Միջուկային հրթիռային շարժիչներ. միջուկային հրթիռային շարժիչ

Զգուշացեք շատ տառերից:

Ռուսաստանում ատոմային էլեկտրակայանով (ԱԷԿ) տիեզերանավի թռիչքային մոդելը նախատեսվում է ստեղծել մինչև 2025 թվականը։ Համապատասխան աշխատանքը ներառված է 2016–2025 թվականների Դաշնային տիեզերական ծրագրի նախագծում (FKP-25), որը «Ռոսկոսմոս»-ի կողմից ուղարկվել է նախարարությունների հաստատմանը։

Միջմոլորակային լայնածավալ արշավախմբեր պլանավորելիս ատոմային էներգիայի համակարգերը համարվում են տիեզերքում էներգիայի հիմնական խոստումնալից աղբյուրները։ Ապագայում ատոմակայանները, որոնք ներկայումս մշակվում են «Ռոսատոմ» ձեռնարկությունների կողմից, ապագայում կկարողանան տիեզերքում ապահովել մեգավատ հզորություն։

Ատոմակայանների ստեղծման բոլոր աշխատանքներն ընթանում են նախատեսված ժամկետներին համապատասխան։ Կարելի է մեծ վստահությամբ ասել, որ աշխատանքները կավարտվեն ժամանակին, որը նախատեսված է նպատակային ծրագրով»,- ասում է «Ռոսատոմ» պետական ​​կորպորացիայի կապի բաժնի նախագծերի ղեկավար Անդրեյ Իվանովը։

Հետևում վերջին ժամանակներըԾրագրի շրջանակներում երկու կարևոր փուլ է անցել՝ ստեղծվել է վառելիքի տարրի յուրօրինակ ձևավորում՝ ապահովելով պայմաններում աշխատունակությունը. բարձր ջերմաստիճաններ, ջերմաստիճանի մեծ գրադիենտներ, բարձր դոզան ճառագայթում։ Հաջողությամբ ավարտվել են նաև ապագա տիեզերական էներգաբլոկի ռեակտորային նավի տեխնոլոգիական փորձարկումները։ Այս թեստերի շրջանակներում մարմինը ենթարկվել է գերճնշման և 3D չափումներ են կատարվել հիմնական մետաղի, օղակաձև հատվածներում: եռակցված համատեղև կոնաձև անցում:

Գործողության սկզբունքը. Ստեղծման պատմություն.

Հետ միջուկային ռեակտորՏիեզերական կիրառման համար հիմնարար դժվարություններ չկան: 1962 թվականից մինչև 1993 թվականն ընկած ժամանակահատվածում մեր երկրում կուտակվել է նմանատիպ կայանքների արտադրության հարուստ փորձ։ Նման աշխատանք իրականացվել է ԱՄՆ-ում։ 1960-ականների սկզբից աշխարհում ստեղծվել են մի քանի տեսակի էլեկտրական շարժիչ շարժիչներ՝ իոնային, անշարժ պլազմա, անոդային շերտով շարժիչ, իմպուլսային պլազմային շարժիչ, մագնիտոպլազմա, մագնիտոպլազմոդինամիկ։

Տիեզերանավերի համար միջուկային շարժիչների ստեղծման աշխատանքներն ակտիվորեն իրականացվել են անցյալ դարում ԽՍՀՄ-ում և ԱՄՆ-ում. ամերիկացիները նախագիծը փակել են 1994 թվականին, ԽՍՀՄ-ը՝ 1988 թվականին։ Աշխատանքների փակմանը մեծապես նպաստեց Չեռնոբիլի աղետը, որը բացասաբար կարգավորեց հասարակական կարծիքը միջուկային էներգիայի օգտագործման վերաբերյալ: Բացի այդ, տիեզերքում միջուկային կայանքների փորձարկումները միշտ չէ, որ պարբերաբար իրականացվել են. 1978 թվականին խորհրդային Կոսմոս-954 արբանյակը մտավ մթնոլորտ և քանդվեց՝ հազարավոր ռադիոակտիվ բեկորներ ցրելով 100 հազար քառակուսի մետր տարածքի վրա: կմ հյուսիս-արևմտյան Կանադայում: Սովետական ​​ՄիությունԿանադային վճարել է ավելի քան 10 միլիոն դոլար դրամական փոխհատուցում:

1988 թվականի մայիսին երկու կազմակերպություններ՝ Ամերիկայի գիտնականների դաշնությունը և միջուկային սպառնալիքի դեմ խաղաղության խորհրդային գիտնականների կոմիտեն, հանդես եկան տիեզերքում միջուկային էներգիայի օգտագործումն արգելելու համատեղ առաջարկով: Այդ առաջարկը ֆորմալ հետևանքներ չստացավ, սակայն դրանից հետո ոչ մի երկիր տիեզերանավ չի արձակել, որի վրա ատոմակայաններ կան։

Ծրագրի մեծ առավելություններն են գործնականում կարևոր գործառնական բնութագրերը՝ երկար սպասարկման ժամկետը (շահագործումը 10 տարի), կապիտալ վերանորոգման զգալի միջակայքը և մեկ անջատիչի երկար գործառնական ժամանակը:

2010 թվականին մշակվել են նախագծի տեխնիկական առաջարկներ։ Դիզայնը սկսվել է այս տարի:

Ատոմակայանը պարունակում է երեք հիմնական սարք՝ 1) ռեակտորային կայանաշխատող հեղուկով և օժանդակ սարքերով (ջերմափոխանակիչ-ռեկուպերատոր և տուրբոգեներատոր-կոմպրեսոր); 2) էլեկտրական հրթիռային շարժիչ համակարգ. 3) սառնարան-արտադրիչ.

Ռեակտոր.

Ֆիզիկական տեսանկյունից սա կոմպակտ գազով սառեցված արագ նեյտրոնային ռեակտոր է:
Օգտագործված վառելիքը ուրանի միացությունն է (դիօքսիդ կամ կարբոնիտրիդ), բայց քանի որ կառուցվածքը պետք է լինի շատ կոմպակտ, ուրանը 235 իզոտոպում ավելի բարձր հարստացում ունի, քան սովորական (քաղաքացիական) ատոմակայաններում վառելիքի ձողերում, գուցե ավելի քան 20%։ Իսկ դրանց պատյանը մոլիբդենի վրա հիմնված հրակայուն մետաղների միաբյուրեղային համաձուլվածք է։

Այս վառելիքը պետք է աշխատի շատ բարձր ջերմաստիճաններում։ Հետևաբար, անհրաժեշտ էր ընտրել նյութեր, որոնք կարող էին զսպել ջերմաստիճանի հետ կապված բացասական գործոնները և միևնույն ժամանակ թույլ տալ, որ վառելիքը կատարի իր հիմնական գործառույթը՝ տաքացնել գազի հովացուցիչ նյութը, որը կօգտագործվի էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար:

Սառնարան.

Գազի սառեցում շահագործման ընթացքում միջուկային տեղադրումբացարձակապես անհրաժեշտ. Ինչպե՞ս ջերմությունը թափել արտաքին տարածություն: Միակ հնարավորությունը ճառագայթային սառեցումն է։ Տաքացվող մակերեսը դատարկության մեջ սառչում է էլեկտրամագնիսական ալիքներ արձակելով լայն տիրույթում, ներառյալ տեսանելի լույսը: Նախագծի յուրահատկությունը հատուկ հովացուցիչ նյութի՝ հելիում-քսենոն խառնուրդի օգտագործման մեջ է: Տեղադրումն ապահովում է բարձր արդյունավետություն։

Շարժիչ.

Իոնային շարժիչի շահագործման սկզբունքը հետևյալն է. Անոդների և մագնիսական դաշտում տեղակայված կաթոդային բլոկի օգնությամբ գազ արտանետման պալատում ստեղծվում է հազվագյուտ պլազմա։ Աշխատանքային հեղուկի իոնները (քսենոն կամ այլ նյութ) արտանետվող էլեկտրոդով «քաշվում» են դրանից և արագանում են դրա և արագացնող էլեկտրոդի միջև ընկած բացվածքում։

Ծրագրի իրականացման համար 2010-ից 2018 թվականներին խոստացվել է 17 միլիարդ ռուբլի։ Այդ միջոցներից 7,245 միլիարդ ռուբլին հատկացվել է «Ռոսատոմ» պետական ​​կորպորացիայիը՝ հենց ռեակտորի կառուցման համար։ Մնացած 3,955 միլիարդը՝ FSUE «Կելդիշի կենտրոնը»՝ ատոմային էլեկտրաշարժիչ կայանի ստեղծման համար։ Եվս 5,8 միլիարդ ռուբլի կտրամադրվի RSC Energia-ին, որտեղ պետք է ձևավորվի ամբողջ տրանսպորտի և էներգետիկայի մոդուլի աշխատանքային պատկերը նույն ժամկետում։

Ծրագրերի համաձայն՝ մինչև 2017 թվականի վերջ ատոմակայան կպատրաստվի՝ տրանսպորտային և էներգետիկ մոդուլն ավարտելու համար (միջմոլորակային թռիչքի մոդուլ)։ Մինչեւ 2018 թվականի վերջ ատոմակայանը պատրաստ կլինի թռիչքի նախագծման փորձարկումներին։ Ծրագիրը ֆինանսավորվում է դաշնային բյուջեից։

Գաղտնիք չէ, որ միջուկային հրթիռային շարժիչների ստեղծման աշխատանքները սկսվել են ԱՄՆ-ում և ԽՍՀՄ-ում դեռևս անցյալ դարի 60-ական թվականներին։ Որքա՞ն հեռու են նրանք հասել: Իսկ ի՞նչ մարտահրավերների հանդիպեցիք ճանապարհին:

Անատոլի Կորոտեև. Իրոք, տիեզերքում միջուկային էներգիայի օգտագործման աշխատանքները սկսվել և ակտիվորեն իրականացվել են մեր երկրում և ԱՄՆ-ում 1960-70-ական թվականներին:

Սկզբում խնդիր էր դրված ստեղծել հրթիռային շարժիչներ, որոնք կօգտագործեին ջրածնի ջեռուցում մինչև մոտ 3000 աստիճան ջերմաստիճան՝ վառելիքի և օքսիդիչի այրման քիմիական էներգիայի փոխարեն: Բայց պարզվեց, որ նման ուղիղ ճանապարհը դեռ անարդյունավետ է։ Մենք կարճ ժամանակով ստանում ենք բարձր մղում, բայց միևնույն ժամանակ դուրս ենք նետում շիթ, որը ռեակտորի աննորմալ աշխատանքի դեպքում կարող է ռադիոակտիվ աղտոտված լինել։

Որոշակի փորձ ձեռք բերվեց, բայց ոչ մենք, ոչ էլ ամերիկացիներն այն ժամանակ չկարողացանք հուսալի շարժիչներ ստեղծել։ Աշխատեցին, բայց ոչ բավարար, քանի որ միջուկային ռեակտորում ջրածինը մինչև 3000 աստիճան տաքացնելը լուրջ խնդիր է։ Բացի այդ, նման շարժիչների ցամաքային փորձարկումների ժամանակ բնապահպանական խնդիրներ են առաջացել, քանի որ ռադիոակտիվ շիթեր արտանետվել են մթնոլորտ։ Այլևս գաղտնիք չէ, որ նման աշխատանք իրականացվել է միջուկային փորձարկումների համար հատուկ պատրաստված Սեմիպալատինսկի պոլիգոնում, որը մնացել է Ղազախստանում։

Այսինքն, երկու պարամետր պարզվեց, որ կրիտիկական են՝ արգելող ջերմաստիճան և ճառագայթման արտանետո՞ւմ։

Անատոլի Կորոտեև. Ընդհանուր առմամբ, այո: Այս և մի քանի այլ պատճառներով մեր երկրում և ԱՄՆ-ում աշխատանքը դադարեցվել կամ կասեցվել է. այն կարելի է տարբեր կերպ գնահատել։ Եվ մեզ անհիմն թվաց դրանք վերսկսել նման ձևով, ես կասեի, ճակատային ձևով, որպեսզի միջուկային շարժիչ սարքենք՝ արդեն իսկ նշված բոլոր թերություններով։ Մենք բոլորովին այլ մոտեցում ենք առաջարկել։ Այն տարբերվում է հինից այնպես, ինչպես հիբրիդային մեքենան է տարբերվում սովորականից։ Սովորական մեքենայում շարժիչը պտտում է անիվները, մինչդեռ հիբրիդային մեքենաներում էլեկտրաէներգիան առաջանում է շարժիչից, և այդ էլեկտրականությունը պտտեցնում է անիվները: Այսինքն՝ որոշակի միջանկյալ էլեկտրակայան է ստեղծվում։

Այսպիսով, մենք առաջարկեցինք մի սխեմա, որի համաձայն տիեզերական ռեակտորը չի տաքացնում իրենից դուրս եկող շիթը, այլ արտադրում է էլեկտրաէներգիա: Ռեակտորի տաք գազը պտտեցնում է տուրբինը, տուրբինը պտտում է էլեկտրական գեներատորը և կոմպրեսորը, որը շրջանառում է աշխատանքային հեղուկը փակ շղթայում։ Մյուս կողմից, գեներատորը էլեկտրաէներգիա է արտադրում պլազմային շարժիչի համար, որի հատուկ մղումը 20 անգամ ավելի բարձր է, քան քիմիական գործընկերներինը:

Խելացի սխեման. Ըստ էության, սա մինի ատոմակայան է տիեզերքում։ Իսկ որո՞նք են դրա առավելությունները ռամջեթ միջուկային շարժիչի նկատմամբ:

Անատոլի Կորոտեև. Հիմնական բանն այն է, որ նոր շարժիչից դուրս եկող շիթը ռադիոակտիվ չի լինի, քանի որ ռեակտորի միջով անցնում է բոլորովին այլ աշխատանքային հեղուկ, որը պարունակվում է փակ միացումում:

Բացի այդ, մեզ պետք չէ այս սխեմայով ջրածինը տաքացնել մինչև ծայրահեղ արժեքներ. ռեակտորում շրջանառվում է իներտ աշխատանքային հեղուկ, որը տաքանում է մինչև 1500 աստիճան: Մենք լրջորեն պարզեցնում ենք մեր խնդիրը. Եվ արդյունքում մենք կբարձրացնենք կոնկրետ մղումը ոչ թե երկու անգամ, այլ 20 անգամ՝ համեմատած քիմիական շարժիչների հետ։

Կարևոր է նաև մեկ այլ բան. կարիք չկա համալիր լայնածավալ փորձարկումների, որոնք պահանջում են նախկին Սեմիպալատինսկի փորձադաշտի ենթակառուցվածքը, մասնավորապես՝ նստարանային բազան, որը մնացել է Կուրչատով քաղաքում։

Մեր դեպքում բոլոր անհրաժեշտ փորձարկումները կարող են իրականացվել Ռուսաստանի տարածքում՝ առանց մեր պետությունից դուրս միջուկային էներգիայի օգտագործման վերաբերյալ երկար միջազգային բանակցությունների մեջ ներգրավվելու։

Նմանատիպ աշխատանքներ այլ երկրներում իրականացվո՞ւմ են։

Անատոլի Կորոտեև. Ես հանդիպում ունեցա ՆԱՍԱ-ի ղեկավարի տեղակալի հետ, մենք քննարկեցինք տիեզերքում ատոմային էներգիայի վրա աշխատանքի վերադարձի հետ կապված հարցեր, և նա ասաց, որ ամերիկացիները մեծ հետաքրքրություն են ցուցաբերում դրանում։

Միանգամայն հնարավոր է, որ Չինաստանը նույնպես կարող է արձագանքել իր կողմից ակտիվ գործողություններով, ուստի պետք է արագ աշխատել։ Եվ ոչ միայն մեկից կես քայլ առաջ անցնելու համար։

Պետք է արագ աշխատենք, առաջին հերթին, որպեսզի ձևավորվող միջազգային համագործակցության մեջ, և այն դե ֆակտո ձևավորվում է, արժանի տեսք ունենանք։

Չեմ բացառում, որ մոտ ապագայում դա կարող է նախաձեռնվել միջազգային ծրագիրատոմային տիեզերական էլեկտրակայանի վրա, որը նման է ներկայումս վերահսկվող ջերմամիջուկային միաձուլման ծրագրին։

Մի քանի տարին մեկ մի քանի
նոր փոխգնդապետը հայտնաբերում է Պլուտոնին:
Դրանից հետո նա կանչում է լաբորատորիա,
պարզել միջուկային ռամջեթի ճակատագիրը։

Այսօր մոդայիկ թեմա է, բայց ինձ թվում է, որ միջուկային ուղիղ հոսքի օդային հոսքը շատ ավելի հետաքրքիր է: ռեակտիվ շարժիչ, քանի որ նա իր հետ աշխատանքային մարմին կրելու կարիք չունի։
Ենթադրում եմ, որ նախագահի ուղերձում նրա մասին էր, բայց չգիտես ինչու բոլորն այսօր սկսեցին գրառումներ կատարել ԲԱԿ-ի մասին ???
Թույլ տվեք այս ամենը դնել մեկ տեղում: Հետաքրքիր մտքեր, ասում եմ ձեզ, ի հայտ են գալիս, երբ հասկանում ես թեման։ Եվ շատ անհարմար հարցեր.

Շարժիչային շարժիչ (ramjet; անգլերեն տերմինը՝ ramjet, ram-ից՝ ram) - ռեակտիվ շարժիչ, սարքի առումով ամենապարզն է օդային ռեակտիվ շարժիչների դասում (ramjet engines): Այն պատկանում է ուղիղ ռեակցիայի WJE տեսակին, որի ժամանակ մղումն առաջանում է բացառապես վարդակից հոսող ռեակտիվ հոսքի միջոցով: Շարժիչի աշխատանքի համար անհրաժեշտ ճնշման բարձրացումը ձեռք է բերվում մոտակա օդային հոսքի արգելակման միջոցով: ramjet-ն անգործունակ է, երբ ցածր արագություններթռիչքը, հատկապես զրոյական արագությամբ, անհրաժեշտ է այս կամ այն ​​արագացուցիչ՝ այն գործառնական հզորության հասցնելու համար։

1950-ականների երկրորդ կեսին՝ Սառը պատերազմի ժամանակաշրջանում, ԱՄՆ-ում և ԽՍՀՄ-ում ստեղծվեցին միջուկային ռեակտորով ռամջեթներ։


Լուսանկարը՝ Leicht modifiziert aus http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pluto1955.jpg

Այս ramjet շարժիչների էներգիայի աղբյուրը (ի տարբերություն այլ ramjet շարժիչների) չէ քիմիական ռեակցիավառելիքի այրումը, բայց աշխատանքային հեղուկի ջեռուցման պալատում միջուկային ռեակտորի կողմից առաջացած ջերմությունը: Նման շղթայի մեջ մուտքից օդն անցնում է ռեակտորի միջուկով, սառչում է այն, տաքանում է մինչև աշխատանքային ջերմաստիճանը (մոտ 3000 Կ), այնուհետև դուրս է հոսում վարդակից այնպիսի արագությամբ, որը համեմատելի է ամենաառաջադեմ արտանետումների արագության հետ։ քիմիական հրթիռային շարժիչներ. Հնարավոր նպատակակետ Ինքնաթիռայս շարժիչով.
- միջուկային լիցքի միջմայրցամաքային թեւավոր հրթիռակիր.
- միաստիճան օդատիեզերական ինքնաթիռ.

Երկու երկրներում էլ ստեղծվել են կոմպակտ, ցածր ռեսուրսներով միջուկային ռեակտորներ, որոնք տեղավորվում են մեծ հրթիռի չափսերի մեջ: Միացյալ Նահանգներում, Պլուտոնի և Թորի միջուկային ռամկետ հետազոտական ​​ծրագրերի շրջանակներում, 1964 թվականին իրականացվել են Tory-IIC միջուկային ռամկետ շարժիչի նստարանային կրակի փորձարկումներ (լրիվ հզորության ռեժիմ 513 ՄՎտ հինգ րոպեի ընթացքում 156 կՆ մղումով): Թռիչքային թեստեր չեն իրականացվել, ծրագիրը փակվել է 1964 թվականի հուլիսին։ Ծրագրի փակման պատճառներից մեկը քիմիական հրթիռային շարժիչներով բալիստիկ հրթիռների նախագծման կատարելագործումն է, որն ամբողջությամբ ապահովեց մարտական ​​առաջադրանքների լուծումը՝ առանց համեմատաբար թանկ միջուկային ռամջեթ շարժիչներով սխեմաների օգտագործման։
Ռուսական աղբյուրներում այժմ ընդունված չէ խոսել երկրորդի մասին ...

Պլուտոնի նախագիծը պետք է օգտագործեր ցածր բարձրության վրա թռիչքի մարտավարություն: Այս մարտավարությունը գաղտագողի ապահովում էր ԽՍՀՄ ՀՕՊ համակարգի ռադարից։
Այն արագությանը հասնելու համար, որով կգործեր ռամջեթը, Պլուտոնը պետք է արձակվեր գետնից՝ օգտագործելով սովորական հրթիռային ուժեղացուցիչների փաթեթ: Միջուկային ռեակտորի գործարկումը սկսվեց միայն այն բանից հետո, երբ Պլուտոնը հասավ նավարկության բարձրության և բավականաչափ հեռացվեց բնակեցված տարածքներից: Միջուկային շարժիչը, որը տալիս էր գործնականում անսահմանափակ հեռահարություն, թույլ տվեց հրթիռին շրջանաձև թռչել օվկիանոսի վրայով՝ սպասելով ԽՍՀՄ-ում գերձայնային նպատակակետին հասնելու հրամանին:

SLAM-ի դիզայնի նախագիծ

Որոշվել է իրականացնել լայնածավալ ռեակտորի ստատիկ փորձարկում, որը նախատեսված էր ռամջեթ շարժիչի համար։
Քանի որ Պլուտոնի ռեակտորը գործարկվելուց հետո դարձավ չափազանց ռադիոակտիվ, դրա առաքումը փորձարկման վայր իրականացվեց հատուկ կառուցված լիովին ավտոմատացված երկաթուղային գծի միջոցով: Այս գծի երկայնքով ռեակտորը կշարժվեր մոտ երկու մղոն հեռավորության վրա, որը բաժանում էր ստատիկ փորձարկման հաստատությունը և զանգվածային «ապամոնտաժող» շենքը: Շենքում «տաք» ռեակտորն ապամոնտաժվել է փորձաքննության՝ հեռակառավարվող սարքավորումների միջոցով։ Livermore-ի գիտնականները դիտել են թեստավորման գործընթացը՝ օգտագործելով հեռուստատեսային համակարգ, որը գտնվում էր թեստային նստարանից հեռու թիթեղյա տնակում: Ամեն դեպքում, անգարը համալրվել է հակաճառագայթային ապաստարանով՝ երկշաբաթյա սննդի և ջրի պաշարով։
Պարզապես քանդման շենքի պատերը կառուցելու համար անհրաժեշտ բետոնի մատակարարումն ապահովելու համար (վեցից ութ ոտնաչափ հաստությամբ), Միացյալ Նահանգների կառավարությունը գնեց մի ամբողջ հանք:
Միլիոնավոր ֆունտ սեղմված օդը պահվում էր 25 մղոն երկարությամբ նավթի արդյունահանման խողովակներում: Ենթադրվում էր, որ այս սեղմված օդը պետք է օգտագործվեր՝ մոդելավորելու այն պայմանները, որոնցում հայտնվում է ramjet շարժիչը նավարկության արագությամբ թռիչքի ժամանակ:
Համակարգում օդի բարձր ճնշում ապահովելու համար լաբորատորիան հսկա կոմպրեսորներ է վերցրել սուզանավերի բազայից (Գրոտոն, Կոնեկտիկուտ):
Փորձարկումը, որի ընթացքում սարքը հինգ րոպե աշխատել է ամբողջ հզորությամբ, պահանջել է մեկ տոննա օդ փչել պողպատե տանկերի միջով, որոնք լցված են եղել ավելի քան 14 միլիոն պողպատե գնդերով՝ 4 սմ տրամագծով: Այս տանկերը տաքացվել են մինչև 730 աստիճան՝ օգտագործելով: ջեռուցման տարրեր, որտեղ այրվել է նավթ.

Տեղադրված երկաթուղային հարթակի վրա՝ Tori-2S-ը պատրաստ է հաջող փորձարկման։ 1964 թվականի մայիս

1961 թվականի մայիսի 14-ին ինժեներներն ու գիտնականները անգարում, որտեղ վերահսկվում էր փորձը, շունչը պահեցին՝ աշխարհի առաջին միջուկային ռամկետ շարժիչը, որը տեղադրված էր վառ կարմիր երկաթուղային հարթակի վրա, բարձր մռնչյունով հայտարարեց իր ծննդյան մասին: Tori-2A-ն արձակվել է ընդամենը մի քանի վայրկյան, որի ընթացքում այն ​​չի զարգացրել իր անվանական հզորությունը։ Այնուամենայնիվ, թեստը հաջողված համարվեց։ Ամենակարևորն այն էր, որ ռեակտորը չբռնկվեց, ինչից ատոմային էներգիայի կոմիտեի որոշ ներկայացուցիչներ չափազանց վախենում էին։ Փորձարկումներից գրեթե անմիջապես հետո Մերկլը սկսեց աշխատել երկրորդ Թորի ռեակտորի ստեղծման վրա, որը պետք է ավելի շատ հզորություն ունենար ավելի քիչ քաշով:
Tori-2B-ի վրա աշխատանքը չի առաջադիմել գծատախտակից այն կողմ: Փոխարենը, Լիվերմորները անմիջապես կառուցեցին Tory-2C-ը, որը խախտեց անապատի լռությունը առաջին ռեակտորի փորձարկումից երեք տարի անց: Մեկ շաբաթ անց այս ռեակտորը վերագործարկվեց և հինգ րոպե աշխատեց ամբողջ հզորությամբ (513 մեգավատ): Պարզվել է, որ արտանետումների ռադիոակտիվությունը սպասվածից շատ ավելի քիչ է։ Այս փորձարկումներին մասնակցել են նաև ռազմաօդային ուժերի գեներալներ և ատոմային էներգիայի կոմիտեի պաշտոնյաներ։

Այս պահին Պենտագոնի հաճախորդների մոտ, ովքեր ֆինանսավորում էին Պլուտոնի նախագիծը, սկսեցին կասկածներ ունենալ։ Քանի որ հրթիռը արձակվել է Միացյալ Նահանգներից և թռչել է ամերիկյան դաշնակիցների տարածքի վրայով ցածր բարձրության վրա՝ խորհրդային հակաօդային պաշտպանության համակարգերի կողմից հայտնաբերումից խուսափելու համար, որոշ ռազմական ստրատեգներ մտածում էին, թե արդյոք հրթիռը վտանգ կներկայացնի դաշնակիցների համար: Նույնիսկ նախքան Պլուտոն հրթիռը ռումբեր կարձակի թշնամու վրա, այն նախ կշշմեցնի, կջախջախի և նույնիսկ կճառագայթի դաշնակիցներին: (Սպասվում էր, որ Պլուտոնի վրայով անցնողը գետնի վրա մոտ 150 դեցիբել աղմուկ կստեղծեր: Համեմատության համար, հրթիռը, որն ամերիկացիներին ուղարկեց Լուսին (Սատուրն V) ամբողջ լարումով, 200 դեցիբել էր): Անշուշտ, ականջի թմբկաթաղանթի պատռված թմբկաթաղանթները ձեր խնդիրներից ամենաքիչն են լինելու, եթե հայտնվեք մերկ ռեակտորի տակ, որը թռչում է ձեր գլխավերեւում, որը խորովում է ձեզ գամմա և նեյտրոնային ճառագայթմամբ հավի պես:

Տորի-2C

Մինչ հրթիռի ստեղծողները պնդում էին, որ Պլուտոնը նույնպես իր էությամբ խուսափողական էր, ռազմական վերլուծաբանները տարակուսանք հայտնեցին, որ այդքան աղմկոտ, տաք, մեծ և ռադիոակտիվ ինչ-որ բան կարող է աննկատ մնալ առաքելությունն ավարտելու համար պահանջվող երկար ժամանակ: Միևնույն ժամանակ, ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերն արդեն սկսել էին տեղակայել «Ատլաս» և «Տիտան» բալիստիկ հրթիռները, որոնք կարողացան հասնել թիրախներին թռչող ռեակտորից մի քանի ժամ առաջ, և ԽՍՀՄ հակահրթիռային համակարգը, որի վախը դարձավ հիմնական խթանը։ Պլուտոնի ստեղծման համար երբեք խոչընդոտ չդարձավ բալիստիկ հրթիռների համար, չնայած հաջող փորձարկումներին: Նախագծի քննադատները հանդես են եկել SLAM հապավումի սեփական վերծանմամբ՝ դանդաղ, ցածր և խառնաշփոթ՝ դանդաղ, ցածր և կեղտոտ: Polaris հրթիռի հաջող փորձարկումից հետո նավատորմը, որն ի սկզբանե շահագրգռված էր օգտագործել հրթիռներ սուզանավերից կամ նավերից արձակելու համար, նույնպես սկսեց հրաժարվել նախագծից: Եվ վերջապես, յուրաքանչյուր հրթիռի արժեքը կազմել է 50 մլն դոլար։ Հանկարծ Պլուտոնը տեխնոլոգիա էր՝ առանց կիրառությունների, զենք՝ առանց համապատասխան թիրախների:

Այնուամենայնիվ, Պլուտոնի դագաղի վերջնական մեխը միայն մեկ հարց էր: Դա այնքան խաբուսիկորեն պարզ է, որ Լիվերմորները կարող են արդարանալ այն դիտավորյալ անտեսելու համար: «Որտե՞ղ անցկացնել ռեակտորի թռիչքային փորձարկումները: Ինչպե՞ս համոզել մարդկանց, որ թռիչքի ժամանակ հրթիռը չի կորցնի կառավարումը և ցածր բարձրության վրա թռչի Լոս Անջելեսի կամ Լաս Վեգասի վրայով։ Հարցրեց Լիվերմորի ֆիզիկոս Ջիմ Հեդլին, ով մինչև վերջ աշխատել է Պլուտոն նախագծի վրա։ Նա ներկայումս պատասխանատու է միջուկային փորձարկումների հայտնաբերման համար, որոնք անցկացվում են այլ երկրներում Z դիվիզիայի համար: Ըստ անձամբ Հադլիի, երաշխիքներ չկան, որ հրթիռը դուրս չի գա վերահսկողությունից և չվերածվի թռչող Չեռնոբիլի:
Այս խնդրին մի քանի լուծումներ են առաջարկվել։ Դրանցից մեկը Պլուտոնի արձակումն է Ուեյք կղզու մոտ, որտեղ հրթիռը կթռչի՝ կտրատելով ութնյակներ օվկիանոսի այն հատվածի վրա, որը պատկանում է Միացյալ Նահանգներին: Ենթադրվում էր, որ «տաք» հրթիռները խորտակվելու էին օվկիանոսում 7 կիլոմետր խորության վրա։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ այն ժամանակ, երբ Ատոմային էներգիայի հանձնաժողովը շեղում էր մարդկանց մտքերը ճառագայթման՝ որպես էներգիայի անսահմանափակ աղբյուրի մասին, օվկիանոս շատ ռադիոակտիվ աղտոտված հրթիռներ նետելու առաջարկը բավական էր՝ աշխատանքը կասեցնելու համար:
1964 թվականի հուլիսի 1-ին, աշխատանքի մեկնարկից յոթ տարի վեց ամիս անց, Պլուտոն նախագիծը փակվեց Ատոմային էներգիայի հանձնաժողովի և ռազմաօդային ուժերի կողմից։

Հեդլին ասում է, որ մի քանի տարին մեկ օդային ուժերի նոր փոխգնդապետը հայտնաբերում է Պլուտոնը: Դրանից հետո նա կանչում է լաբորատորիա՝ պարզելու միջուկային ռամջեթի ճակատագիրը։ Փոխգնդապետների խանդավառությունը անհետանում է անմիջապես այն բանից հետո, երբ Հեդլին խոսում է ճառագայթման և թռիչքային թեստերի հետ կապված խնդիրների մասին։ Ոչ ոք Հեդլիին մեկից ավելի անգամ չի զանգահարել։
Եթե ​​Պլուտոնը ցանկանում է ինչ-որ մեկին կյանքի կոչել, ապա գուցե նա կարողանա մի քանի նորակոչիկներ գտնել Լիվերմորում: Այնուամենայնիվ, շատ չեն լինի: Գաղափարը, թե ինչ կարող է լինել դժոխային խելագար զենք, լավագույնս մնում է անցյալում:

SLAM հրթիռի տեխնիկական բնութագրերը.
Տրամագիծը՝ 1500 մմ։
Երկարությունը՝ 20000 մմ։
Քաշը՝ 20 տոննա։
Գործողության շառավիղը սահմանափակված չէ (տեսականորեն)։
Արագություն ծովի մակարդակում - 3 մախ:
Սպառազինություն - 16 ջերմամիջուկային ռումբ (յուրաքանչյուր 1 մեգատոնի հզորությունը):
Շարժիչը միջուկային ռեակտոր է (հզորությունը 600 մեգավատ)։
Ուղղորդման համակարգ՝ իներցիոն + TERCOM:
Մաշկի առավելագույն ջերմաստիճանը 540 աստիճան Ցելսիուս է։
Օդային շրջանակի նյութը բարձր ջերմաստիճանի Rene 41 չժանգոտվող պողպատից է:
Ծածկույթի հաստությունը՝ 4 - 10 մմ։

Այնուամենայնիվ, միջուկային ռամկետը խոստումնալից է որպես միաստիճան օդատիեզերական ինքնաթիռների և արագընթաց միջմայրցամաքային ծանր ինքնաթիռների շարժիչ համակարգ տրանսպորտային ավիացիա. Դրան նպաստում է միջուկային ռամկետ ստեղծելու հնարավորությունը, որը կարող է գործել ենթաձայնային և զրոյական թռիչքային արագություններով հրթիռային շարժիչի ռեժիմում, օգտագործելով աշխատանքային հեղուկի պաշարները: Այսինքն, օրինակ, միջուկային ռամջեթով օդատիեզերական ինքնաթիռը մեկնարկում է (ներառյալ թռիչքը), աշխատանքային հեղուկը մատակարարում է շարժիչներին ներսից (կամ արտաքին) տանկերից և, արդեն հասնելով M = 1-ից արագություն, անցնում է մթնոլորտային օդի օգտագործմանը: .

Ինչպես հայտարարել է Ռուսաստանի Դաշնության նախագահ Վ.Վ.Պուտինը, 2018 թվականի սկզբին «եղել է թեւավոր հրթիռի հաջող արձակում. ատոմակայան«. Միաժամանակ, նրա խոսքով, նման թեւավոր հրթիռի հեռահարությունը «անսահմանափակ է»։

Հետաքրքիր է, թե որ տարածաշրջանում են իրականացվել փորձարկումները և ինչու են դրանք քննադատվել միջուկային փորձարկումների մոնիտորինգի համապատասխան ծառայություններից։ Թե՞ մթնոլորտում ռութենիում-106-ի աշնանային արտազատումը ինչ-որ կերպ կապված է այս թեստերի հետ։ Նրանք. Չելյաբինսկի բնակիչներին ոչ միայն ռութենիում են շաղ տվել, այլև տապակել.
Իսկ որտե՞ղ է ընկել այս հրթիռը։ Պարզ ասած՝ որտե՞ղ է պառակտվել միջուկային ռեակտորը։ Ո՞ր միջակայքում: Նոր Երկրի՞ վրա։

**************************************** ********************

Իսկ հիմա մի փոքր կարդանք միջուկային հրթիռային շարժիչների մասին, չնայած սա բոլորովին այլ պատմություն է։

Միջուկային հրթիռային շարժիչը (NRE) հրթիռային շարժիչի տեսակ է, որն օգտագործում է միջուկային տրոհման կամ միաձուլման էներգիան՝ ռեակտիվ մղում ստեղծելու համար։ Դրանք հեղուկ են (միջուկային ռեակտորից տաքացնող խցիկում գործող հեղուկը տաքացնելը և գազը հանվում է վարդակով) և իմպուլսային պայթուցիկ (ցածր հզորության միջուկային պայթյուններ՝ հավասար ժամանակային ընդմիջումով)։
Ավանդական NRE-ն որպես ամբողջություն իրենից ներկայացնում է ջեռուցման խցիկի նախագծում միջուկային ռեակտորով որպես ջերմության աղբյուր, աշխատանքային հեղուկի մատակարարման համակարգ և վարդակ: Աշխատանքային հեղուկը (սովորաբար ջրածինը) տանկից մատակարարվում է ռեակտորի միջուկ, որտեղ, անցնելով միջուկային քայքայման ռեակցիայի միջոցով ջեռուցվող ալիքներով, այն տաքացվում է մինչև բարձր ջերմաստիճան, այնուհետև արտանետվում վարդակից՝ ստեղծելով ռեակտիվ մղում: Գոյություն ունեն NRE-ի տարբեր ձևավորումներ՝ պինդ փուլ, հեղուկ փուլ և գազաֆազ, որը համապատասխանում է ռեակտորի միջուկում միջուկային վառելիքի ագրեգացման վիճակին՝ պինդ, հալված կամ բարձր ջերմաստիճան գազ (կամ նույնիսկ պլազմա):


Արևելք https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1822546

RD-0410 (GRAU ինդեքսը՝ 11B91, հայտնի է նաև որպես «Irgit» և «IR-100») - 1947-78 թվականների առաջին և միակ խորհրդային միջուկային հրթիռային շարժիչը։ Մշակվել է դիզայնի գրասենյակ«Խիմավտոմատիկա», Վորոնեժ.
RD-0410-ում օգտագործվել է տարասեռ ջերմային նեյտրոնային ռեակտոր։ Դիզայնը ներառում էր 37 վառելիքի հավաքույթներ, որոնք ծածկված էին ջերմամեկուսիչով, որոնք բաժանում էին դրանք մոդերատորից: ՆախագիծՆախատեսվում էր, որ ջրածնի հոսքը սկզբում անցնում էր ռեֆլեկտորով և մոդերատորով՝ պահպանելով դրանց ջերմաստիճանը սենյակային ջերմաստիճանում, այնուհետև մտավ միջուկ, որտեղ այն տաքացվեց մինչև 3100 Կ։ ջրածնի հոսքը. Ռեակտորն անցել է փորձարկումների զգալի շարք, բայց երբեք չի փորձարկվել աշխատանքի ողջ տևողության համար։ Էքստրակտորային հանգույցները լիովին մշակվել են։

********************************

Իսկ սա ամերիկյան միջուկային հրթիռային շարժիչ է։ Նրա դիագրամը վերնագրի նկարում էր


Հեղինակ՝ ՆԱՍԱ - Հիանալի պատկերներ ՆԱՍԱ-ում Նկարագրություն, Հանրային տիրույթ, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

NERVA-ն (Eng. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) ԱՄՆ Ատոմային էներգիայի հանձնաժողովի և ՆԱՍԱ-ի համատեղ ծրագիր է՝ ստեղծելու միջուկային հրթիռային շարժիչ (NRE), որը գոյատևել է մինչև 1972 թվականը։
NERVA-ն ցույց տվեց, որ NRE-ը լիովին գործում է և հարմար է տիեզերական հետազոտության համար, և 1968-ի վերջին SNPO-ն հաստատեց, որ NERVA-ի վերջին մոդիֆիկացիան՝ NRX/XE-ը, համապատասխանում է դեպի Մարս մարդատար թռիչքի պահանջներին: Չնայած NERVA շարժիչները կառուցվել և փորձարկվել էին իրենց հնարավորության չափով և համարվում էին տիեզերանավերի համար պատրաստ, ամերիկյան տիեզերական ծրագրի մեծ մասը չեղարկվեց Նիքսոնի վարչակազմի կողմից:

NERVA-ն գնահատվել է որպես բարձր հաջողակ ծրագիր AEC-ի, SNPO-ի և NASA-ի կողմից, որը համապատասխանում կամ նույնիսկ գերազանցում է իր նպատակները: հիմնական նպատակըծրագիրը պետք է «ստեղծել տեխնիկական բազա միջուկային հրթիռային շարժիչների համակարգերի համար, որոնք կօգտագործվեն նախագծման և մշակման մեջ շարժիչ համակարգերտիեզերական առաքելությունների համար: Գործնականում բոլոր տիեզերական նախագծերը, որոնք օգտագործում են NRE-ներ, հիմնված են NERVA NRX կամ Pewee նախագծերի վրա:

NERVA-ի կործանման պատճառ են հանդիսացել մարսյան առաքելությունները: Երկու քաղաքական կուսակցությունների Կոնգրեսի անդամները որոշեցին, որ մարդատար առաքելությունը դեպի Մարս Միացյալ Նահանգների համար լուռ պարտավորություն կլինի տասնամյակներ շարունակ աջակցել տիեզերական ծախսատար մրցավազքին: Ամեն տարի RIFT ծրագիրը հետաձգվում էր, և NERVA-ի նպատակներն ավելի բարդ էին դառնում: Ի վերջո, թեև NERVA շարժիչը անցել է բազմաթիվ հաջող փորձարկումներ և ուներ Կոնգրեսի ուժեղ աջակցությունը, այն երբեք չի լքել Երկիրը:

2017 թվականի նոյեմբերին Չինաստանի օդատիեզերական գիտության և տեխնոլոգիաների կորպորացիան (CASC) հրապարակեց Չինաստանի տիեզերական ծրագրի զարգացման ճանապարհային քարտեզը 2017-2045 թվականների համար: Այն նախատեսում է, մասնավորապես, միջուկային հրթիռային շարժիչով աշխատող բազմակի օգտագործման նավի ստեղծում։

Հետաքրքիր հոդված գտա. Ընդհանրապես, միջուկային տիեզերանավերն ինձ միշտ հետաքրքրել են։ Սա տիեզերական հետազոտության ապագան է: Այս թեմայով լայնածավալ աշխատանք է տարվել նաեւ ԽՍՀՄ-ում։ Հոդվածը նրանց մասին է։

Ատոմային էներգիայով աշխատող տարածություն. Երազներ և իրականություն.

Ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների դոկտոր Յու.Յա Ստավիսսկի

1950 թվականին ես պաշտպանեցի իմ գիտական ​​աստիճանը ինժեներական ֆիզիկայում Ռազմերի նախարարության Մոսկվայի մեխանիկական ինստիտուտում (ՄՄԻ): Հինգ տարի առաջ՝ 1945 թվականին, այնտեղ ձևավորվեց ինժեներական և ֆիզիկայի բաժին, որը պատրաստեց մասնագետներ նոր արդյունաբերության համար, որոնց առաջադրանքները ներառում էին հիմնականում միջուկային զենքի արտադրությունը։ Ֆակուլտետը ոչ մեկին չէր զիջում: Համալսարանական դասընթացների շրջանակներում հիմնարար ֆիզիկայի հետ մեկտեղ (մաթեմատիկական ֆիզիկայի մեթոդներ, հարաբերականության տեսություն, քվանտային մեխանիկա, էլեկտրադինամիկա, վիճակագրական ֆիզիկա և այլն) մեզ դասավանդվել են ինժեներական առարկաների մի ամբողջ շարք՝ քիմիա, մետաղագիտություն, նյութերի ուժ։ , մեխանիզմների և մեքենաների տեսություն և այլն: Ստեղծվել է նշանավոր խորհրդային ֆիզիկոս Ալեքսանդր Իլյիչ Լեյպունսկու կողմից, ՄՄԻ-ի ինժեներական ֆիզիկայի ֆակուլտետը ժամանակի ընթացքում վերածվել է Մոսկվայի ինժեներական ֆիզիկայի ինստիտուտի (MEPhI): Մոսկվայում ձևավորվեց ևս մեկ ճարտարագիտության և ֆիզիկայի ֆակուլտետ, որը նույնպես հետագայում միաձուլվեց MEPhI-ին։ էներգետիկայի ինստիտուտ(MPEI), բայց եթե MMI-ում հիմնական շեշտը դրված էր հիմնարար ֆիզիկայի վրա, ապա Էներգետիկայի ինստիտուտում՝ ջերմության և էլեկտրաֆիզիկայի վրա:

Մենք ուսումնասիրեցինք քվանտային մեխանիկա՝ օգտագործելով Դմիտրի Իվանովիչ Բլոխինցևի գիրքը։ Պատկերացրեք իմ զարմանքը, երբ բաժանման ժամանակ ինձ ուղարկեցին աշխատելու նրա հետ։ Ես մոլի փորձարար եմ (մանուկ հասակում ես ապամոնտաժել էի տան բոլոր ժամացույցները), և հանկարծ հասնում եմ մի հայտնի տեսաբանի։ Ինձ բռնեց մի փոքր խուճապ, բայց ժամանելուն պես ԽՍՀՄ ՆԳՆ «Օբյեկտ Բ» Օբնինսկում, անմիջապես հասկացա, որ իզուր եմ անհանգստանում:

Այս պահին «Օբյեկտ Բ»-ի գլխավոր թեման, որն իրականում գլխավորում էր Ա.Ի. Լեյպունսկին, արդեն ձևավորվել է. Այստեղ նրանք ստեղծեցին միջուկային վառելիքի ընդլայնված վերարտադրմամբ ռեակտորներ՝ «արագ բուծիչներ»։ Որպես տնօրեն՝ Բլոխինցևը նախաձեռնեց նոր ուղղության մշակում՝ տիեզերական թռիչքների համար ատոմային շարժիչներով շարժիչների ստեղծում։ Տիեզերքի յուրացումը Դմիտրի Իվանովիչի վաղեմի երազանքն էր, նույնիսկ պատանեկության տարիներին նա նամակագրություն ուներ և հանդիպեց Կ. Ցիոլկովսկին. Կարծում եմ, որ միջուկային էներգիայի հսկայական հնարավորությունների ըմբռնումը, որի կալորիականությունը միլիոնավոր անգամ ավելի մեծ է, քան լավագույն քիմիական վառելիքները, որոշեց Դ.Ի. Բլոխինցև.
«Դեմ առ երես չես տեսնի»... Այդ տարիներին մենք շատ բան չէինք հասկանում։ Միայն հիմա, երբ վերջապես հնարավոր դարձավ համեմատել Ֆիզիկական-էներգետիկ ինստիտուտի (IPPE) ականավոր գիտնականների գործերն ու ճակատագրերը՝ նախկին «Օբյեկտ Բ»-ն, որը վերանվանվել է 1966 թվականի դեկտեմբերի 31-ին, կա ճիշտ, ինչպես թվում է. ինձ համար՝ այն գաղափարների ըմբռնումը, որոնք շարժեցին նրանց այդ ժամանակ: Գործերի բոլոր բազմազանությամբ, որոնցով պետք է զբաղվեր ինստիտուտը, կարելի է առանձնացնել գիտական ​​առաջնահերթ ոլորտներ, որոնք, պարզվեց, մտնում էին նրա առաջատար ֆիզիկոսների հետաքրքրությունների շրջանակում։

AIL-ի հիմնական հետաքրքրությունը (ինչպես ինստիտուտում թիկունքում անվանում էին Ալեքսանդր Իլյիչ Լեյպունսկուն) գլոբալ էներգիայի զարգացումն է՝ հիմնված արագ աճեցնող ռեակտորների վրա (միջուկային ռեակտորներ, որոնք սահմանափակումներ չունեն միջուկային վառելիքի ռեսուրսների վրա): Դժվար է գերագնահատել այս իսկապես «տիեզերական» խնդրի նշանակությունը, որին նա նվիրեց իր կյանքի վերջին քառորդ դարը։ Լեյպունսկին մեծ էներգիա է ծախսել նաև երկրի պաշտպանության վրա, մասնավորապես՝ սուզանավերի և ծանր ինքնաթիռների ատոմային շարժիչների ստեղծման վրա։

Հետաքրքրությունները Դ.Ի. Բլոխինցևը (նրան վերագրվել էր «Դ.Ի.» մականունը) նպատակ ուներ լուծել տիեզերական թռիչքների համար միջուկային էներգիայի օգտագործման խնդիրը։ Ցավոք, 1950-ականների վերջին նա ստիպված եղավ թողնել այս աշխատանքը և ղեկավարել միջազգային գիտական ​​կենտրոնի ստեղծումը՝ Դուբնայում Միջուկային հետազոտությունների միացյալ ինստիտուտը։ Այնտեղ նա աշխատել է իմպուլսային արագ ռեակտորների վրա՝ IBR: Սա վերջին մեծ բանն էր նրա կյանքում։

Մեկ գոլ՝ մեկ թիմ

Դ.Ի. Բլոխինցևը, ով դասավանդում էր 1940-ականների վերջին Մոսկվայի պետական ​​համալսարանում, նկատեց այնտեղ, այնուհետև հրավիրեց երիտասարդ ֆիզիկոս Իգոր Բոնդարենկոյին աշխատելու Օբնինսկ, որը բառացիորեն զառանցում էր միջուկային էներգիայով աշխատող տիեզերանավերի մասին: Նրա առաջին ղեկավարը եղել է Ա.Ի. Լեյպունսկին, իսկ Իգորը, իհարկե, զբաղվում էին իր թեմայով՝ արագ բուծողներով:

Համաձայն Դ.Ի. Բլոխինցևը, Բոնդարենկոյի շուրջ ստեղծված գիտնականների խումբը, որը միավորվել է տիեզերքում ատոմային էներգիայի օգտագործման խնդիրները լուծելու համար։ Իգոր Իլյիչ Բոնդարենկոյից բացի, խմբում ընդգրկված էին Վիկտոր Յակովլևիչ Պուպկոն, Էդվին Ալեքսանդրովիչ Ստումբուրը և այս տողերի հեղինակը։ Իգորը գլխավոր գաղափարախոսն էր։ Էդվինը տիեզերական կայանքներում միջուկային ռեակտորների վերգետնյա մոդելների փորձարարական ուսումնասիրություններ է անցկացրել: Ես հիմնականում զբաղվում էի «ցածր մղման» հրթիռային շարժիչներով (դրանց մեջ մղումը ստեղծում է մի տեսակ արագացուցիչ՝ «իոնային շարժիչ», որը սնվում է տիեզերական ատոմակայանի էներգիայով): Մենք ուսումնասիրել ենք գործընթացները
հոսում է իոնային մղիչներով, գետնի տակդիրներով:

Վիկտոր Պուպկոյի մասին (ապագայում
նա դարձավ IPPE-ի տիեզերական տեխնոլոգիաների բաժնի ղեկավար) կազմակերպչական մեծ աշխատանք էր տարվում. Իգոր Իլյիչ Բոնդարենկոն ականավոր ֆիզիկոս էր։ Նա նրբանկատորեն զգաց փորձը, ստեղծեց պարզ, էլեգանտ և շատ արդյունավետ փորձեր: Կարծում եմ, քանի որ ոչ մի փորձարար, և, հավանաբար, քիչ տեսաբաններ, «զգացին» հիմնարար ֆիզիկան։ Միշտ արձագանքող, բաց և ընկերասեր Իգորն իսկապես ինստիտուտի հոգին էր: Մինչ այժմ FEI-ն ապրում է նրա գաղափարներով։ Բոնդարենկոն ապրում էր անհիմն կարճ կյանք. 1964 թվականին 38 տարեկան հասակում նա ողբերգականորեն մահացավ բժշկական սխալի պատճառով։ Կարծես Աստված, տեսնելով, թե մարդն ինչքան բան է արել, որոշեց, որ դա արդեն շատ է և հրամայեց.

Անհնար է չհիշել մեկ այլ յուրահատուկ անձնավորության՝ Վլադիմիր Ալեքսանդրովիչ Մալիխին, տեխնոլոգ «Աստծուց», ժամանակակից Լեսկովսկի Լևշային: Եթե ​​վերը նշված գիտնականների «արտադրանքը» հիմնականում գաղափարներ էին և դրանց իրականության հաշվարկված գնահատականներ, ապա Մալիխի աշխատանքները միշտ «մետաղում» ելք են ունեցել։ Նրա տեխնոլոգիական ոլորտը, որը IPPE-ի ծաղկման ժամանակ հաշվում էր ավելի քան երկու հազար աշխատակից, կարող էր անել, առանց չափազանցության, ամեն ինչ: Ավելին, նա ինքը միշտ առանցքային դեր է խաղացել։

Վ.Ա. Մալիխը սկսեց որպես լաբորանտ Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի միջուկային ֆիզիկայի գիտահետազոտական ​​ինստիտուտում, իր հոգու հետևում ունենալով երեք դասընթաց ֆիզիկայի ամբիոնում. պատերազմը թույլ չտվեց նրան ավարտել ուսումը: 1940-ականների վերջին նրան հաջողվեց ստեղծել տեխնիկական կերամիկայի արտադրության տեխնոլոգիա՝ հիմնված բերիլիումի օքսիդի վրա՝ յուրահատուկ նյութ, բարձր ջերմային հաղորդունակությամբ դիէլեկտրիկ։ Մալիխից առաջ շատերն անհաջող պայքարում էին այս խնդրի դեմ։ Վառելիքի բջիջ, որը հիմնված է սերիայի վրա չժանգոտվող պողպատիցիսկ բնական ուրանը, որը նա մշակել է առաջին ատոմակայանի համար, հրաշք է այն ժամանակների և նույնիսկ ներկայի համար։ Կամ ռեակտոր-էլեկտրական գեներատորի թերմիոնիկ վառելիքի տարրը, որը նախագծվել է Մալիխի կողմից տիեզերանավերի սնուցման համար՝ «գարդան»: Մինչ այժմ այս ոլորտում ավելի լավ բան չի հայտնվել։ Մալիխի ստեղծագործությունները ցուցադրական խաղալիքներ չէին, այլ միջուկային տեխնոլոգիայի տարրեր։ Աշխատել են ամիսներ ու տարիներ։ Վլադիմիր Ալեքսանդրովիչը դարձավ տեխնիկական գիտությունների դոկտոր, Լենինյան մրցանակի դափնեկիր, Սոցիալիստական ​​աշխատանքի հերոս։ 1964 թվականին նա ողբերգականորեն մահացավ զինվորական ուղեղի ցնցման հետևանքով։

Քայլ առ քայլ

Ս.Պ. Կորոլյովը և Դ.Ի. Բլոխինցևը երկար ժամանակ դաստիարակել է օդաչուավոր տիեզերական թռիչքի երազանքը: Նրանց միջեւ հաստատվեցին աշխատանքային սերտ կապեր։ Սակայն 1950-ականների սկզբին՝ Սառը պատերազմի գագաթնակետին, միջոցները խնայվում էին միայն ռազմական նպատակներով: Հրթիռային տեխնոլոգիան համարվում էր միայն որպես միջուկային լիցքերի կրող, իսկ արբանյակների մասին նույնիսկ չէր էլ մտածում։ Մինչդեռ Բոնդարենկոն, իմանալով հրթիռային գիտնականների վերջին ձեռքբերումների մասին, համառորեն հանդես էր գալիս Երկրի արհեստական ​​արբանյակի ստեղծման օգտին։ Հետագայում ոչ ոք դա չհիշեց։

Հետաքրքիր է մոլորակի առաջին տիեզերագնաց Յուրի Գագարինին տիեզերք բարձրացրած հրթիռի ստեղծման պատմությունը։ Դա կապված է Անդրեյ Դմիտրիևիչ Սախարովի անվան հետ։ 1940-ականների վերջին նա մշակեց համակցված տրոհման-ջերմամիջուկային լիցք՝ «փչակ», ըստ երևույթին անկախ «ջրածնային ռումբի հայր» Էդվարդ Թելլերից, ով առաջարկեց նմանատիպ արտադրանք, որը կոչվում էր «զարթուցիչ»: Այնուամենայնիվ, Թելլերը շուտով հասկացավ, որ նման նախագծման միջուկային լիցքը կունենա «սահմանափակ» թողունակություն՝ ոչ ավելի, քան 500 կիլոտոննա քարշակային համարժեք: Սա բավարար չէ «բացարձակ» զենքի համար, ուստի «զարթուցիչը» լքվեց։ Միությունում 1953-ին պայթեցրել են Սախարովի պուֆ RDS-6-երը։

Հաջող փորձարկումներից և Սախարովի ակադեմիկոս ընտրվելուց հետո Minsredmash-ի այն ժամանակվա ղեկավար Վ.Ա. Մալիշևը նրան հրավիրեց իր մոտ և խնդիր դրեց որոշել հաջորդ սերնդի ռումբի պարամետրերը։ Անդրեյ Դմիտրիևիչը գնահատեց (առանց մանրամասն ուսումնասիրության) նոր, շատ ավելի հզոր լիցքի քաշը։ Սախարովի զեկույցը հիմք է հանդիսացել ԽՄԿԿ Կենտկոմի և ԽՍՀՄ Մինիստրների խորհրդի որոշման, որը պարտավորեցրել է Ս.Պ. Կորոլևը այս լիցքավորման համար բալիստիկ արձակման մեքենա մշակելու համար: Հենց այդպիսի R-7 հրթիռն էր, որը կոչվում է «Վոստոկ», որը 1957 թվականին Երկրի արհեստական ​​արբանյակը և 1961 թվականին Յուրի Գագարինի հետ տիեզերանավը արձակեց ուղեծիր: Այլևս նախատեսված չէր այն օգտագործել որպես ծանր միջուկային լիցքի կրող, քանի որ ջերմամիջուկային զենքի մշակումն այլ ճանապարհով էր ընթանում։

IPPE տիեզերական միջուկային ծրագրի սկզբնական փուլում Վ.Ն. Չելոմեյան մշակել է թեւավոր ատոմային հրթիռ։ Այս ուղղությունը երկար չզարգացավ և ավարտվեց V.A. բաժնում ստեղծված շարժիչի տարրերի հաշվարկներով և փորձարկումներով: Մալիխա. Իրականում դա ցածր թռչող անօդաչու թռչող սարք էր՝ ռամջեթ միջուկային շարժիչով և միջուկային մարտագլխիկով («բզզացող վրիպակի» մի տեսակ միջուկային անալոգ՝ գերմանական V-1): Համակարգը գործարկվել է սովորական հրթիռային ուժեղացուցիչների միջոցով: Տրված արագության հասնելուց հետո մղումը ստեղծվել է մթնոլորտային օդի միջոցով, որը տաքացել է հարստացված ուրանով ներծծված բերիլիումի օքսիդի տրոհման շղթայական ռեակցիայի միջոցով։

Ընդհանուր առմամբ, հրթիռի կարողությունը կատարելու այս կամ այն ​​տիեզերագնացական առաջադրանքը որոշվում է այն արագությամբ, որը նա ձեռք է բերում աշխատանքային հեղուկի (վառելիք և օքսիդիչ) ամբողջ պաշարն օգտագործելուց հետո: Այն հաշվարկվում է Ցիոլկովսկու բանաձևով՝ V = c × lnMn / Mk, որտեղ c-ն աշխատանքային հեղուկի արտահոսքի արագությունն է, իսկ Mn-ը և Mk-ը՝ հրթիռի սկզբնական և վերջնական զանգվածը։ Սովորական քիմիական հրթիռներում արտանետման արագությունը որոշվում է այրման պալատի ջերմաստիճանով, վառելիքի և օքսիդիչի տեսակով և այրման արտադրանքի մոլեկուլային քաշով: Օրինակ, ամերիկացիները ջրածինը որպես վառելիք օգտագործեցին իջնող մեքենայի մեջ՝ տիեզերագնացներին Լուսնի վրա վայրէջք կատարելու համար: Նրա այրման արդյունքը ջուրն է, որի մոլեկուլային քաշը համեմատաբար ցածր է, իսկ հոսքի արագությունը 1,3 անգամ ավելի է, քան կերոսին այրելիս։ Սա բավական է, որպեսզի տիեզերագնացներով իջնող մեքենան հասնի Լուսնի մակերեսին և այնուհետև նրանց վերադարձնի իր արհեստական ​​արբանյակի ուղեծիր: Կորոլյովում ջրածնային վառելիքի հետ աշխատանքը դադարեցվել է զոհերով վթարի պատճառով։ Մենք ժամանակ չունեինք մարդկանց համար լուսնային իջնող փոխադրամիջոց ստեղծելու համար:

Արտանետումների արագությունը զգալիորեն մեծացնելու ուղիներից մեկը միջուկային ջերմային հրթիռների ստեղծումն է։ Մենք ունեինք մի քանի հազար կիլոմետր հեռահարության բալիստիկ ատոմային հրթիռներ (BAR) (OKB-1-ի և IPPE-ի համատեղ նախագիծ), ամերիկացիներն ունեին կիվի տիպի նմանատիպ համակարգեր։ Շարժիչները փորձարկվել են Սեմիպալատինսկի և Նևադայի մերձակայքում գտնվող փորձարկման վայրերում: Դրանց գործունեության սկզբունքը հետևյալն է՝ միջուկային ռեակտորում ջրածինը տաքացվում է մինչև բարձր ջերմաստիճան, անցնում ատոմային վիճակի և արդեն այս ձևով սպառվում է հրթիռից։ Այս դեպքում արտանետման արագությունը քիմիական ջրածնային հրթիռի համեմատ ավելանում է ավելի քան չորս անգամ: Հարցն այն էր, որ պարզենք, թե ինչ ջերմաստիճանի ջրածինը կարող է ջեռուցվել պինդ վառելիքի բջիջների ռեակտորում: Հաշվարկները տվել են մոտ 3000°K:

ՆԻԻ-1-ում, որի ղեկավարն էր Մստիսլավ Վսեվոլոդովիչ Կելդիշը (այն ժամանակ ԽՍՀՄ ԳԱ նախագահ), բաժինը Վ.Մ. Իևլևան, IPPE-ի մասնակցությամբ, զբաղված էր միանգամայն ֆանտաստիկ սխեմայով` գազաֆազային ռեակտորով, որում շղթայական ռեակցիան ընթանում է ուրանի և ջրածնի գազային խառնուրդում: Այդպիսի ռեակտորից ջրածինը դուրս է գալիս տասն անգամ ավելի արագ, քան պինդ վառելիքից, մինչդեռ ուրանը առանձնանում է և մնում միջուկում։ Գաղափարներից մեկն էր օգտագործել կենտրոնախույս տարանջատումը, երբ ուրանի և ջրածնի տաք գազային խառնուրդը «պտտվում» է մուտքային սառը ջրածնի միջոցով, որի արդյունքում ուրանը և ջրածինը բաժանվում են, ինչպես ցենտրիֆուգում։ Իևլևը, փաստորեն, փորձեց ուղղակիորեն վերարտադրել քիմիական հրթիռի այրման պալատում տեղի ունեցող գործընթացները՝ որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործելով ոչ թե վառելիքի այրման ջերմությունը, այլ. շղթայական ռեակցիաբաժանում. Սա ճանապարհ բացեց ատոմային միջուկների էներգիայի ինտենսիվության լիարժեք օգտագործման համար: Բայց ռեակտորից մաքուր ջրածնի (առանց ուրանի) արտահոսքի հնարավորության հարցը մնաց չլուծված, էլ չասած տեխնիկական խնդիրների մասին, որոնք կապված են հարյուրավոր մթնոլորտների ճնշման տակ բարձր ջերմաստիճանի գազային խառնուրդների պահպանման հետ:

Բալիստիկ ատոմային հրթիռների վրա IPPE-ի աշխատանքը ավարտվեց 1969-1970 թվականներին «կրակային փորձարկումներով» Սեմիպալատինսկի փորձարկման վայրում պինդ վառելիքի տարրերով միջուկային հրթիռային շարժիչի նախատիպով: Այն ստեղծվել է IPPE-ի կողմից՝ համագործակցելով Վորոնեժի նախագծային բյուրոյի A.D. Կոնոպատով, Մոսկվայի NII-1 և մի շարք այլ տեխնոլոգիական խմբեր: 3,6 տոննա մղումով շարժիչը հիմնված էր IR-100 միջուկային ռեակտորի վրա՝ վառելիքի տարրերով, որոնք պատրաստված էին ուրանի կարբիդի և ցիրկոնիումի կարբիդի պինդ լուծույթից: Ջրածնի ջերմաստիճանը հասել է 3000°K-ի ~170 ՄՎտ ռեակտորի հզորության դեպքում։

Միջուկային մղիչներ

Մինչ այժմ մենք խոսում էինք իրենց քաշից մեծ մղումով հրթիռների մասին, որոնք կարող էին արձակվել Երկրի մակերեւույթից։ Նման համակարգերում արտանետման արագության աճը հնարավորություն է տալիս նվազեցնել աշխատանքային հեղուկի պաշարը, մեծացնել օգտակար բեռը և հրաժարվել բազմաստիճան գործընթացից: Այնուամենայնիվ, կան արտանետումների գործնականում անսահմանափակ արագությունների հասնելու ուղիներ, օրինակ՝ նյութի արագացումը էլեկտրամագնիսական դաշտերով։ Ես աշխատել եմ այս ոլորտում Իգոր Բոնդարենկոյի հետ սերտ կապի մեջ գրեթե 15 տարի:

Էլեկտրական ռեակտիվ շարժիչով (EP) հրթիռի արագացումը որոշվում է դրանց վրա տեղադրված տիեզերական ատոմակայանի (KAES) հատուկ հզորության և արտանետման արագության հարաբերակցությամբ: Տեսանելի ապագայում ԱԷԿ-ի տեսակարար հզորությունը, ըստ երեւույթին, չի գերազանցի 1 կՎտ/կգ-ը։ Միևնույն ժամանակ հնարավոր է ստեղծել ցածր մղումով հրթիռներ, հրթիռի քաշից տասնյակ և հարյուրավոր անգամներ պակաս և աշխատանքային հեղուկի շատ ցածր սպառումով։ Նման հրթիռը կարող է արձակվել միայն Երկրի արհեստական ​​արբանյակի ուղեծրից և դանդաղ արագանալով՝ հասնել մեծ արագությունների։

Ներքին թռիչքների համար Արեգակնային համակարգմեզ անհրաժեշտ են 50-500 կմ/վ արտանետման արագությամբ հրթիռներ, իսկ դեպի աստղեր թռիչքների համար մեզ անհրաժեշտ են «ֆոտոն հրթիռներ», որոնք դուրս են գալիս մեր երևակայությունից՝ լույսի արագությանը հավասար արտանետման արագությամբ։ Ցանկացած ողջամիտ տևողության հեռահար տիեզերական թռիչք իրականացնելու համար անհրաժեշտ են էլեկտրակայանների հզորություն-քաշ աներևակայելի հարաբերակցություններ: Առայժմ անհնար է նույնիսկ պատկերացնել, թե ինչ ֆիզիկական գործընթացների վրա կարող են հիմնվել դրանք։

Կատարված հաշվարկները ցույց են տվել, որ Մեծ դիմակայության ժամանակ, երբ Երկիրն ու Մարսը միմյանց մոտ են, հնարավոր է մեկ տարում միջուկային տիեզերանավ անձնակազմով դեպի Մարս թռչել և այն վերադարձնել Երկրի արհեստական ​​արբանյակի ուղեծիր։ . Նման նավի ընդհանուր քաշը մոտ 5 տոննա է (ներառյալ աշխատանքային հեղուկի պաշարը՝ ցեզիումը, հավասար է 1,6 տոննայի)։ Այն որոշվում է հիմնականում 5 ՄՎտ հզորությամբ ԱԷԿ-ի զանգվածով, իսկ ռեակտիվ մղումը որոշվում է ցեզիումի իոնների երկու մեգավատ հզորությամբ փնջով՝ 7 կիլոէլեկտրոնվոլտ* էներգիայով։ Նավը մեկնում է Երկրի արհեստական ​​արբանյակի ուղեծրից, մտնում է Մարսի արբանյակի ուղեծիր և պետք է իջնի նրա մակերես ջրածնային քիմիական շարժիչով ապարատի վրա, որը նման է ամերիկյան լուսնայինին։

Այս ուղղությունը, հիմնվելով այսօր արդեն իսկ հնարավոր տեխնիկական լուծումների վրա, նվիրված էր IPPE-ի աշխատանքների մեծ ցիկլին։

Իոնային մղիչներ

Այդ տարիներին քննարկվում էին տիեզերանավերի տարբեր էլեկտրական շարժիչ համակարգեր ստեղծելու ուղիներ, ինչպիսիք են «պլազմային հրացանները», «փոշու» էլեկտրաստատիկ արագացուցիչները կամ հեղուկ կաթիլները։ Այնուամենայնիվ, գաղափարներից և ոչ մեկը հստակ հստակություն չուներ ֆիզիկական հիմք. Բացահայտումը ցեզիումի մակերեսային իոնացումն էր:

Դեռ անցյալ դարի 20-ականներին ամերիկացի ֆիզիկոս Իրվինգ Լանգմյուիրը հայտնաբերեց մակերևութային իոնացում. ալկալիական մետաղներ. Երբ ցեզիումի ատոմը գոլորշիանում է մետաղի (մեր դեպքում՝ վոլֆրամի) մակերևույթից, որի էլեկտրոնների աշխատանքի ֆունկցիան ավելի մեծ է, քան ցեզիումի իոնացման պոտենցիալը, այն կորցնում է թույլ կապված էլեկտրոնը գրեթե 100% դեպքերում և պարզվում է, որ այն եզակի է։ լիցքավորված իոն: Այսպիսով, վոլֆրամի վրա ցեզիումի մակերեսային իոնացումը ֆիզիկական գործընթաց է, որը հնարավորություն է տալիս ստեղծել իոնային շարժիչ՝ աշխատանքային հեղուկի գրեթե 100% օգտագործմամբ և միասնությանը մոտ էներգաարդյունավետությամբ:

Մեր գործընկեր Ստալ Յակովլևիչ Լեբեդևը կարևոր դեր է խաղացել նման սխեմայի իոնային շարժիչի մոդելների ստեղծման գործում: Իր երկաթյա համառությամբ ու հաստատակամությամբ նա հաղթահարեց բոլոր խոչընդոտները։ Արդյունքում, հնարավոր եղավ մետաղի մեջ վերարտադրել իոնային շարժիչի հարթ երեք էլեկտրոդային միացում։ Առաջին էլեկտրոդը վոլֆրամի ափսե է մոտավորապես 10 × 10 սմ չափի +7 կՎ պոտենցիալով, երկրորդը՝ -3 կՎ պոտենցիալով վոլֆրամի ցանց, իսկ երրորդը՝ զրոյական պոտենցիալով վոլֆրամի վոլֆրամային ցանց։ «Մոլեկուլային հրացանը» տվել է ցեզիումի գոլորշի ճառագայթ, որը բոլոր ցանցերի միջով ընկել է վոլֆրամի ափսեի մակերեսին։ Հավասարակշռված և տրամաչափված մետաղական թիթեղը, այսպես կոչված, հավասարակշռությունը, ծառայում էր «ուժը», այսինքն՝ իոնային ճառագայթի մղումը չափելու համար:

Առաջին ցանցի արագացող լարումը արագացնում է ցեզիումի իոնները մինչև 10000 ԷՎ, մինչդեռ դանդաղեցնող լարումը դեպի երկրորդ ցանց դանդաղեցնում է դրանք մինչև 7000 ԷՎ: Սա այն էներգիան է, որով իոնները պետք է հեռանան պտուտակից, որը համապատասխանում է 100 կմ/վրկ արտահոսքի արագությանը։ Բայց տիեզերական լիցքով սահմանափակված իոնային ճառագայթը չի կարող «դուրս գալ արտաքին տարածություն»։ Իոնների ծավալային լիցքը պետք է փոխհատուցվի էլեկտրոններով, որպեսզի ձևավորվի քվազի չեզոք պլազմա, որն ազատորեն տարածվում է տարածության մեջ և ստեղծում է ռեակտիվ մղում։ Իոնային ճառագայթի տիեզերական լիցքը փոխհատուցելու համար էլեկտրոնների աղբյուրը հոսանքով ջեռուցվող երրորդ ցանցն է (կաթոդը): Երկրորդ՝ «փակող» ցանցը թույլ չի տալիս էլեկտրոններին կաթոդից հասնել վոլֆրամի թիթեղ:

Իոնային շարժիչ մոդելի հետ կապված առաջին փորձը նշանավորեց ավելի քան տասը տարվա աշխատանքի սկիզբը: Վերջին մոդելներից մեկը՝ ծակոտկեն վոլֆրամի արտանետիչով, որը ստեղծվել է 1965 թվականին, 20 Ա իոնային ճառագայթի հոսանքի ժամանակ տվել է մոտ 20 գ «մղում», ուներ էներգիայի օգտագործման գործակիցը մոտ 90% և նյութի օգտագործման արագությունը՝ 95։ %:

Միջուկային ջերմության ուղղակի փոխակերպումը էլեկտրականության

Միջուկային տրոհման էներգիան էլեկտրական էներգիայի ուղղակիորեն փոխակերպելու ուղիներ դեռ չեն գտնվել։ Մենք դեռ չենք կարող անել առանց միջանկյալ կապի `ջերմային շարժիչի: Քանի որ դրա արդյունավետությունը միշտ պակաս է միասնությունից, «թափոն» ջերմությունը պետք է ինչ-որ տեղ դնել։ Ցամաքում, ջրում և օդում սրա հետ կապված խնդիրներ չկան։ Տիեզերքում կա միայն մեկ ճանապարհ՝ ջերմային ճառագայթում։ Այսպիսով, KNPP-ն չի կարող անել առանց «սառնարան-արտադրիչի»: Ճառագայթման խտությունը համաչափ է բացարձակ ջերմաստիճանի չորրորդ ուժին, ուստի ռադիատոր-արտադրիչի ջերմաստիճանը պետք է լինի հնարավորինս բարձր։ Այնուհետև հնարավոր կլինի նվազեցնել ճառագայթող մակերեսի տարածքը և, համապատասխանաբար, զանգվածը էլեկտրակայան. Մեզ մոտ առաջացավ միջուկային ջերմության «ուղղակի» փոխակերպումը էլեկտրականության օգտագործելու գաղափարը՝ առանց տուրբինի կամ գեներատորի, որն ավելի հուսալի էր թվում բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում երկարաժամկետ շահագործման ժամանակ։

Գրականությունից մենք իմացանք Ա.Ֆ. Ioffe - խորհրդային տեխնիկական ֆիզիկայի դպրոցի հիմնադիրը, ԽՍՀՄ-ում կիսահաղորդիչների ուսումնասիրության ռահվիրա: Այժմ քչերն են հիշում նրա մշակած ներկայիս աղբյուրները, որոնք օգտագործվել են Մեծի տարիներին Հայրենական պատերազմ. Այն ժամանակ մեկից ավելի պարտիզանական ջոկատներ կապ ունեին մայրցամաքի հետ՝ շնորհիվ «կերոսինի» TEG-ների՝ Ioffe-ի ջերմաէլեկտրական գեներատորների։ TEG-ների «թագը» (դա կիսահաղորդչային տարրերի հավաքածու էր) դրվել է կերոսինի լամպի վրա, իսկ դրա լարերը միացվել են ռադիոսարքավորումներին։ Տարրերի «տաք» ծայրերը տաքանում էին կերոսինի լամպի բոցով, իսկ «սառը» ծայրերը սառչում էին օդում։ Ջերմային հոսքը, անցնելով կիսահաղորդչի միջով, առաջացրել է էլեկտրաշարժիչ ուժ, որը բավական է հաղորդակցության նիստի համար, և դրանց միջև ընկած ժամանակահատվածներում TEG-ը լիցքավորում է մարտկոցը։ Երբ Հաղթանակից տասը տարի անց մենք այցելեցինք TEG-ների մոսկովյան գործարան, պարզվեց, որ նրանք դեռևս վաճառքներ են գտնում։ Շատ գյուղացիներ այն ժամանակ ունեին տնտեսական ռադիոընդունիչներ «Ռոդինա» ուղիղ շիկացած լամպերով, որոնք սնուցվում էին մարտկոցով: Փոխարենը հաճախ օգտագործվում էին TEG-ներ:

Կերոսինի TEG-ի խնդիրը նրա ցածր արդյունավետությունն է (ընդամենը մոտ 3,5%) և ցածր սահմանափակող ջերմաստիճանը (350°K): Սակայն այս սարքերի պարզությունն ու հուսալիությունը գրավեց մշակողներին: Այսպիսով, I.G խմբի կողմից մշակված կիսահաղորդչային փոխարկիչները: Գվերդցիթելին Սուխումիի ֆիզիկատեխնիկական ինստիտուտում կիրառություն է գտել Բուկ տիպի տիեզերական կայանքներում:

Ժամանակին Ա.Ֆ. Ioffe-ն առաջարկել է մեկ այլ թերմիոնիկ փոխարկիչ՝ դիոդ վակուումում: Գործողության սկզբունքը հետևյալն է՝ տաքացվող կաթոդը էլեկտրոններ է արտանետում, դրանց մի մասը, հաղթահարելով անոդի ներուժը, աշխատում է։ Ակնկալվում էր, որ այս սարքը կունենա զգալիորեն ավելի բարձր արդյունավետություն (20-25%) հետ աշխատանքային ջերմաստիճանը 1000°K-ից բարձր: Բացի այդ, ի տարբերություն կիսահաղորդչի, վակուումային դիոդը չի վախենում նեյտրոնային ճառագայթումից, և այն կարող է զուգակցվել միջուկային ռեակտորի հետ։ Այնուամենայնիվ, պարզվեց, որ անհնար է իրականացնել «վակուումային» Ioffe փոխարկիչի գաղափարը: Ինչպես իոնային շարժիչում, այնպես էլ վակուումային փոխարկիչում, պետք է ազատվել տիեզերական լիցքից, բայց այս անգամ ոչ թե իոններից, այլ էլեկտրոններից։ Ա.Ֆ. Ioffe-ը նախատեսում էր օգտագործել միկրոն բացեր կաթոդի և անոդի միջև վակուումային փոխարկիչում, ինչը գործնականում անհնար է բարձր ջերմաստիճանների և ջերմային դեֆորմացիաների պայմաններում: Հենց այստեղ է ցեզիումը հարմար. մեկ ցեզիումի իոնը, որն առաջանում է կաթոդում մակերեսային իոնացման արդյունքում, փոխհատուցում է մոտ 500 էլեկտրոնի տիեզերական լիցքը: Իրականում ցեզիումի փոխարկիչը «հակադարձ» իոնային շարժիչ է: Դրանցում ֆիզիկական պրոցեսները մոտ են։

«Garlands» Վ.Ա. Մալիխա

Ջերմային փոխարկիչների վրա IPPE-ի աշխատանքի արդյունքներից էր Վ.Ա. Մալիխը և սերիական արտադրությունը իր վառելիքի տարրերի բաժնում՝ սերիական միացված թերմիոնիկ փոխարկիչներից՝ «զարդանախշեր» Տոպազ ռեակտորի համար: Նրանք տվել են մինչև 30 Վ՝ հարյուր անգամ ավելի, քան «մրցակցող կազմակերպությունների» կողմից ստեղծված մեկ տարր փոխարկիչները՝ Մ.Բ.-ի Լենինգրադյան խումբը: Բարաբաշը, իսկ ավելի ուշ՝ Ատոմային էներգիայի ինստիտուտի կողմից։ Դա հնարավորություն տվեց ռեակտորից տասնյակ ու հարյուրապատիկ անգամ ավելի շատ հզորություն «հեռացնել»։ Այնուամենայնիվ, համակարգի հուսալիությունը, որը լցված է հազարավոր թերմիոնիկ տարրերով, անհանգստություն առաջացրեց: Միևնույն ժամանակ, գոլորշու և գազային տուրբինները գործում էին առանց խափանումների, ուստի մենք մեր ուշադրությունը դարձրինք միջուկային ջերմությունը էլեկտրականության «մեքենայական» փոխակերպմանը։

Ամբողջ դժվարությունը ռեսուրսի մեջ էր, քանի որ հեռահար տիեզերական թռիչքների ժամանակ տուրբոգեներատորները պետք է աշխատեն մեկ, երկու կամ նույնիսկ մի քանի տարի: Մաշվածությունը նվազեցնելու համար «հեղափոխությունները» (տուրբինային արագությունը) պետք է հնարավորինս ցածր լինեն: Մյուս կողմից, տուրբինը արդյունավետ է աշխատում, եթե գազի կամ գոլորշու մոլեկուլների արագությունը մոտ է նրա շեղբերների արագությանը: Հետևաբար, սկզբում մենք համարում էինք ամենածանրը՝ սնդիկի գոլորշիների օգտագործումը: Բայց մեզ վախեցրեց երկաթի և չժանգոտվող պողպատի ինտենսիվ ռադիացիոն կոռոզիան, որը տեղի ունեցավ սնդիկով սառեցված միջուկային ռեակտորում: Երկու շաբաթվա ընթացքում կոռոզիան «կերավ» փորձարարական «Կլեմենտին» արագ ռեակտորի վառելիքի տարրերը Արգոնի լաբորատորիայում (ԱՄՆ, 1949) և BR-2 ռեակտորը IPPE-ում (ԽՍՀՄ, Օբնինսկ, 1956):

Կալիումի գոլորշին գայթակղիչ էր։ Իր մեջ եռացող կալիումով ռեակտորը հիմք է հանդիսացել այն էլեկտրակայանի, որը մենք մշակում ենք ցածր մղման տիեզերանավի համար. կալիումի գոլորշին պտտել է տուրբոգեներատորը: Ջերմությունը էլեկտրաէներգիայի վերածելու նման «մեքենայական» մեթոդը հնարավորություն տվեց հաշվել մինչև 40% արդյունավետության վրա, մինչդեռ իրական թերմիոնիկ կայանքները տալիս էին ընդամենը մոտ 7% արդյունավետություն: Այնուամենայնիվ, միջուկային ջերմությունը էլեկտրաէներգիայի «մեքենայական» փոխակերպմամբ ատոմակայաններ չեն մշակվել։ Գործն ավարտվեց մանրամասն զեկույցի հրապարակմամբ, ըստ էության, «ֆիզիկական նշում» դեպի Մարս անձնակազմով թռիչքի համար ցածր հարվածային տիեզերանավի տեխնիկական նախագծման վերաբերյալ: Նախագիծն ինքնին երբեք չի մշակվել:

Հետագայում, կարծում եմ, միջուկային հրթիռային շարժիչներով տիեզերական թռիչքների նկատմամբ հետաքրքրությունը պարզապես վերացավ։ Սերգեյ Պավլովիչ Կորոլևի մահից հետո իոնային շարժիչի և «մեքենայական» ատոմակայանների վրա IPPE-ի աշխատանքին աջակցությունը նկատելիորեն թուլացավ: OKB-1-ը ղեկավարում էր Վալենտին Պետրովիչ Գլուշկոն, ով շահագրգռված չէր համարձակ խոստումնալից նախագծերով: Նրա ստեղծած Energiya նախագծային բյուրոն կառուցեց հզոր քիմիական հրթիռներ և Երկիր վերադարձող Buran տիեզերանավը։

«Բուկը» և «Տոպազը» «Կոսմոս» սերիալի արբանյակների վրա

Ջերմությունը էլեկտրաէներգիայի ուղղակի փոխակերպմամբ KNPP-ի ստեղծման աշխատանքները, այժմ որպես հզոր ռադիոարբանյակների (տիեզերական ռադիոտեղորոշիչ կայաններ և հեռուստատեսային հեռարձակողներ) էներգիայի աղբյուրներ, շարունակվեցին մինչև պերեստրոյկայի սկիզբը: 1970-1988 թվականներին մոտ 30 ռադարային արբանյակներ տիեզերք են արձակվել «Բուկ» ատոմակայաններով՝ կիսահաղորդչային փոխարկիչով ռեակտորներով և երկուսը «Թոփազ» ջերմային կայանքներով։ Buk-ը, փաստորեն, TEG էր՝ Ioffe կիսահաղորդչային փոխարկիչ, միայն կերոսինի լամպի փոխարեն այն օգտագործեց միջուկային ռեակտոր: Դա արագ ռեակտոր էր՝ մինչև 100 կՎտ հզորությամբ։ Բարձր հարստացված ուրանի ամբողջական բեռնվածքը կազմում էր մոտ 30 կգ։ Միջուկից ջերմությունը փոխանցվել է հեղուկ մետաղի միջոցով՝ նատրիումի և կալիումի էվեկտիկական համաձուլվածքից կիսահաղորդչային մարտկոցներին: Էլեկտրական հզորությունը հասել է 5 կՎտ-ի։

IPPE-ի գիտական ​​հսկողության տակ գտնվող Buk հաստատությունը մշակվել է OKB-670 մասնագետներ Մ.Մ. Բոնդարյուկ, ավելի ուշ՝ NPO Krasnaya Zvezda (գլխավոր դիզայներ՝ Գ.Մ. Գրյազնով)։ Դնեպրոպետրովսկի նախագծային բյուրոյին Յուժմաշ (գլխավոր դիզայներ Մ.Կ. Յանգել) հանձնարարվել է ստեղծել արձակման մեքենա՝ արբանյակը ուղեծիր դուրս բերելու համար:

Buk-ի շահագործման ժամկետը 1-3 ամիս է։ Եթե ​​տեղադրումը ձախողվեր, արբանյակը տեղափոխվեց երկարաժամկետ ուղեծիր՝ 1000 կմ բարձրությամբ։ Գրեթե 20 տարվա արձակման ընթացքում գրանցվել է արբանյակի Երկիր ընկնելու երեք դեպք՝ երկուսը օվկիանոս, մեկը՝ ցամաքում, Կանադայում՝ Մեծ ստրկատիրական լճի շրջակայքում: Այնտեղ է ընկել Cosmos-954-ը, որը արձակվել է 1978 թվականի հունվարի 24-ին։ Նա աշխատել է 3,5 ամիս։ Արբանյակի ուրանի տարրերն ամբողջությամբ այրվել են մթնոլորտում։ Գետնի վրա հայտնաբերվել են միայն բերիլիումի ռեֆլեկտորի մնացորդներ և կիսահաղորդչային մարտկոցներ։ (Այս բոլոր տվյալները բերված են «Առավոտյան լույս» գործողության վերաբերյալ ԱՄՆ-ի և Կանադայի միջուկային հանձնաժողովների համատեղ զեկույցում):

Թոփազ ջերմային ատոմակայանում օգտագործվել է մինչև 150 կՎտ հզորությամբ ջերմային ռեակտոր։ Ուրանի ամբողջական բեռնվածությունը մոտ 12 կգ էր՝ զգալիորեն պակաս, քան Բուկինը: Ռեակտորի հիմքը վառելիքի տարրերն էին՝ «զարդանախշերը», մշակված և արտադրված Մալիխի խմբի կողմից։ Դրանք ջերմային տարրերի շղթա էին. կաթոդը վոլֆրամի կամ մոլիբդենի «մատնոց» էր՝ լցված ուրանի օքսիդով, անոդը՝ բարակ պատերով նիոբիումի խողովակ՝ սառեցված հեղուկ նատրիում-կալիումով։ Կաթոդի ջերմաստիճանը հասել է 1650°C։ Տեղադրման էլեկտրական հզորությունը հասել է 10 կՎտ-ի։

Թռիչքի առաջին մոդելը՝ «Կոսմոս-1818» արբանյակը՝ «Տոպազ» տեղադրմամբ, ուղեծիր դուրս եկավ 1987 թվականի փետրվարի 2-ին և անթերի աշխատեց վեց ամիս, մինչև ցեզիումի պաշարները սպառվեցին։ Երկրորդ արբանյակը՝ Cosmos-1876-ը, մեկնարկեց մեկ տարի անց: Նա ուղեծրում աշխատել է գրեթե երկու անգամ ավելի երկար։ Topaz-ի հիմնական մշակողը եղել է OKB MMZ Soyuz-ը, որը գլխավորում էր Ս.Կ. Թումանսկի (ավիացիոն շարժիչների դիզայներ Ա.Ա. Միկուլինի նախկին նախագծային բյուրո):

Դա 1950-ականների վերջին էր, երբ մենք աշխատում էինք իոնային շարժիչի վրա, և նա երրորդ աստիճանի շարժիչով էր հրթիռի համար, որը թռչեր լուսնի շուրջը և վայրէջք կատարեր դրա վրա: Մելնիկովի լաբորատորիայի մասին հիշողությունները թարմ են մինչ օրս։ Այն գտնվում էր Պոդլիպկիում (այժմ՝ Կորոլև քաղաք), OKB-1-ի թիվ 3 տեղում։ Շուրջ 3000 մ2 մակերեսով հսկայական արհեստանոց, որը պատված է տասնյակ գրասեղաններով՝ 100 մմ գլանափաթեթ թղթի վրա ձայնագրվող օղակաձև օսցիլոսկոպներով (սա դեռ անցյալ դարաշրջան էր, այսօր բավական կլիներ անհատական ​​համակարգիչ): Արտադրամասի ճակատային պատին տեղադրված է ստենդ, որտեղ տեղադրված է «լուսնային» հրթիռային շարժիչի այրման պալատը։ Գազի արագության, ճնշման, ջերմաստիճանի և այլ պարամետրերի համար սենսորներից հազարավոր լարեր են գնում դեպի օսցիլոսկոպներ: Օրը սկսվում է 9.00-ին շարժիչի բռնկումով։ Այն աշխատում է մի քանի րոպե, այնուհետև այն դադարեցնելուց անմիջապես հետո առաջին հերթափոխի մեխանիկական թիմը ապամոնտաժում է այն, ուշադիր զննում և չափում այրման պալատը: Միաժամանակ վերլուծվում են օսցիլոսկոպի ժապավենները և տրվում են դիզայնի փոփոխությունների առաջարկություններ։ Երկրորդ հերթափոխ. դիզայներները և արտադրամասի աշխատողները կատարում են առաջարկվող փոփոխությունները: Երրորդ հերթափոխում նոր այրման խցիկ և դիագնոստիկ համակարգ է տեղադրված տակդիրի վրա։ Մեկ օր անց՝ ուղիղ ժամը 9.00-ին, հաջորդ նիստը։ Եվ այսպես, առանց հանգստյան օրերի շաբաթներ, ամիսներ: Տարեկան ավելի քան 300 շարժիչի տարբերակներ:

Այսպես ստեղծվեցին քիմիական հրթիռային շարժիչները, որոնք պետք է աշխատեին ընդամենը 20-30 րոպե։ Ի՞նչ կարող ենք ասել ատոմակայանների փորձարկման և վերամշակման մասին՝ հաշվարկն այն էր, որ դրանք պետք է աշխատեն մեկ տարուց ավելի։ Դա իսկապես հսկայական ջանքեր էր պահանջում:

© Օքսանա Վիկտորովա/Կոլաժ/Ռիդուս

Ռուսաստանում միջուկային էներգիայով թեւավոր հրթիռի առկայության մասին Վլադիմիր Պուտինի՝ Դաշնային ժողովում իր ելույթի ժամանակ արված հայտարարությունը մեծ իրարանցում առաջացրեց հասարակության և լրատվամիջոցների շրջանում։ Միևնույն ժամանակ, քիչ բան էր հայտնի, թե ինչ է իրենից ներկայացնում նման շարժիչը և դրա կիրառման հնարավորությունները ինչպես լայն հասարակության, այնպես էլ մասնագետների համար։

«Ռիդուսը» փորձել է պարզել, թե ինչ տեխնիկական սարքՆախագահը կարող էր խոսել և որն է նրա յուրահատկությունը.

Հաշվի առնելով, որ Manege-ում շնորհանդեսը արվել է ոչ թե տեխնիկական մասնագետների լսարանի, այլ «ընդհանուր» հանրության համար, դրա հեղինակները կարող էին թույլ տալ հասկացությունների որոշակի փոխարինում, Գեորգի Տիխոմիրովը՝ Միջուկային ֆիզիկայի և տեխնոլոգիայի ինստիտուտի փոխտնօրեն։ Ազգային հետազոտական ​​միջուկային համալսարանի MEPhI, չի բացառում:

«Այն, ինչ նախագահը ասաց և ցույց տվեց, մասնագետներն անվանում են կոմպակտ էլեկտրակայաններ, որոնց հետ փորձերը սկզբում արվել են ավիացիայում, իսկ հետո խորը տիեզերքի հետազոտման ժամանակ։ Սրանք լուծելու փորձեր էին անլուծելի խնդիրվառելիքի բավարար պաշար անսահմանափակ հեռավորությունների վրա թռիչքների համար: Այս առումով ներկայացումը բացարձակապես ճիշտ է. նման շարժիչի առկայությունը կամայականորեն երկար ժամանակ էներգիա է ապահովում հրթիռի համակարգերին կամ որևէ այլ ապարատի»,- ասել է նա Reedus-ին:

ԽՍՀՄ-ում նման շարժիչով աշխատանքը սկսվել է ուղիղ 60 տարի առաջ՝ ակադեմիկոսներ Մ.Կելդիշի, Ի.Կուրչատովի և Ս.Կորոլևի ղեկավարությամբ։ Նույն տարիներին նմանատիպ աշխատանքներ իրականացվեցին ԱՄՆ-ում, սակայն 1965թ. ԽՍՀՄ-ում աշխատանքները շարունակվեցին մոտ մեկ տասնամյակ, մինչև դրանք նույնպես անտեղի ճանաչվեցին։ Թերևս դա է պատճառը, որ Վաշինգտոնը շատ չհիացավ՝ ասելով, որ իրենց չի զարմացրել ռուսական հրթիռի ներկայացումը։

Ռուսաստանում միջուկային շարժիչի գաղափարը երբեք չի մահացել, մասնավորապես, 2009 թվականից ի վեր նման տեղակայման գործնական մշակումն է ընթանում: Դատելով ժամկետներից՝ նախագահի կողմից հայտարարված թեստերը ճիշտ տեղավորվում են Roscosmos-ի և Rosatom-ի այս համատեղ նախագծի մեջ, քանի որ մշակողները նախատեսում էին շարժիչի դաշտային փորձարկումներ իրականացնել 2018 թվականին։ Թերևս քաղաքական նկատառումներից ելնելով մի փոքր քաշքշեցին և ժամկետները տեղափոխեցին «ձախ»։

«Տեխնոլոգիապես այն դասավորված է այնպես, որ ատոմային էներգաբլոկը տաքացնում է գազի հովացուցիչ նյութը։ Եվ այս տաքացվող գազը կա՛մ պտտում է տուրբինը, կա՛մ ուղղակիորեն ռեակտիվ մղում է ստեղծում: Հրթիռի ներկայացման մեջ որոշակի խորամանկություն, որը մենք լսեցինք, այն է, որ նրա թռիչքի շառավիղը դեռ անսահման չէ. այն սահմանափակված է աշխատող հեղուկի ծավալով՝ հեղուկ գազ, որը ֆիզիկապես կարող է մղվել հրթիռային տանկերի մեջ, - ասում է մասնագետը։

Միևնույն ժամանակ, տիեզերական հրթիռը և թեւավոր հրթիռն ունեն սկզբունքորեն տարբեր թռիչքների կառավարման սխեմաներ, քանի որ դրանք ունեն. տարբեր առաջադրանքներ. Առաջինը թռչում է անօդ տարածության մեջ, մանևրելու կարիք չունի՝ բավական է նրան սկզբնական ազդակ տալ, այնուհետև այն շարժվում է հաշվարկված բալիստիկ հետագծով։

Թևավոր հրթիռը, ընդհակառակը, պետք է անընդհատ փոխի իր հետագիծը, ինչի համար այն պետք է ունենա բավականաչափ վառելիք՝ իմպուլսներ ստեղծելու համար։ Այս վառելիքը կբռնկվի ատոմակայանից, թե ավանդականից, այս դեպքում էական չէ։ Կարեւոր է միայն այդ վառելիքի մատակարարումը, ընդգծում է Տիխոմիրովը։

«Խոր տիեզերք թռիչքների ժամանակ միջուկային կայանքի իմաստը նավի վրա էներգիայի աղբյուրի առկայությունն է, որը սնուցում է ապարատի համակարգերը անսահմանափակ ժամանակով: Այս դեպքում կարող է լինել ոչ միայն միջուկային ռեակտոր, այլեւ ռադիոիզոտոպային ջերմաէլեկտրական գեներատորներ։ Իսկ հրթիռի վրա նման տեղադրման իմաստը, որի թռիչքը մի քանի տասնյակ րոպեից ավելի չի տևի, ինձ համար դեռ լիովին պարզ չէ»,- խոստովանում է ֆիզիկոսը։

Մանեժում զեկույցը ընդամենը մի քանի շաբաթ ուշացավ՝ համեմատած ՆԱՍԱ-ի փետրվարի 15-ի հայտարարության հետ, որ ամերիկացիները վերսկսում են միջուկային հրթիռների շարժիչային հետազոտությունները, որոնք նրանք լքել էին կես դար առաջ:

Ի դեպ, 2017 թվականի նոյեմբերին Չինաստանի օդատիեզերական գիտության և տեխնոլոգիաների կորպորացիան (CASC) արդեն հայտարարել էր, որ մինչև 2045 թվականը Չինաստանում միջուկային էներգիայով աշխատող տիեզերանավ է ստեղծվելու։ Ուստի այսօր կարելի է վստահորեն ասել, որ համաշխարհային միջուկային շարժիչ մրցավազքը սկսվել է։