Tuumarakettmootorid ja tuumarakettide elektrilised tõukejõusüsteemid. Tuumarakettmootor
Tuumamootorid40ndate lõpus, pärast eufooriat tuumaenergia kasutamise väljavaadetest, alustasid nii USA kui ka NSV Liit tööd tuumamootorite paigaldamisega kõigele, mis võiks liikuda. Sellise "igavese" mootori loomise idee oli sõjaväe jaoks eriti atraktiivne. Tuumaelektrijaamu (NPP) kasutati peamiselt mereväes, sest laevaelektrijaamadele ei kehtinud nii ranged suuruse ja kaalu nõuded nagu näiteks lennunduses. Sellegipoolest ei saanud õhuvägi "mööda minna" võimalusest piiramatult laiendada strateegilise lennunduse ulatust. Mais 1946 USA õhujõudude väejuhatus kiitis heaks tuumamootorite loomise projekti strateegiliste pommitajate varustamiseks "Tuumaenergia õhusõidukite käitamiseks" (lühendatult NEPA, tõlgitud kui "Tuumaenergia lennukimootoritele"). Töö selle rakendamisega algas Oak Ridge'i riiklikus laboris. 1951. aastal see asendati õhujõudude ja aatomienergia komisjoni (AEC) ühisprogrammiga “Aircraft Nuclear Propulsion” (ANP, “Aviation Nuclear Propulsion”). General Electricu ettevõte lõi turboreaktiivmootori (TRJ), mis erines "tavalisest" ainult selle poolest, et tavapärase põlemiskambri asemel oli tuumareaktor, mis soojendas. kompressoriga kokku surutudõhku. Samal ajal muutus õhk radioaktiivseks – avatud vooluringiks. Neil aastatel käsitlesid nad seda lihtsamalt, kuid siiski, et oma lennuvälja mitte reostada, pidid õhkutõusmiseks ja maandumiseks mõeldud lennukid olema varustatud tavaliste petrooleumimootoritega. Esimene USA tuumalennukite projekt loodi ülehelikiirusega strateegilise pommitaja B-58 baasil. Arendaja (Convair) määras sellele X-6. Delta tiiva all asus neli tuumajõul töötavat turboreaktiivmootorit, lisaks pidi õhkutõusmisel ja maandumisel töötama veel 2 “tavalist” turboreaktiivmootorit. 1950. aastate keskpaigaks oli väikese prototüüp tuumareaktorõhkjahutus võimsusega 1 MW. Selle lennu- ja meeskonnakaitsekatseteks eraldati pommitaja B-36H. Lendava labori meeskond oli kaitsekapslis, kuid pommilahtris asunud reaktoril endal polnud bioloogilist kaitset. Lendav labor sai nimeks NB-36H. Alates juulist 1955 märtsini 1957 ta tegi 47 lendu Texase ja New Mexico kõrbepiirkondade kohal, mille käigus lülitati reaktor sisse ja välja. Järgmises etapis loodi uus tuumareaktor HTRE (selle viimase mudeli võimsus oli 35 MW, millest piisas kahe mootori töötamiseks) ja eksperimentaalne X-39 mootor, mis läbis edukalt ühised maapealsed stendikatsetused. Selleks ajaks mõistsid ameeriklased aga, et avatud vooluring ei sobi, ja asusid projekteerima soojusvahetis õhkküttega elektrijaama. Uus Convair NX-2 oli kanardisainiga (horisontaalne saba asus tiiva ees). Tuumareaktor pidi asuma keskosas, mootorid taga ja õhuvõtuavad tiiva all. Lennuk pidi kasutama 2 kuni 6 turboreaktiivmootorit. Kuid 1961. aasta märtsis ANP programm suleti. Aastatel 1954-1955. Los Alamose laboratooriumi teadlaste rühm koostas aruande tuumarakettmootori (NRE) loomise võimaluse kohta. USA AEC otsustas alustada tööd selle loomisega. Programmi nimi oli "Rover". Paralleelselt tehti tööd Los Alamose teaduslaboris ja California ülikooli Livermore'i kiirguslaboratooriumis. Alates 1956. aastast on kõik kiirguslabori jõupingutused olnud suunatud PLUTO projekti järgi tuumareaktiivmootori (NRJE) loomisele (Los Alamoses hakati looma tuumareaktiivmootorit).
Tuumajõul töötav reaktiivmootor plaaniti paigaldada arendatavale ülehelikiirusega madala kõrgusega raketile (SLAM). Rakett (nüüd nimetataks seda tiibraketiks) oli sisuliselt vertikaalse stardiga mehitamata pommitaja (kasutades nelja tahkekütuse võimendajat). Tuumareaktiivmootor lülitati sisse teatud kiiruse saavutamisel ja juba piisaval kaugusel oma territooriumist. Õhuvõtuava kaudu sisenev õhk kuumutati tuumareaktoris ja läbi düüsi voolates tekitas tõukejõu. Lend sihtmärgile ja lõhkepeade vabastamine varguse eesmärgil tuli sooritada ülimadalal kõrgusel helikiirusest kolmekordse kiirusega. Tuumareaktori soojusvõimsus oli 500 MW, südamiku töötemperatuur oli üle 1600 kraadi C. Mootori testimiseks ehitati spetsiaalne katsepolügooni. |  |
Nõukogude Liit tuumalennuk oli palju vajalikum kui USA, sest sellel ei olnud USA piiride lähedal sõjaväebaase ja ta sai tegutseda ainult oma territooriumilt ning 50ndate keskel ilmunud strateegilised pommitajad M-4 ja Tu-95 võisid ei "katta" kogu Ameerika Ühendriikide territooriumi. Laevade, allveelaevade ja lennukite tuumaelektrijaamade loomise probleemide uurimisega alustati juba 1947. aastal. Ministrite nõukogu resolutsioon tuumajõul töötavate lennukite kallal töötamise alustamise kohta anti aga välja alles 12. augustil 1955. aastal. (selleks ajaks ehitati juba esimest Nõukogude tuumaallveelaeva). Tupolevi OKB-156 ja Mjaštševi OKB-23 hakkasid projekteerima tuumaelektrijaamadega lennukeid ning Kuznetsovi OKB-276 ja Ljulka OKB-165 arendasid selliseid elektrijaamu ise. Märtsis 1956 Anti välja valitsuse määrus strateegilise pommitaja Tu-95 baasil lendava labori loomise kohta (kiirguse mõju uurimiseks lennuki ja selle varustuse konstruktsioonile, samuti kiirgusohutuse küsimusi). 1958. aastal Semipalatinski katseplatsile toimetati eksperimentaalne "lennuki" tuumareaktor. 1959. aasta keskel Reaktor paigaldati tootmislennukile nimega Tu-95LAL (Flying Atomic Laboratory). Reaktorit kasutatakse 
nimetati ainult kiirgusallikaks ja jahutati veega. Kere põhjas asuv jahutussüsteemi radiaator sai sissetulevast õhuvoolust õhku. 1961. aasta mais-augustis Tu-95LAL tegi katsepaiga kohal 34 lendu. Järgmise sammuna loodi Tu-95 baasil eksperimentaalne Tu-119. Kahel ( 
Selle neli mootorit NK-12M (Kuznetsov OKB) olid lisaks põlemiskambritele varustatud soojusvahetitega, mida soojendati vedela metallist jahutusvedelikuga, mis võttis soojust kaubaruumis asuvast tuumareaktorist. Mootorid kandsid tähistust NK-14A. Tulevikus plaaniti luua peaaegu piiramatu lennuajaga allveelaevavastane lennuk, paigaldades lennukile 4 NK-14A mootorit ja suurendades kere läbimõõtu. NK-14A mootorite või õigemini selle tuumaosa projekteerimine kulges aga aeglaselt, kuna selle protsessi käigus tekkis palju probleeme. Selle tulemusena ei realiseerunud plaanid luua Tu-119. Lisaks pakkus OKB-156 mitmeid võimalusi ülehelikiirusega pommitajate jaoks. Kaugpommitaja Tu-120 stardimassiga 85 tonni. 30,7 m pikk. tiibade siruulatus 24,4 m. Ja 
maksimaalne kiirus umbes 1400 km/h. Teine projekt oli madala kõrgusega ründelennuk stardimassiga 102 tonni. 37m pikk. tiibade siruulatus 19m. ja maksimaalne kiirus 1400 km/h. Lennukil oli madal delta tiib. Selle kaks mootorit asusid ühes pakendis kere tagaosas. Mootorid töötasid õhkutõusmisel ja maandumisel petrooleumil. Ülehelikiirusega strateegilise pommitaja stardimass pidi olema 153 tonni. pikkus 40,5 m. ja tiibade siruulatus 30,6 m. Kuuest turboreaktiivmootorist (Kuznetsovi disainibüroo) kaks, mis paiknesid sabas, olid varustatud soojusvahetitega ja neid võis toita tuumareaktor. Tiiva alla paigutati püloonidele neli tavalist turboreaktiivmootorit. Väliselt sarnanes see lennuk Ameerika keskmise ülehelikiirusega pommitajale B-58. Myasishchevi disainibüroo kaalus ka võimalust luua olemasoleval ZM pommitajal põhinev "tuumalennuk", asendades tavalised turboreaktiivmootorid soojusvahetitega varustatud tuumamootoritega (reaktor asus pommilahtris). Kaaluti ka ülehelikiirusega pommitaja M-60 loomise võimalust. Pakuti välja mitu varianti 
paigutusvalikud koos erinevat tüüpi mootorid (stardmass 225-250t, kandevõime - 25t, kiirus - kuni 3000 km/h, pikkus 51-59m, tiibade siruulatus - 27-31m). Kiirguse eest kaitsmiseks paigutati piloodid spetsiaalsesse suletud kapslisse ja mootorid tagumisse kere. Visuaalne nähtavus kapslist oli välistatud ja autopiloot pidi lennukit sihtmärgini juhtima. Käsijuhtimise tagamiseks plaaniti kasutada televiisorit ja radariekraane. Arendajad tegid algselt ettepaneku muuta lennuk mehitamata. Kuid usaldusväärsuse huvides nõudsid sõjaväelased mehitatud versiooni. Üks variant oli vesilennuk. Selle eeliseks oli see, et summutatud reaktoreid sai taustkiirguse vähendamiseks vette lasta. Raketiteaduse arenedes ning usaldusväärsete mandritevaheliste ballistiliste rakettide ja tuumaallveelaevade tulekuga kadus sõjaline huvi tuumapommitajate vastu ja tööd piirati. Kuid 1965. aastal taas pöörduti tuumajõul töötava allveelaevavastase lennuki loomise idee juurde. Seekord oli prototüübiks raskeveok An-22 “Antey”, millel olid samad mootorid nagu Tu-95-l. NK-14A arendus oli selleks ajaks üsna kaugele arenenud. Õhkutõus ja maandumine pidi toimuma petrooleumiga (mootori võimsus 4 x 13000 hj) ning ristlemine tuumaenergial (4 x 8900 hj). Lennu kestust piiras ainult “inimfaktor”, meeskonnale saadava doosi piiramiseks määrati see 50 tunniks. Lennuulatus oleks 27 500 km. 1972. aastal An-22, mille pardal oli tuumareaktor, tegi 23 lendu, esmajoones kontrolliti kiirguskaitset. Lennuõnnetuse korral tekkinud keskkonnaprobleemid aga ei lahenenud kunagi, võib-olla oli see põhjuseks, et projekt jäi ellu viimata. 80ndatel tekkis huvi tuumalennukite kui ballistiliste rakettide kandja vastu. Peaaegu pidevalt õhus viibides oleks see vaenlase äkilise tuumaraketilöögi suhtes haavamatu. Lennuõnnetuse korral saab tuumareaktori eraldada ja langevarjuga alla lasta. Kuid detente, “perestroika” ja seejärel NSV Liidu lagunemine ei võimaldanud tuumalennukil õhku tõusta. OKB-301 ( peadisainer S.A. Lavochkin) uuriti 50ndate keskel Burya mandritevahelisele tiibraketile (sarnaselt PLUTO projektiga) ramjet-tuumamootori paigaldamise küsimust. Projekt sai tähise "375". Raketi enda väljatöötamine polnud probleem, mootoriinsenerid ebaõnnestusid. OKB-670 (peadisainer M.M. Bondaryuk) ei suutnud pikka aega toime tulla ramjet-tuumamootori loomisega. 1960. aastal Tempesti projekt suleti koos selle tuumaversiooniga. See ei jõudnud kunagi tuumamootori katsetamiseni. Tuumaenergiat saab kasutada töövedeliku soojendamiseks mitte ainult õhku hingavas mootoris, vaid ka tuumarakettmootoris (NRE), mis tavaliselt jagatakse reaktiivseteks, milles töövedeliku kuumutamise protsess (RT) toimub pidevalt ja pulseerivalt või pulseerivalt (ka üldiselt reaktiivselt), kus tuumaenergia vabaneb diskreetselt väikese võimsusega tuuma (termotuuma) plahvatuste jada kaudu. Kõrval agregatsiooni olek Reaktori südamikus olev tuumakütus NRE jaguneb tahkefaasiliseks, vedelfaasiliseks ja gaasifaasiks (plasma). Eraldi saame eristada tuumajõul töötavat mootorit reaktoris, milles tuumkütus on keevkihis (pöörleva tolmuosakeste “pilve” kujul). Teist tüüpi tuumajõumootorid on mootor, mis kasutab RT soojendamiseks radioaktiivsete isotoopide iseenesliku lõhustumise (radioaktiivse lagunemise) käigus vabanevat soojusenergiat. Sellise mootori eeliseks on selle disaini lihtsus, oluliseks puuduseks on isotoopide (näiteks poloonium-210) kõrge hind. Lisaks eraldub isotoobi iseenesliku lagunemise käigus pidevalt soojust ka siis, kui mootor on välja lülitatud, ja see tuleb kuidagi mootorist eemaldada, mis raskendab ja muudab konstruktsiooni raskemaks. Impulssiga tuumarakettmootoris aurustab aatomiplahvatuse energia RT, muutes selle plasmaks. Paisuv plasmapilv avaldab survet võimsale metallpõhjale (tõukuriplaadile) ja tekitab joa tõukejõu. RT-na saab kasutada tahket ainet, mida saab kergesti muuta gaasiks, kanda tõukurplaadile, vedelat vesinikku või spetsiaalses paagis hoitud vett. See on nn impulss-välise toimega tuumaelektrijaama skeem; teist tüüpi on sisemise impulss-TEJ, milles väikeste tuuma- või termotuumalaengute detoneerimine toimub spetsiaalsetes kambrites (põlemiskambrites), mis on varustatud joapihustitega. Sinna tarnitakse ka RT-d, mis läbi düüsi voolates tekitab tõukejõu nagu tavalised vedelkütusega rakettmootorid. Selline süsteem on tõhusam, kuna tõukejõu tekitamiseks kasutatakse kõiki RT ja plahvatusprodukte. Kuid asjaolu, et plahvatused toimuvad teatud mahus, seab piirangud põlemiskambri rõhule ja temperatuurile. Impulss-välistegevuse tuumaelektrijaam on lihtsam ja suur summa Tuumareaktsioonides vabanev energia võimaldab saada isegi madalama efektiivsusega head omadused sellised süsteemid. USA-s 1958–63. Töötati välja impulss-tuumajõumootoriga "Orion" raketi projekt. Mudelit isegi testiti lennukid pulssmootoriga, kasutades tavalisi keemilisi lõhkeaineid. Saadud tulemused näitasid sellise mootori abil sõiduki kontrollitud lennu põhimõttelist võimalust. Algselt pidi Orion lendama Maalt. Välistamaks maapealse tuumaplahvatuse põhjustatud raketi kahjustamise võimalust, kavatseti see paigaldada kaheksale 75-meetrisele tornile stardi jaoks. Samal ajal ulatus raketi stardimass 10 000 tonnini. ja tõukeplaadi läbimõõt on umbes 40m. Raketi konstruktsiooni ja meeskonna dünaamiliste koormuste vähendamiseks oli ette nähtud summutusseade. Pärast kokkusurumistsüklit viis see plaadi tagasi algasendisse, misjärel toimus veel üks plahvatus. Käivitamisel plahvatas igas sekundis laeng võimsusega 0,1 kt. Pärast atmosfäärist lahkumist laeb võimsusega 20 kt. plahvatas iga 10 sekundi järel. Hiljem, et atmosfääri mitte saastada, otsustati Orion Saturn-5 raketi esimese astme abil Maalt üles tõsta, kuna selle maksimaalne läbimõõt oli 10 m. seejärel lõigati tõukeplaadi läbimõõt 
10 m. Efektiivne tõukejõud vähenes vastavalt 350 tonnini, kusjuures jõuseadme enda “kuiv” kaal (ilma RT-ta) oli 90,8 tonni. 680-tonnise kasuliku koorma toimetamiseks Kuu pinnale. vaja oleks plahvatada umbes 800 plutooniumilaengut (plutooniumi mass 525 kg) ja kulutada umbes 800 tonni. RT. Kaaluti ka võimalust kasutada Orionit tuumalaengute sihtmärgile toimetamiseks. Kuid sõjavägi loobus sellest mõttest peagi. Ja 1963. aastal sõlmiti keelustamisleping tuumaplahvatused kosmoses maa peal (atmosfääris) ja vee all. See keelustas kogu projekti. Sarnast projekti kaaluti ka NSV Liidus, kuid ei praktilisi tulemusi tal ei olnud. Täpselt nagu Myasishchevi disainibüroo M-19 kosmoselennuki (VKS) projekt. Projekt nägi ette korduvkasutatava üheastmelise lennundussüsteemi loomist, mis oleks võimeline saatma kuni 40 tonni kaaluva kasuliku koorma madalatele võrdlusorbiitidele (kuni 185 km). Selleks pidi VKS olema varustatud nii tuumareaktorist kui ka vesinikkütusel töötava tuumajõumootori ja mitmerežiimilise õhku hingava tõukejõusüsteemiga. Lisateavet selle projekti kohta kirjeldatakse lehel. Tuumaenergiat ei saa mitte ainult otseselt kasutada mootori RT soojendamiseks, vaid ka muundada elektrienergia mida seejärel kasutatakse tõukejõu tekitamiseks elektrilistes tõukemootorites (EPE). Selle skeemi järgi ehitatakse tuumaenergia tõukejõusüsteeme (NPS), mis koosnevad tuumaelektrijaamadest (NPS) ja elektrirakettide tõukejõusüsteemidest (ERPS). Elektrijõul puudub väljakujunenud (üldtunnustatud) klassifikatsioon. RT-kiirenduse valdava “mehhanismi” järgi võib elektrimootorid jagada gaasidünaamilisteks (elektrokeemiline), elektrostaatiliseks (ioonseks) ja elektromagnetilisteks (plasma). Elektrokeemilistes kasutatakse elektrienergiat RT kuumutamiseks või keemiliseks lagundamiseks (elektriküte, termokatalüütiline ja hübriid) ning RT temperatuur võib ulatuda 5000 kraadini. RT kiirendus toimub nagu tavaliste vedelkütuse rakettmootorite puhul, kui see läbib mootori (düüsi) gaasidünaamilise tee. Elektrokeemilised mootorid tarbivad elektrimootoritest kõige vähem võimsust tõukejõuühiku kohta (umbes 10 kW/kg). Elektrostaatilises elektrilises tõukejõumootoris töövedelik esmalt ioniseeritakse, misjärel kiirendatakse positiivseid ioone elektrostaatilises väljas (elektroodide süsteemi abil), tekitades tõukejõu (joa laengu neutraliseerimiseks süstitakse sellesse elektronid. mootorist väljumine). Elektromagnetilises elektrilises tõukejõumootoris soojendatakse RT-d plasma olekuni (kümneid tuhandeid kraadi) seda läbiva elektrivoolu toimel. Seejärel kiirendatakse plasmat elektromagnetväljas (“paralleelselt saab kasutada ka gaasidünaamilist kiirendust”). Elektrotermilistes elektrimootorites kasutatakse RT-na madala molekulmassiga või kergesti dissotsieeruvaid gaase ja vedelikke, elektrostaatilistes leeliselisi või raskeid, kergesti aurustuvaid metalle või orgaanilisi vedelikke, elektromagnetilistes erinevaid gaase ja tahkeid aineid. Mootori oluline parameeter on selle tõhusust iseloomustav spetsiifiline tõukejõu impulss (vt lk) (mida suurem see on, seda vähem kulub PT-d kilogrammi tõukejõu tekitamiseks). Eriimpulss eri tüüpi mootorite puhul on väga erinev: tahkekütuse tõukejõud - 2650 m/s, vedelkütusega rakettmootor - 4500 m/s, elektrokeemiline tõukejõud - 3000 m/s, plasmatõukur kuni 290 tuh. Teatavasti on spetsiifiline impulsi väärtus otseselt võrdeline ruutjuur RT temperatuurist düüsi ees. Selle (temperatuuri) omakorda määrab kütuse kütteväärtus. Parim näitaja seas keemilised kütused on paar berüllium + hapnik - 7200 kcal/kg. Uraan-235 kütteväärtus on ligikaudu 2 miljonit korda kõrgem. Kasulikult kasutatav energiahulk on aga vaid 1400 korda suurem. Kehtestatud piirangud disainifunktsioonid vähendage seda tahkefaasilise tuuma tõukejõu näitajat 2-3-ni (maksimaalne saavutatav RT temperatuur on umbes 3000 kraadi). Ja veel, tahkefaasilise tuumakütusega rakettmootori eriimpulss on ligikaudu 9000 m/s, võrreldes tänapäevaste vedelkütuse rakettmootorite 3500–4500 m/s. Vedelfaasilistel tuumamootoritel võib eriimpulss ulatuda 20 000 m/sek, gaasifaasilistel, kus RT temperatuur võib ulatuda kümnete tuhandete kraadideni, on eriimpulss 15-70 tuhat m/sek. Teine oluline parameeter, mis iseloomustab tõukejõusüsteemi (PS) või mootori massi täiuslikkust, on nende erikaal – PS-i (koos kütusekomponentidega või ilma) või mootori massi ja tekitatava tõukejõu suhe. Kasutatakse ka selle pöördsuurust, eritõukejõudu. Erikaal (tõukejõud) määrab õhusõiduki saavutatava kiirenduse ning selle tõukejõu ja kaalu suhte. Kaasaegsete vedelkütuse rakettmootorite erikaal on 7-20 kg. tõukejõud ühe tonni tühimassi kohta st. tõukejõu ja kaalu suhe ulatub 14-ni. NRE-del on ka hea tõukejõu ja kaalu suhe - kuni 10. Veelgi enam, hapnik-vesinikkütust kasutavate vedelkütusega rakettmootorite puhul on RT massi ja vesiniku massi suhe struktuur on vahemikus 7-8. Tahkefaasiliste tuumajõumootorite puhul vähendatakse seda parameetrit 3-5-ni, mis suurendab erikaal DU, võttes arvesse RT kaalu. Elektrilises tõukejõus piirab tõukejõudu 1 kg suur energiakulu. tõukejõud (10 kW kuni 1 MW). Olemasolevate elektrimootorite maksimaalne tõukejõud on mitu kilogrammi. Kui elektriline tõukejõusüsteem sisaldab täiendavaid elemente, mis on seotud elektrijõu toitega, on sellise jõuseadmega sõiduki tõukejõu ja kaalu suhe palju väiksem kui üks. See muudab võimatuks nende kasutamise kasulike koormate suunamiseks madala maa orbiidile (mõned elektrilised tõukejõumootorid saavad töötada ainult kosmose vaakumis). Elektrilisi tõukemootoreid on mõttekas kasutada ainult kosmoselaevades väikese tõukejõuga mootoritena orbiitide orienteerimiseks, stabiliseerimiseks ja korrigeerimiseks. Tänu töövedeliku väikesele voolukiirusele (kõrge eriimpulss) saab elektriajami pidevat tööaega mõõta kuudes ja aastates. Elektriliste tõukejõumootorite varustamine tuumareaktori elektriga võimaldab neid kasutada lendudeks Päikesesüsteemi äärealadele, kus päikesepaneelide võimsusest ei piisa. Seega on tuumamootorite peamiseks eeliseks teist tüüpi rakettmootorite ees nende suur eriimpulss, kõrge tõukejõu ja kaalu suhtega (kümned, sajad ja tuhanded tonnid tõukejõud oluliselt väiksema tühimassiga). NRE peamiseks puuduseks on võimsa läbistava kiirguse voo olemasolu ning kõrge radioaktiivsete uraaniühendite eemaldamine kasutatud RT-st. Sellega seoses on tuumajõul töötav rakettmootor maapealsete startide jaoks vastuvõetamatu. Töö tuumajõumootorite ja tuumaelektrijaamade loomisel NSV Liidus algas 50ndate keskel. 1958. aastal NSV Liidu Ministrite Nõukogu võttis vastu mitmeid resolutsioone tuumajõumootoritega rakettide loomise uurimistööde läbiviimise kohta. Teaduslik juhendamine usaldati M.V. Keldyshile, I.V. Kurtšatov ja S. P. Korolev. Töödesse kaasati kümneid uurimis-, projekteerimis-, ehitus- ja paigaldusorganisatsioone. Need on NII-1 (praegu Keldyshi uurimiskeskus), OKB-670 (peadisainer M.M. Bondaryuk), Aatomienergia Instituut (IAE, nüüd Kurtšatovi instituut) ning Füüsika ja Energeetika Instituut (praegu IPPE Leypunsky), teadusuuringud. Instrumenditehnika instituut (peadisainer A.S. Abramov), NII-8 (praegu Dolezhali nimeline Teadusliku Uurimise ja Projekteerimise Instituut - NIKIET) ja OKB-456 (nüüd Glushko järgi nime saanud MTÜ Energomash), NIITVEL (MTÜ "Luch", nüüd Podolsk Teadusliku Uurimise Tehnoloogiline Instituut – PNITI), NII-9 (praegu A. A. Bochvari järgi nime saanud anorgaaniliste materjalide kõrgtehnoloogiline uurimisinstituut – VNIINM) jne. OKB-1-s (aastal. Eksperimentaalne masinaehitus - TsKBEM, NPO Energia, RSC Energia nime saanud. Korolev) üheetapilise kavandi eskiis ballistiline rakett YAR-1 ja kaheastmeline tuumakeemiarakett YAR-2. Mõlemad nägid ette 140-tonnise tõukejõuga tuumajõumootorite kasutamist. Projektid olid valmis 30. detsembriks 1959. aastal. võitlusliku YAR-1 loomist peeti aga sobimatuks ja töö selle kallal peatati. YakhR-2 konstruktsioon sarnanes R-7-ga, kuid kuue esimese astme külgraketiplokiga, mis olid varustatud NK-9 mootoritega. Teine etapp (keskplokk) oli varustatud tuumajõumootoriga. Raketi stardimass oli 850-880 tonni. kandevõimega 35-40t. (arvestati ka varianti stardimassiga 2000 tonni, pikkusega 42 m, maksimaalse põikimõõduga 19 m, kandevõimega kuni 150 tonni). Kõikide YakhR-2 üksuste mootorid käivitati Maal. Sel juhul pandi tuumajõumootor tühikäigurežiimile (reaktori võimsus oli 0,1% nominaalsest ilma töövedeliku vooluta). Töörežiimile lülitumine viidi läbi lennu ajal mõni sekund enne külgplokkide eraldamist. 1959. aasta keskel OKB-1 väljastas mootoriinseneridele (OKB-670 ja OKB-456) tehnilised kirjeldused 200- ja 40-tonnise tõukejõuga tuumamootorite eelprojektide väljatöötamiseks. Pärast N-1 raske kanderaketiga töö alustamist kaaluti selle alusel kaheastmelise tuumajõumootoriga kanderaketi loomise küsimust teises etapis. See tagaks madalale Maa orbiidile suunatava kasuliku koormuse suurenemise mitte vähem kui 2–2,5 korda ja Kuu satelliidi orbiidil 75–90%. Kuid ka see projekt jäi lõpetamata – rakett N-1 ei lennanud kordagi. Tuumamootorite projekteerimise teostasid OKB-456 ja OKB-670. Nad lõpetasid mitu tahkefaasilise reaktoriga tuumajõumootori eelprojekti. Nii et OKB-456-s 1959. aastaks. Valmisid veemoderaatoriga mootorite RD-401 ja berülliummoderaatoriga RD-402 eelprojektid, mille vaakumtõukejõud oli 170 tonni. eritõukeimpulsiga 428 sek. Töövedelikuna oli vedel ammoniaak. Aastaks 1962 OKB-1 tehniliste kirjelduste kohaselt valmis projekt RD-404 tõukejõuga 203 tonni. tõukejõu eriimpulsiga 950 sek. (RT - vedel vesinik) ja 1963. a. - RD-405 tõukejõuga 40-50t. Siiski 1963. a kõik OKB-456 jõupingutused suunati gaasifaasiliste tuumajõumootorite arendamisele. OKB-670 töötas samadel aastatel välja mitu tahkefaasilise reaktori ja ammoniaagi-alkoholi seguga NRE projekti nagu RT. Eelprojekteerimiselt tuumajõumootorite reaalsete näidiste loomisele liikumiseks oli vaja lahendada veel palju küsimusi ja ennekõike uurida tuumareaktori kütuseelementide (kütuseelementide) toimivust kõrgel temperatuuril. Kurtšatov 1958. aastal tehti ettepanek luua selleks plahvatusohtlik reaktor (RVD, tänapäevane nimi on impulssgrafiitreaktor - IGR). Selle projekteerimine ja tootmine usaldati NII-8-le. RVD-s soojusenergia uraani lõhustamist ei juhitud väljapoole südamikku, vaid see kuumutati väga kõrged temperatuurid grafiit, millest (koos uraaniga) see koosnes. Selge on see, et selline reaktor sai töötada vaid lühikest aega – impulssidena, peatustega jahtumiseks. Metallosade puudumine südamikus võimaldas toota "rakette", mille võimsust piiras ainult grafiidi sublimatsioonitemperatuur. Aktiivse tsooni keskel oli õõnsus, milles asusid uuritavad proovid. Ka 1958. aastal. Semipalatinski polügoonil, mitte kaugel esimese aatomipommi katsetuspaigast, alustati vajalike hoonete ja rajatiste ehitamist. 1960. aasta mais-juunis Teostati reaktori füüsiline (“külm”) käivitamine ja aasta hiljem käivitati ridamisi grafiidivirna kuumutamisega 1000 kraadini. Keskkonnaohutuse tagamiseks ehitati stend "suletud" skeemi järgi - jäätmejahutusvedelikku hoiti enne atmosfääri laskmist gaasimahutites ja seejärel filtreeriti. Alates 1962. aastast IGR-is (RVD) viidi läbi NII-9 ja NII-1 tuumareaktorite jaoks välja töötatud erinevat tüüpi kütusevardade ja kütusesõlmede (FA) katsetused. 50. aastate teisel poolel viisid NII-1 ja IPPE läbi gaasikütuseelementide gaasidünaamika ja gaasifaasiliste reaktorite füüsika uuringud, mis näitasid gaasifaasiliste tuumajõumootorite loomise põhimõttelist võimalust. Sellise mootori töökambris tekkis seda ümbritseva solenoidi tekitatud magnetvälja abil "seisev" tsoon, milles uraan kuumutati temperatuurini umbes 9000 kraadi. ja soojendas seda tsooni läbivat vesinikku (kiirgusenergia neeldumise parandamiseks lisati sellele spetsiaalseid lisandeid). Osa tuumakütusest kandis paratamatult gaasivoolust kaasa, mistõttu tuli pidevalt kompenseerida uraani kadu. Gaasifaasilise tuumajõumootori eriimpulss võiks olla kuni 20 000 m/sek. Sellise mootoriga alustati tööd 1963. aastal. juures OKB-456 (NII-1 teaduslikul juhtimisel). 1962. aastal IPPE-s loodi eksperimentaalne stend IR-20 tahkefaasilise reaktoriga, milles vesi oli moderaatoriks. Sellel uuriti esimest korda tahkefaasiliste NRE reaktorite füüsikalisi parameetreid, mis olid järgnevate projektide aluseks. 1968. aastal Arvestades IR-20 stendil saadud kogemusi, ehitati siia füüsiline stend “Strela”, millele paigaldati reaktor, mis oli lennu prototüübi NRE reaktorile üsna lähedane konstruktsioon. Järgmine samm tuumajõumootori loomise suunas oli spetsiaalse katsestendi loomine maapealse tuumajõureaktori prototüübi katsetamiseks. 1964. aastal Välja anti valitsuse määrus Semipalatinski katsepolügoonis tuumajõumootorite katsetamiseks mõeldud pingikompleksi ehitamise kohta, mis sai nime "Baikal". Veebruariks 1965 IAE-s koostati Baikali kompleksi reaktori väljatöötamise tehnilised kirjeldused (see sai indeksi IVG-1, teadustöö kõrgtemperatuuriline gaasjahutusega). NII-8 (IAE teaduslikul juhtimisel) hakkab seda projekteerima. Kütusesõlmede arendamine ja tootmine on usaldatud NIITVELile. 1966. aastal Nõukogude esimese tahkefaasilise tuumajõumootori (sai indeksi 11B91 või RD-0410) väljatöötamine anti üle Himavtomatiki Voroneži projekteerimisbüroole (KBKhA) Ch. disainer A.D. Konopatov. 1968. aastal NPO Energomash (OKB-456) viis lõpule gaasifaasilise reaktoriga mootori eelprojekti väljatöötamise. Mootori tähisega RD-600 pidi olema umbes 600 tonni tõukejõudu. omamassiga umbes 60 tonni. Moderaatori ja reflektorina kasutati berülliumi ja grafiiti. RT - vesinik liitiumilisandiga. 24. mai 1968. aastal Välja anti valitsuse määrus, mis nägi ette kavandatud projekti alusel tuumajõumootori loomist, samuti selle katsetamiseks stendi baasi nimega “Baikal-2” ehitamist. Paralleelselt YARD 11B91 lennumudeli väljatöötamisega KBKhA-s loodi NII-1-s selle pingi prototüüp (IR-100). 1970. aastal Need tööd kombineeriti (programm sai indeksi 11B91-IR-100) ja kogu tuumajõusüsteemi pingi- ja lennumudelite projekteerimistööd koondati KBKhA-sse. Strela stendis asuvas IPPE-s viidi läbi esimese YARD 11B91-IR-100 reaktori füüsiline käivitamine. Selle kohta viidi läbi ulatuslik uurimisprogramm. Baikali kompleksi ehitamine kestis mitu aastat. Kompleks pidi koosnema kahest kaevandusest, kus eksperimentaalsed reaktorid langetati pukkkraana abil. 18. september 1972 IVG-1 reaktori füüsiline käivitamine toimus Baikali kompleksi esimese töökoha osana. Seda saaks kasutada ka tulevase tuumajõul töötava 20–40-tonnise tõukejõuga rakettmootori prototüübina. ja stendina uut tüüpi tuumkütuse katsetamiseks. Reaktoris oli berülliumreflektor ja moderaatoriks vesi. Selle südamik koosnes 31 kütusesõlmest. Tuumakütust jahutav vesinik võis soojeneda kuni 2500 kraadini ja spetsiaalses keskkanalis oli võimalik kätte saada kõik 3000. Elektri käivitamine toimus alles 1975. aasta märtsi alguses. mis oli seletatav vajadusega lõpetada katsestendi kompleksi kõigi hoonete ja rajatiste ehitus, teostada mahukaid kasutuselevõtutöid ja personali väljaõpet. Šahtide vahel asuvas maa-aluses punkris olid pillid. Teises, mis asub 800m kaugusel. seal oli juhtpaneel. Ohutu tsoonist pääses juhtpaneelile pooleteisekilomeetrise maa-aluse tunneli kaudu. Kaevanduse lähedal 150m sügavusel. Pandi sfääriline anum, millesse pumbati kõrge rõhu all gaasilist vesinikku. Kuumutatakse reaktorisse ligi 3000 kraadini. vesinik paiskus otse atmosfääri. Lõhustumisproduktide eraldumine oli aga lähedane tuumaelektrijaamade normaalse töö käigus tekkivatele radioaktiivsetele emissioonidele. Ja ometi ei tohtinud 24 tunni jooksul kaevandusele läheneda lähemale kui poolteist kilomeetrit ja kuu aega oli keelatud ka kaevandusele endale läheneda. 13 tööaasta jooksul käivitati IVG-1 reaktor 28 “kuumkäivitust”. Nelja katsesüdamiku osana testiti umbes 200 gaasijahutusega kütusesõlme. Mitme sõlme kasutusiga nimivõimsusel oli 4000 sekundit. Paljud nende testide tulemused ületavad oluliselt USAs tuumajõuprogrammi töö käigus saadud tulemusi, näiteks saavutas IVG-1 reaktori südamikus maksimaalne soojuseraldumise tihedus 25 kW/cc. võrreldes ameeriklaste 5,2-ga oli vesiniku temperatuur kütusesõlmede väljalaskeava juures umbes 2800 kraadi versus 2300 ameeriklastel. 1977. aastal teine-A pandi tööle töökoht stendikompleks "Baikal", millel 17.09.1977.a Viidi läbi esimene tuumajõumootori 11B91-IR-100 pinkreaktori füüsiline käivitamine, mis sai nimetuse IRGIT. Kuus kuud hiljem, 27. märtsil 1978. aastal viidi läbi elektrikäivitus. Mille jooksul saavutati võimsus 25 MW (15% projektist), vesiniku temperatuur oli 1500 kraadi, tööaeg 70 sekundit. Katsete ajal 3. juulil 1978. a. ja 11. august 1978. a Saavutati võimsus 33 MW ja 42 MW, vesiniku temperatuur oli 2360 kraadi. 70ndate lõpus ja 80ndate alguses viidi pingikompleksis läbi veel kaks katseseeriat - teine ja kolmas 11B91-IR-100 seade. Jätkusid IGR ja IVG reaktorite kütusesõlmede katsetamine ning käimas oli konstruktsioonide ehitamine eesmärgiga tellida teine-B töökoht vedelvesiniku mootori katsetamiseks. Samal ajal viidi Moskva lähedal Zagorskis asuvas stendis läbi nn "külma" 11B91X mootori katsetused, millel polnud tuumareaktorit. Vesinikku kuumutati spetsiaalsetes soojusvahetites tavapärastest hapnik-vesinikpõletitest. Aastaks 1977 Kõik “külma” mootori testimisega seotud probleemid said lahendatud (üksused võisid töötada tunde). Põhimõtteliselt loodi tuumajõul töötav mootor ja selle lennukatseteks ettevalmistamine oli veel mitme aasta küsimus. 11B91 YARD oli heterogeense termilise neutronreaktoriga, moderaatoriks oli tsirkooniumhüdriid, reflektoriks berüllium, uraani- ja volframkarbiididel põhinev tuumkütuse materjal, mille uraan-235 sisaldus oli umbes 80%. See oli suhteliselt väike metallist silinder, mille läbimõõt oli umbes 50 cm. ja umbes meeter pikk. Sees on 900 peenikest varda, mis sisaldavad uraankarbiidi. NRE reaktor oli ümbritsetud berülliumi neutronreflektoriga, millesse olid põimitud trumlid, mis olid ühelt poolt kaetud neutronite neelduriga. Nad täitsid juhtvarraste rolli – olenevalt sellest, kumb pool trumlitest oli suunatud südamiku poole, neelasid nad rohkem või vähem neutroneid, reguleerides rektori võimsust (ameeriklastel oli sama skeem). Umbes 1985. aastal YARD 11B91 võiks teha oma esimese kosmoselennu. Kuid seda ei juhtunud mitmel põhjusel. 80. aastate alguseks oli saavutatud märkimisväärseid edusamme ülitõhusate vedelkütuse rakettmootorite väljatöötamisel, mis koos Kuu ja teiste Päikesesüsteemi lähiplaneetide uurimise plaanidest loobumisega seadis kahtluse alla. tuumakütusega rakettmootorite loomise teostatavust. Tekkinud majandusraskused ja nn “perestroika” viisid selleni, et kogu kosmosetööstus sattus “häbisse” ja 1988. a. NSV Liidus lõpetati töö tuumajõul. Idee kasutada loomiseks elektrit joa tõukejõud K. E. Tsiolkovski väljendas seda juba 1903. aastal. Esimene eksperimentaalne elektrimootor loodi Gas Dynamics Laboratory'is (Leningrad) V. P. Glushko juhtimisel aastatel 1929–1933. Elektrimootorite loomise võimalust hakati uurima 50ndate lõpus IAE-s (L.A. Artsimovitši juhtimisel), NII-1-s (V.M.Ievlevi ja A.A. Porotnikovi juhtimisel) ja paljudes teistes organisatsioonides. Seega viis OKB-1 läbi uuringud, mille eesmärk oli luua tuumaelektriline tõukejõumootor. 1962. aastal LV N1 esialgne projekt hõlmas "Raskete planeetidevaheliste kosmoselaevade tuumaenergia tõukejõu materjale". 1960. aastal Välja anti valitsuse määrus elektriajamiga töökorralduse kohta. Lisaks IAE-le ja NII-1-le oli töösse kaasatud kümneid teisi uurimisinstituute, projekteerimisbüroosid ja organisatsioone. Aastaks 1962 NII-1 juures loodi erosioonitüüpi impulssplasmamootor (PPD). SPD-s moodustub plasma tahke dielektriku (fluoroplast-4, tuntud ka kui teflon) aurustumisel (ablatsioonil) impulss- (säde)lahendusega, mis kestab mitu mikrosekundit (impulsi võimsus 10-200 MW), millele järgneb elektromagnetiline kiirendus. plasmast. Sellise mootori esimesed elukatsed algasid 27. märtsil ja kestsid 16. aprillini 1962. aastal. Keskmise energiatarbimisega 1 kW (impulss - 200 MW) oli tõukejõud 1 g. - veojõu “hind” 1 kW/g. Kosmoses katsetamiseks oli tõukejõu “hind” ligikaudu 4 korda madalam. Sellised parameetrid saavutati 1962. aasta lõpuks. Uus mootor tarbis 0,2 g tõukejõu tekitamiseks 50 W (impulsivõimsus 10 MW). (hiljem tõsteti veojõu “hind” 85W-ni aastas). 1963. aasta märtsis Loodi ja testiti IPD-l põhineva kosmoseaparaadi stabiliseerimissüsteemi kaugjuhtimispulti, mis sisaldas kuut mootorit, pingemuundurit (sädelahenduse tekitasid kondensaatorid võimsusega 100 μF pingega 1 kV), tarkvara lülitusseadet. , kõrgepinge hermeetilised pistikud ja muud seadmed. Plasma temperatuur ulatus 30 tuhande kraadini. ja väljalaske kiirus on 16 km/sek. Elektrilise tõukejõuga kosmoselaeva (Zond-tüüpi planeetidevahelise jaama) esimene start oli kavandatud 1963. aasta novembrisse. Käivitamine 11. novembril 1963. aastal lõppes kanderaketiga avariiga. Alles 30. novembril 1964. a Zond-2 sond, mille pardal oli elektriline tõukejõusüsteem, startis edukalt Marsi suunas. 14. detsember 1964 Maast enam kui 5 miljoni km kaugusel lülitati sisse plasmamootorid (gaasidünaamilised mootorid olid sel ajal välja lülitatud), mida toidavad päikesepatareid. 70 min jooksul. kuus plasmamootorit säilitasid jaama vajaliku orientatsiooni kosmoses. USA-s 1968. aastal Sidesatelliit “LES-6” lasti orbiidile nelja erosiooni-IPD-ga, mis töötasid üle 2 aasta. Sest edasine töö ERD andmetel korraldati Fakel OKB (Kaliningradis asuva B.S. Stechkin OKB baasil). Fakeli disainibüroo esimene arendus oli Zond-2 IPD lähedal asuvate sõjalise otstarbega kosmoselaevade (Horizon satelliit) stabiliseerimis- ja orientatsioonisüsteemi elektriline tõukejõusüsteem. Alates 1971. aastast Meteoroloogilise satelliidi Meteor orbiidi korrigeerimise süsteemis kasutati kahte Fakeli disainibüroo plasmamootorit, millest igaüks kaalus 32,5 kg tarbis umbes 0,4 kW, arendades samal ajal umbes 2 g tõukejõudu. heitgaasi kiirus oli üle 8 km/sek ja RT (kokkusurutud ksenooni) kogus 2,4 kg. Alates 1982. aastast Geostatsionaarsed sidesatelliidid “Luch” kasutavad OKB “Fakel” välja töötatud elektrilisi jõuseadmeid. Kuni 1991. aastani Elektrilised tõukemootorid töötasid edukalt 16 kosmoseaparaadil. Lisateavet elektriajami kohta arutatakse veebisaidi eraldi lehel. Loodud elektrimootorite tõukejõudu piiras pardal olevate energiaallikate elektriline võimsus. Elektrilise jõuseadme tõukejõu tõstmiseks mitme kilogrammini oli vaja tõsta võimsust mitmesaja kilovatini, mis traditsiooniliste meetoditega (patareid ja päikesepaneelid). Seetõttu alustasid IPPE, IAE ja teised organisatsioonid paralleelselt elektriajamiga tööga tööd tuumareaktori soojusenergia otseseks muundamiseks elektrienergiaks. Energia muundamise vaheetappide välistamine ja liikuvate osade puudumine võimaldas luua kompaktseid, kergeid ja töökindlaid piisavalt suure võimsuse ja tööeaga elektrijaamu, mis sobivad kasutamiseks kosmosesõidukitel. 1965. aastal OKB-1 töötas koos IPPE-ga välja meeskonnaga planeetidevahelise kosmoselaeva tuumaelektrilise tõukejõusüsteemi YaERD-2200 eelprojekti. Jõuseade koosnes kahest plokist (mõlemal oli oma tuumajaam), kummagi ploki elektrivõimsus oli 2200 kW, tõukejõud 8,3 kg. Magnetoplasma mootori eriimpulss oli umbes 54 000 m/sek. Aastatel 1966-70. N1M kanderaketiga välja lastud Marsi kompleksi jaoks töötati välja termilise tuumaelektrijaama (11B97) ja elektrilise tõukejõusüsteemi eelprojekt. Tuumaelektriline tõukejõusüsteem pandi kokku eraldi plokkidest, ühe ploki elektrivõimsus oli kuni 5 MW. elektriline tõukejõud - 9,5 kg. eritõukejõu impulsiga 78000 m/sek. Võimsate tuumaenergiaallikate loomine võttis aga oodatust palju kauem aega. Esiteks praktiline kasutamine , konstruktsiooni lihtsuse ja väikese kaalu tõttu leiti radioisotoopide termoelektrilised generaatorid (RTG), mis kasutasid radioaktiivsete isotoopide (näiteks poloonium-210) spontaanse lõhustumise soojust. Termoelektriline muundur oli sisuliselt tavaline termopaar. Kuid RTG-de suhteliselt madal energiamahukus ja kasutatud isotoopide kõrge hind piirasid nende kasutamist oluliselt. Parimad väljavaated olid termoelektriliste ja termoelektriliste energiamuundurite kasutamisel koos tuumareaktoritega, mis on kombineeritud üheks üksuseks (konverterreaktor). Katsetada IEA-s (koos NPO Luchiga) 1964. aastal väikese suurusega reaktor-konverteri loomise võimalust. Loodi eksperimentaalne installatsioon “Romashka”. Südamikus tekkiv soojus soojendas reaktori välispinnal asuvat termoelektrimuundurit, mis koosnes suurest hulgast räni-germaanium pooljuhtvahvlitest, nende teist pinda jahutas aga radiaator. Elektri võimsus oli 500 W. reaktori soojusvõimsusel 40 kW. "Romashka" katsetused peatati peagi, sest juba katsetati palju suurema võimsusega tuumajaama BES-5 (Buk). 2800 W elektrivõimsusega tuumaelektrijaama BES-5 väljatöötamine, mis on ette nähtud USA-A radarluure kosmoselaeva seadmete toiteks, algas 1961. aastal. MTÜ "Red Star" juures IPPE teadusliku juhtimise all. Kosmoselaeva US-A esimene lend (3. oktoober 1970, “Cosmos-367”) oli ebaõnnestunud – tuumaelektrijaam BES-5 töötas 110 minutit. mille järel reaktori südamik sulas. Järgmised 9 modifitseeritud tuumaelektrijaama käivitamist olid edukad 1975. aastal. USA-A kosmoseaparaadi võttis vastu merevägi. Jaanuaris 1978 USA-A kosmoselaeva (Cosmos -954) rikke tõttu langesid Kanada territooriumile Buki tuumaelektrijaama killud.Kokku (enne dekomisjoneerimist 1989. aastal) viidi nende kosmoselaevadega läbi 32 starti Paralleelselt a. töö termoelektriliste traatgeneraatoritega tuumaelektrijaamade loomisel - tehti töid termomuunduritega tuumaelektrijaamade juures, millel oli suurem kasutegur, kasutusiga ja kaalu-suurusomadused Termioonilised tuumaelektrijaamad kasutavad pinnalt termoemissiooni efekti Piisavalt kuumutatud juhist. Suure võimsusega termomuundurite testimiseks loodi 1964. aastal Kiievi baasis reaktor (1970. aastal ilmus sama baas Alma-Atasse).Töö tegid kaks arendajat - NPO-s " Red Star" (IPPE teaduslik juhtimine) töötati välja Topazi tuumaelektrijaam, mille elektrivõimsus on 5-6,6 kW. radari luuresatelliitide jaoks arendas Energovak-TsKBM (RRC Kurchatovi Instituudi teaduslik juhtimine) Jenissei tuumaelektrijaama telesatelliidi Ekran-AM jaoks. Topazi tuumaelektrijaama katsetati kaks korda kosmoses kosmoselaeva Plasma-A pardal (2. veebruar 1987, Cosmos-1818 ja 10. juuli 1987, Cosmos-1867). Aastase disainieaga töötas Topaz juba teisel lennul üle 11 kuu, kuid stardid peatusid seal. Töö Jenissei tuumaelektrijaamas peatati maapealse katsetamise etapis, kuna töö lõpetati kosmoselaevaga, mille jaoks see oli ette nähtud. Lisateavet kosmoselaevade tuumaenergiaallikate kohta arutatakse aadressil eraldi leht saidile. 1970. aastal NPO Energomash töötas välja kosmose tuumaelektrijaama eelprojekti koos gaasifaasilise reaktoriga (lõhustuva materjali mittevoolava tsooniga) EU-610 elektrivõimsusega 3,3 GW. Töö käigus tekkinud probleemid ei võimaldanud aga seda projekti ellu viia. 1978. aastal NPO Krasnaya Zvezda töötas välja tehnilised ettepanekud Zarya-3 tuumajõusüsteemi kahe versiooni jaoks, mille elektrivõimsus on 24 kW ja kasutusiga üle aasta. Esimene variant on Topaz-1 tuumaelektrijaama modifikatsioon, teine oli originaalse disainiga (soojustorudega kaug-TEC-d). Töö paigaldistega peatati ühenduse puudumise tõttu konkreetse kosmoselaevaga. Ajavahemikul 1981-86. Tehti palju projekteerimis- ja katsetöid, mis viitasid põhimõttelisele võimalusele pikendada tuumaelektrijaamade kasutusiga 3-5 aastani ja elektrivõimsust 600 kW-ni. 1982. aastal NPO Energia (TsKBEM) töötas Moskva oblasti pädevuse kohaselt välja tehnilise ettepaneku 550 kW elektrivõimsusega interorbitaalse tuumapuksiiri Hercules jaoks, mis viidi võrdlusorbiidile 200 km kõrgusel. Energia-Buran kompleks või kanderakett Proton. 1986. aastal töötati välja tehniline ettepanek Energia kanderaketi võrdlusorbiidile saadetud orbitaalse tuumaelektrilise tõukejõusüsteemiga puksiiri kasutamiseks kuni 100 tonni kaaluvate kasulike koormate geostatsionaarsele orbiidile transportimiseks. Kuid neid töid ei jätkatud. Seega ei loonud NSV Liit kunagi tõeliselt toimivat tuumaelektrijõusüsteemi, kuigi tuumaelektrijaamu kasutati edukalt seeriaviisilistel kosmoselaevadel. Esimene ja ainus kosmoseaparaat, millel oli elektriajamiga tuumajaam, oli Ameerika Snapshot, mis lasti välja 3. aprillil 1965. aastal. Konverterreaktori elektrivõimsus oli 650 W. Seadmele paigaldati eksperimentaalne ioonmootor. Ent juba esimene elektrimootori käivitamine (43. lennupäeval) viis reaktori hädaseiskamiseni. Võib-olla olid selle põhjuseks elektriajami tööga kaasnenud kõrgepinge rikked, mille tulemusena saadeti valekäsk reaktori reflektori lähtestamiseks, mis viis selle seiskamiseni. 1992. aastal USA ostis Venemaalt kaks Jenissei tuumaelektrijaama. Ühte reaktorit pidi kasutama 1995. aastal. aastal “Kosmoseeksperiment tuumakäituriga”. Siiski 1996. a projekt suleti. USA-s on tuumajõumootorite loomise probleemi uuritud Los Alamose laboris alates 1952. aastast. 1957. aastal Algas töö Roveri programmi kallal. Erinevalt NSV Liidust, kus viidi läbi kütusesõlmede ja muude mootorielementide elementide kaupa katsetamist, asus USA kogu reaktori korraga loomise ja katsetamise teele. Esimest reaktorit, mis kannab nime KIWI-A, katsetati 1. juulil 1959. aastal. spetsiaalsel väljaõppeväljakul Nevadas. See oli homogeenne reaktor, mille südamik oli kokku pandud kaitsmata plaatidest, mis koosnesid grafiidi ja 90%-ni rikastatud uraan-235 oksiidi segust. Raske vesi toimis neutronite moderaatorina. Uraanioksiid ei talunud kõrgeid temperatuure ning plaatidevahelisi kanaleid läbiv vesinik suutis soojeneda vaid 1600 kraadini. Nende reaktorite võimsus oli vaid 100 MW. Kiwi-A testid, nagu ka kõik järgnevad, viidi läbi avatud väljutamisega. Heitgaasitoodete aktiivsus oli madal ja katsealal töödele piiranguid praktiliselt ei kehtestatud. Reaktori katsetused lõpetati 7. detsembril 1961. aastal. (viimasel käivitamisel südamik hävis ja plaatide killud paisati heitgaasivoolu). Tuumamootorite kuue "kuuma katse" tulemused osutusid väga julgustavateks ja 1961. aasta alguses. koostati aruanne vajaduse kohta katsetada reaktorit lennu ajal. Peagi hakkas aga esimestest õnnestumistest tulenev “peapööritus” üle minema ning arusaam, et tuumajõusüsteemi loomise teel on palju probleeme, mille lahendamine nõuaks palju aega ja raha. Lisaks on edusammud lahingrakettide keemiamootorite loomisel jätnud ainult kosmosevaldkonna tuumajõumootorite kasutamiseks. Hoolimata asjaolust, et Kennedy administratsiooni tulekuga Valgesse Majja (1961. aastal) töötage lennuki kallal tuumamootor lõpetati, nimetati Roveri programm üheks neljast kosmosevallutamise prioriteetsest valdkonnast ja seda arendati edasi. Tuumajõul töötava mootori lennuversiooni loomiseks võeti kasutusele uued programmid "Rift" (RIFT - Reactor In Flight Test) ja "Nerva" (NERVA - raketisõidukite tuumamootor). Kiwi seeria reaktorite katsetamine jätkus. 1. september 1962 Katsetati vedelal vesinikul töötavat 1100 MW võimsusega Kiwi-V-d. Uraanoksiid asendati kuumakindlama karbiidiga, lisaks hakati vardaid katma nioobiumkarbiidiga, kuid katsetamise käigus, kui üritati saavutada disaini temperatuur reaktor hakkas kokku kukkuma (plaaditükid hakkasid düüsi kaudu välja lendama). Järgmine start toimus 30. novembril 1962. aastal. aga 260 sek pärast. Töötamise ajal katse peatati tugeva vibratsiooni ilmnemise tõttu reaktoris ja väljalaskevoolus leegi sähvatuse tõttu. Nende rikete tagajärjel kavandati 1963. a. Kiwi-V reaktorite katsetused lükati järgmisesse aastasse. Augustis 1964 Viidi läbi veel üks katse, mille käigus töötas mootor 900 MW võimsusel üle kaheksa minuti, arendades tõukejõudu 22,7 tonni. väljalaskekiirusel 7500 m/sek. Päris 1965. aasta alguses. viidi läbi viimane katse, mille käigus reaktor hävis. See viidi kiire "kiirenduse" tulemusel teadlikult plahvatuspunkti. Kui tavaliselt nõuab reaktori nullvõimsuselt täisvõimsusele üleminek kümneid sekundeid, siis selles katses määrati sellise ülemineku kestus ainult juhtvarraste inertsiga ja ligikaudu 44 millisekundit pärast nende ülekandmist täisvõimsusele. jõuasendis toimus 50–60 kg plahvatus. trinitrotolueen. Rifti programm hõlmas Saturn-V raketi starti, millel põhines eksperimentaalne reaktor ballistiline trajektoor kuni 1000 km kõrgusele. ja nende järgnev langemine lõunaosa Atlandi ookean. Enne vette laskmist tuli tuumareaktor õhku lasta (kiirgusohutusele mõtlesid tol ajal vähesed). Kuid aasta-aastalt programm viibis ja seda lõpuks ei rakendatud. NERVA mootoriga töötamise esimeses etapis põhines see veidi modifitseeritud Kiwi-V reaktoril, mida kutsuti NERVA-NRX (Tuumarakett Eksperimentaalne - Nuclear Rocket Experimental). tuumarakett eksperimentaalne). Kuna selleks ajaks polnud veel leitud materjali, mis oleks võimeline töötama 2700–3000 kraadi juures. ja seista kuuma vesinikuga hävitamisele vastu, otsustati vähendada Töötemperatuur ja eriimpulss oli piiratud 8400 m/sek. Reaktori katsetusi alustati 1964. aastal, saavutati võimsus 1000 MW ja tõukejõud ligikaudu 22,5 tonni. väljalaskekiirus on üle 7000 m/s. 1966. aastal Esimest korda testiti mootorit täisvõimsusel 1100 MW. Mille kallal ta töötas 28 minutit. (110 minuti tööst). Vesiniku temperatuur reaktori väljalaskeava juures ulatus 2000 kraadini, tõukejõud oli 20 tonni.Programmi järgmises etapis plaaniti kasutada võimsamaid Phoebuse reaktoreid (Phoebus ja seejärel Pewee). NERVA mootorile täiustatud tahkefaasilise grafiitreaktorite väljatöötamist Phoebuse programmi raames on Los Alamose laboris tehtud alates 1963. aastast. Esimesel neist reaktoritest on ligikaudu samad mõõtmed kui Kiwi-V-l (läbimõõt 0,813 m, pikkus 1,395 m), kuid see on mõeldud ligikaudu kaks korda suurema võimsusega. Selle reaktori baasil oli kavas luua mootor NERVA-1. Järgmine modifikatsioon võimsusega umbes 4000–5000 MW pidi kasutama NERVA-2 mootorit. Sellel mootoril on tõukejõud vahemikus 90-110 t. väljalaskekiirus oleks pidanud olema kuni 9000 m/s. Mootori kõrgus on umbes 12 m. välisläbimõõt - 1,8 m. Töövedeliku kulu 136kg/s. NERVA-2 mootori kaal oli ligikaudu 13,6 tonni. Rahaliste raskuste tõttu loobuti peagi mootorist NERVA-2 ja mindi üle 34-tonnise tõukejõuga suurema võimsusega mootori NERVA-1 projekteerimisele. väljavoolukiirusega 8250 m/s. Selle mootori reaktori NRX-A6 esimene katsetus viidi läbi 15. detsembril 1967. aastal. Juunis 1969 Toimusid eksperimentaalse NERVA XE mootori esimesed kuumad katsetused tõukejõul 22,7 tonni. Mootori tööaeg kokku oli 115 minutit, starti tehti 28 korda. NERVA-1 YARDil oli homogeenne 1 m läbimõõduga südamikuga reaktor. ja kõrgus 1,8 m. mis koosneb 1800 varda kuusnurksest kütuseelemendist (tuumkütuse kontsentratsioon 200 - 700 mg/cc). Reaktoril oli umbes 150 mm paksune berülliumoksiidist valmistatud rõngasreflektor. Reaktori jõupaak on valmistatud alumiiniumisulamist, sisemine kiirguskaitse on valmistatud komposiitmaterjalist (boorkarbiid–alumiinium–titaanhüdriid). Reaktori ja turbopumba agregaatide vahele saab paigaldada ka täiendava väliskaitse. NASA pidas mootorit plaanitud lennuks Marsile sobivaks. See pidi olema paigaldatud kanderaketi Saturn 5 ülemisele astmele. Selline kandur võiks viia kosmosesse kaks või kolm korda rohkem kasulikku lasti kui selle puhtalt keemiline versioon. Aga enamik Nixoni administratsioon tühistas Ameerika kosmoseprogrammi. Ja see peatus 1970. aastal. Rakettide Saturn-5 tootmine tegi lõpliku punkti tuumajõumootorite kasutamise programmile. Los Alamoses jätkus töö Pewee mootoritega Roveri programmi raames kuni 1972. aastani. pärast mida programm lõpuks suleti. Peamine erinevus meie tuumamootorite ja Ameerika mootorite vahel on see, et need olid heterogeensed. Homogeensetes (ühtlastes) reaktorites segatakse tuumkütus ja moderaator. Kodumaises NRE-s kontsentreeriti tuumkütus kütusevarrastesse (eraldi moderaatorist) ja suleti kaitsva kestaga, nii et moderaator töötas palju madalamatel temperatuuridel kui Ameerika reaktorites. See võimaldas loobuda grafiidist ja kasutada moderaatorina tsirkooniumhüdriidi. Selle tulemusena oli reaktor palju kompaktsem ja kergem kui grafiit. See koos nõukogude disainerite leitud varraste kujuga (ristlõikes neli labaga ja pikkuses keerdunud) võimaldas märkimisväärselt vähendada varraste hävimise tagajärjel tekkivat uraani kadu (see ei olnud võimalik hävitamine täielikult kõrvaldada). Tahkefaasilise tuumajõumootorite arendamise ja ehitamise alal on hetkel märkimisväärne kogemus vaid USA-l ja Venemaal, kes vajadusel suudavad selliseid mootoreid luua lühikese ajaga ja taskukohase hinnaga. IGR ja IVG-1 reaktorikompleksid kuuluvad nüüd Kasahstani Vabariigi riiklikule tuumakeskusele. Seadmed on hoitud suhteliselt töökorras. Võimalik, et Kuu ja Marsi lennuprogrammidega töö jätkamine äratab huvi tahkefaasiliste tuumajõumootorite vastu. Lisaks võib tuumajõumootorite kasutamine oluliselt laiendada Päikesesüsteemi uurimise piire, vähendades kaugetele planeetidele jõudmiseks kuluvat aega. 2010. aastal Venemaa president Medvedev andis korralduse luua kosmosetranspordi- ja energiamoodul, mis põhineb ioonelektrimootoritel põhinevatel tuumaelektrijaamadel. Reaktori loomisega tegeleb NIKIET. Keldyshi keskus loob tuumajõusüsteemi ning RSC Energia transpordi- ja energiamooduli ise. Gaasiturbiini muunduri elektriline väljundvõimsus nominaalrežiimil on 100-150 kW. RT-na tehakse ettepanek kasutada ksenooni. elektrilise tõukejõu eriimpulss 9000-50000m/sek. ressurss 1,5-3 aastat. Paigalduse kaal ja mõõtmed peavad võimaldama selle käivitamiseks kasutada Protoni ja Angara kanderakette. Maapinna testid Töötav prototüüp algab 2014. aastal ning 2017. aastaks on tuumamootor valmis kosmosesse saatmiseks (2003. aastal alustas ka NASA sarnast programmi, kuid siis rahastamine peatati). Kogu projekti arendamiseks kulub 17 miljardit rubla. Oota ja vaata.
Eelmise aasta lõpus vene raketiväed strateegiline eesmärk katsetas täiesti uut relva, mille olemasolu peeti varem võimatuks. Tuumajõul töötav tiibrakett, mida sõjalised eksperdid nimetavad 9M730-ks, on täpselt see uus relv, millest president Putin oma pöördumises föderaalassambleele rääkis. Arvatavasti viidi raketikatsetus läbi katsepaigas Uus maa, ligikaudu 2017. aasta sügise lõpus, kuid täpseid andmeid niipea ei kustutata. Arvatavasti on raketi arendajaks ka Novaator Experimental Design Bureau (Jekaterinburg). Pädevate allikate sõnul tabas rakett sihtmärki tavarežiimil ja katsetused loeti igati õnnestunuks. Järgmisena ilmusid meedias väidetavad fotod stardist (ülal) uus rakett tuumaga elektrijaam ja isegi kaudne kinnitus, mis on seotud Rosatomi märkidega Il-976 LII Gromovi "lendava labori" olemasoluga eeldataval testimise ajal katsepaiga vahetus läheduses. Küsimusi tekkis aga veelgi. Kas raketi deklareeritud võime lennata piiramatul kaugusel on realistlik ja kuidas see saavutatakse?
Tuumajaamaga tiibraketti omadused
Vahetult pärast Vladimir Putini kõnet meedias ilmunud tuumarelvadega tiibraketti omadused võivad erineda tegelikest, mis selguvad hiljem. Praeguseks on avalikuks tulnud järgmised andmed raketi suuruse ja jõudlusnäitajate kohta:Pikkus
- avaleht- vähemalt 12 meetrit,
- marssima- vähemalt 9 meetrit,
Raketi korpuse läbimõõt- umbes 1 meeter,
Korpuse laius- umbes 1,5 meetrit,
Saba kõrgus- 3,6 - 3,8 meetrit
Venemaa tuumajõul töötava tiibraketti tööpõhimõte
Tuumajõuliste rakettide väljatöötamisega tegeles korraga mitu riiki ja arendus algas juba kaugetel 1960ndatel. Inseneride pakutud konstruktsioonid erinesid ainult üksikasjades, lihtsustatult võib tööpõhimõtet kirjeldada järgmiselt: tuumareaktor soojendab spetsiaalsetesse mahutitesse sisenevat segu (erinevad valikud, alates ammoniaagist kuni vesinikuni), millele järgneb eraldumine läbi düüside all. kõrgsurve. Küll aga versioon tiibraketist, millest ta rääkis Venemaa president, ei sobi ühegi varem välja töötatud kujunduse näitega.Fakt on see, et Putini sõnul on raketi lennuulatus peaaegu piiramatu. Seda ei saa mõistagi mõista nii, et rakett võib lennata aastaid, kuid seda võib pidada otseseks märgiks, et selle lennuulatus on kordades suurem kui tänapäevaste tiibrakettide lennuulatus. Teine punkt, mida ei saa ignoreerida, on samuti seotud deklareeritud piiramatu lennuulatusega ja vastavalt ka tiibraketti jõuallika tööga. Näiteks RD-0410 mootoris testitud heterogeense termilise neutronreaktori, mille töötasid välja Kurchatov, Keldysh ja Korolev, katseaeg oli vaid 1 tund ja sellisel juhul ei saa olla piiramatut lennuulatust. tuumajõul töötav tiibrakett.kõne.
Kõik see viitab sellele, et Venemaa teadlased on välja pakkunud täiesti uue, varem läbimõtlemata konstruktsioonikontseptsiooni, milles kuumutamiseks ja sellele järgnevaks düüsist väljutamiseks kasutatakse ainet, millel on palju ökonoomne ressurss pikkade vahemaade jooksul. Näiteks võib see olla täiesti uut tüüpi tuumahingamismootor (NARE), mille töömass on atmosfääriõhk, pumbatakse kompressorite abil töömahutitesse, kuumutatakse tuumaseadmega ja lastakse seejärel läbi düüside.
Väärib märkimist ka Vladimir Putini kuulutatud tiibrakett tuumajõuseadmega suudab lennata ümber õhutõrje aktiivsete tsoonide ja raketitõrje ning hoida sihtmärgini jõudmist ka madalal ja ülimadalal kõrgusel. See on võimalik ainult siis, kui varustada rakett maastikku jälgivate süsteemidega, mis on vastupidavad vaenlase elektrooniliste sõjapidamissüsteemide tekitatud häiretele.
Pulsihoov töötati välja vastavalt 1945. aastal Los Alamose uurimislabori dr S. Ulami pakutud põhimõttele, mille kohaselt on energia (kütuse) allikana ülitõhus ruum. raketiheitja tehakse ettepanek kasutada tuumalaengut.
Neil päevil, nagu ka paljudel järgnevatel aastatel, olid tuuma- ja termotuumalaengud kõigi teistega võrreldes võimsaimad ja kompaktsemad energiaallikad. Nagu teate, oleme praegu avastamas võimalusi veelgi kontsentreerituma energiaallika juhtimiseks, kuna oleme esimese antiainet kasutava üksuse väljatöötamise alal juba üsna edasijõudnud. Kui lähtume ainult saadaolevast energiahulgast, annavad tuumalaengud konkreetse tõukejõu üle 200 000 sekundi ja termotuumalaengud kuni 400 000 sekundit. Need konkreetsed tõukejõu väärtused on enamiku lendude puhul liiga kõrged Päikesesüsteem. Veelgi enam, "puhtal" tuumkütuse kasutamisel tekib palju probleeme, mis isegi praegusel ajal pole veel täielikult lahendatud. Niisiis tuleb plahvatuse käigus vabanev energia üle kanda töövedelikule, mis soojeneb ja voolab seejärel mootorist välja, tekitades tõukejõu. Vastavalt tavapärastele meetoditele sellise probleemi lahendamiseks asetatakse tuumalaeng „põlemiskambrisse“, mis on täidetud töövedelikuga (näiteks vee või muu vedela ainega), mis aurustub ja seejärel paisub suuremal või vähemal määral. diabeet düüsis.
Selline süsteem, mida me nimetame impulss-tuumajõuks sisemine tegevus, on väga tõhus, kuna tõukejõu tekitamiseks kasutatakse kõiki plahvatusprodukte ja kogu töövedeliku massi. Ebastabiilne töötsükkel võimaldab sellisel süsteemil arendada põlemiskambris kõrgemat rõhku ja temperatuure ning selle tulemusena suuremat eritõukejõudu võrreldes pideva töötsükliga. Asjaolu, et plahvatused toimuvad teatud mahus, seab aga olulised piirangud kambri rõhule ja temperatuurile ning sellest tulenevalt ka konkreetse tõukejõu saavutatavale väärtusele. Seda silmas pidades, vaatamata sisemise impulss-NRE paljudele eelistele, osutus väline impulss-NRE tuumaplahvatuste käigus vabaneva hiiglasliku energiakoguse kasutamise tõttu lihtsamaks ja tõhusamaks.
Välise toimega tuumajõumootori puhul ei osale kogu kütuse ja töövedeliku mass joa tõukejõu tekitamisel. Kuid siin isegi madalama efektiivsusega. Kasutatakse rohkem energiat, mille tulemuseks on tõhusam süsteemi jõudlus. Väline impulss-TEJ (edaspidi lihtsalt impulss-TUJ) kasutab plahvatusenergiat suur kogus väikesed tuumalõhkepead raketi pardal. Need tuumalaengud paisatakse järjestikku raketist välja ja plahvatatakse selle taga teatud kaugusel ( joonis allpool). Iga plahvatusega põrkab osa suure tiheduse ja kiirusega plasma kujul paisuvaid gaasilisi lõhustumisfragmente raketi alusega – tõukuriplatvormiga. Plasma hoog kandub edasi tõukeplatvormile, mis liigub edasi suure kiirendusega. Kiirendust vähendatakse summutusseadmega mitmele g raketi ninaruumis, mis ei ületa inimkeha vastupidavuse piire. Pärast kokkusurumistsüklit viib summutusseade tõukeplatvormi tagasi algasendisse, misjärel on see valmis järgmise impulsi vastu võtma.
Kosmoselaeva saavutatud kiiruse kogukasv ( joonistamine, töölt laenatud ), sõltub plahvatuste arvust ja on seetõttu määratud antud manöövri käigus kulutatud tuumalaengute arvuga. Sellise tuumajõuprojekti süstemaatilist arendamist alustas dr. T. B. Taylor (General Atomics Division of General Dynamics) ning seda jätkas ARPA (Advanced Research Projects Agency), USA õhujõudude, NASA ja General Dynamixi toel. üheksa aastat, mille järel töö selles suunas ajutiselt peatati, et tulevikus uuesti jätkata, kuna seda tüüpi tõukejõusüsteem valiti üheks kahest peamisest tõukejõust. kosmoselaevad lendavad päikesesüsteemi sees.
Impulss-välise toimega tuumajõumootori tööpõhimõte
Installatsiooni varajane versioon, mille NASA töötas välja aastatel 1964–1965, oli (läbimõõdult) võrreldav raketiga Saturn 5 ja andis spetsiifilise tõukejõu 2500 sekundit ja efektiivse tõukejõu 350 g; peamootoriruumi “kuiv” mass (ilma kütuseta) oli 90,8 tonni Impulss-tuumarakettmootori esialgne versioon kasutas eelnevalt mainitud tuumalaenguid ning eeldati, et see töötab madalatel Maa orbiitidel ja kiirguses. vöötsoon plahvatuste käigus eralduvate lagunemissaadustega atmosfääri radioaktiivse saastumise ohu tõttu. Seejärel suurendati impulss-tuumajõul töötavate mootorite eritõukejõudu 10 000 sekundini ja nende mootorite potentsiaalsed võimalused võimaldasid seda arvu tulevikus kahekordistada.
Impulss-tuumajõusüsteem võidi välja töötada juba 70ndatel, et viia läbi esimene mehitatud kosmoselend planeetidele 80ndate alguses. aastal selle projekti väljatöötamist siiski ei teostatud täisjõud tahkefaasiliste tuumajõumootorite loomise programmi heakskiitmise tõttu. Lisaks seostati impulss-tuumarakettmootori väljatöötamist poliitilise probleemiga, kuna see kasutas tuumalaenguid.
Erica K.A. (Krafft A. Ehricke)
Rakettmootor, milles töövedelikuks on kas mingi aine (näiteks vesinik), mida kuumutatakse eralduva energiaga. tuumareaktsioon või radioaktiivne lagunemine või otse nende reaktsioonide produktid. Eristama... ... Suur entsüklopeediline sõnaraamat
Raketimootor, milles töövedelik on kas aine (näiteks vesinik), mida kuumutatakse tuumareaktsiooni või radioaktiivse lagunemise käigus vabaneva energia toimel, või otseselt nende reaktsioonide saadused. On sees…… entsüklopeediline sõnaraamat
tuumarakettmootor- branduolinis raketinis variklis statusas T valdkond Gynyba apibrėžtis Raketinis variklis, kuriame reaktyvinė trauka sudaroma vykstant branduolinei arba termobranduolinei reakcijai. Branduoliniams raketiniams varikliams sudaroma kur kas didesnė… … Artilerijos terminų žodynas
- (Nuclear Jet) rakettmootor, milles tõukejõud tekib radioaktiivse lagunemise või tuumareaktsiooni käigus vabaneva energia tõttu. Tuumamootoris toimuva tuumareaktsiooni tüübi järgi eristatakse radioisotoobi rakettmootorit... ...
- (YRD) rakettmootor, mille energiaallikaks on tuumakütus. Tuumareaktoriga tuumamootoris. Tuuma ahelreaktsiooni tulemusena vabanev torusoojus kandub üle töövedelikule (näiteks vesinikule). Tuumareaktori südamik......
See artikkel peaks olema wikistatud. Palun vormindage see vastavalt artikli vormistamise reeglitele. Tuumarakettmootor, mis kasutab tuumakütuse soolade homogeenset lahust (inglise... Wikipedia
Tuumarakettmootor (NRE) on teatud tüüpi rakettmootor, mis kasutab tuumade lõhustumise või sulandumise energiat reaktiivjõu tekitamiseks. Need on tegelikult reaktiivsed (kuumutavad töövedelikku tuumareaktoris ja vabastavad gaasi läbi... ... Wikipedia
Reaktiivmootor, mille energiaallikas ja töövedelik asub sõidukis endas. Raketimootor on ainuke, mis on praktiliselt meisterdatud kasuliku koorma orbiidile saatmiseks tehissatelliit Maad ja rakendused ... ... Vikipeedias
- (RD) Reaktiivmootor, mis kasutab oma tööks ainult liikuval sõidukil (õhusõidukil, maapinnal, vee all) olemasolevaid aineid ja energiaallikaid. Seega erinevalt õhust reaktiivmootorid(Cm…… Suur Nõukogude entsüklopeedia
Isotooprakettmootor, tuumarakettmootor, mis kasutab radioaktiivsete keemiliste isotoopide lagunemisenergiat. elemendid. Seda energiat kasutatakse töövedeliku soojendamiseks või on töövedelik ise lagunemissaadused, mis moodustavad... ... Suur entsüklopeediline polütehniline sõnaraamat
Tuumarakettmootor on rakettmootor, mille tööpõhimõte põhineb tuumareaktsioonil ehk radioaktiivsel lagunemisel, mille käigus vabaneb töövedelikku soojendav energia, milleks võivad olla reaktsioonisaadused või mõni muu aine, näiteks vesinik. Eespool kirjeldatud tööpõhimõtet kasutavaid rakettmootoreid on mitut tüüpi: tuuma-, radioisotoop-, termotuumamootor. Tuumarakettmootorite abil on võimalik saada spetsiifilisi impulsi väärtusi, mis on oluliselt suuremad kui need, mida on võimalik saavutada keemiliste rakettmootoritega. Kõrge eriimpulsi väärtus on seletatav suur kiirus töövedeliku väljavool on umbes 8-50 km/s. Tuumamootori tõukejõud on võrreldav keemiamootorite omaga, mis võimaldab tulevikus asendada kõik keemiamootorid tuumamootoritega.
Peamine takistus täielikule asendamisele on radioaktiivne saastumine keskkond, mis on põhjustatud tuumarakettmootoritest.
Need on jagatud kahte tüüpi - tahke ja gaasifaas. Esimest tüüpi mootorites asetatakse lõhustuv materjal arenenud pinnaga vardasõlmedesse. See võimaldab tõhusalt soojendada gaasilist töövedelikku, tavaliselt toimib töövedelikuna vesinik. Voolukiirus on piiratud maksimaalne temperatuur töövedelik, mis omakorda sõltub otseselt maksimumist lubatud temperatuur konstruktsioonielemendid ja see ei ületa 3000 K. Gaasifaasi tuumarakettmootorites on lõhustuv aine gaasilises olekus. Selle kinnipidamine tööala läbi mõjutamise elektromagnetväli. Seda tüüpi tuumarakettmootorite puhul ei ole konstruktsioonielemendid piiravaks teguriks, mistõttu võib töövedeliku väljalaskekiirus ületada 30 km/s. Neid saab kasutada esimese etapi mootoritena, hoolimata lõhustuva materjali lekkimisest.
70ndatel XX sajand USA-s ja Nõukogude Liidus katsetati aktiivselt tahkes faasis lõhustuva ainega tuumarakettmootoreid. Ameerika Ühendriikides töötati NERVA programmi raames välja programm eksperimentaalse tuumarakettmootori loomiseks.
Ameeriklased töötasid välja vedela vesinikuga jahutatud grafiitreaktori, mis kuumutati, aurustati ja paiskus välja raketiotsiku kaudu. Grafiidi valik tulenes selle temperatuuritaluvusest. Selle projekti järgi pidanuks saadud mootori eriimpulss olema kaks korda suurem kui keemiamootoritele omane vastav näitaja, tõukejõuga 1100 kN. Nerva reaktor pidi töötama kanderaketi Saturn V kolmanda etapi osana, kuid Kuuprogrammi sulgemise ja selle klassi rakettmootorite muude ülesannete puudumise tõttu ei testitud reaktorit kunagi praktikas.
Gaasifaasi tuumarakettmootor on praegu teoreetilises arendusjärgus. Gaasifaasis tuumamootor See hõlmab plutooniumi kasutamist, mille aeglaselt liikuvat gaasivoogu ümbritseb kiirem jahutava vesiniku vool. MIR ja ISS orbitaalkosmosejaamades viidi läbi katseid, mis võisid anda tõuke edasine areng gaasifaasilised mootorid.
Täna võib öelda, et Venemaa on tuumajõusüsteemide alased teadusuuringud pisut "külmutanud". Venemaa teadlaste töö on rohkem keskendunud tuumaelektrijaamade põhikomponentide ja koostude arendamisele ja täiustamisele ning nende ühendamisele. Prioriteetne suund Täiendavad uuringud selles valdkonnas on kahes režiimis töötava tuumajõu tõukejõusüsteemide loomine. Esimene on tuumarakettmootori režiim ja teine on pardale paigaldatud seadmete toiteks elektri tootmise paigaldusrežiim. kosmoselaev.
Järgnev:ELEKTRIMÕÕTJA
Eelmine:
Laadimine...
