. Në dy (nga 
katër nga motorët e tij NK-12M (OKB Kuznetsov), përveç dhomave të djegies, u instaluan shkëmbyes nxehtësie të ngrohur nga një ftohës metalik i lëngshëm që merrte nxehtësinë nga një reaktor bërthamor i vendosur në ndarjen e ngarkesave. Motorët u emëruan NK-14A. Në të ardhmen, ishte menduar, duke instaluar 4 motorë NK-14A në avion dhe duke rritur diametrin e trupit të trupit, të krijonte një avion anti-nëndetëse me një kohëzgjatje fluturimi pothuajse të pakufizuar. Sidoqoftë, dizajni i motorëve NK-14A, ose më saktë i pjesës së tij bërthamore, vazhdoi ngadalë për shkak të një morie të problemeve që u shfaqën. Si rezultat, planet për të krijuar Tu-119 nuk u zbatuan kurrë. Për më tepër, OKB-156 ofroi disa opsione për bombarduesit supersonikë. Bombardues me rreze të gjatë Tu-120 me një peshë ngritjeje prej 85 t. gjatësia 30.7 m. gjerësia e krahëve 24.4 m. dhe 
shpejtësia maksimale prej rreth 1400 km/h. Një tjetër projekt ishte një aeroplan sulmi në lartësi të ulët me një peshë ngritjeje prej 102 tonë. gjatësia 37 m. Hapësira e krahëve 19 m. dhe një shpejtësi maksimale prej 1400 km/h. Avioni kishte një krah të ulët delta. Dy motorët e tij ishin të vendosur në një paketë në pjesën e pasme të avionit. Gjatë ngritjes dhe uljes, motorët punonin me vajguri. Bombarduesi strategjik supersonik supozohej të kishte një peshë ngritjeje prej 153 tonësh. gjatësia 40.5 m. dhe një hapje krahësh 30.6 m. Nga gjashtë motorët turbojet (KB Kuznetsov), dy të vendosur në bisht ishin të pajisur me shkëmbyes nxehtësie dhe mund të funksiononin nga një reaktor bërthamor. Katër motorë konvencionalë turbojet ishin të vendosur nën krahun e shtyllave. Nga pamja e jashtme, ky avion ishte i ngjashëm me bombarduesin supersonik të mesëm amerikan B-58. Byroja e Dizajnit Myasishchev shqyrtoi gjithashtu mundësinë e krijimit të një avioni "bërthamor" bazuar në bombarduesin tashmë ekzistues 3M duke zëvendësuar motorët konvencionalë turbojet me ato atomikë të pajisur me shkëmbyes nxehtësie (reaktori ishte vendosur në gjirin e bombës). U shqyrtua gjithashtu mundësia e krijimit të një bombarduesi supersonik M-60. Janë propozuar disa opsione 
opsionet e linjës me lloje të ndryshme motorësh (pesha e ngritjes 225-250 t, ngarkesa - 25 t, shpejtësia - deri në 3000 km / orë, gjatësia 51-59 m, hapja e krahëve - 27-31 m). Për t'u mbrojtur nga rrezatimi, pilotët u vendosën në një kapsulë të veçantë të mbyllur dhe motorët u vendosën në gypin e pasmë. Pamja vizuale nga kapsula u përjashtua dhe autopiloti duhej të drejtonte avionin drejt objektivit. Për të siguruar kontrollin manual, supozohej të përdoreshin ekranet e televizorit dhe radarit. Zhvilluesit fillimisht propozuan ta bënin aeroplanin pa pilot. Por ushtria këmbënguli në versionin e drejtuar për besueshmëri. Një opsion ishte një hidroavion. Avantazhi i tij ishte se reaktorët e lagur mund të zhyten në ujë për të reduktuar rrezatimin e sfondit. Me zhvillimin e raketave dhe shfaqjen e raketave balistike ndërkontinentale të besueshme dhe nëndetëseve raketore atomike, interesi i ushtrisë për bombarduesit atomikë u zbeh dhe puna u kufizua. Por në vitin 1965. ata iu kthyen idesë së krijimit të një avioni nëndetëse bërthamore. Këtë herë prototipi ishte transporti i rëndë An-22 Antey, i cili kishte të njëjtat motorë si Tu-95. Zhvillimi i NK-14A ishte mjaft i avancuar deri në atë kohë. Nisja dhe ulja do të kryheshin me vajguri (fuqia e motorit 4 x 13000 kf), dhe fluturimi i lundrimit - me energji atomike (4 x 8900 kf). Kohëzgjatja e fluturimit ishte e kufizuar vetëm nga "faktori njerëzor"; për të kufizuar dozën e marrë nga ekuipazhi, ajo u caktua e barabartë me 50 orë. Gama e fluturimit në këtë rast do të ishte 27500 km. Në vitin 1972. An-22 me një reaktor bërthamor në bord bëri 23 fluturime në to, para së gjithash u kontrollua mbrojtja nga rrezatimi. Megjithatë, problemet mjedisore në rast të një aksidenti avioni nuk u zgjidhën kurrë, ndoshta kjo ishte arsyeja që projekti nuk u zbatua. Në vitet '80, interesi u ngrit për rrafshi atomik si bartës i raketave balistike. Pothuajse vazhdimisht në ajër, do të ishte i paprekshëm ndaj një sulmi të befasishëm me raketa bërthamore nga armiku. Në rast të një aksidenti avioni, reaktori bërthamor mund të ndahet dhe të zbresë me parashutë. Por fillimi i detentimit, "perestrojka" dhe më pas rënia e BRSS nuk lejuan që avioni atomik të ngrihej. Në OKB-301 (krye projektuesi S.A. Lavochkin) në mesin e viteve 50, u studiua çështja e instalimit të një motori bërthamor ramjet në raketën e lundrimit ndërkontinental Tempest (e ngjashme me projektin PLUTO). Projekti mori emërtimin "375". Zhvillimi i raketës në vetvete nuk ishte problem, inxhinierët e motorit e zhgënjyen. OKB-670 (shefi projektues M.M. Bondaryuk) për një kohë të gjatë nuk mundi të përballonte krijimin e një motori bërthamor ramjet. Në vitin 1960. projekti Tempest u anulua së bashku me versionin e tij bërthamor. Nuk erdhi kurrë në testimin e një motori bërthamor. Energjia bërthamore mund të përdoret për të ngrohur lëngun e punës jo vetëm në një avion ajri, por edhe në një motor rakete bërthamore (NRE), të cilët zakonisht ndahen në motorë reaktivë, në të cilët ndodh procesi i ngrohjes së lëngut të punës (RT). vazhdimisht, dhe pulsuese ose pulsuese (gjithashtu në përgjithësi, ato janë reaktive), në të cilat energjia bërthamore çlirohet në mënyrë diskrete, përmes një sërë shpërthimesh bërthamore (termonukleare) me fuqi të ulët. Sipas gjendjes së grumbullimit të karburantit bërthamor në bërthamën e reaktorit, NRE ndahen në fazë të ngurtë, të lëngshme dhe të gazit (plazma). Më vete, mund të veçojmë NRE në reaktorin e të cilit karburanti bërthamor është në një gjendje pseudo të lëngshme (në formën e një "reje" rrotulluese të grimcave të pluhurit). Një lloj tjetër i NRE reaktive është një motor që përdor energjinë termike të çliruar gjatë ndarjes spontane të izotopeve radioaktive (zbërthimi radioaktiv) për të ngrohur RT-në. Avantazhi i një motori të tillë është thjeshtësia e tij e dizajnit, një disavantazh i rëndësishëm është kostoja e lartë e izotopeve (për shembull, polonium-210). Përveç kësaj, me prishjen spontane të izotopit, nxehtësia lëshohet vazhdimisht, edhe kur motori është i fikur, dhe duhet të hiqet disi nga motori, gjë që e ndërlikon dhe e bën strukturën më të rëndë. Në një reaktor bërthamor të pulsuar, energjia shpërthim atomik avullon RT, duke e kthyer atë në plazmë. Reja e plazmës në zgjerim ushtron presion mbi fundin e fuqishëm metalik (pllakën shtytëse) dhe krijon një shtytje jet. RT mund të përdoret si një lëndë e ngurtë që mund të shndërrohet lehtësisht në gaz, të aplikohet në pllakën shtytëse, hidrogjen të lëngshëm ose ujë të ruajtur në një rezervuar të veçantë. Kjo është një skemë e të ashtuquajturës NRE pulsuese e veprimit të jashtëm, një lloj tjetër është një NRE pulsuese e veprimit të brendshëm, në të cilën shpërthimi i ngarkesave të vogla bërthamore ose termonukleare kryhet brenda dhomave speciale (dhomat e djegies) të pajisura me grykë avionësh. Aty ushqehet gjithashtu RT, i cili, duke rrjedhur përmes grykës, krijon shtytje si motorët e zakonshëm të raketave me lëndë djegëse të lëngshme. Një sistem i tillë është më efikas, pasi të gjitha produktet RT dhe shpërthimi përdoren për të krijuar shtytje. Megjithatë, fakti që shpërthimet ndodhin brenda një vëllimi të caktuar imponon kufizime në presionin dhe temperaturën në dhomën e djegies. Një NRE pulsuese e veprimit të jashtëm është më e thjeshtë dhe një sasi e madhe energjie e çliruar në reaksionet bërthamore bën të mundur, edhe me një efikasitet më të ulët, marrjen e karakteristika të mira sisteme të tilla. Në SHBA në vitet 1958–63. u zhvillua një projekt për një raketë me një reaktor bërthamor pulsues "Orion". Ata madje testuan një model të një avioni me një motor pulsues në eksplozivët kimikë konvencionalë. Rezultatet e marra treguan mundësinë themelore të një fluturimi të kontrolluar të aparatit me një motor të tillë. Fillimisht, Orion ishte menduar të nisej nga Toka. Për të përjashtuar mundësinë e dëmtimit të raketës nga një shpërthim bërthamor tokësor, ishte planifikuar të instalohej në tetë kulla 75 metra për lëshim. Në të njëjtën kohë, masa e lëshimit të raketës arriti në 10,000 tonë. dhe diametri i pllakës shtytëse është rreth 40m. Për të zvogëluar ngarkesat dinamike në strukturën dhe ekuipazhin e raketës, u sigurua një pajisje amortizimi. Pas një cikli kompresimi, ai e ktheu pllakën në pozicionin e saj fillestar, pas së cilës ndodhi një tjetër shpërthim. Në fillim, një ngarkesë prej 0.1 kiloton shpërtheu çdo sekondë. Pas daljes nga atmosfera karikohet me kapacitet 20 kt. shpërthejnë çdo 10 sekonda. Më vonë, për të mos ndotur atmosferën, u vendos që të ngrihej Orioni nga Toka duke përdorur fazën e parë të raketës Saturn-5 dhe për shkak se diametri maksimal i saj ishte 10 m. atëherë diametri i pllakës shtytëse është prerë në 
10 m. Shtytja efektive u ul në përputhje me rrethanat në 350 ton me peshën e vet "të thatë" të telekomandës (pa RT) 90.8 ton. Për të dërguar një ngarkesë prej 680 tonësh në sipërfaqen hënore. do të duheshin për të shpërthyer rreth 800 ngarkesa plutoniumi (masa e plutoniumit është 525 kg.) dhe për të shpenzuar rreth 800 tonë. RT. Opsioni i përdorimit të Orionit si një mjet për dërgimin e kokave bërthamore në objektiv u konsiderua gjithashtu. Por shpejt ushtria e braktisi këtë ide. Dhe në vitin 1963. u nënshkrua një traktat për ndalimin e shpërthimeve bërthamore në hapësirën në tokë (në atmosferë) dhe nën ujë. Kjo e bëri të gjithë projektin të paligjshëm. Një projekt i ngjashëm u konsiderua në BRSS, por nuk pati rezultate praktike. Si dhe projekti i avionit të hapësirës ajrore (VKS) M-19 KB Myasishchev. Projekti parashikonte krijimin e një sistemi hapësinor të ripërdorshëm, me një fazë, i aftë për të vendosur një ngarkesë me peshë deri në 40 tonë në orbita të ulëta të referencës (deri në 185 km.). Për këtë qëllim, VKS ishte dashur të pajiste një NRE dhe një sistem shtytjeje reaktive me shumë mënyra që funksiononte si nga një reaktor bërthamor, ashtu edhe nga karburanti i hidrogjenit. Lexoni më shumë rreth këtij projekti në faqe. Energjia bërthamore jo vetëm që mund të përdoret drejtpërdrejt për të ngrohur RT në motor, por gjithashtu të shndërrohet në energji elektrike, e cila më pas përdoret për të krijuar shtytje në shtytje elektrike (EJE). Sipas kësaj skeme, u ndërtuan sisteme shtytëse të energjisë bërthamore (NPP), të përbëra nga instalimet e energjisë bërthamore (NPP) dhe sistemet shtytëse të raketave elektrike (EPP). Nuk ka asnjë klasifikim të përcaktuar (përgjithësisht të pranuar) të EJE. Sipas "mekanizmit" mbizotërues të nxitimit, RT EJE mund të ndahet në gaz-dinamik (elektrokimik), elektrostatik (jonik) dhe elektromagnetik (plazma). Në elektrokimik, energjia elektrike përdoret për ngrohjen ose zbërthimin kimik të RT (ngrohje elektrike, termokatalitike dhe hibride), ndërsa temperatura e RT mund të arrijë 5000 gradë. Përshpejtimi i RT ndodh, si në motorët konvencionalë të raketave me lëndë djegëse të lëngshme, kur ai kalon nëpër traktin dinamik të gazit të motorit (grykë). Motorët elektrokimikë konsumojnë fuqinë më të vogël midis ERE-ve për njësi të shtytjes (rreth 10 kW / kg). Në një EJE elektrostatike, lëngu i punës fillimisht jonizohet, pas së cilës jonet pozitive përshpejtohen në një fushë elektrostatike (duke përdorur një sistem elektrodash) duke krijuar shtytje (elektronet injektohen në të në dalje nga motori për të neutralizuar ngarkesën e avionit përrua). Në një ERE elektromagnetike, RT nxehet në një gjendje plazmatike (dhjetëra mijëra gradë) duke kaluar nëpër të. goditje elektrike... Pastaj plazma përshpejtohet në një fushë elektromagnetike (përshpejtimi dinamik i gazit mund të përdoret gjithashtu "paralelisht"). Gazet dhe lëngjet me molekulare të ulët ose lehtësisht të shkëputura përdoren si RT në EJE elektrotermale, në metale elektrostatike alkaline ose të rënda, që avullohen lehtësisht ose lëngje organike, në gazra dhe lëndë të ngurta elektromagnetike të ndryshme. Një parametër i rëndësishëm i motorit është impulsi i tij specifik i shtytjes (shih faqen), i cili karakterizon efikasitetin e tij (sa më shumë të jetë, aq më pak RT harxhohet për krijimin e një kilogrami shtytje). Impuls specifik për tipe te ndryshme motorët ndryshojnë brenda kufijve të gjerë: shtytës i ngurtë RD -2650 m / s, motor i lëngshëm - 4500 m / s, ERE elektrokimik - 3000 m / s, ERE plazma deri në 290 mijë. Siç e dini, vlera specifike e impulsit është drejtpërdrejt proporcionale me rrenja katrore nga vlera e temperaturës PT përpara grykës. Ajo (temperatura), nga ana tjetër, përcaktohet nga vlera kalorifike e karburantit. Treguesi më i mirë midis lëndëve djegëse kimike është beriliumi + avulli i oksigjenit - 7200 kcal / kg. Vlera kalorifike e Uranium-235 është rreth 2 milion herë më e lartë. Megjithatë, sasia e energjisë që mund të përdoret në mënyrë të dobishme është vetëm 1400 herë më e madhe. Kufizimet e vendosura nga tiparet e projektimit e zvogëlojnë këtë shifër për NRE të fazës së ngurtë në 2-3 (temperatura maksimale e arritshme RT është rreth 3000 gradë). Edhe kështu, impulsi specifik i NRE në fazën e ngurtë është rreth 9000 m / s, kundrejt 3500-4500 për motorët modernë të raketave me lëndë të lëngshme. Për NRE të fazës së lëngshme, impulsi specifik mund të arrijë 20,000 m / s, për ato të fazës së gazit, ku temperatura RT mund të arrijë dhjetëra mijëra gradë, impulsi specifik është 15-70 mijë m / s. Një tjetër parametër i rëndësishëm që karakterizon përsosmërinë e peshës së sistemit të shtytjes (PS) ose motorit është graviteti i tyre specifik - raporti i peshës PS (me ose pa shtytës) ose motori ndaj shtytjes së krijuar. Përdoret gjithashtu vlera e kundërt - shtytje specifike. Graviteti specifik (shtytje) përcakton nxitimin e arritshëm të avionit, raportin e tij të shtytjes ndaj peshës. Për motorët modernë të raketave me lëndë djegëse të lëngshme, pesha specifike është 7-20 kg. shtytje për ton peshë të vdekur d.m.th. raporti i shtytjes ndaj peshës arrin në 14. NRE gjithashtu ka një raport të mirë shtytje ndaj peshës së vdekur - deri në 10. Në të njëjtën kohë, për motorët e raketave me shtytje të lëngët që përdorin lëndë djegëse oksigjen-hidrogjen, raporti i Masa RT ndaj masës së strukturës është brenda 7-8. Për NRE të fazës së ngurtë, ky parametër reduktohet në 3-5, i cili siguron një fitim në peshën specifike të sistemit të shtytjes, duke marrë parasysh peshën e RT. Në një motor elektrik shtytës, shtytja e zhvilluar kufizohet nga konsumi i lartë i energjisë për të krijuar 1 kg. shtytje (nga 10 kW në 1 MW). Shtytja maksimale e sistemit ekzistues të shtytjes elektrike është disa kilogramë. Në prani të elementeve shtesë në EPP, të lidhura me furnizimin me energji elektrike të EPP, raporti i shtytjes ndaj peshës së automjetit me një sistem të tillë shtytës është shumë më i vogël se një. Kjo e bën të pamundur përdorimin e tyre për lëshimin e ngarkesave të dobishme në një orbitë afër tokës (disa EJE në përgjithësi mund të funksionojnë vetëm në një vakum hapësinor). Ka kuptim të përdoret një EJE vetëm në anijen kozmike si motorë me shtytje të ulët për orientimin, stabilizimin dhe korrigjimin e orbitës. Për shkak të konsumit të ulët të lëngut të punës (impuls i madh specifik), koha e funksionimit të vazhdueshëm të EJE mund të matet në muaj dhe vite. Sigurimi i motorëve elektrikë shtytës me energji elektrike nga një reaktor bërthamor do t'i lejojë ata të përdoren për fluturime në "periferinë" e sistemit diellor, ku kapaciteti i baterive diellore do të jetë i pamjaftueshëm. Kështu, avantazhi kryesor i NRE ndaj llojeve të tjera të rrugëve lidhëse është impulsi i tyre i madh specifik, me një raport të lartë shtytje-peshë (dhjetëra, qindra dhe mijëra ton shtytje me një peshë të vdekur dukshëm më të ulët). Disavantazhi kryesor i NRE është prania e një fluksi të fuqishëm të rrezatimit depërtues si dhe heqja e komponimeve të uraniumit shumë radioaktive me RT-në e shpenzuar. Në këtë drejtim, NRE është e papranueshme për lëshimet në tokë. Puna për krijimin e shtytësve bërthamorë dhe termocentraleve bërthamore në BRSS filloi në mesin e viteve '50. Në vitin 1958. Këshilli i Ministrave të BRSS miratoi një numër rezolutash për kryerjen e punës kërkimore për krijimin e raketave me shtytës bërthamorë. Mbikëqyrja shkencore iu besua M.V. Keldysh, I.V. Kurchatov dhe S.P. Korolev. Dhjetra organizata kërkimore, projektimi, ndërtimi dhe instalimi u përfshinë në punë. Këto janë NII-1 (tani Qendra Kërkimore Keldysh), OKB-670 (projektuesi kryesor M.M. Bondaryuk), Instituti i Energjisë Atomike (IAE, tani Instituti Kurchatov) dhe Instituti i Fizikës dhe Energjisë (tani IPPE me emrin Leipunsky) , Instituti Kërkimor i Instrumentimit (krye projektuesi AS Abramov), Instituti i Kërkimeve-8 (tani Instituti i Kërkimeve Shkencore dhe Dizajnit - NIKIET me emrin Dolezhal) dhe OKB-456 (tani NPO Energomash me emrin Glushko), NIITVEL (NPO "Luch", tani Instituti Teknologjik i Kërkimeve Shkencore Podolsk - PNITI), NII-9 (tani Instituti i Kërkimeve të Teknologjisë së Lartë të Materialeve Inorganike - VNIINM me emrin AA Bochvar), etj. Në OKB-1 (më vonë emri u ndryshua në Byronë Qendrore të Dizajnit i Inxhinierisë Mekanike Eksperimentale - TsKBEM, NPO Energia, RSC Energia me emrin Korolev), u zhvilluan dizenjot paraprake të një rakete balistike me një fazë YAR-1 dhe një raketë kimike bërthamore me dy faza YakhR-2. Të dy parashikuan përdorimin e një NRM me shtytje 140t. Projektet ishin gati më 30 dhjetor 1959. megjithatë, krijimi i një YR-1 luftarak u konsiderua i papërshtatshëm dhe puna në të u ndal. YaKhR-2 kishte një skemë të ngjashme me R-7, por me gjashtë blloqe raketa anësore të fazës së parë, të pajisur me motorë NK-9. Faza e dytë (njësia qendrore) u pajis me Oborr. Masa e lëshimit të raketës ishte 850-880 tonë. me një masë ngarkesë 35-40 tonë. (u konsiderua edhe një opsion me peshë fillestare 2000 ton. gjatësia 42 m. dimensioni tërthor maksimal 19 m. ngarkesë deri në 150 ton.). Motorët e të gjitha njësive YaKhR-2 u lëshuan në Tokë. Në këtë rast, NRE u soll në modalitetin "boshe" (fuqia e reaktorit ishte 0.1% e nominales në mungesë të një rrjedhe të lëngut të punës). Dalja në mënyrën e funksionimit u krye gjatë fluturimit disa sekonda para ndarjes së blloqeve anësore. Në mesin e vitit 1959. OKB-1 lëshoi detyra teknike për ndërtuesit e motorëve (OKB-670 dhe OKB-456) për zhvillimin e projektimeve për YARD me shtytje 200 dhe 40 tonë. Pas fillimit të punës në mjetin e rëndë të lëshimit N-1, u shqyrtua çështja e krijimit mbi bazën e saj të një mjeti lëshues me dy faza me NRE në fazën e dytë. Kjo do të siguronte një rritje të ngarkesës së lëshuar në orbitën afër tokës me të paktën 2-2,5 herë dhe orbitën e satelitit hënor me 75-90%. Por as ky projekt nuk u përfundua - raketa N-1 nuk fluturoi kurrë. OKB-456 dhe OKB-670 u përfshinë në hartimin e motorit të raketave bërthamore. Ata kanë përfunduar disa projekte për një reaktor bërthamor në fazë të ngurtë. Pra, në OKB-456 deri në 1959. Projektet e motorëve RD-401 me një moderator uji dhe RD-402 me një moderator beriliumi, i cili kishte një shtytje në zbrazëti prej 170 tonësh, ishin gati. me një impuls shtytës specifik prej 428 sek. Lëngu i punës ishte amoniak i lëngshëm. Deri në vitin 1962. sipas termave të referencës së OKB-1, projekti RD-404 u përfundua me një shtytje prej 203 tonësh. me një impuls specifik shtytjeje prej 950 sek. (RT - hidrogjen i lëngshëm), dhe në 1963. - RD-405 me një shtytje 40-50 tonë. Megjithatë, në vitin 1963. të gjitha përpjekjet e OKB-456 u ridrejtuan në zhvillimin e motorëve të raketave bërthamore në fazën e gazit. Disa projekte YRE me një reaktor të fazës së ngurtë dhe një përzierje amoniumi-alkool si RT u zhvilluan në të njëjtat vite nga OKB-670. Për kalimin nga projektimi paraprak në krijimin e mostrave reale të NRE, ishte e nevojshme të zgjidheshin shumë më tepër çështje dhe, para së gjithash, të hetohej funksionimi i elementeve të karburantit (elementeve të karburantit) të një reaktori bërthamor në temperatura të larta. Kurchatov në 1958. propozoi krijimin e një reaktori shpërthyes për këtë (RVD, emri modern për një reaktor grafiti pulsues - IGR). Dizajni dhe prodhimi i tij iu besua NII-8. Në RVD, energjia termike e ndarjes së uraniumit nuk u hoq jashtë bërthamës, por u ngroh deri në temperatura shumë të larta grafiti nga i cili (së bashku me uraniumin) u shtua. Është e qartë se një reaktor i tillë mund të funksionojë vetëm për një kohë të shkurtër - me impulse, me ndalesa për ftohje. Mungesa e ndonjë pjese metalike në bërthamë bëri të mundur prodhimin e "fliceve" fuqia e të cilave kufizohej vetëm nga temperatura e sublimimit të grafitit. Në qendër të zonës aktive kishte një zgavër në të cilën ndodheshin mostrat e provës. Në të njëjtin 1958. në vendin e provës Semipalatinsk, jo shumë larg nga vendi ku u testua bomba e parë atomike, filloi ndërtimi i ndërtesave dhe strukturave të nevojshme. Në maj-qershor 1960. u krye fillimi fizik ("i ftohtë") i reaktorit dhe një vit më vonë u krye një seri fillimesh me ngrohjen e pirgut të grafitit në 1000 gradë. Për të garantuar sigurinë mjedisore, stenda u ndërtua sipas një skeme "të mbyllur" - ftohësi i shpenzuar mbahej në mbajtëse gazi përpara se të lëshohej në atmosferë, dhe më pas filtrohej. Që nga viti 1962 IGR (RVD) testoi elementët e karburantit dhe montimet e karburantit (FA) të llojeve të ndryshme për reaktorët NRD të zhvilluar në NII-9 dhe NII-1. Në gjysmën e dytë të viteve '50, NII-1 dhe IPPE kryen studime të dinamikës së gazit të elementeve të karburantit të gazit dhe fizikës së reaktorëve të fazës së gazit, të cilat treguan mundësinë themelore të krijimit të NRE të fazës së gazit. Në dhomën e punës të një motori të tillë me ndihmën e një fushe magnetike të krijuar nga solenoidi përreth, u krijua një zonë "të ndenjur" në të cilën uraniumi ngrohej në temperatura rreth 9000 gradë. dhe ngrohur hidrogjenin që rrjedh nëpër këtë zonë (për të përmirësuar thithjen energji rrezatuese i janë shtuar aditivë të veçantë). Një pjesë e karburantit bërthamor u mor në mënyrë të pashmangshme nga rryma e gazit, prandaj, ishte e nevojshme që vazhdimisht të kompensohej humbja e uraniumit. NRE e fazës së gazit mund të ketë një impuls specifik deri në 20,000 m / s. Puna për një motor të tillë filloi në 1963. në OKB-456 (nën mbikëqyrjen shkencore të NII-1). Në vitin 1962. një stendë eksperimentale IR-20 me një reaktor të fazës së ngurtë, në të cilën uji ishte një moderator, u krijua në IPPE. Ishte i pari që studioi parametrat fizikë të reaktorëve bërthamorë të fazës së ngurtë, të cilët shërbyen si bazë për projektimet e mëvonshme. Në vitin 1968. Duke marrë parasysh përvojën e fituar në stendën IR-20, këtu u ngrit një stendë fizike "Strela", mbi të cilën u instalua një reaktor, i cili ishte një strukturë mjaft afër një reaktori bërthamor të tipit fluturues. Hapi tjetër në rrugën drejt krijimit të një motori rakete bërthamore ishte krijimi i një stende të veçantë eksperimentale për testimin e një prototipi tokësor të motorit të raketës bërthamore. Në vitin 1964. Një dekret qeveritar u lëshua për ndërtimin e një kompleksi stol për testimin e motorëve të raketave bërthamore, i cili u emërua "Baikal", në vendin e provës Semipalatinsk. Deri në shkurt 1965. IAE përgatiti një detyrë teknike për zhvillimin e një reaktori për kompleksin Baikal (ai mori indeksin e kërkimit IVG-1 me temperaturë të lartë të ftohur me gaz). NII-8 fillon hartimin e tij (nën mbikëqyrjen shkencore të IAE). Zhvillimi dhe prodhimi i asambleve të karburantit i është caktuar NIITVEL. Në vitin 1966. zhvillimi i reaktorit të parë bërthamor sovjetik të fazës së ngurtë (indeksi 11B91 ose RD-0410) u transferua në Voronezh KB Khimavtomatiki (KBKhA) Ch. projektuesi A.D. Konopatov. Në vitin 1968. NPO Energomash (OKB-456) përfundoi zhvillimin e një projekti projektimi për një motor me një reaktor të fazës së gazit. Motori, i caktuar RD-600, supozohej të kishte një shtytje prej rreth 600 tonë. me një peshë të vdekur rreth 60 tonë. Beriliumi dhe grafiti u përdorën si moderatorë dhe reflektues. RT - hidrogjen me shtimin e litiumit. 24 maj 1968 qeveria nxori një dekret që parashikonte krijimin e një motori rakete bërthamore në bazë të projektit të propozuar, si dhe ndërtimin e një baze stoli për testet e tij, i cili mori emrin "Baikal-2". Paralelisht me zhvillimin e një prototipi fluturimi YARD 11B91 në KBKhA, prototipi i tij i stolit (IR-100) u krijua në NII-1. Në vitin 1970. Këto punime u kombinuan (programi mori indeksin 11B91-IR-100), dhe e gjithë puna e projektimit në modelet e stolit dhe fluturimit të NRM u përqendrua në KBKhA. Fillimi fizik i reaktorit të parë YARD 11B91-IR-100 u krye në IPPE në stendën e Strela. Një program i gjerë kërkimor u krye mbi të. Ndërtimi i kompleksit Baikal zgjati disa vjet. Kompleksi supozohej të përbëhej nga dy boshte ku reaktorët eksperimentalë u ulën duke përdorur një vinç portativ. 18 shtator 1972 fillimi fizik i reaktorit IVG-1 u zhvillua si pjesë e stacionit të parë të punës të kompleksit Baikal. Mund të përdoret gjithashtu si një prototip i stolit të testimit të YARD-it të ardhshëm me një shtytje 20-40 tonë. dhe si një qëndrim për testimin e llojeve të reja të karburantit bërthamor. Reaktori kishte një reflektor beriliumi; moderatori ishte uji. Bërthama e saj përbëhej nga 31 grupe karburanti. Hidrogjeni, karburanti bërthamor ftohës, mund të ngrohej deri në 2500 gradë dhe në një kanal të posaçëm qendror mund të merreshin të gjitha 3000. Fillimi energjik u bë vetëm në fillim të marsit 1975. e cila u shpjegua me nevojën për të përfunduar ndërtimin e të gjitha ndërtesave dhe strukturave të kompleksit të stendave, kryerjen e një sasie të madhe komisionesh dhe trajnimi të personelit. Në një bunker nëntokësor që ndodhet midis minierave, kishte instrumente. Një tjetër ndodhet në një distancë prej 800 m. kishte një panel kontrolli. Paneli i kontrollit mund të aksesohej nga një zonë e sigurt përmes një tuneli nëntokësor një kilometër e gjysmë. Pranë minierës në një thellësi prej 150 m. u vendos një enë sferike ku pompohej hidrogjeni i gaztë nën presion të lartë. Nxehet në reaktor deri në pothuajse 3000 gradë. hidrogjeni u hodh direkt në atmosferë. Megjithatë, heqja e produkteve të ndarjes në këtë rast ishte afër emetimeve radioaktive të termocentraleve bërthamore gjatë funksionimit normal të tyre. E megjithatë, nuk lejohej t'i afrohej minierës më afër se një kilometër e gjysmë gjatë ditës dhe ishte e pamundur t'i afrohej vetë minierës për një muaj. Gjatë 13 viteve të funksionimit, u kryen 28 fillime të nxehta të reaktorit IVG-1. Rreth 200 grupe karburanti të ftohur me gaz u testuan në 4 bërthama eksperimentale. Jeta e shërbimit të një numri montimesh të punuara me fuqinë nominale ishte 4000 sek. Shumë nga rezultatet e këtyre testeve tejkalojnë ndjeshëm ato të marra gjatë punës nën programin NRE në SHBA, pasi dendësia maksimale e lëshimit të nxehtësisë në bërthamën e reaktorit IVG-1 arriti në 25 kW / cm. kundrejt 5.2 për amerikanët, temperatura e hidrogjenit në daljen e asambleve të karburantit ishte rreth 2800 gradë kundrejt 2300 për amerikanët. Në vitin 1977. u vu në funksion stacioni i dytë-A i kompleksit të stolave "Baikal" në të cilin më 17 shtator 1977. u krye nisja fizike e reaktorit të parë të stolit për YRD 11B91-IR-100, i cili u emërua IRGIT. Gjashtë muaj më vonë, më 27 mars 1978. u krye ndezja e energjisë. Gjatë së cilës u arrit fuqia prej 25 MW (15% e projektimit), temperatura e hidrogjenit ishte 1500 gradë, koha e funksionimit ishte 70 sekonda. Gjatë provave më 3 korrik 1978. dhe më 11 gusht 1978. u arrit një kapacitet prej 33 MW dhe 42 MW, temperatura e hidrogjenit ishte 2360 gradë. Në fund të viteve '70, në fillim të viteve '80, dy seri të tjera testesh u kryen në kompleksin e stolit - automjetet e dyta dhe të treta 11B91-IR-100. Vazhduan gjithashtu testet e montimeve të karburantit në reaktorët IGR dhe IVG, u krye ndërtimi i strukturave, me qëllim vënien në funksion të vendit të dytë të punës B për testimin e motorit në hidrogjen të lëngshëm. Në të njëjtën kohë, testet e të ashtuquajturit motori "i ftohtë" 11B91X, i cili nuk kishte një reaktor bërthamor, u kryen në një stendë të vendosur në Zagorsk afër Moskës. Hidrogjeni nxehej në shkëmbyes të veçantë të nxehtësisë nga ndezësit konvencionalë të oksigjenit-hidrogjenit. Deri në vitin 1977. u zgjidhën të gjitha detyrat e punës së motorit "të ftohtë" (njësitë mund të punonin për orë të tëra). Në parim, NRM u krijua dhe përgatitja e saj për testet e fluturimit ishte një çështje për disa vite të tjera. YRD 11B91 kishte një reaktor heterogjen në neutronet termike, moderatori ishte hidridi i zirkonit, reflektori i beriliumit, lëndë djegëse bërthamore e bazuar në uranium dhe karbide tungsteni, me një përmbajtje uranium-235 prej rreth 80%. Ishte një cilindër relativisht i vogël metalik me diametër rreth 50 cm. dhe rreth një metër të gjatë. Brenda - 900 shufra të hollë, të cilat përmbajnë karbit uranium. Reaktori NRD ishte i rrethuar nga një reflektor neutron beriliumi, në të cilin ishin futur bateritë, të mbuluara nga njëra anë me një absorbues neutroni. Ata luanin rolin e shufrave të kontrollit - në varësi të cilës anë të daulleve ishin përballë bërthamës, ata thithnin pak a shumë neutrone, duke rregulluar fuqinë e rektorit (amerikanët kishin të njëjtën skemë). Rreth vitit 1985. YARD 11B91 mund të bëjë fluturimin e tij të parë në hapësirë. Por kjo nuk ndodhi për një sërë arsyesh. Nga fillimi i viteve 1980, u arritën suksese të rëndësishme në zhvillimin e motorëve të raketave me lëndë djegëse të lëngshme shumë efikase, të cilat, së bashku me braktisjen e planeve për eksplorimin e Hënës dhe planetëve të tjerë afër të sistemit diellor, vunë në pikëpyetje mundësia e krijimit të një motori rakete bërthamore. Vështirësitë ekonomike në zhvillim dhe e ashtuquajtura "Perestroika" çuan në faktin se e gjithë industria hapësinore ishte "në turp" në 1988. puna për shtytësit bërthamor në BRSS u ndërpre. K.E. Tsiolkovsky shprehu idenë e përdorimit të energjisë elektrike për të krijuar shtytje avionësh në vitin 1903. ERE-ja e parë eksperimentale u krijua në Laboratorin Dinamik të Gazit (Leningrad) nën drejtimin e VP Glushko në vitet 1929-1933. Studimi i mundësisë së krijimit të një EJE filloi në fund të viteve 50 në IAE (nën udhëheqjen e L.A. Artsimovich), NII-1 (nën udhëheqjen e V.M. Ievlev dhe A.A. Porotnikov) dhe një sërë organizatash të tjera. nizime. Pra, në OKB-1, u kryen kërkime që synonin krijimin e një motori shtytës elektrik bërthamor. Në vitin 1962. Dizajni paraprak i LV N1 përfshinte "Materiale mbi shtytjen e energjisë bërthamore për anijet e rënda ndërplanetare". Në vitin 1960. u dha një dekret qeveritar për organizimin e punës në sistemin e lëvizjes elektrike. Përveç IAE dhe NII-1, dhjetëra institute të tjera kërkimore, zyra projektimi dhe organizata u përfshinë në punë. Deri në vitin 1962. në NII-1, u krijua një shtytës pulsues i plazmës (SPD) i tipit erozion. Në SPD, plazma formohet si rezultat i avullimit (ablimit) të një dielektriku të ngurtë (fluoroplast-4 aka Teflon) në një pulsim (shkëndijë) shkarkimi elektrik kohëzgjatja prej disa mikrosekonda (fuqia e impulsit 10-200 MW) e ndjekur nga nxitimi elektromagnetik i plazmës. Testet e para të jetës së një motori të tillë filluan në 27 Mars dhe zgjatën deri më 16 Prill 1962. Me një konsum mesatar të energjisë prej 1 kW (pulsi - 200 MW), shtytja ishte 1 g. - "çmimi" i tërheqjes 1 kW / g. Për testet në hapësirë, kërkohej rreth 4 herë më pak "çmim" i shtytjes. Parametra të tillë u arritën në fund të vitit 1962. Motorri i ri konsumuar 50 W (fuqi pulsi 10 MW) për të krijuar një shtytje prej 0,2 g. (më vonë "çmimi" i shtytjes u soll në 85 W për 1 vit). Në mars 1963. U krijua dhe u testua një sistem stabilizimi DC i një anije kozmike të bazuar në SPD, i cili përfshinte gjashtë motorë, një konvertues tensioni (një shkarkim shkëndijë u krijua nga kondensatorë me një kapacitet 100 μF me një tension prej 1 kV), një pajisje ndërrimi programesh , lidhës të vulosur me tension të lartë dhe pajisje të tjera. Temperatura e plazmës arriti në 30 mijë gradë. dhe shpejtësia e skadimit është 16 km/sek. Nisja e parë e një anije kozmike (një sondë ndërplanetare e tipit "Zond") me një EJE ishte planifikuar për në nëntor 1963. Fillimi më 11 nëntor 1963. përfundoi me dështimin e mjetit lëshues. Vetëm më 30 nëntor 1964. AMS "Zond-2" me një EJE në bord u nis me sukses drejt Marsit. 14 dhjetor 1964 në një distancë prej më shumë se 5 milion km nga Toka, u ndezën shtytësit e plazmës (për këtë kohë u fikën shtytësit dinamikë të gazit), të cilët mundësoheshin nga bateritë diellore. Brenda 70 min. gjashtë shtytës plazma ruajtën orientimin e kërkuar të stacionit në hapësirë. Në SHBA në vitin 1968. Një satelit komunikimi "LES-6" u lëshua me katër SPD erozive që funksionojnë për më shumë se 2 vjet. Për punë të mëtejshme në ERE u organizua nga OKB "Fakel" (në bazë të OKB-së me emrin BS Stechkin në Kaliningrad). Zhvillimi i parë i OKB "Fakel" ishte EPD i sistemit të stabilizimit dhe orientimit për anijen ushtarake të tipit "Globus" (AES "Gorizont"), i cili ishte afër SPD "Zond-2". Që nga viti 1971. në sistemin e korrigjimit të orbitës së satelitit meteorologjik Meteor u përdorën dy shtytës plazma nga OKB Fakel, secili prej të cilëve, me një peshë prej 32,5 kg, konsumonte rreth 0,4 kW, ndërsa zhvillonte një shtytje prej rreth 2 g. shpejtësia e daljes mbi 8 km / s, stoku i RT (ksenon i ngjeshur) ishte 2.4 kg. Që nga viti 1982 Në satelitët e komunikimit gjeostacionar Luch, përdoren EPE të zhvilluara nga Byroja e Dizajnit Fakel. Deri në vitin 1991 EJE-të operuan me sukses në 16 anije kozmike. Më shumë detaje rreth ERE-s do të përshkruhen në një faqe të veçantë të Sayia. Fuqia e EJE-ve të krijuara ishte e kufizuar nga fuqia elektrike e burimeve të energjisë në bord. Për të rritur shtytjen e EPP në disa kilogramë, ishte e nevojshme të rritet fuqia deri në disa qindra kilovat, gjë që ishte praktikisht e pamundur me metodat tradicionale (akumulatorë dhe panele diellore). Prandaj, paralelisht me punën për shtytje elektrike në IPPE, IAE dhe organizata të tjera, filloi puna për shndërrimin e drejtpërdrejtë të energjisë termike të një reaktori bërthamor në energji elektrike. Eliminimi i fazave të ndërmjetme të konvertimit të energjisë dhe mungesa e pjesëve lëvizëse bëri të mundur krijimin e termocentraleve kompakte, të lehta dhe të besueshme me fuqi dhe burime mjaft të larta, të përshtatshme për t'u përdorur në anijen kozmike. Në vitin 1965. në OKB-1, së bashku me IPPE, u zhvillua një dizajn paraprak i një termocentrali bërthamor YaERD-2200 për anije ndërplanetare me ekuipazhin. Sistemi i shtytjes përbëhej nga dy njësi (secila kishte termocentralin e vet bërthamor), fuqia elektrike e secilës njësi ishte 2200 kW, shtytje 8.3 kg. Motori i magnetoplazmës kishte një impuls specifik prej rreth 54,000 m / s. Në vitet 1966-70. u zhvillua një projekt paraprak i një termocentrali bërthamor me emetim termik (11B97) dhe një EJE për kompleksin marsian që do të tërhiqej nga LV N1M. Sistemi i shtytjes së energjisë bërthamore u mblodh nga njësi të veçanta, fuqia elektrike e një njësie ishte deri në 5 MW. Shtytje EJE - 9,5 kg. në një impuls specifik shtytjeje prej 78000 m / s. Megjithatë, krijimi i burimeve të fuqishme të energjisë bërthamore zgjati shumë më tepër sesa ishte parashikuar. Gjeneratorët termoelektrikë me radioizotop (RTG), duke përdorur nxehtësinë e ndarjes spontane të izotopeve radioaktive (për shembull, polonium-210), ishin të parët që gjetën aplikim praktik, për shkak të thjeshtësisë së tyre të dizajnit dhe peshës së ulët. Konvertuesi termoelektrik ishte në thelb një termoelement i zakonshëm. Megjithatë, konsumi i tyre relativisht i ulët i energjisë i RTG-ve dhe kostoja e lartë e izotopeve të përdorur e kufizuan rëndë aplikimin e tyre. Përdorimi i konvertuesve të energjisë termoelektrike dhe termionike në kombinim me reaktorët bërthamorë të kombinuar në një njësi të vetme (reaktor konvertues) kishte perspektiva më të mira ... Për verifikimin eksperimental të mundësisë së krijimit të një reaktor-konvertuesi të përmasave të vogla, në IEA (së bashku me NPO "Luch") në 1964. u krijua një strukturë eksperimentale "Romashka". Nxehtësia e lëshuar në bërthamë ngrohte një konvertues termoelektrik të vendosur në sipërfaqen e jashtme të reaktorit, i përbërë nga një numër i madh pllakash gjysmëpërçuese silikon-gjermanium, ndërsa sipërfaqja tjetër e tyre ftohej nga një radiator. Fuqia elektrike ishte 500 W. me fuqi termike të reaktorit 40 kW. Testet e "Romashki" u ndërprenë shpejt sepse termocentrali BES-5 ("Buk") po kalonte tashmë teste të fuqisë shumë më të lartë. Zhvillimi i NPP BES-5 me një fuqi elektrike prej 2800 W, i destinuar për të fuqizuar pajisjet e anijes kozmike të zbulimit të radarit US-A, filloi në 1961. në OJF "Krasnaya Zvezda" nën mbikëqyrjen shkencore të IPPE. Fluturimi i parë i anijes kozmike US-A (3 tetor 1970, "Cosmos-367") ishte i pasuksesshëm - NPP BES-5 operoi për 110 minuta. pas së cilës bërthama e reaktorit u shkri. 9 nisjet e ardhshme të termocentralit të modifikuar bërthamor ishin të suksesshme në 1975. Anija kozmike US-A u miratua nga Marina. Në janar 1978. për shkak të dështimit të anijes kozmike US-A (Kosmos-954, në territorin e Kanadasë ranë fragmente të centralit bërthamor Buk. Në total (para dekomisionimit në vitin 1989) u bënë 32 lëshime të këtyre anijeve kozmike. Paralelisht me punën për krijimin e termocentraleve bërthamore me gjeneratorë termoelektrikë - u punua në termocentrale bërthamore me konvertues termionikë që kishin efikasitet, jetëgjatësi më të lartë dhe karakteristika të peshës dhe madhësisë.Në termocentralet bërthamore termionike, efekti i emetimit termionik nga sipërfaqja e u përdor një përcjellës i ngrohur mjaftueshëm. Baza në Kiev (në vitin 1970 e njëjta bazë u shfaq në Alma-Ata) Puna u krye nga dy zhvillues - OJF "Krasnaya Zvezda" (menaxhimi shkencor i IPPE) po zhvillonte termocentralin bërthamor "Topaz" me një fuqi elektrike prej 5-6,6 kW për satelitët radiolo - zbulim rajonal, Energovak-TsKBM (menaxhimi shkencor i Institutit RRC Kurchatov) zhvilloi termocentralin bërthamor Yenisei për anijen kozmike të transmetimit Ekran-AM TV. Një herë u testua në hapësirë në bordin e anijes hapësinore Plasma-A (2 shkurt 1987. "Cosmos-1818" dhe 10 korrik 1987. "Cosmos-1867"). Me një burim të vlerësuar prej një viti, tashmë në fluturimin e dytë, Topaz punoi për më shumë se 11 muaj, por nisjet ndaluan atje. Puna në termocentralin bërthamor Yenisei u ndërpre në fazën e provave tokësore për shkak të përfundimit të punës në anijen kozmike për të cilën ishte menduar. Më shumë detaje rreth burimeve të energjisë bërthamore për anijen kozmike do të përshkruhen në një faqe të veçantë të sitit. Në vitin 1970. NPO Energomash zhvilloi një projekt-projekt të një termocentrali bërthamor hapësinor me një reaktor të fazës së gazit (me një zonë jo rrjedhëse të lëndës së zbërthyer) EU-610 me një fuqi elektrike prej 3.3 GW. Mirëpo, problemet që u shfaqën gjatë punës nuk lejuan zbatimin e këtij projekti. Në vitin 1978. NPO Krasnaya Zvezda zhvilloi propozime teknike për 2 variante të termocentralit bërthamor Zarya-3 me një fuqi elektrike prej 24 kW dhe një burim prej më shumë se një viti. Opsioni i parë është një modifikim i termocentralit bërthamor Topaz-1, tjetri kishte një skemë origjinale (TEC-të e jashtme me tuba nxehtësie). Puna në instalimet u ndërpre për shkak të mungesës së lidhjes me një anije kozmike specifike. Në periudhën 1981-86. u krye një sasi e madhe projektimi dhe zhvillimi dhe punë eksperimentale, duke treguar mundësinë themelore të rritjes së jetëgjatësisë së termocentralit bërthamor deri në 3-5 vjet dhe fuqisë elektrike deri në 600 kW. Në vitin 1982. NPO Energia (TsKBEM), sipas termave të referencës së MM-së, ka zhvilluar një propozim teknik për një rimorkiator bërthamor interorbital Hercules me një fuqi elektrike prej 550 kW, të lëshuar në një orbitë referimi me një lartësi prej 200 km. kompleksi "Energia-Buran" ose LV "Proton". Në vitin 1986. u zhvillua një propozim teknik për përdorimin e një tërheqjeje ndërorbitale me një motor shtytës elektrik bërthamor për transportimin e ngarkesave me peshë deri në 100 tonë në orbitën gjeostacionare, të cilat lëshohen në orbitën e referencës së mjetit lëshues Energia. Por këto punime nuk vazhduan. Kështu, në BRSS, një sistem shtytës elektrik bërthamor me të vërtetë funksional nuk u krijua kurrë, megjithëse termocentralet bërthamore u operuan me sukses në anije kozmike serike. Anija e parë dhe e vetme kozmike që kishte NPP me ERE ishte amerikani “Snapshot” i lëshuar më 3 prill 1965. Fuqia elektrike e konvertuesit të reaktorit ishte 650 W. Në aparat u instalua një motor jon eksperimental. Sidoqoftë, aktivizimi i parë i motorit elektrik shtytës (në ditën e 43-të të fluturimit) çoi në një mbyllje emergjente të reaktorit. Ndoshta arsyeja për këtë ishin prishjet e tensionit të lartë që shoqëruan funksionimin e motorit elektrik shtytës, si rezultat i të cilit u dha një urdhër i rremë për të rivendosur reflektorin e reaktorit, gjë që rezultoi në bllokimin e tij. Në vitin 1992. Shtetet e Bashkuara blenë dy termocentrale bërthamore Yenisei në Rusi. Një nga reaktorët ishte menduar të përdorej në vitin 1995. në "Eksperiment hapësinor me një sistem shtytës elektrik bërthamor". Megjithatë, në vitin 1996. projekti u mbyll. Në SHBA, kërkimi mbi problemin e krijimit të një motori rakete bërthamore është kryer në Laboratorin Los Alamos që nga viti 1952. Në vitin 1957. filloi puna në programin Rover. Në ndryshim nga BRSS, ku u krye testimi element pas elementi i asambleve të karburantit dhe elementëve të tjerë të motorit, SHBA ndoqi rrugën e krijimit dhe testimit të të gjithë reaktorit menjëherë. Reaktori i parë, i quajtur "Kiwi-A" ("KIWI-A"), u testua më 1 korrik 1959. në një terren të posaçëm trajnimi në shtetin e Nevadës. Ishte një reaktor homogjen, bërthama e të cilit ishte mbledhur nga pllaka të pambrojtura të përbërë nga një përzierje e grafitit dhe oksidit të uraniumit-235 të pasuruar në 90%. Uji i rëndë u përdor si një moderator i neutroneve. Oksidi i uraniumit nuk mund t'i rezistonte temperaturave të larta dhe hidrogjeni që kalonte në kanalet midis pllakave mund të ngrohej vetëm deri në 1600 gradë. Fuqia e këtyre reaktorëve ishte vetëm 100 MW. Testet e "Kiwi-A", si të gjitha ato të mëvonshme, u kryen me një shkarkesë të hapur. Aktiviteti i produkteve të shkarkimit ishte i ulët dhe praktikisht nuk u vendosën kufizime në kryerjen e punës në zonën e provës. Testet e reaktorit përfunduan më 7 dhjetor 1961. (gjatë fillimit të fundit, bërthama u shemb dhe mbeturinat e pllakave u hodhën në rrjedhën e shkarkimit). Rezultatet e marra nga gjashtë "teste të nxehta" të NRE ishin shumë inkurajuese, dhe në fillim të vitit 1961. u përgatit një raport mbi nevojën për të testuar reaktorin në fluturim. Sidoqoftë, shpejt "marramendja" nga sukseset e para filloi të zhdukej dhe u bë e qartë se shumë probleme qëndrojnë në rrugën e krijimit të një NRE, zgjidhja e të cilave do të kërkojë shumë kohë dhe para. Për më tepër, përparimi në krijimin e motorëve kimikë për raketat ushtarake ka lënë vetëm sektorin hapësinor për përdorimin e raketave me energji bërthamore. Pavarësisht se me ardhjen në Shtepia e Bardhe Gjatë administratës Kennedy (në 1961), puna në një avion me motor bërthamor u ndërpre, programi Rover u emërua "një nga katër drejtimet prioritare në pushtimin e hapësirës" dhe u zhvillua më tej. Programet e reja "Rift" (RIFT - Reactor In Flight Test - Reactor in Flight Test) dhe "Nerva" (NERVA - Motori Bërthamor për Aplikimin e Automjeteve Raketore) u miratuan për të krijuar një version fluturimi të NRM. Testimi i reaktorëve të serisë Kiwi vazhdoi. 1 shtator 1962 u testua "Kiwi-V" me kapacitet 1100 MW, duke punuar në hidrogjen të lëngshëm. Oksidi i uraniumit u zëvendësua nga një karabit më rezistent ndaj nxehtësisë, përveç kësaj, shtresat filluan të mbulohen me karabit niobium, por gjatë provës, kur u bënë përpjekje për të arritur temperaturën e projektimit, reaktori filloi të shembet (filluan fragmentet e pllakave për të fluturuar jashtë përmes grykës). Nisja tjetër u bë më 30 nëntor 1962. por pas 260 sek. Testi u ndërpre për shkak të shfaqjes së dridhjeve të forta brenda reaktorit dhe ndezjeve të flakës në rrymën e shkarkimit. Si rezultat i këtyre dështimeve, të planifikuara për 1963. testet e reaktorëve Kiwi-V u shtynë për vitin e ardhshëm. Në gusht 1964. Një provë tjetër u krye gjatë së cilës motori punoi me një fuqi prej 900 MW për më shumë se tetë minuta, duke zhvilluar një shtytje prej 22.7 ton. me një shpejtësi daljeje prej 7500 m / s. Në fillim të vitit 1965. u krye testi i fundit gjatë të cilit u shkatërrua reaktori. Ai u soll posaçërisht në një shpërthim si rezultat i një "përshpejtimi" të shpejtë. Nëse kalimi normal i një reaktori nga fuqia zero në fuqinë e plotë kërkon dhjetëra sekonda, atëherë në këtë provë kohëzgjatja e një tranzicioni të tillë u përcaktua vetëm nga inercia e shufrave të kontrollit, dhe afërsisht 44 milisekonda pas transferimit të tyre në fuqinë e plotë. pozicioni, ndodhi një shpërthim i barabartë me 50-60 kg. trinitrotoluen. Programi Rift supozoi lëshimin e një rakete Saturn-V me një reaktor eksperimental përgjatë një trajektoreje balistike deri në një lartësi deri në 1000 km. dhe rënia e tyre pasuese në pjesën jugore të Oqeanit Atlantik. Para se të hynte në ujë, reaktori YARD duhej të hidhej në erë (atëherë pak njerëz menduan për sigurinë nga rrezatimi). Por nga viti në vit zbatimi i programit u vonua dhe në fund nuk u zbatua kurrë. Në fazën e parë, puna në motorin NERVA u bazua në një reaktor Kiwi-V pak të modifikuar, i cili u emërua NERVA-NRX (Nuclear Rocket Experimental - raketë bërthamore eksperimentale). Meqenëse deri në këtë kohë nuk ishte gjetur ende asnjë material i aftë të funksiononte në 2700-3000 gradë. dhe për t'i rezistuar shkatërrimit nga hidrogjeni i nxehtë, u vendos të ulej temperatura e funksionimit dhe impulsi specifik u kufizua në 8400 m/sek. Testet e reaktorit filluan në 1964, ata arritën një fuqi prej 1000 MW, një shtytje prej rreth 22.5 ton. shpejtësia e daljes më shumë se 7000 m / s. Në vitin 1966. për herë të parë, motori u testua me fuqi të plotë prej 1100 MW. Në të cilën ai punoi për 28 minuta. (nga 110 minuta punë). Temperatura e hidrogjenit në daljen e reaktorit arriti në 2000 gradë, shtytja ishte 20 ton. Faza tjetër e programit ishte përdorimi i reaktorëve më të fuqishëm Phoebus dhe më pas Pewee. Zhvillimi i reaktorëve të avancuar të grafitit të fazës së ngurtë për motorin NERVA nën programin Phoebus është kryer në Laboratorin Los Alamos që nga viti 1963. I pari nga këta reaktorë ka përafërsisht të njëjtat dimensione si Kiwi-V (diametri 0,813 m, gjatësia 1,395 m), por është projektuar për afërsisht dyfishin e fuqisë. Mbi bazën e këtij reaktori, ishte planifikuar të krijohej motori NERVA-1. Modifikimi tjetër me një kapacitet prej rreth 4000–5000 MW do të përdorej për motorin NERVA-2. Ky motor ka një gamë shtytjeje prej 90-110 t. supozohej të kishte një shpejtësi daljeje deri në 9000 m / s. Lartësia e motorit është rreth 12 m. diametri i jashtëm - 1.8 m. Konsumi i lëngut të punës 136 kg/s. Pesha e motorit NERVA-2 ishte afërsisht 13.6 ton. për shkak të vështirësive financiare, motori NERVA-2 u braktis shpejt dhe kaloi në modelin e motorit NERVA-1 me fuqi të shtuar me një shtytje prej 34 tonë. shpejtësia e prurjes 8250 m/s. Testi i parë i reaktorit NRX-A6 për këtë motor u krye më 15 dhjetor 1967. Në qershor 1969. u zhvilluan testet e para të nxehta të motorit eksperimental "NERVA XE" me një shtytje prej 22.7 tonësh. Koha totale e funksionimit të motorit ishte 115 minuta, u bënë 28 nisje. Oborri "NERVA-1" kishte një reaktor homogjen me një zonë aktive 1 m në diametër. dhe një lartësi prej 1.8 m. i përbërë nga 1800 elemente lëndë djegëse gjashtëkëndore shufra (përqendrimi i karburantit bërthamor 200 - 700 mg / cc). Reaktori kishte një reflektor unazor të oksidit të beriliumit me trashësi rreth 150 mm. Ena e fuqisë së reaktorit është bërë nga një aliazh alumini, mburoja e brendshme e rrezatimit është bërë nga një material i përbërë (karabit bor - alumin - hidrid titanium). Mund të instalohet gjithashtu mbrojtje e jashtme shtesë midis reaktorit dhe njësive të pompës turbo. NASA e konsideroi motorin të përshtatshëm për misionin e planifikuar në Mars. Ai ishte menduar të instalohej në fazën e sipërme të mjetit lëshues Saturn-5. Një transportues i tillë mund të transportonte dy ose tre herë më shumë ngarkesë në hapësirë sesa versioni i tij thjesht kimik. Por shumica programi hapësinor amerikan u anulua nga administrata e Presidentit Nixon. Dhe përfundimi në 1970. prodhimi i raketave Saturn-5 i dha fund programit të përdorimit të NRM-ve. Në Los Alamos, puna në motorët Pewee nën programin Rover vazhdoi deri në vitin 1972. pas së cilës programi u mbyll përfundimisht. Dallimi kryesor midis NRM-ve tona dhe atyre amerikane është se ato ishin heterogjene. Në reaktorët homogjenë (homogjenë), karburanti bërthamor dhe moderatori janë të përziera. Në NRE-në vendase, karburanti bërthamor ishte i përqendruar në shufrat e karburantit (veçmas nga moderatori) dhe ishte i mbyllur në një rezervuar, në mënyrë që moderatori të funksiononte në temperatura shumë më të ulëta se në reaktorët amerikanë. Kjo bëri të mundur braktisjen e grafitit dhe përdorimin e hidridit të zirkonit si moderator. Si rezultat, reaktori doli të ishte shumë më kompakt dhe më i lehtë se ai grafit. Kjo, së bashku me formën e shufrave të gjetura nga projektuesit sovjetikë (me katër lobe në seksion kryq dhe të përdredhur në gjatësi) bënë të mundur uljen e ndjeshme të humbjes së uraniumit si rezultat i shkatërrimit të shufrave (nuk ishte e mundur për të përjashtuar plotësisht shkatërrimin). Aktualisht, vetëm SHBA dhe Rusia kanë përvojë të konsiderueshme në zhvillimin dhe ndërtimin e NRE me fazë të ngurtë dhe, nëse është e nevojshme, do të jenë në gjendje të krijojnë motorë të tillë në një kohë të shkurtër dhe me një çmim të përballueshëm. Komplekset e reaktorëve IGR dhe IVG-1 tani i përkasin Qendrës Bërthamore Kombëtare të Republikës së Kazakistanit. Pajisja mirëmbahet në gjendje relativisht të operueshme. Është e mundur që rifillimi i punës në misionet në Hënë dhe Mars të ringjallë interesin për NRE në fazën e ngurtë. Përveç kësaj, përdorimi i NRD mund të zgjerojë ndjeshëm kufijtë e studimit të sistemit diellor, duke reduktuar kohën e nevojshme për të arritur planetët e largët. Në vitin 2010. Presidenti i Federatës Ruse Medvedev urdhëroi krijimin e një moduli të transportit hapësinor dhe energjisë bazuar në termocentralet bërthamore që përdorin motorë elektrikë jonikë. NIKIET do të angazhohet në krijimin e reaktorit. Qendra Keldysh do të krijojë një termocentral bërthamor, dhe RSC Energia - vetë modulin e transportit dhe energjisë. Fuqia elektrike dalëse e konvertuesit të turbinës me gaz në modalitetin nominal do të jetë 100-150 kW. ksenoni supozohet të përdoret si RT. impulsi specifik i njësisë së shtytjes elektrike është 9000-50000 m / s. burim 1,5-3 vjet. Masa dhe dimensionet e instalimit duhet të lejojnë përdorimin e LV-ve "Proton" dhe "Angara" për lëshimin e tij. Testet tokësore të një prototipi pune do të fillojnë në 2014, dhe deri në vitin 2017 motori bërthamor do të jetë gati për lëshim në hapësirë (NASA gjithashtu filloi një program të ngjashëm në 2003. por më pas financimi u ndërpre). Zhvillimi i të gjithë projektit do të kërkojë 17 miliardë rubla. Prit dhe shiko.
Gjeta një artikull interesant. Në përgjithësi, anijet kozmike atomike më kanë interesuar gjithmonë. Kjo është e ardhmja e astronautikës. Një punë e gjerë për këtë temë u krye edhe në BRSS. Artikulli ka të bëjë vetëm me ta.
Hapësirë me energji atomike. Ëndrrat dhe realiteti.
Doktor i shkencave fiziko-matematikore Yu.Ya.Stavisskiy
Në vitin 1950, mbrojta diplomën time në inxhinieri fizikë në Institutin Mekanik të Moskës (MMI) të Ministrisë së Municioneve. Pesë vjet më parë, në vitin 1945, aty u formua Fakulteti i Inxhinierisë dhe Fizikës, duke përgatitur specialistë për një industri të re, detyrat e së cilës ishin kryesisht prodhimi i armëve bërthamore. Fakulteti ishte i pakrahasueshëm. Së bashku me fizikën themelore në vëllimin e kurseve universitare (metodat e fizikës matematikore, teoria e relativitetit, mekanika kuantike, elektrodinamika, fizika statistikore dhe të tjera), na mësuan një gamë të plotë të disiplinave inxhinierike: kimia, metalurgjia, rezistenca e materialeve, teoria. i mekanizmave dhe makinave, etj. fizikan Alexander Ilyich Leipunsky, Fakulteti i Inxhinierisë dhe Fizikës i MMI u rrit me kalimin e kohës në Institutin e Fizikës Inxhinierike të Moskës (MEPhI). Një tjetër Fakultet i Inxhinierisë dhe Fizikës, i cili gjithashtu më vonë u bashkua në MEPhI, u formua në Institutin e Inxhinierisë së Energjisë në Moskë (MEI), por nëse MMI përqendrohej në fizikën themelore, atëherë në Fakultetin e Inxhinierisë së Energjisë - në nxehtësi dhe elektrofizikë.
Ne studiuam mekanikën kuantike nga libri i Dmitry Ivanovich Blokhintsev. Imagjinoni habinë time kur, gjatë detyrës, më dërguan të punoja tek ai. Unë, një eksperimentues i zjarrtë (si fëmijë, çmontoja të gjitha orët në shtëpi) dhe papritmas shkoj te një teoricien i famshëm. Më kapi një panik i lehtë, por me të mbërritur në vendin - "Objekti B" i Ministrisë së Punëve të Brendshme të BRSS në Obninsk - menjëherë kuptova se isha i shqetësuar më kot.
Në këtë kohë, tema kryesore e "Objekti B", i cili deri në qershor 1950 drejtohej në të vërtetë nga A.I. Leipunsky, tashmë është formuar. Këtu ata krijuan reaktorë me riprodhim të zgjeruar të karburantit bërthamor - "prodhues të shpejtë". Si drejtor, Blokhintsev inicioi zhvillimin e një drejtimi të ri - krijimin e motorëve me fuqi atomike për fluturimet në hapësirë. Zotërimi i hapësirës ishte një ëndërr e vjetër e Dmitry Ivanovich, madje në rininë e tij ai korrespondonte dhe u takua me K.E. Tsiolkovsky. Mendoj se të kuptuarit e mundësive gjigante të energjisë bërthamore, për nga vlera kalorifike miliona herë më e lartë se lëndët djegëse kimike më të mira, përcaktoi rrugën e jetës së D.I. Blokhintsev.
“Nuk mund të shohësh ballë për ballë” ... Në ato vite nuk kuptonim shumë. Vetëm tani, kur më në fund u shfaq mundësia për të krahasuar veprat dhe fatet e shkencëtarëve të shquar të Institutit të Fizikës dhe Inxhinierisë së Energjisë (IPPE) - ish "Objekti B", i riemërtuar më 31 dhjetor 1966 - më duket i saktë. , kuptimi i ideve që i shtynë në atë kohë po merr formë. ... Me gjithë larminë e rasteve me të cilat u desh të merrej instituti, mund të veçohen drejtimet shkencore prioritare që rezultuan të ishin në sferën e interesave të fizikantëve të tij kryesorë.
Interesi kryesor i AIL (siç e quajti instituti Alexander Ilyich Leipunsky pas shpine) është zhvillimi i energjisë globale të bazuar në reaktorë të shpejtë të rritjes (reaktorë bërthamorë që nuk kanë kufizime në burimet e karburantit bërthamor). Është e vështirë të mbivlerësohet rëndësia e këtij problemi vërtet "kozmik", të cilit ai i kushtoi çerek shekullin e fundit të jetës së tij. Leipunsky shpenzoi shumë përpjekje për mbrojtjen e vendit, veçanërisht në krijimin e motorëve atomikë për nëndetëset dhe avionët e rëndë.
Interesat e D.I. Blokhintsev (pseudonimi "DI" i ishte ngjitur) kishin për qëllim zgjidhjen e problemit të përdorimit të energjisë bërthamore për fluturimet në hapësirë. Fatkeqësisht, në fund të viteve 1950, ai u detyrua të linte këtë punë dhe të drejtonte krijimin e një qendre shkencore ndërkombëtare - Institutin e Përbashkët për Kërkime Bërthamore në Dubna. Atje ai ishte i angazhuar në reaktorë të shpejtë pulsues - IBR. Kjo ishte gjëja e fundit e madhe në jetën e tij.
Një gol, një ekip
DI. Blokhintsev, i cili jepte mësim në Universitetin Shtetëror të Moskës në fund të viteve 1940, vuri re atje, dhe më pas ftoi të punonte në Obninsk fizikanin e ri Igor Bondarenko, i cili fjalë për fjalë ishte i tërbuar për anijet kozmike me energji atomike. Këshilltari i parë shkencor i saj ishte A.I. Leipunsky, dhe Igor, natyrisht, u morën me temën e tij - mbarështuesit e shpejtë.
Nën D.I. Blokhintsev, një grup shkencëtarësh të formuar rreth Bondarenkos, të cilët u bashkuan për të zgjidhur problemet e përdorimit të energjisë atomike në hapësirë. Përveç Igor Ilyich Bondarenko, grupi përfshinte: Viktor Yakovlevich Pupko, Edwin Alexandrovich Stumbur dhe autorin e këtyre rreshtave. Igor ishte ideologu kryesor. Edwin kreu studime eksperimentale të modeleve me bazë tokësore të reaktorëve bërthamorë në instalimet hapësinore. Unë u mora kryesisht me motorë raketash "me shtytje të ulët" (futja në to krijohet nga një lloj përshpejtuesi - "pajisja shtytëse jonike", e cila mundësohet nga energjia nga një termocentral bërthamor hapësinor). Ne i hetuam proceset
që rrjedhin në helikat jonike, në stendat e tokës.
Mbi Victor Pupko (në të ardhmen
ai u bë shef i departamentit të teknologjisë hapësinore të IPPE) kishte shumë punë organizative. Igor Ilyich Bondarenko ishte një fizikant i shquar. Ai e ndjeu në mënyrë delikate eksperimentin, vendosi eksperimente të thjeshta, elegante dhe shumë efektive. Unë mendoj se, si asnjë eksperimentues tjetër, dhe ndoshta edhe disa teoricienë, "e ndjenë" fizikën themelore. Gjithmonë i përgjegjshëm, i hapur dhe dashamirës, Igor ishte vërtet shpirti i institutit. Deri më sot, IPPE ka jetuar me idetë e tij. Bondarenko jetoi një jetë të paarsyeshme të shkurtër. Në vitin 1964, në moshën 38-vjeçare, ai vdiq tragjikisht për shkak të një gabimi mjekësor. Sikur Zoti, duke parë sa shumë kishte bërë njeriu, vendosi që tashmë ishte shumë dhe urdhëroi: "Mjaft".
Është e pamundur të mos kujtosh një person tjetër unik - Vladimir Aleksandrovich Malykh, një teknolog "nga Zoti", një Leskovsky Lefty modern. Nëse "produktet" e shkencëtarëve të lartpërmendur ishin kryesisht ide dhe vlerësime të llogaritura të realitetit të tyre, atëherë veprat e Malykh gjithmonë kishin një rrugëdalje "në metal". Sektori i tij teknologjik, i cili në kohën e lulëzimit të IPPE-së numëronte më shumë se dy mijë punonjës, mund të bënte, pa ekzagjerim, gjithçka. Për më tepër, ai vetë ka luajtur gjithmonë një rol kyç.
V.A. Malykh filloi si një asistent laboratori në Institutin Kërkimor të Fizikës Bërthamore në Universitetin Shtetëror të Moskës, duke pasur tre kurse në fizikë në zemër - lufta nuk e lejoi atë të përfundonte studimet. Në fund të viteve 1940, ai arriti të krijojë një teknologji për prodhimin e qeramikës teknike të bazuar në oksidin e beriliumit, një material unik, një dielektrik me përçueshmëri të lartë termike. Para Malykh, shumë luftuan pa sukses për këtë problem. Një qelizë karburanti e bazuar në serial prej çeliku inox dhe uraniumi natyror, të cilin ai e zhvilloi për termocentralin e parë bërthamor, është një mrekulli për këtë dhe edhe sot. Ose qeliza e karburantit termoemetuese e një gjeneratori reaktor-elektrik të projektuar nga Malykh për të fuqizuar anijen kozmike - një "garland". Deri më tani, asgjë më e mirë nuk është shfaqur në këtë fushë. Krijimet e Malykh nuk ishin lodra demonstruese, por elemente të teknologjisë bërthamore. Ata punuan me muaj e vite. Vladimir Aleksandrovich u bë doktor i shkencave teknike, laureat i Çmimit Lenin, Hero i Punës Socialiste. Në vitin 1964, ai vdiq tragjikisht nga pasojat e një goditjeje ushtarake.
Hap pas hapi
S.P. Korolev dhe D.I. Blokhintsev e ka dashur prej kohësh ëndrrën e një fluturimi me njerëz në hapësirë. Mes tyre janë krijuar lidhje të ngushta pune. Por në fillim të viteve 1950, në mes të " lufta e ftohte“, Fondet nuk janë kursyer vetëm për qëllime ushtarake. Teknologjia e raketave konsiderohej vetëm si bartëse e ngarkesave bërthamore dhe ata as që mendonin për satelitët. Ndërkohë, Bondarenko, duke ditur për arritjet më të fundit të shkencëtarëve të raketave, mbështeti me këmbëngulje krijimin e një sateliti artificial të Tokës. Më pas, askush nuk e kujtoi këtë.
Historia e krijimit të raketës, e cila ngriti në hapësirë kozmonautin e parë të planetit, Yuri Gagarin, është kurioze. Ajo është e lidhur me emrin e Andrei Dmitrievich Sakharov. Në fund të viteve 1940, ai zhvilloi një ngarkesë të kombinuar të ndarjes-termonukleare - një "fryrje", me sa duket, pavarësisht nga "babai i bombës me hidrogjen" Edward Teller, i cili propozoi një produkt të ngjashëm të quajtur "orë me zile". Megjithatë, Teller shpejt kuptoi se ngarkesa bërthamore e një skeme të tillë do të kishte një fuqi "të kufizuar", jo më shumë se ~ 500 kiloton ekuivalent tol. Kjo nuk mjafton për një armë "absolute", kështu që "ora me zile" u braktis. Në Bashkimin Sovjetik, në vitin 1953, RDS-6-at e Saharovit u hodhën në erë.
Pas testeve të suksesshme dhe zgjedhjes së Sakharov në akademik, kreu i atëhershëm i Ministrisë së Ndërtimit të Makinave të Mesme V.A. Malyshev e ftoi atë në vendin e tij dhe vendosi detyrën për të përcaktuar parametrat e bombës së gjeneratës së ardhshme. Andrei Dmitrievich vlerësoi (pa studim të hollësishëm) peshën e ngarkesës së re, shumë më të fuqishme. Raporti i Sakharov formoi bazën e dekretit të Komitetit Qendror të CPSU dhe Këshillit të Ministrave të BRSS, i cili detyronte S.P. Korolev për të zhvilluar për këtë pagesë mjet lëshues balistik... Ishte kjo raketë R-7 e quajtur Vostok që lëshoi një satelit artificial të Tokës në orbitë në 1957 dhe një anije kozmike me Yuri Gagarin në 1961. Nuk ishte planifikuar më ta përdorte atë si një bartës të një ngarkese të rëndë bërthamore, pasi zhvillimi i armëve termonukleare mori një rrugë tjetër.
Në fazën fillestare të programit bërthamor hapësinor, IPPE, së bashku me byronë e projektimit V.N. Chelomeya zhvilloi një raketë bërthamore lundrimi. Ky drejtim nuk u zhvillua për shumë kohë dhe përfundoi me llogaritjet dhe testimin e elementeve të motorit të krijuar në departamentin e V.A. Malykha. Në fakt, bëhej fjalë për një aeroplan pa pilot me fluturim të ulët me një motor bërthamor ramjet dhe një kokë bërthamore (një lloj analogu bërthamor i "buzës gumëzhitëse" - gjermani V-1). Sistemi u lançua duke përdorur përforcues raketash konvencionale. Pas arritjes së një shpejtësie të caktuar, u krijua shtytja ajri atmosferik nxehet nga një reaksion zinxhir i ndarjes së oksidit të beriliumit të ngopur me uranium të pasuruar.
Në përgjithësi, aftësia e një rakete për të kryer një detyrë të veçantë astronautike përcaktohet nga shpejtësia që ajo fiton pas përdorimit të të gjithë stokut të lëngut të punës (karburantit dhe oksiduesit). Ajo llogaritet me formulën Tsiolkovsky: V = c × lnMn / Mk, ku c është shpejtësia e daljes së lëngut të punës, dhe Mn dhe Mk janë masa fillestare dhe përfundimtare e raketës. Në raketat kimike konvencionale, shpejtësia e rrjedhës përcaktohet nga temperatura në dhomën e djegies, lloji i karburantit dhe oksiduesi dhe pesha molekulare e produkteve të djegies. Për shembull, amerikanët përdorën hidrogjenin si lëndë djegëse në mjetin e zbritjes për të ulur astronautët në Hënë. Produkti i djegies së tij është uji, pesha molekulare e të cilit është relativisht e ulët, dhe shkalla e rrjedhës është 1.3 herë më e lartë se kur digjet vajguri. Kjo është e mjaftueshme që mjeti i zbritjes me astronautët të arrijë në sipërfaqen e Hënës dhe më pas t'i kthejë ata në orbitën e satelitit të saj artificial. Në Korolev, puna me karburant hidrogjen u pezullua për shkak të një aksidenti me viktima. Ne nuk patëm kohë për të krijuar një mjet me prejardhje hënore për njerëzit.
Një nga mënyrat për të rritur ndjeshëm shkallën e skadimit është krijimi i raketave termike bërthamore. Ne kishim raketa atomike balistike (BAR) me rreze veprimi prej disa mijëra kilometrash (projekt i përbashkët i OKB-1 dhe IPPE), ndërsa amerikanët kishin sisteme të ngjashme të tipit Kiwi. Motorët u testuan në vendet e provës pranë Semipalatinsk dhe në Nevada. Parimi i funksionimit të tyre është si më poshtë: hidrogjeni nxehet në një reaktor bërthamor në temperatura të larta, kalon në një gjendje atomike dhe tashmë në këtë formë rrjedh nga raketa. Në këtë rast, shpejtësia e daljes rritet me më shumë se katër herë në krahasim me një raketë kimike hidrogjeni. Pyetja ishte për të gjetur se në çfarë temperature hidrogjeni mund të nxehet në një reaktor të qelizave të ngurta të karburantit. Llogaritjet dhanë rreth 3000 ° K.
Në NII-1, drejtor shkencor i të cilit ishte Mstislav Vsevolodovich Keldysh (atëherë president i Akademisë së Shkencave të BRSS), departamenti i V.M. Ievlev, me pjesëmarrjen e IPPE, u angazhua në një skemë absolutisht fantastike - një reaktor në fazë gazi në të cilin një reaksion zinxhir vazhdon në një përzierje gazi të uraniumit dhe hidrogjenit. Nga një reaktor i tillë, hidrogjeni rrjedh dhjetë herë më shpejt se nga një lëndë djegëse e ngurtë, ndërsa uraniumi ndahet dhe mbetet në bërthamë. Një nga idetë përfshinte përdorimin e ndarjes centrifugale, kur një përzierje e gazit të nxehtë të uraniumit dhe hidrogjenit "rrotullohet" nga hidrogjeni i ftohtë në hyrje, si rezultat i të cilit uraniumi dhe hidrogjeni ndahen, si në një centrifugë. Ievlev u përpoq, në fakt, të riprodhonte drejtpërdrejt proceset në dhomën e djegies së një rakete kimike, duke përdorur si burim energjie jo nxehtësinë e djegies së karburantit, por një reaksion zinxhir të ndarjes. Kjo hapi rrugën për përdorimin e plotë të intensitetit të energjisë. bërthamat atomike... Por çështja e mundësisë së daljes së hidrogjenit të pastër (pa uranium) nga reaktori mbeti e pazgjidhur, për të mos përmendur problemet teknike që lidhen me mbajtjen e përzierjeve të gazit me temperaturë të lartë në presione prej qindra atmosferash.
Puna e IPPE për raketat atomike balistike përfundoi në 1969-1970 me "teste zjarri" në vendin e provës së Semipalatinsk të një motori rakete bërthamore prototip me qeliza të ngurta karburanti. Është krijuar nga IPPE në bashkëpunim me A.D. Konopatov, Instituti i Kërkimeve në Moskë-1 dhe një numër grupesh të tjera teknologjike. Baza e motorit me një shtytje prej 3.6 tonë ishte një reaktor bërthamor IR-100 me qeliza karburanti të bëra nga një zgjidhje e ngurtë e karabit uraniumit dhe karabit zirkonium. Temperatura e hidrogjenit arriti në 3000 ° K në një fuqi të reaktorit prej ~ 170 MW.
Raketat bërthamore me shtytje të ulët
Deri tani flitej për raketa me shtytje që tejkalon peshën e tyre, të cilat mund të lëshoheshin nga sipërfaqja e Tokës. Në sisteme të tilla, një rritje në shkallën e rrjedhës bën të mundur zvogëlimin e stokut të lëngut të punës, rritjen e ngarkesës dhe braktisjen e sistemit shumëfazësh. Sidoqoftë, ka mënyra për të arritur shpejtësi praktikisht të pakufizuar të rrjedhës, për shembull, përshpejtimi i materies nga fushat elektromagnetike. Unë kam punuar në këtë fushë në kontakt të ngushtë me Igor Bondarenko për gati 15 vjet.
Përshpejtimi i një rakete me një motor reaktiv elektrik (ERE) përcaktohet nga raporti i fuqisë specifike të termocentralit bërthamor hapësinor (KNPP) të instaluar në to me shkallën e daljes. Në të ardhmen e parashikueshme, kapacitetet specifike të PKN, me sa duket, nuk do të kalojnë 1 kW / kg. Në këtë rast, është e mundur të krijohen raketa me shtytje të ulët, dhjetëra e qindra herë më pak se pesha e raketës dhe me një konsum shumë të ulët të lëngut punues. Një raketë e tillë mund të nisë vetëm nga orbita e një sateliti artificial të Tokës dhe, duke u përshpejtuar ngadalë, të arrijë shpejtësi të mëdha.
Për fluturimet brenda sistemit diellor, nevojiten raketa me një shpejtësi daljeje 50-500 km / s, dhe për fluturimet drejt yjeve, "raketa fotonike" që shkojnë përtej imagjinatës sonë me një shpejtësi daljeje, shpejtësi të barabartë Sveta. Për të kryer një fluturim hapësinor me rreze të gjatë që është disi i arsyeshëm në kohë, kërkohet fuqi specifike e paimagjinueshme e termocentraleve. Ndërsa është e pamundur as të imagjinohet se në cilat procese fizike mund të bazohen.
Llogaritjet treguan se gjatë Konfrontimit të Madh, kur Toka dhe Marsi janë më afër njëri-tjetrit, është e mundur që brenda një viti të fluturojë një anije kozmike me një ekuipazh në Mars dhe ta kthejë atë në orbitën e një sateliti artificial të Tokës. Pesha totale e një anijeje të tillë është rreth 5 ton (përfshirë rezervën e lëngut të punës - cezium, e barabartë me 1.6 ton). Ajo përcaktohet kryesisht nga masa e 5 MW KNPP, dhe shtytja e avionit përcaktohet nga një rreze prej dy megavatësh jonesh ceziumi me një energji prej 7 keV *. Anija kozmike nis nga orbita e një sateliti artificial të Tokës, hyn në orbitën e satelitit të Marsit dhe do të duhet të zbresë në sipërfaqen e saj në një pajisje me një motor kimik hidrogjeni, të ngjashëm me atë hënor amerikan.
Ky drejtim bazuar në zgjidhje teknike, e mundur tashmë sot, iu kushtua një cikli i madh punimesh IPPE.
Lëvizësit jonikë
Në ato vite u diskutua për mënyrat e krijimit të mjeteve të ndryshme shtytëse elektrojet për anijet kozmike, si "armë plazma", përshpejtues elektrostatikë "pluhuri" apo pika të lëngshme. Megjithatë, asnjë nga idetë nuk kishte një bazë të qartë fizike. Gjetja ishte jonizimi sipërfaqësor i ceziumit.
Në vitet 1920, fizikani amerikan Irving Langmuir zbuloi jonizimin sipërfaqësor të metaleve alkali. Kur një atom ceziumi avullon nga sipërfaqja e një metali (në rastin tonë, tungsteni), për të cilin funksioni i punës së elektroneve është më i madh se potenciali jonizues i ceziumit, ai humbet një elektron të lidhur dobët në pothuajse 100% të rasteve dhe rezulton të jetë një jon i vetëm i ngarkuar. Kështu, jonizimi sipërfaqësor i ceziumit në tungsten është procesi fizik që bën të mundur krijimin e një pajisjeje shtytëse jonike me përdorim pothuajse 100% të lëngut të punës dhe me një efikasitet energjetik afër unitetit.
Kolegu ynë Stal Yakovlevich Lebedev luajti një rol të rëndësishëm në krijimin e modeleve të një pajisjeje shtytëse jonike të një skeme të tillë. Me këmbënguljen dhe këmbënguljen e tij të hekurt, ai kapërceu të gjitha pengesat. Si rezultat, ishte e mundur të riprodhohej në metal një skemë e sheshtë me tre elektroda të pajisjes shtytëse jonike. Elektroda e parë është një pllakë tungsteni përafërsisht 10 × 10 cm në madhësi me një potencial prej +7 kV, e dyta është një rrjet tungsteni me një potencial prej -3 kV dhe e treta është një rrjetë tungsteni të përforcuar me potencial zero. "Arma molekulare" prodhoi një rreze avulli ceziumi, i cili ra përmes të gjitha rrjetave në sipërfaqen e pllakës së tungstenit. Një pllakë metalike e ekuilibruar dhe e kalibruar, e ashtuquajtura ekuilibër, u përdor për të matur "forcën", domethënë shtytjen e rrezes jonike.
Tensioni përshpejtues në rrjetin e parë përshpejton jonet e ceziumit në 10,000 eV, tensioni ngadalësues në rrjetin e dytë i ngadalëson ato në 7000 eV. Kjo është energjia me të cilën jonet duhet të largohen nga pajisja shtytëse, e cila korrespondon me një shpejtësi daljeje prej 100 km / s. Por rrezja jonike, e kufizuar nga ngarkesa hapësinore, nuk mund të "dalë në hapësirën e jashtme". Ngarkesa vëllimore e joneve duhet të kompensohet me elektrone në mënyrë që të formohet një plazmë pothuajse neutrale, e cila përhapet lirshëm në hapësirë dhe krijon një shtytje reaktive. Rrjeti i tretë (katoda) i nxehur nga rryma shërben si burim i elektroneve për të kompensuar ngarkesën hapësinore të rrezes jonike. Rrjeti i dytë, "bllokues" parandalon që elektronet të kalojnë nga katoda në pllakën e tungstenit.
Përvoja e parë me modelin e shtytjes jonike shënoi fillimin e më shumë se dhjetë viteve të punës. Një nga modelet më të fundit - me një emetues tungsteni poroz, i krijuar në 1965, dha një "shtrëngim" prej rreth 20 g në një rrymë rreze jonike prej 20 A, kishte një koeficient të përdorimit të energjisë prej rreth 90% dhe të materies - 95%. .
Shndërrimi i drejtpërdrejtë i nxehtësisë bërthamore në energji elektrike
Mënyrat e shndërrimit të drejtpërdrejtë të energjisë së ndarjes bërthamore në energji elektrike nuk janë gjetur ende. Ne ende nuk mund të bëjmë pa lidhje e ndërmjetme- motor ngrohje. Meqenëse efikasiteti i tij është gjithmonë më pak se uniteti, nxehtësia "e mbeturinave" duhet të hidhet diku. Në tokë, në ujë dhe në ajër, ky nuk është problem. Në hapësirë, ekziston vetëm një mënyrë - rrezatimi termik. Kështu, KNPP nuk mund të bëjë pa një "ftohës-radiator". Dendësia e rrezatimit është proporcionale me fuqinë e katërt të temperaturës absolute, prandaj temperatura e radiator-frigorifer duhet të jetë sa më e lartë. Atëherë do të jetë e mundur të zvogëlohet sipërfaqja e sipërfaqes që lëshon dhe, në përputhje me rrethanat, masa e termocentralit. Ne kishim një ide për të përdorur shndërrimin "direkt" të nxehtësisë bërthamore në energji elektrike, pa turbinë dhe gjenerator, i cili dukej më i besueshëm gjatë funksionimit afatgjatë në temperatura të larta.
Nga literatura, ne dinim për veprat e A.F. Ioffe - themeluesi i shkollës sovjetike të fizikës teknike, një pionier në studimin e gjysmëpërçuesve në BRSS. Pak njerëz tani kujtojnë burimet aktuale të zhvilluara prej tij, të cilat u përdorën në vitet e Madhe Lufta Patriotike... Më pas, më shumë se një detashment partizane kishte lidhje me kontinentin falë TEG-ve të “vajgurit” – gjeneratorëve termoelektrikë të Ioffe. Një "kurorë" me TEG (ishte një grup elementësh gjysmëpërçues) u vendos në një llambë vajguri dhe telat e saj u lidhën me pajisje radio. Skajet "e nxehta" të elementeve nxeheshin nga flaka e një llambë vajguri dhe skajet "të ftohta" ftoheshin në ajër. Fluksi i nxehtësisë, duke kaluar përmes gjysmëpërçuesit, gjeneroi një forcë elektromotore, e cila mjaftonte për një seancë komunikimi dhe në intervalet ndërmjet tyre TEG ngarkonte baterinë. Kur, dhjetë vjet pas Fitores, vizituam fabrikën e TEG-ve në Moskë, doli se ata ende po gjenin shitje. Në atë kohë, shumë nga fshatarët kishin radio Rodina me efikasitet energjetik me llamba inkandeshente direkte dhe me bateri. Në vend të tyre përdoreshin shpesh TEG.
Problemi me vajgurin TEG është efikasiteti i tij i ulët (vetëm rreth 3.5%) dhe temperatura e ulët kufizuese (350 ° K). Por thjeshtësia dhe besueshmëria e këtyre pajisjeve tërhoqi zhvilluesit. Kështu, konvertuesit gjysmëpërçues të zhvilluar nga grupi i I.G. Gverdtsitels në Institutin e Fizikës dhe Teknologjisë në Sukhumi, gjeti aplikim në instalimet hapësinore të tipit Buk.
Në një kohë A.F. Ioffe propozoi një tjetër konvertues termionik - një diodë në vakum. Parimi i funksionimit të tij është si më poshtë: një katodë e ndezur lëshon elektrone, disa prej tyre, duke kapërcyer potencialin e anodës, bëjnë punë. Efikasiteti dukshëm më i lartë (20-25%) pritej nga kjo pajisje në temperatura e funksionimit mbi 1000 ° K. Për më tepër, ndryshe nga një gjysmëpërçues, një diodë vakum nuk ka frikë nga rrezatimi neutron dhe mund të kombinohet me një reaktor bërthamor. Sidoqoftë, doli se është e pamundur të zbatohet ideja e një konverteri "vakum" Ioffe. Ashtu si në një pajisje shtytëse joni, në një konvertues vakum, ju duhet të hiqni qafe ngarkesën hapësinore, por këtë herë jo jonet, por elektronet. A.F. Ioffe propozoi përdorimin e boshllëqeve mikron midis katodës dhe anodës në një konvertues vakum, gjë që është praktikisht e pamundur në kushtet e temperaturave të larta dhe deformimeve termike. Këtu ka ardhur në ndihmë ceziumi: një jon ceziumi, i marrë për shkak të jonizimit të sipërfaqes në katodë, kompenson ngarkesën vëllimore prej rreth 500 elektronesh! Në thelb, një konvertues ceziumi është një pajisje shtytëse joni "e kundërt". Proceset fizike ata janë afër.
"Garlands" nga V.A. Malykha
Një nga rezultatet e punës së IPPE në konvertuesit termionikë ishte krijimi i V.A. Prodhim i vogël dhe serik në departamentin e tij të elementeve të karburantit nga konvertuesit termionikë të lidhur në seri - "garlanda" për reaktorin Topaz. Ata dhanë deri në 30 V - njëqind herë më shumë se konvertuesit me një element të krijuar nga "organizatat konkurruese" - grupi i Leningradit i MB Barabash dhe më vonë - nga Instituti i Energjisë Atomike. Kjo bëri të mundur "heqjen" nga reaktori dhjetëra e qindra herë më shumë energji. Megjithatë, besueshmëria e sistemit, e mbushur me mijëra elementë termionikë, ngriti shqetësime. Në të njëjtën kohë, avulli dhe njësitë e turbinave me gaz funksionoi pa ndërprerje, kështu që i kushtuam vëmendje shndërrimit "makinerik" të nxehtësisë bërthamore në energji elektrike.
E gjithë vështirësia ishte në burim, sepse në fluturimet e thella në hapësirë, gjeneratorët e turbinave duhet të punojnë për një vit, dy apo edhe disa vjet. Për të zvogëluar konsumin, "revolucionet" (shpejtësia e turbinës) duhet të bëhen sa më të ulëta që të jetë e mundur. Nga ana tjetër, një turbinë funksionon në mënyrë efikase nëse shpejtësia e molekulave të gazit ose avullit është afër shpejtësisë së fletëve të saj. Prandaj, së pari kemi konsideruar përdorimin e më të rëndë - avullit të merkurit. Por ne ishim të frikësuar nga korrozioni intensiv i stimuluar nga rrezatimi i hekurit dhe çelikut inox, i cili ndodhi në një reaktor bërthamor të ftohur me merkur. Në dy javë, korrozioni "ngrëni" elementët e karburantit të reaktorit të shpejtë eksperimental Clementine në Laboratorin Argonne (SHBA, 1949) dhe reaktorit BR-2 në IPPE (BRSS, Obninsk, 1956).
Avulli i kaliumit doli të ishte joshëse. Një reaktor me kalium që ziente në të formoi bazën e termocentralit të një anije kozmike me shtytje të ulët që po zhvillonim - avulli i kaliumit rrotulloi një turbogjenerator. Kjo metodë "makine" e konvertimit të nxehtësisë në energji elektrike bëri të mundur llogaritjen në një efikasitet deri në 40%, ndërsa instalimet reale termionike jepnin një efikasitet prej vetëm rreth 7%. Megjithatë, PKN-të me shndërrimin “makineri” të nxehtësisë bërthamore në energji elektrike nuk janë zhvilluar. Çështja përfundoi me publikimin e një raporti të detajuar, në fakt - një "shënim fizik" për projektin teknik të një anije kozmike me shtytje të ulët për një fluturim me ekuipazh në Mars. Vetë projekti nuk u zhvillua kurrë.
Në të ardhmen, mendoj, interesi për fluturimet në hapësirë duke përdorur motorë raketash bërthamore thjesht u zhduk. Pas vdekjes së Sergei Pavlovich Korolev, mbështetja për punën IPPE në sistemet e shtytjes jonike dhe termocentralet bërthamore "makine" u dobësua dukshëm. OKB-1 drejtohej nga Valentin Petrovich Glushko, i cili nuk kishte asnjë interes të guxonte projekte premtuese. OKB Energia, të cilën ai krijoi, ndërtoi raketa të fuqishme kimike dhe anijen kozmike Buran që do të ktheheshin në Tokë.
“Buk” dhe “Topaz” në satelitët e serialit “Cosmos”.
Puna për krijimin e një PKN me shndërrimin e drejtpërdrejtë të nxehtësisë në energji elektrike, tashmë si burim energjie për satelitët e fuqishëm radioteknik (stacionet e radarëve të hapësirës dhe transmetuesit televizivë), vazhdoi deri në fillimin e ristrukturimit. Nga viti 1970 deri në vitin 1988, u lëshuan në hapësirë rreth 30 satelitë radarë me termocentrale bërthamore Buk me konvertues gjysmëpërçues dhe dy me termoemetim Topaz. "Buk", në fakt, ishte një TEG - një konvertues gjysmëpërçues Ioffe, vetëm se në vend të një llambë vajguri përdorte një reaktor bërthamor. Ishte një reaktor i shpejtë me fuqi deri në 100 kW. Ngarkesa e plotë e uraniumit shumë të pasuruar ishte rreth 30 kg. Nxehtësia nga bërthama u transferua nga metali i lëngshëm - një aliazh eutektik i natriumit dhe kaliumit në bateritë gjysmëpërçuese. Fuqia elektrike arriti në 5 kW.
Instalimi "Buk" nën mbikëqyrjen shkencore të IPPE u zhvillua nga ekspertë të OKB-670 MM. Bondaryuk, më vonë - OJF Krasnaya Zvezda (krye projektuesi - GM Gryaznov). Byroja e projektimit në Dnepropetrovsk Yuzhmash (kryeprojektuesi - MK Yangel) u udhëzua të krijonte një mjet lëshimi për lëshimin e satelitit në orbitë.
Orari i punës “Buk” – 1-3 muaj. Nëse instalimi dështonte, sateliti transferohej në një orbitë afatgjatë me një lartësi prej 1000 km. Për gati 20 vjet lëshime, ka pasur tre raste të rënies së një sateliti në Tokë: dy - në oqean dhe një - në tokë, në Kanada, në afërsi të Liqenit të Skllevërve të Madh. Space-954, i nisur më 24 janar 1978, ra atje. Ai punoi 3.5 muaj. Elementet e uraniumit të satelitit u dogjën plotësisht në atmosferë. Në tokë u gjetën vetëm mbetjet e një reflektori beriliumi dhe bateritë gjysmëpërçuese. (Të gjitha këto të dhëna jepen në raportin e përbashkët të komisioneve atomike të SHBA-së dhe Kanadasë për Operacionin Drita e Mëngjesit.)
Në termocentralin bërthamor Topaz u përdor një reaktor termik me fuqi deri në 150 kW. Ngarkesa e plotë e uraniumit ishte rreth 12 kg - dukshëm më pak se ajo e Buk. Bërthama e reaktorit ishte elementët e karburantit - "garlands", të zhvilluara dhe të prodhuara nga grupi i Malykh. Ato ishin një zinxhir termoelementesh: katoda ishte një "thithë" tungsteni ose molibdeni e mbushur me oksid uraniumi dhe anoda ishte një tub niobiumi me mure të hollë i ftohur me natrium-kalium të lëngshëm. Temperatura e katodës arriti në 1650 ° C. Fuqia elektrike e instalimit arriti në 10 kW.
Prototipi i parë i fluturimit, sateliti Kosmos-1818 me instalimin Topaz, hyri në orbitë më 2 shkurt 1987 dhe funksionoi pa dështim për gjashtë muaj, derisa rezervat e ceziumit u shteruan. Sateliti i dytë, Cosmos-1876, u lëshua një vit më vonë. Ai punoi në orbitë për pothuajse dy herë më shumë. Zhvilluesi kryesor i "Topaz" ishte OKB MMZ "Soyuz", i kryesuar nga S.K. Tumansky (ish byroja e projektimit e projektuesit të motorëve të avionëve A.A.Mikulin).
Kjo ishte në fund të viteve 1950, kur ne po punonim në një pajisje shtytëse jonike, dhe ai po punonte në një motor të fazës së tretë, i destinuar për një raketë që do të fluturonte rreth hënës dhe do të ulej mbi të. Kujtimet e laboratorit të Melnikov janë të freskëta edhe sot e kësaj dite. Ndodhej në Podlipki (tani qyteti i Korolev), në vendin nr. 3 të OKB-1. Një punishte e madhe me një sipërfaqe rreth 3000 m2, e veshur me dhjetëra tavolina me oshiloskopë me unazë që regjistrojnë në letër rrotull 100 mm (kjo ishte ende një epokë e kaluar, sot do të mjaftonte një kompjuter personal). Në murin e përparmë të punishtes ka një stendë ku është montuar dhoma e djegies së motorit të raketës "hënore". Oshiloskopët janë të lidhur me mijëra tela nga sensorë të shpejtësisë së gazit, presionit, temperaturës dhe parametrave të tjerë. Dita fillon në orën 9.00 me ndezjen e motorit. Punon për disa minuta, pastaj menjëherë pas ndalimit, një ekip mekanik i ndërrimit të parë e çmonton, ekzaminon me kujdes dhe mat dhomën e djegies. Në të njëjtën kohë, analizohen shiritat e oshiloskopëve dhe bëhen rekomandime për ndryshime në dizajn. Ndërrimi i dytë - projektuesit dhe punëtorët e punëtorisë bëjnë ndryshimet e rekomanduara. Në turnin e tretë, në stendë po instalohet një dhomë e re djegieje dhe një sistem diagnostikues. Një ditë më vonë, saktësisht në orën 9.00 do të zhvillohet seanca e radhës. Dhe kështu pa ditë pushimi për javë, muaj. Mbi 300 opsione motori në vit!
Kështu u krijuan motorët e raketave kimike, të cilat duhej të punonin vetëm 20-30 minuta. Çfarë mund të themi për testet dhe modifikimet e termocentraleve bërthamore - llogaritja ishte se ato duhet të funksionojnë për më shumë se një vit. Kjo kërkonte një përpjekje vërtet gjigante.
Motori i raketës bërthamore - motor rakete, parimi i të cilit bazohet në një reaksion bërthamor ose në zbërthimin radioaktiv, ndërsa lirohet energji që ngroh lëngun punues, që mund të jenë produktet e reaksionit ose ndonjë substancë tjetër, siç është hidrogjeni.
Le të hedhim një vështrim në opsionet dhe parimet nga veprimi ...
Ekzistojnë disa lloje të motorëve të raketave që përdorin parimin e funksionimit të përshkruar më sipër: bërthamor, radioizotop, termonuklear. Duke përdorur motorë raketash bërthamore, vlerat specifike të impulsit mund të merren dukshëm më të larta se ato që mund të merren nga motorët e raketave kimike. Vlera e lartë e impulsit specifik shpjegohet me shpejtësinë e lartë të rrjedhjes së lëngut të punës - rreth 8-50 km / s. Forca e shtytjes së një motori bërthamor është e krahasueshme me atë të motorëve kimikë, gjë që do të bëjë të mundur në të ardhmen zëvendësimin e të gjithë motorëve kimikë me ato bërthamore.
Pengesa kryesore për zëvendësimin e plotë është ndotja radioaktive e mjedisit të shkaktuar nga motorët e raketave bërthamore.
Ato ndahen në dy lloje - faza e ngurtë dhe e gaztë. Në motorët e tipit të parë, lënda e zbërthyer vendoset në montime shufra me sipërfaqe të zhvilluar. Kjo ju lejon të ngrohni në mënyrë efektive lëngun e punës të gaztë, zakonisht hidrogjeni vepron si lëngu i punës. Shkalla e skadimit është e kufizuar temperatura maksimale lëng pune, i cili, nga ana tjetër, varet drejtpërdrejt nga maksimumi temperatura e lejuar elementet strukturore, dhe nuk i kalon 3000 K. Në motorët e raketave bërthamore në fazë të gazit, lënda e zbërthyeshme është në gjendje e gaztë... Mbajtja e tij në zonën e punës kryhet nëpërmjet veprimit të një fushe elektromagnetike. Për këtë lloj motorësh rakete bërthamore, elementët strukturorë nuk janë parandalues, prandaj, shpejtësia e lëngut të punës mund të kalojë 30 km / s. Ato mund të përdoren si motorë të fazës së parë, pavarësisht nga rrjedhja e materialit të zbërthyer.
Në vitet 70. shekulli XX Në SHBA dhe Bashkimin Sovjetik, motorët e raketave bërthamore me material të zbërthyeshëm të fazës së ngurtë u testuan në mënyrë aktive. Në Shtetet e Bashkuara, u zhvillua një program për të krijuar një motor eksperimental rakete bërthamore nën programin NERVA.
Amerikanët zhvilluan një reaktor grafiti të lëngshëm të ftohur me hidrogjen, i cili nxehej, avullohej dhe hidhej përmes një gryke rakete. Zgjedhja e grafitit u diktua nga rezistenca e tij ndaj temperaturës. Sipas këtij projekti, impulsi specifik i motorit që rezultonte duhej të ishte dyfishi i treguesit përkatës për motorët kimikë, me një shtytje 1100 kN. Reaktori Nerva duhej të punonte si pjesë e fazës së tretë të mjetit lëshues Saturn V, por për shkak të mbylljes së programit hënor dhe mungesës së detyrave të tjera për motorët e raketave të kësaj klase, reaktori nuk u testua kurrë në praktikë.
Një motor rakete bërthamore me fazë gazi është aktualisht në zhvillim teorik. Në një motor bërthamor me fazë gazi, synohet të përdoret plutoniumi, një rrymë gazi që lëviz ngadalë, rrethohet nga një rrjedhë më e shpejtë e hidrogjenit ftohës. Në orbitale stacionet hapësinore MIR dhe ISS kryen eksperimente që mund t'i japin shtysë zhvillimit të mëtejshëm të motorëve me fazë gazi.
Sot mund të themi se Rusia i ka "ngrirë" pak kërkimet e saj në fushën e sistemeve shtytëse bërthamore. Puna e shkencëtarëve rusë është më shumë e përqendruar në zhvillimin dhe përmirësimin e njësive bazë dhe asambleve të termocentraleve bërthamore, si dhe bashkimin e tyre. Drejtimi prioritar i kërkimeve të mëtejshme në këtë fushë është krijimi i sistemeve shtytëse të energjisë bërthamore të afta të funksionojnë në dy mënyra. E para është mënyra e një motori rakete bërthamore dhe e dyta është mënyra e instalimit të gjenerimit të energjisë elektrike për të fuqizuar pajisjet e instaluara në bordin e anijes kozmike.
