เครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ เครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์

ตัวอักษรจำนวนมากอย่างระมัดระวัง

ต้นแบบการบินของยานอวกาศที่มีระบบขับเคลื่อนพลังงานนิวเคลียร์ (NPP) ในรัสเซียมีแผนที่จะสร้างภายในปี 2568 งานที่เกี่ยวข้องถูกวางลงในร่างของโครงการอวกาศแห่งสหพันธรัฐสำหรับปี 2559-2568 (FKP-25) ซึ่งส่งโดย Roscosmos เพื่อขออนุมัติต่อกระทรวง

ระบบพลังงานนิวเคลียร์ถือเป็นแหล่งพลังงานหลักในอวกาศเมื่อวางแผนการสำรวจอวกาศขนาดใหญ่ การจัดหาพลังงานเมกะวัตต์ในอวกาศในอนาคตจะช่วยให้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ซึ่งขณะนี้กำลังดำเนินการสร้างโดยรัฐวิสาหกิจของ Rosatom

งานทั้งหมดเกี่ยวกับการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์กำลังดำเนินการตามข้อกำหนดที่วางแผนไว้ เราสามารถพูดด้วยความมั่นใจในระดับสูงว่างานจะแล้วเสร็จตรงเวลาตามกำหนดโดยโปรแกรมเป้าหมาย” Andrey Ivanov ผู้จัดการโครงการของแผนกสื่อสารของ บริษัท ของรัฐ Rosatom กล่าว

ต่อ เมื่อเร็ว ๆ นี้ภายในกรอบของโครงการได้ผ่านขั้นตอนสำคัญสองขั้นตอน: การออกแบบองค์ประกอบเชื้อเพลิงที่เป็นเอกลักษณ์ได้ถูกสร้างขึ้นซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานภายใต้เงื่อนไข อุณหภูมิสูง, การไล่ระดับอุณหภูมิขนาดใหญ่, การฉายรังสีปริมาณสูง การทดสอบทางเทคโนโลยีของถังปฏิกรณ์ของหน่วยพลังงานอวกาศแห่งอนาคตก็สำเร็จลุล่วงไปด้วยดีเช่นกัน ส่วนหนึ่งของการทดสอบเหล่านี้ ร่างกายต้องได้รับแรงดันเกินและทำการวัด 3 มิติในโซนของโลหะฐาน ซึ่งเป็นวงแหวน รอยเชื่อมและการเปลี่ยนรูปกรวย

หลักการทำงาน ประวัติความเป็นมาของการสร้าง

กับ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ไม่มีปัญหาพื้นฐานสำหรับการใช้งานพื้นที่ ในช่วงปี พ.ศ. 2505 ถึง พ.ศ. 2536 ประเทศของเราได้สั่งสมประสบการณ์อันยาวนานในการผลิตสิ่งติดตั้งที่คล้ายคลึงกัน งานที่คล้ายกันนี้ดำเนินการในสหรัฐอเมริกา นับตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา มีการพัฒนาเครื่องยนต์เจ็ทไฟฟ้าหลายประเภทในโลก: ไอออนิก, พลาสมานิ่ง, เครื่องยนต์ชั้นแอโนด, เครื่องยนต์พลาสม่าพัลซิ่ง, แมกนีโตพลาสมา, แมกนีโตพลาสโมไดนามิก

งานเกี่ยวกับการสร้างเครื่องยนต์นิวเคลียร์สำหรับยานอวกาศได้ดำเนินการอย่างแข็งขันในสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกาในศตวรรษที่ผ่านมา: ชาวอเมริกันปิดโครงการในปี 1994 สหภาพโซเวียตในปี 1988 การปิดงานส่วนใหญ่ได้รับการอำนวยความสะดวกจากภัยพิบัติเชอร์โนบิลซึ่งปรับความคิดเห็นของประชาชนในเชิงลบต่อการใช้พลังงานนิวเคลียร์ นอกจากนี้ การทดสอบการติดตั้งนิวเคลียร์ในอวกาศไม่ได้เกิดขึ้นเป็นประจำเสมอไป ในปี 1978 ดาวเทียมโซเวียต "Kosmos-954" เข้าสู่ชั้นบรรยากาศและพังทลายลง เศษกัมมันตภาพรังสีหลายพันชิ้นกระจายไปทั่วพื้นที่ 100,000 ตารางเมตร กม. ในภูมิภาคตะวันตกเฉียงเหนือของแคนาดา สหภาพโซเวียตจ่ายเงินชดเชยให้กับแคนาดามากกว่า 10 ล้านดอลลาร์

ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2531 สององค์กร - สหพันธ์นักวิทยาศาสตร์อเมริกันและคณะกรรมการนักวิทยาศาสตร์โซเวียตเพื่อสันติภาพต่อต้านภัยคุกคามนิวเคลียร์ - ได้เสนอข้อเสนอร่วมกันเพื่อห้ามการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศ ข้อเสนอดังกล่าวไม่ได้รับความหมายอย่างเป็นทางการ แต่ตั้งแต่นั้นมาไม่มีประเทศใดที่ได้เปิดตัวยานอวกาศที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์บนเรือ

ข้อได้เปรียบที่ยอดเยี่ยมของโครงการคือลักษณะการปฏิบัติงานที่สำคัญในทางปฏิบัติ - อายุการใช้งานยาวนาน (การทำงาน 10 ปี) ช่วงเวลาการยกเครื่องที่สำคัญ และเวลาการทำงานที่ยาวนานด้วยการเปิดเครื่องเพียงครั้งเดียว

ในปี 2553 ได้มีการจัดทำข้อเสนอทางเทคนิคสำหรับโครงการ เริ่มออกแบบตั้งแต่ปีนี้

YaEDU มีสามอุปกรณ์หลัก: 1) โรงปฏิกรณ์ด้วยของเหลวทำงานและอุปกรณ์เสริม (ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน - ตัวคืนสภาพและเทอร์โบ - เจนเนอเรเตอร์ - คอมเพรสเซอร์) 2) ระบบขับเคลื่อนจรวดไฟฟ้า 3) ตู้เย็นหม้อน้ำ

เครื่องปฏิกรณ์

จากมุมมองทางกายภาพ มันเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วที่ระบายความร้อนด้วยแก๊สขนาดกะทัดรัด
สารประกอบ (ไดออกไซด์หรือคาร์บอนไนไตรด์) ของยูเรเนียมถูกใช้เป็นเชื้อเพลิง แต่เนื่องจากการออกแบบจะต้องมีขนาดกะทัดรัดมาก ยูเรเนียมจึงมีการเสริมสมรรถนะในไอโซโทป 235 ที่สูงกว่าองค์ประกอบเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบทั่วไป (พลเรือน) ซึ่งอาจสูงกว่า 20 %. และเปลือกของพวกมันคือโลหะผสม monocrystalline ของโลหะทนไฟที่มีโมลิบดีนัม

เชื้อเพลิงนี้จะต้องทำงานที่อุณหภูมิสูงมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกวัสดุที่สามารถยับยั้งปัจจัยลบที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิและในขณะเดียวกันก็อนุญาตให้เชื้อเพลิงทำหน้าที่หลัก - เพื่อให้ความร้อนแก่ตัวพาความร้อนของแก๊สด้วยความช่วยเหลือในการผลิตไฟฟ้า .

ตู้เย็น.

การระบายความร้อนด้วยแก๊สระหว่างการทำงาน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จำเป็นอย่างยิ่ง. ปล่อยความร้อนสู่อวกาศได้อย่างไร? ทางเลือกเดียวคือการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสี พื้นผิวที่ร้อนในช่องว่างจะถูกทำให้เย็นลงโดยการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงกว้าง รวมถึงแสงที่มองเห็นได้ เอกลักษณ์ของโครงการอยู่ที่การใช้สารหล่อเย็นพิเศษผสมฮีเลียม-ซีนอน การติดตั้งให้ประสิทธิภาพสูง

เครื่องยนต์.

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ไอออนมีดังนี้ พลาสมาที่หายากถูกสร้างขึ้นในห้องปล่อยก๊าซโดยใช้แอโนดและบล็อกแคโทดที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก อิออนของสื่อการทำงาน (ซีนอนหรือสารอื่น ๆ ) ถูก "ดึงออกมา" โดยอิเล็กโทรดการปล่อยและจะถูกเร่งในช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดกับอิเล็กโทรดเร่ง

ในการดำเนินการตามแผนนั้นสัญญา 17 พันล้านรูเบิลในช่วงปี 2553 ถึง 2561 จากกองทุนเหล่านี้ 7.245 พันล้านรูเบิลได้รับการจัดสรรให้กับ บริษัท ของรัฐ "Rosatom" สำหรับการสร้างเครื่องปฏิกรณ์เอง อื่น ๆ 3.955 พันล้าน - FSUE "Keldysh Center" สำหรับการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ - พลังงาน อีก 5.8 พันล้านรูเบิล - สำหรับ RSC Energia ซึ่งจะต้องสร้างรูปลักษณ์การทำงานของโมดูลการขนส่งและพลังงานทั้งหมดในช่วงเวลาเดียวกัน

ตามแผน ภายในสิ้นปี 2560 ระบบขับเคลื่อนพลังงานนิวเคลียร์จะเตรียมการเพื่อให้โมดูลการขนส่งและพลังงานเสร็จสมบูรณ์ (โมดูลการบินระหว่างดาวเคราะห์) ภายในสิ้นปี 2561 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะพร้อมสำหรับการทดสอบการออกแบบการบิน โครงการนี้ได้รับทุนจากงบประมาณของรัฐบาลกลาง

ไม่มีความลับใดที่งานสร้างเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์เริ่มขึ้นในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตในทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ผ่านมา พวกเขามาไกลแค่ไหนแล้ว? และต้องเจอปัญหาอะไรบ้างระหว่างทาง?

อนาโตลี โคโรทีฟ: อันที่จริง งานเกี่ยวกับการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศเริ่มต้นขึ้นและได้รับความสนใจอย่างแข็งขันในประเทศของเราและในสหรัฐอเมริกาในทศวรรษที่ 1960 และ 1970

ในขั้นต้น ภารกิจถูกกำหนดให้สร้างเครื่องยนต์จรวด ซึ่งแทนที่จะใช้พลังงานเคมีของการเผาไหม้เชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ จะใช้ความร้อนจากไฮโดรเจนที่อุณหภูมิประมาณ 3000 องศา แต่กลับกลายเป็นว่าเส้นทางตรงดังกล่าวยังคงใช้ไม่ได้ผล เราได้รับแรงผลักดันสูงในช่วงเวลาสั้น ๆ แต่ในขณะเดียวกันเราก็โยนเครื่องบินเจ็ตออกไป ซึ่งในกรณีที่เครื่องปฏิกรณ์ทำงานผิดปกติอาจมีการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสี

ประสบการณ์บางอย่างถูกสะสมไว้ แต่เราและชาวอเมริกันไม่สามารถสร้างเครื่องมือที่เชื่อถือได้ในขณะนั้น พวกมันทำงานได้ แต่ไม่มาก เนื่องจากการให้ความร้อนไฮโดรเจนถึง 3000 องศาในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นงานที่จริงจัง นอกจากนั้น ยังมีปัญหาสิ่งแวดล้อมระหว่างการทดสอบภาคพื้นดินของเครื่องยนต์ดังกล่าว เนื่องจากไอพ่นกัมมันตภาพรังสีถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ไม่เป็นความลับอีกต่อไปที่งานดังกล่าวดำเนินการที่ไซต์ทดสอบ Semipalatinsk ซึ่งเตรียมขึ้นเป็นพิเศษสำหรับการทดสอบนิวเคลียร์ซึ่งยังคงอยู่ในคาซัคสถาน

นั่นคือสองพารามิเตอร์กลายเป็นเรื่องสำคัญ - อุณหภูมิที่ห้ามปรามและการปล่อยรังสี?

Anatoly Kooteev: โดยทั่วไปแล้วใช่ ด้วยเหตุผลเหล่านี้และเหตุผลอื่นๆ การทำงานในประเทศของเราและในสหรัฐอเมริกาจึงถูกหยุดหรือระงับชั่วคราว - คุณสามารถประเมินได้หลายวิธี และดูเหมือนว่าเราจะไม่มีเหตุผลที่จะต่ออายุพวกเขาในลักษณะนี้ ฉันจะบอกว่าทางด้านหน้าเพื่อที่จะสร้างเครื่องยนต์นิวเคลียร์ที่มีข้อเสียทั้งหมดที่กล่าวมาแล้ว เราได้เสนอแนวทางที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง มันแตกต่างจากรถเก่าในลักษณะเดียวกับที่รถไฮบริดแตกต่างจากรถทั่วไป ในรถยนต์ทั่วไป เครื่องยนต์จะหมุนล้อ และในรถยนต์ไฮบริด ไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นจากเครื่องยนต์ และไฟฟ้านี้จะเปลี่ยนล้อ นั่นคือกำลังสร้างโรงไฟฟ้าระดับกลางชนิดหนึ่ง

ดังนั้นเราจึงได้เสนอโครงการที่เครื่องปฏิกรณ์อวกาศไม่ให้ความร้อนกับไอพ่นที่พุ่งออกมาจากเครื่อง แต่ผลิตกระแสไฟฟ้า ก๊าซร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์จะเปลี่ยนกังหัน กังหันจะเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและคอมเพรสเซอร์ ซึ่งจะหมุนเวียนของไหลทำงานเป็นวงปิด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับเครื่องยนต์พลาสม่าด้วยแรงขับเฉพาะที่สูงกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเคมีถึง 20 เท่า

โครงการที่ยุ่งยาก โดยพื้นฐานแล้ว นี่คือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็กในอวกาศ และข้อดีของเครื่องยนต์นิวเคลียร์แบบแรมเจ็ตมีอะไรบ้าง?

Anatoly Koroteev: สิ่งสำคัญคือไอพ่นที่ออกมาจากเครื่องยนต์ใหม่จะไม่เกิดกัมมันตภาพรังสี เนื่องจากของไหลทำงานที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงจะไหลผ่านเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งมีอยู่ในวงปิด

นอกจากนี้ ในรูปแบบนี้ เราไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนไฮโดรเจนกับค่าที่สูงเกินไป: ของไหลทำงานเฉื่อยจะหมุนเวียนอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งให้ความร้อนสูงถึง 1500 องศา เรากำลังลดความซับซ้อนของงานของเราอย่างจริงจัง และด้วยเหตุนี้ เราจะเพิ่มแรงขับเฉพาะไม่ใช่สองเท่า แต่ 20 เท่าเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เคมี

อีกสิ่งหนึ่งที่มีความสำคัญเช่นกัน: ไม่จำเป็นต้องมีการทดสอบภาคสนามที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานของไซต์ทดสอบ Semipalatinsk เดิมโดยเฉพาะฐานม้านั่งที่ยังคงอยู่ในเมือง Kurchatov

ในกรณีของเรา การทดสอบที่จำเป็นทั้งหมดสามารถทำได้ในอาณาเขตของรัสเซีย โดยไม่ต้องเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับการเจรจาระหว่างประเทศที่ยาวนานเกี่ยวกับการใช้พลังงานนิวเคลียร์นอกรัฐ

ขณะนี้มีการดำเนินงานที่คล้ายกันในประเทศอื่น ๆ หรือไม่?

อนาโตลี โคโรทีฟ: ฉันได้พบปะกับรองหัวหน้าองค์การนาซ่า เราได้พูดคุยถึงประเด็นที่เกี่ยวข้องกับการกลับมาทำงานด้านพลังงานนิวเคลียร์ในอวกาศอีกครั้ง และเขากล่าวว่าชาวอเมริกันแสดงความสนใจในเรื่องนี้อย่างมาก

ค่อนข้างเป็นไปได้ที่จีนจะตอบโต้ด้วยการกระทำที่รุนแรงจากฝ่ายของตน ดังนั้นงานจึงต้องเสร็จอย่างรวดเร็ว และไม่เพียงเพื่อนำหน้าใครบางคนไปครึ่งก้าวเท่านั้น

เราต้องทำงานอย่างรวดเร็ว อย่างแรกเลย เพื่อที่ความร่วมมือระหว่างประเทศที่เกิดขึ้นใหม่ และโดยพฤตินัยแล้ว ความร่วมมือนี้กำลังก่อตัวขึ้น เราจึงดูมีค่าควร

ฉันไม่ได้ยกเว้นความเป็นไปได้ที่ในอนาคตอันใกล้ โปรแกรมนานาชาติบนโรงไฟฟ้าอวกาศนิวเคลียร์ที่คล้ายกับโปรแกรมที่กำลังดำเนินการอยู่สำหรับเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันแบบควบคุม

ทุก ๆ สองสามปีบ้าง
พันเอกคนใหม่ค้นพบดาวพลูโต
จากนั้นเขาก็เรียกห้องทดลองว่า
เพื่อค้นหาชะตากรรมต่อไปของแรมเจ็ตนิวเคลียร์

วันนี้เป็นหัวข้อที่ทันสมัย ​​แต่สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าอากาศไหลตรงนิวเคลียร์ เครื่องยนต์ไอพ่นเพราะเขาไม่ต้องแบกร่างทำงานไปด้วย
ฉันคิดว่าข้อความของประธานาธิบดีเป็นเรื่องเกี่ยวกับเขา แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างวันนี้ทุกคนเริ่มโพสต์เกี่ยวกับ YARD ???
ฉันจะรวมทุกอย่างไว้ที่นี่ที่เดียว ฉันบอกคุณว่าความคิดที่น่าสนใจปรากฏขึ้นเมื่อคุณอ่านหัวข้อ และคำถามที่อึดอัดมาก

เครื่องยนต์ ramjet (ramjet; คำภาษาอังกฤษคือ ramjet จาก ram - ram) - เครื่องยนต์ไอพ่นเป็นเครื่องยนต์เจ็ทที่ง่ายที่สุดในกลุ่มเครื่องยนต์แอร์เจ็ท (VRM) ในแง่ของการออกแบบ หมายถึงประเภทของปฏิกิริยาโดยตรง VRM ซึ่งแรงขับถูกสร้างขึ้นโดยเฉพาะเนื่องจากกระแสเจ็ตที่ไหลออกจากหัวฉีด การเพิ่มแรงดันที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ทำได้โดยการเบรกกระแสลมที่ไหลเข้ามา แรมเจ็ตไม่ทำงานเมื่อ ความเร็วต่ำเที่ยวบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วเป็นศูนย์ จำเป็นต้องใช้เครื่องเร่งความเร็วอย่างใดอย่างหนึ่งเพื่อให้มีกำลังดำเนินการ

ในช่วงครึ่งหลังของปี 1950 ระหว่างยุคสงครามเย็น สหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตได้พัฒนาโครงการสำหรับ ramjet ที่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์


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

แหล่งพลังงานสำหรับเครื่องยนต์ ramjet เหล่านี้ (ตรงกันข้ามกับเครื่องยนต์ ramjet ที่เหลือ) ไม่ใช่ ปฏิกิริยาเคมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงและความร้อนที่เกิดจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในห้องทำความร้อนของของไหลทำงาน อากาศจากทางเข้าในเครื่องยนต์ ramjet ดังกล่าวจะไหลผ่านแกนเครื่องปฏิกรณ์ ทำให้เย็นลง ทำให้ร้อนขึ้นเองจนถึงอุณหภูมิในการทำงาน (ประมาณ 3000 K) แล้วไหลออกจากหัวฉีดในอัตราที่เทียบได้กับอัตราการไหลออกขั้นสูงสุด เครื่องยนต์จรวดเคมี จุดหมายปลายทางที่เป็นไปได้ อากาศยานด้วยเครื่องยนต์นี้:
- รถปล่อยเรือสำราญข้ามทวีปที่มีประจุนิวเคลียร์
- เครื่องบินอวกาศแบบขั้นตอนเดียว

ในทั้งสองประเทศ มีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้ทรัพยากรต่ำขนาดกระทัดรัดซึ่งพอดีกับขนาดของจรวดขนาดใหญ่ ในสหรัฐอเมริกา ภายใต้โครงการวิจัยนิวเคลียร์แรมเจ็ตดาวพลูโตและทอรี การทดสอบการยิงแบบตั้งโต๊ะของเครื่องยนต์นิวเคลียร์แรมเจ็ต Tory-IIC ได้ดำเนินการในปี 2507 (โหมดกำลังเต็มที่ 513 เมกะวัตต์เป็นเวลาห้านาทีด้วยแรงขับ 156 กิโลนิวตัน) ไม่ได้ทำการทดสอบการบิน โปรแกรมปิดในเดือนกรกฎาคม 2507 สาเหตุหนึ่งที่ทำให้โปรแกรมปิดตัวลงคือการปรับปรุงการออกแบบขีปนาวุธนำวิถีด้วยเครื่องยนต์จรวดเคมี ซึ่งทำให้มั่นใจได้อย่างเต็มที่ในการแก้ปัญหาของภารกิจการต่อสู้โดยไม่ต้องใช้แผนงานกับเครื่องยนต์แรมเจ็ตนิวเคลียร์ที่มีราคาแพง
ไม่ใช่เรื่องปกติที่จะพูดถึงแหล่งที่สองในรัสเซียตอนนี้ ...

โครงการดาวพลูโตคือการใช้กลยุทธ์การบินในระดับความสูงต่ำ กลวิธีนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงการซ่อนตัวจากเรดาร์ของระบบป้องกันภัยทางอากาศของสหภาพโซเวียต
เพื่อให้บรรลุความเร็วที่เครื่องยนต์แรมเจ็ตจะทำงาน ดาวพลูโตต้องถูกปล่อยจากพื้นโดยใช้ชุดจรวดบูสเตอร์แบบธรรมดา การเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เริ่มขึ้นหลังจากที่ "ดาวพลูโต" ไปถึงระดับความสูงในการล่องเรือและถูกย้ายออกจากพื้นที่ที่มีประชากรเพียงพอ เครื่องยนต์นิวเคลียร์ซึ่งให้ช่วงเกือบไม่ จำกัด อนุญาตให้จรวดบินข้ามมหาสมุทรเป็นวงกลมรอคำสั่งให้เปลี่ยนเป็นความเร็วเหนือเสียงไปยังเป้าหมายในสหภาพโซเวียต

ร่างการออกแบบ SLAM

การตัดสินใจทำการทดสอบแบบสถิตของเครื่องปฏิกรณ์แบบเต็มรูปแบบ ซึ่งมีไว้สำหรับเครื่องยนต์แรมเจ็ต
นับตั้งแต่เปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์ดาวพลูโตมีกัมมันตภาพรังสีสูง การส่งไปยังพื้นที่ทดสอบได้ดำเนินการผ่านทางรถไฟที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษโดยระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ บนเส้นทางนี้ เครื่องปฏิกรณ์เดินทางเป็นระยะทางประมาณสองไมล์ ซึ่งแยกม้านั่งทดสอบแบบสถิตกับอาคาร "การรื้อถอน" ขนาดใหญ่ ในอาคาร เครื่องปฏิกรณ์ "ร้อน" ถูกรื้อเพื่อตรวจสอบโดยใช้อุปกรณ์ควบคุมจากระยะไกล นักวิทยาศาสตร์จากลิเวอร์มอร์เฝ้าติดตามกระบวนการทดสอบโดยใช้ระบบโทรทัศน์ที่อยู่ในโรงเก็บดีบุกซึ่งอยู่ห่างจากแท่นทดสอบ ในกรณีที่โรงเก็บเครื่องบินมีที่พักพิงป้องกันรังสีพร้อมอาหารและน้ำสองสัปดาห์
เพียงเพื่อจัดหาคอนกรีตที่จำเป็นในการสร้างกำแพงของอาคารรื้อถอน (หนาหกถึงแปดฟุต) รัฐบาลสหรัฐอเมริกาได้ซื้อเหมืองทั้งหมด
อากาศอัดหลายล้านปอนด์ถูกเก็บไว้ในท่อที่ใช้ในการผลิตน้ำมัน ซึ่งมีความยาวรวม 25 ไมล์ ควรใช้อากาศอัดนี้ในการจำลองสภาวะที่เครื่องยนต์ ramjet พบตัวเองในระหว่างการบินด้วยความเร็วการล่องเรือ
เพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันอากาศสูงในระบบ ห้องปฏิบัติการได้ยืมคอมเพรสเซอร์ขนาดยักษ์จากฐานทัพเรือดำน้ำในกรอตัน รัฐคอนเนตทิคัต
เพื่อทำการทดสอบในระหว่างที่การติดตั้งทำงานเต็มกำลังเป็นเวลาห้านาที ต้องใช้อากาศหนึ่งตันผ่านถังเหล็กซึ่งเต็มไปด้วยลูกเหล็กมากกว่า 14 ล้านลูก เส้นผ่านศูนย์กลาง 4 ซม. รถถังเหล่านี้คือ ให้ความร้อนถึง 730 องศาโดยใช้องค์ประกอบความร้อนซึ่งน้ำมันถูกเผา

ติดตั้งบนรางรถไฟ Tori-2C พร้อมสำหรับการทดสอบที่ประสบความสำเร็จ พฤษภาคม 2507

เมื่อวันที่ 14 พฤษภาคม พ.ศ. 2504 วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ในโรงเก็บเครื่องบินซึ่งควบคุมการทดลองได้กลั้นหายใจ - เครื่องยนต์แรมเจ็ตนิวเคลียร์เครื่องแรกของโลกที่ติดตั้งบนชานชาลารถไฟสีแดงสดได้ประกาศการเกิดด้วยเสียงคำรามดัง Tori-2A เปิดตัวเพียงไม่กี่วินาที ในระหว่างนั้นไม่ได้พัฒนากำลังพิกัดของมัน อย่างไรก็ตาม การทดสอบนี้เชื่อว่าประสบความสำเร็จ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือเครื่องปฏิกรณ์ไม่ติดไฟ ซึ่งตัวแทนบางคนของคณะกรรมการพลังงานปรมาณูรู้สึกกลัว เกือบจะในทันทีหลังจากการทดสอบ Merkle เริ่มทำงานเกี่ยวกับการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ Tory เครื่องที่สองซึ่งควรจะมีกำลังมากกว่าและมีน้ำหนักน้อยกว่า
การทำงานกับ Tory-2B ไม่ได้ก้าวหน้าไปกว่ากระดานวาดภาพ ในทางกลับกัน ทีมลิเวอร์มอร์สได้สร้าง Tory-2C ขึ้นมาทันที ซึ่งทำลายความเงียบของทะเลทรายหลังจากทดสอบเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกเป็นเวลาสามปี หนึ่งสัปดาห์ต่อมา เครื่องปฏิกรณ์เริ่มทำงานใหม่และทำงานเต็มกำลัง (513 เมกะวัตต์) เป็นเวลาห้านาที ปรากฎว่ากัมมันตภาพรังสีของไอเสียน้อยกว่าที่คาดไว้มาก การทดสอบเหล่านี้ได้เข้าร่วมโดยนายพลกองทัพอากาศและเจ้าหน้าที่จากคณะกรรมการพลังงานปรมาณู

ในเวลานี้ ลูกค้าจากเพนตากอนซึ่งเป็นผู้ให้ทุนสนับสนุนโครงการ "พลูโต" เริ่มเอาชนะความสงสัย เนื่องจากขีปนาวุธถูกปล่อยจากดินแดนของสหรัฐอเมริกาและบินเหนือดินแดนของพันธมิตรอเมริกันที่ระดับความสูงต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจจับโดยระบบป้องกันภัยทางอากาศของสหภาพโซเวียต นักยุทธศาสตร์ทางทหารบางคนสงสัยว่าขีปนาวุธดังกล่าวจะเป็นภัยคุกคามต่อพันธมิตรหรือไม่ ? ก่อนที่จรวดดาวพลูโตจะทิ้งระเบิดใส่ศัตรู จรวดจะสตัน บดขยี้ และแม้กระทั่งฉายรังสีพันธมิตรก่อน (คาดว่าจากดาวพลูโตที่บินอยู่เหนือศีรษะ ระดับเสียงบนพื้นดินจะอยู่ที่ประมาณ 150 เดซิเบล สำหรับการเปรียบเทียบ ระดับเสียงของจรวดที่ส่งชาวอเมริกันไปยังดวงจันทร์ (ดาวเสาร์ V) ที่แรงขับเต็มที่คือ 200 เดซิเบล) แน่นอน แก้วหูที่แตกอาจเป็นปัญหาน้อยที่สุด ถ้าคุณอยู่ภายใต้เครื่องปฏิกรณ์เปล่าที่บินอยู่เหนือหัวของคุณที่ย่างคุณเหมือนไก่ที่มีรังสีแกมมาและนิวตรอน

โทริ-2C

แม้ว่าผู้สร้างจรวดจะแย้งว่าดาวพลูโตนั้นเข้าใจยากโดยเนื้อแท้เช่นกัน แต่นักวิเคราะห์ทางทหารก็แสดงความสับสนว่าบางสิ่งที่มีเสียงดัง ร้อน ใหญ่และมีกัมมันตภาพรังสีจะไม่มีใครสังเกตเห็นในช่วงเวลาที่ใช้ในการทำภารกิจให้สำเร็จได้อย่างไร ในเวลาเดียวกัน กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้เริ่มปรับใช้ขีปนาวุธ Atlas และ Titan ซึ่งสามารถไปถึงเป้าหมายได้เร็วกว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบบินได้หลายชั่วโมง และระบบต่อต้านขีปนาวุธของสหภาพโซเวียต ซึ่งความกลัวนั้นเป็นแรงผลักดันหลัก สำหรับการสร้างดาวพลูโต และไม่เป็นอุปสรรคต่อขีปนาวุธ แม้จะสกัดกั้นการทดสอบได้สำเร็จก็ตาม นักวิจารณ์ของโปรเจ็กต์ได้คิดค้นการถอดรหัสคำย่อ SLAM ของพวกเขาเอง - ช้า ต่ำ และยุ่งเหยิง - ช้า ต่ำ และสกปรก หลังจากประสบความสำเร็จในการทดสอบขีปนาวุธโพลาริส กองเรือซึ่งในตอนแรกแสดงความสนใจในการใช้ขีปนาวุธสำหรับการยิงจากเรือดำน้ำหรือเรือดำน้ำ ก็เริ่มออกจากโครงการเช่นกัน ในที่สุด ต้นทุนของจรวดแต่ละลำก็อยู่ที่ 50 ล้านดอลลาร์ ทันใดนั้นดาวพลูโตก็กลายเป็นเทคโนโลยีที่ไม่มีการใช้งาน เป็นอาวุธที่ขาดเป้าหมายที่เหมาะสม

อย่างไรก็ตาม ตะปูตัวสุดท้ายในโลงศพของดาวพลูโตเป็นเพียงคำถามเดียว เป็นเรื่องง่ายมากจนใครๆ ก็สามารถยกโทษให้ชาวลิเวอร์โมร์ที่จงใจไม่ใส่ใจกับมันได้ “จะทำการทดสอบการบินของเครื่องปฏิกรณ์ได้ที่ไหน? จะโน้มน้าวผู้คนได้อย่างไรว่าในระหว่างเที่ยวบินจรวดจะไม่สูญเสียการควบคุมและบินเหนือลอสแองเจลิสหรือลาสเวกัสที่ระดับความสูงต่ำ " ถาม จิม แฮดลีย์ นักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการลิเวอร์มอร์ ซึ่งทำงานจนถึงจุดสิ้นสุดในโครงการพลูโต ปัจจุบันเขากำลังทำงานในการตรวจจับการทดสอบนิวเคลียร์ซึ่งกำลังดำเนินการในประเทศอื่น ๆ สำหรับหน่วย Z ตามที่แฮดลีย์กล่าวเองไม่มีการรับประกันว่าจรวดจะไม่ถูกควบคุมและกลายเป็นเชอร์โนปิลที่บินได้
มีการเสนอทางเลือกหลายทางสำหรับการแก้ปัญหานี้ หนึ่งคือการปล่อยดาวพลูโตใกล้กับเกาะเวค ซึ่งจรวดจะบินในแปดส่วนเหนือส่วนมหาสมุทรของสหรัฐอเมริกา จรวด "ร้อน" ควรจะทิ้งลงทะเลลึก 7 กิโลเมตร อย่างไรก็ตาม แม้ว่าคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูจะเกลี้ยกล่อมให้ผู้คนคิดว่ารังสีเป็นแหล่งพลังงานที่ไร้ขีดจำกัด ข้อเสนอที่จะทิ้งขีปนาวุธที่ปนเปื้อนรังสีจำนวนมากลงสู่มหาสมุทรก็เพียงพอแล้วที่จะหยุดการทำงาน
เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2507 เจ็ดปีกับหกเดือนหลังจากเริ่มงาน โครงการพลูโตถูกปิดโดยคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูและกองทัพอากาศ

ทุก ๆ สองสามปี ฮัดลีย์กล่าวว่า พันโทคนใหม่ของกองทัพอากาศค้นพบดาวพลูโต หลังจากนั้นเขาเรียกห้องทดลองเพื่อค้นหาชะตากรรมต่อไปของแรมเจ็ตนิวเคลียร์ ความกระตือรือร้นของผู้พันหายไปทันทีหลังจากที่แฮดลีย์พูดถึงปัญหาเรื่องการทดสอบการแผ่รังสีและการบิน ไม่มีใครโทรหาแฮดลีย์มากกว่าหนึ่งครั้ง
ถ้ามีคนต้องการทำให้ "พลูโต" กลับมามีชีวิตอีกครั้ง บางทีเขาอาจจะสามารถหาทหารเกณฑ์สองสามคนในลิเวอร์มอร์ได้ อย่างไรก็ตาม จะมีไม่มากนัก ความคิดที่ว่าสิ่งที่จะกลายเป็นนรกของอาวุธที่บ้าคลั่งนั้นดีที่สุดทิ้งไว้เบื้องหลัง

คุณสมบัติของขีปนาวุธสแลม:
เส้นผ่านศูนย์กลาง - 1500 มม.
ความยาว - 20,000 มม.
น้ำหนัก - 20 ตัน
รัศมีของการกระทำไม่จำกัด (ตามทฤษฎี)
ความเร็วที่ระดับน้ำทะเล 3 มัค
อาวุธยุทโธปกรณ์ - ระเบิดแสนสาหัส 16 ลูก (พลังละ 1 เมกะตัน)
เครื่องยนต์เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (กำลัง 600 เมกะวัตต์)
ระบบนำทาง - เฉื่อย + TERCOM
อุณหภูมิฝักสูงสุดคือ 540 องศาเซลเซียส
วัสดุโครงเครื่อง - อุณหภูมิสูง สแตนเลส Rene 41
ความหนาของปลอก - 4 - 10 มม.

อย่างไรก็ตาม แรมเจ็ตนิวเคลียร์มีแนวโน้มว่าจะเป็นระบบขับเคลื่อนสำหรับเครื่องบินการบินและอวกาศแบบขั้นตอนเดียวและเครื่องบินหนักข้ามทวีปความเร็วสูง การบินขนส่ง... สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยความเป็นไปได้ในการสร้าง ramjet นิวเคลียร์ ที่สามารถทำงานที่ความเร็วต่ำและความเร็วการบินเป็นศูนย์ในโหมดเครื่องยนต์จรวดโดยใช้สารสำรองออนบอร์ดของของไหลทำงาน ตัวอย่างเช่นเครื่องบินอากาศยานที่มีเครื่องยนต์แรมเจ็ตนิวเคลียร์เริ่มทำงาน (รวมถึงการถอด) จ่ายของเหลวทำงานไปยังเครื่องยนต์จากถังออนบอร์ด (หรือนอกเรือ) และเมื่อถึงความเร็วจาก M = 1 แล้วจึงเปลี่ยนไปใช้ อากาศในบรรยากาศ

ตามที่ประธานาธิบดีแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย V.V. ปูตินกล่าวเมื่อต้นปี 2561 “การเปิดตัวขีปนาวุธล่องเรือที่ประสบความสำเร็จเกิดขึ้นด้วย โรงไฟฟ้านิวเคลียร์". ยิ่งไปกว่านั้น ตามเขา พิสัยของขีปนาวุธครูซนั้น "ไม่จำกัด"

ฉันสงสัยว่ามีการทดสอบในภูมิภาคใดและเหตุใดจึงถูกกระแทกโดยบริการตรวจสอบที่เกี่ยวข้องสำหรับการทดสอบนิวเคลียร์ หรือการปล่อยรูทีเนียม-106 ในฤดูใบไม้ร่วงในบรรยากาศเกี่ยวข้องกับการทดสอบเหล่านี้หรือไม่? เหล่านั้น. ชาว Chelyabinsk ไม่เพียง แต่โรยด้วยรูทีเนียมเท่านั้น แต่ยังทอดด้วย?
แล้วจรวดคันนี้ตกที่ไหน หารู้ไหม? พูดง่ายๆ คือ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกแยกออกที่ไหน? สนามซ้อมไหน? บนโลกใหม่?

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

ทีนี้ มาอ่านเรื่องเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์กันสักหน่อย แม้ว่าเรื่องนี้จะต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

เครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ (NRM) เป็นเครื่องยนต์จรวดชนิดหนึ่งที่ใช้พลังงานจากฟิชชันหรือฟิวชั่นของนิวเคลียสเพื่อสร้างแรงขับของไอพ่น สิ่งเหล่านี้เป็นของเหลว (ให้ความร้อนของเหลวทำงานที่เป็นของเหลวในห้องทำความร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และการกำจัดก๊าซผ่านหัวฉีด) และระเบิดแบบพัลส์ (การระเบิดนิวเคลียร์พลังงานต่ำที่มีช่วงเวลาเท่ากัน)
NRE แบบดั้งเดิมโดยรวมคือการสร้างห้องทำความร้อนที่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นแหล่งความร้อน ระบบจ่ายของเหลวทำงาน และหัวฉีด สารทำงาน (โดยปกติคือไฮโดรเจน) ถูกจ่ายจากถังไปยังแกนเครื่องปฏิกรณ์ โดยผ่านช่องทางที่ได้รับความร้อนจากปฏิกิริยาสลายตัวของนิวเคลียร์ จะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงแล้วพุ่งออกมาทางหัวฉีด ทำให้เกิดแรงขับของไอพ่น มีการออกแบบที่หลากหลายของ NRE: เฟสของแข็ง เฟสของเหลว และเฟสแก๊ส - สอดคล้องกับสถานะรวมของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในแกนเครื่องปฏิกรณ์ - ของแข็ง ก๊าซหลอมเหลว หรือก๊าซอุณหภูมิสูง (หรือแม้แต่พลาสม่า)


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

RD-0410 (ดัชนี GRAU - 11B91 หรือที่เรียกว่า "Irgit" และ "IR-100") - เครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ของโซเวียตเครื่องแรกและแห่งเดียวในปี 1947-78 ได้รับการพัฒนาใน สำนักออกแบบ"Khimavtomatika", Voronezh
เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนต่างกันถูกใช้ใน RD-0410 การออกแบบประกอบด้วยส่วนประกอบเชื้อเพลิง 37 ชิ้นที่หุ้มด้วยฉนวนกันความร้อนซึ่งแยกออกจากตัวกลั่นกรอง โครงการคาดว่าการไหลของไฮโดรเจนจะไหลผ่านตัวสะท้อนแสงและตัวหน่วงก่อน โดยรักษาอุณหภูมิที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นจึงเข้าไปในแกนกลาง ซึ่งได้รับความร้อนสูงถึง 3100 เค บนขาตั้ง ตัวสะท้อนแสงและตัวหน่วงถูกทำให้เย็นลงโดย การไหลของไฮโดรเจนที่แยกจากกัน เครื่องปฏิกรณ์ได้ผ่านการทดสอบครั้งสำคัญ แต่ไม่เคยมีการทดสอบสำหรับเวลาการทำงานเต็ม หน่วยที่อยู่นอกเครื่องปฏิกรณ์ทำงานอย่างเต็มที่

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

และนี่คือเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ของอเมริกา ไดอะแกรมของเขาอยู่ในภาพหัวเรื่อง


โดย NASA - Great Images in NASA Description, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) เป็นโครงการร่วมของคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูของสหรัฐอเมริกาและ NASA เพื่อสร้างเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ (NRM) ซึ่งกินเวลาจนถึงปี 1972
NERVA แสดงให้เห็นว่า NRM นั้นใช้งานได้อย่างสมบูรณ์และเหมาะสำหรับการสำรวจอวกาศ และเมื่อสิ้นสุดปี 1968 SNPO ได้ยืนยันว่าการดัดแปลงล่าสุดของ NERVA, NRX / XE นั้นตรงตามข้อกำหนดสำหรับภารกิจบรรจุคนไปยังดาวอังคาร แม้ว่าเครื่องยนต์ NERVA จะถูกสร้างขึ้นและทดสอบในระดับสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และถือว่าพร้อมที่จะติดตั้งบนยานอวกาศ แต่โครงการอวกาศของสหรัฐฯ ส่วนใหญ่ถูกยกเลิกโดยฝ่ายบริหารของ Nixon

NERVA ได้รับการจัดอันดับโดย AEC, SNPO และ NASA ว่าเป็นโครงการที่ประสบความสำเร็จอย่างสูงซึ่งบรรลุหรือเกินวัตถุประสงค์ วัตถุประสงค์หลักโครงการคือ "สร้างฐานทางเทคนิคสำหรับระบบขับเคลื่อนจรวดนิวเคลียร์เพื่อใช้ในการออกแบบและพัฒนา ระบบขับเคลื่อนสำหรับภารกิจอวกาศ " โครงการพื้นที่เกือบทั้งหมดที่ใช้ NRE ขึ้นอยู่กับการออกแบบของ NERVA NRX หรือ Pewee

ภารกิจสู่ดาวอังคารทำให้เกิดการตายของ NERVA สมาชิกสภาคองเกรสจากพรรคการเมืองทั้งสองฝ่ายตัดสินใจว่าภารกิจประจำที่ไปยังดาวอังคารจะเป็นความมุ่งมั่นโดยปริยายสำหรับสหรัฐอเมริกาในการสนับสนุนการแข่งขันอวกาศที่มีราคาแพงมานานหลายทศวรรษ ในแต่ละปี โครงการ RIFT ล่าช้าออกไป และเป้าหมายของ NERVA ก็ซับซ้อนมากขึ้น ในท้ายที่สุด แม้ว่าเอ็นจิ้น NERVA จะผ่านการทดสอบที่ประสบความสำเร็จมากมายและได้รับการสนับสนุนอย่างมากจากสภาคองเกรส แต่ก็ไม่เคยออกจากโลก

ในเดือนพฤศจิกายน 2017 บริษัท China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) ได้เผยแพร่แผนงานสำหรับการพัฒนาโครงการอวกาศของจีนในช่วงปี 2017-2045 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การสร้างเรือที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ซึ่งขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์

พบบทความที่น่าสนใจ โดยทั่วไปแล้ว ยานอวกาศปรมาณูมักจะสนใจฉันอยู่เสมอ นี่คืออนาคตของนักบินอวกาศ มีการดำเนินการอย่างกว้างขวางในหัวข้อนี้ในสหภาพโซเวียตเช่นกัน บทความนี้เป็นเพียงเกี่ยวกับพวกเขา

พื้นที่พลังงานปรมาณู ความฝันและความเป็นจริง.

ดุษฎีบัณฑิตวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ Yu. Ya. Stavisskiy

ในปี 1950 ฉันได้รับปริญญาสาขาวิศวกรรมฟิสิกส์ที่สถาบันเครื่องกลมอสโก (MMI) ของกระทรวงกระสุนปืน เมื่อห้าปีก่อนในปี พ.ศ. 2488 คณะวิศวกรรมศาสตร์และฟิสิกส์ได้ก่อตั้งขึ้นที่นั่นเพื่อเตรียมผู้เชี่ยวชาญสำหรับอุตสาหกรรมใหม่ซึ่งส่วนใหญ่เป็นงานการผลิตอาวุธนิวเคลียร์ คณะไม่มีที่เปรียบ ควบคู่ไปกับฟิสิกส์พื้นฐานในหลักสูตรของมหาวิทยาลัย (วิธีการของฟิสิกส์คณิตศาสตร์ ทฤษฎีสัมพัทธภาพ กลศาสตร์ควอนตัม อิเล็กโทรไดนามิกส์ ฟิสิกส์สถิติ และอื่นๆ) เราได้รับการสอนในสาขาวิศวกรรมอย่างเต็มรูปแบบ: เคมี โลหะวิทยา ความต้านทานของวัสดุ ทฤษฎี ของกลไกและเครื่องจักร เป็นต้น นักฟิสิกส์ Alexander Ilyich Leipunsky คณะวิศวกรรมศาสตร์และฟิสิกส์ของ MMI เติบโตขึ้นเรื่อยๆ ในมอสโก Engineering Physics Institute (MEPhI) คณะวิศวกรรมศาสตร์และฟิสิกส์อีกแห่งซึ่งต่อมารวมเข้ากับ MEPHI ได้ก่อตั้งขึ้นในกรุงมอสโก สถาบันพลังงาน(MPEI) แต่ถ้าใน MMI เน้นหลักฟิสิกส์พื้นฐานแล้วใน Energetic - ความร้อนและไฟฟ้าฟิสิกส์

เราศึกษากลศาสตร์ควอนตัมจากหนังสือโดย Dmitry Ivanovich Blokhintsev ลองนึกภาพความประหลาดใจของฉันเมื่อตอนที่ฉันถูกส่งไปทำงานให้เขา ฉันเป็นนักทดลองตัวยง (ตอนเป็นเด็ก รื้อนาฬิกาทั้งหมดในบ้าน) และทันใดนั้นฉันก็ไปหานักทฤษฎีที่มีชื่อเสียง ฉันถูกจับด้วยความตื่นตระหนกเล็กน้อย แต่เมื่อมาถึงสถานที่ - "Object B" ของกระทรวงกิจการภายในของสหภาพโซเวียตใน Obninsk - ฉันรู้ทันทีว่าฉันกังวลอย่างไร้ประโยชน์

ถึงเวลานี้ ธีมหลักของ "Object B" ซึ่งจริงๆ แล้วจนถึงเดือนมิถุนายน 1950 นำโดย A.I. Leipunsky ได้ก่อตัวขึ้นแล้ว ที่นี่พวกเขาสร้างเครื่องปฏิกรณ์ด้วยการขยายพันธุ์เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ - "พ่อพันธุ์แม่พันธุ์เร็ว" ในฐานะผู้อำนวยการ Blokhintsev ได้ริเริ่มการพัฒนาทิศทางใหม่ - การสร้างเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยปรมาณูสำหรับเที่ยวบินในอวกาศ ความเชี่ยวชาญด้านอวกาศเป็นความฝันเก่าแก่ของ Dmitry Ivanovich แม้แต่ในวัยหนุ่มเขาก็ติดต่อและพบกับ K.E. ซิออลคอฟสกี ฉันคิดว่าการเข้าใจศักยภาพมหาศาลของพลังงานนิวเคลียร์ในแง่ของค่าความร้อนที่สูงกว่าเชื้อเพลิงเคมีที่ดีที่สุดหลายล้านเท่า จะเป็นตัวกำหนดเส้นทางชีวิตของ D.I. โบลคินเซฟ
“เห็นหน้ากันไม่ได้” ...ในสมัยนั้นเราไม่เข้าใจอะไรมากมาย เฉพาะตอนนี้เมื่อมีโอกาสได้เปรียบเทียบการกระทำและชะตากรรมของนักวิทยาศาสตร์ดีเด่นของสถาบันวิศวกรรมฟิสิกส์และพลังงาน (IPPE) - อดีต "Object B" เปลี่ยนชื่อเมื่อวันที่ 31 ธันวาคม 2509 - ถูกต้องสำหรับฉัน ความเข้าใจในความคิดที่ขับเคลื่อนพวกเขาในขณะนั้นกำลังเป็นรูปเป็นร่าง ... ด้วยกรณีต่างๆ นานาที่สถาบันต้องเผชิญ จึงเป็นไปได้ที่จะระบุทิศทางทางวิทยาศาสตร์ที่มีความสำคัญซึ่งกลายเป็นประเด็นที่สนใจของนักฟิสิกส์ชั้นนำ

ความสนใจหลักของ AIL (ตามที่สถาบันเรียกว่า Alexander Ilyich Leipunsky ข้างหลังเขา) คือการพัฒนาพลังงานทั่วโลกโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบผสมพันธุ์เร็ว (เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับทรัพยากรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์) เป็นการยากที่จะประเมินค่าสูงไปความสำคัญของปัญหา "จักรวาล" อย่างแท้จริง ซึ่งเขาอุทิศให้กับช่วงสุดท้ายของศตวรรษในชีวิตของเขา Leipunsky ใช้ความพยายามอย่างมากในการป้องกันประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสร้างเครื่องยนต์ปรมาณูสำหรับเรือดำน้ำและเครื่องบินขนาดใหญ่

ความสนใจของ D.I. Blokhintsev (ชื่อเล่น "DI" ติดอยู่กับเขา) มีวัตถุประสงค์เพื่อแก้ปัญหาการใช้พลังงานนิวเคลียร์สำหรับเที่ยวบินในอวกาศ น่าเสียดายที่ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 เขาถูกบังคับให้ออกจากงานนี้และเป็นหัวหน้าในการก่อตั้งศูนย์วิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติ - สถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ใน Dubna ที่นั่นเขาทำงานในเครื่องปฏิกรณ์แบบพัลซิ่งเร็ว - IBR นี่เป็นเรื่องใหญ่ครั้งสุดท้ายในชีวิตของเขา

หนึ่งประตู หนึ่งทีม

ดี. Blokhintsev ผู้สอนที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกในช่วงปลายทศวรรษ 1940 สังเกตเห็นที่นั่น และจากนั้นได้รับเชิญให้ทำงานใน Obninsk นักฟิสิกส์รุ่นเยาว์ Igor Bondarenko ผู้ซึ่งคลั่งไคล้ยานอวกาศที่ใช้พลังงานปรมาณูอย่างแท้จริง ที่ปรึกษาทางวิทยาศาสตร์คนแรกคือ A.I. Leipunsky และ Igor จัดการกับเรื่องของเขาโดยธรรมชาติ - พ่อพันธุ์แม่พันธุ์ที่รวดเร็ว

ภายใต้ ดี.ไอ. Blokhintsev กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่รวมตัวกันรอบ ๆ Bondarenko ซึ่งรวมตัวกันเพื่อแก้ปัญหาการใช้พลังงานปรมาณูในอวกาศ นอกจาก Igor Ilyich Bondarenko แล้ว กลุ่มนี้ยังรวมถึง: Viktor Yakovlevich Pupko, Edwin Alexandrovich Stumbur และผู้เขียนบทเหล่านี้ อิกอร์เป็นนักอุดมการณ์หลัก เอ็ดวินทำการศึกษาทดลองแบบจำลองเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้ภาคพื้นดินในการติดตั้งในอวกาศ ฉันจัดการกับเครื่องยนต์จรวด "แรงขับต่ำ" เป็นหลัก (แรงขับในนั้นถูกสร้างขึ้นโดยตัวเร่งปฏิกิริยา - "อุปกรณ์ขับเคลื่อนไอออน" ซึ่งขับเคลื่อนโดยพลังงานจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในอวกาศ) เราตรวจสอบกระบวนการ
ไหลในใบพัดไอออนบนพื้น

เกี่ยวกับ Victor Pupko (ในอนาคต
เขากลายเป็นหัวหน้าแผนกเทคโนโลยีอวกาศของ IPPE) มีงานองค์กรมากมาย Igor Ilyich Bondarenko เป็นนักฟิสิกส์ที่โดดเด่น เขาสัมผัสถึงการทดลองอย่างละเอียด ตั้งค่าการทดลองที่เรียบง่าย สง่างาม และมีประสิทธิภาพมาก ฉันคิดว่าไม่เหมือนผู้ทดลองคนอื่นๆ และบางทีแม้แต่นักทฤษฎีสองสามคนที่ "รู้สึก" ฟิสิกส์พื้นฐาน Igor เป็นจิตวิญญาณของสถาบันอย่างแท้จริง ตอบสนอง เปิดกว้างและมีเมตตาเสมอ จนถึงทุกวันนี้ IPPE ดำเนินชีวิตตามความคิดของเขา Bondarenko อาศัยอยู่อย่างไม่ยุติธรรม อายุสั้น... ในปีพ.ศ. 2507 เมื่ออายุได้ 38 ปี เขาเสียชีวิตอย่างน่าอนาถเนื่องจากความผิดพลาดทางการแพทย์ ราวกับว่าพระเจ้าเห็นว่ามนุษย์ทำไปมากแค่ไหนแล้วตัดสินใจว่ามันมากเกินไปแล้วและสั่งว่า: "พอแล้ว"

เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่ระลึกถึงบุคคลพิเศษอีกคนหนึ่ง - Vladimir Aleksandrovich Malykh นักเทคโนโลยี "จากพระเจ้า" ซึ่งเป็น Leskovsky Lefty สมัยใหม่ หาก "ผลิตภัณฑ์" ของนักวิทยาศาสตร์ที่กล่าวถึงข้างต้นส่วนใหญ่เป็นแนวคิดและการคำนวณหาค่าประมาณของความเป็นจริง งานของ Malykh ย่อมมีทางออก "ในโลหะ" เสมอ ภาคเทคโนโลยีของเขา ซึ่งในช่วงเวลารุ่งเรืองของ IPPE มีพนักงานมากกว่าสองพันคน สามารถทำได้ทุกอย่างโดยไม่ต้องพูดเกินจริง ยิ่งไปกว่านั้น ตัวเขาเองก็มีบทบาทสำคัญเสมอมา

วีเอ Malykh เริ่มต้นจากการเป็นผู้ช่วยห้องปฏิบัติการที่สถาบันวิจัยฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก โดยมีสามหลักสูตรในวิชาฟิสิกส์ที่เป็นหัวใจของเขา - สงครามไม่อนุญาตให้เขาเรียนจบ ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 เขาสามารถสร้างเทคโนโลยีสำหรับการผลิตเซรามิกทางเทคนิคโดยใช้เบริลเลียมออกไซด์ ซึ่งเป็นวัสดุที่มีลักษณะเฉพาะ ไดอิเล็กทริกที่มีค่าการนำความร้อนสูง ก่อนมาลิกห์ หลายคนต่อสู้เพื่อแก้ไขปัญหานี้ไม่ประสบผลสำเร็จ เซลล์เชื้อเพลิงตามซีเรียล ของสแตนเลสและยูเรเนียมธรรมชาติซึ่งเขาพัฒนาขึ้นสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกนั้นเป็นสิ่งมหัศจรรย์สำหรับสิ่งนั้นและแม้กระทั่งในปัจจุบัน หรือเซลล์เชื้อเพลิงความร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ออกแบบโดยมาลิกเพื่อส่งพลังงานให้กับยานอวกาศ - "พวงมาลัย" จนถึงขณะนี้ก็ไม่มีอะไรดีไปกว่านี้แล้วในบริเวณนี้ การสร้างสรรค์ของมาลิกห์ไม่ใช่ของเล่นสาธิต แต่เป็นองค์ประกอบของเทคโนโลยีนิวเคลียร์ พวกเขาทำงานเป็นเวลาหลายเดือนและหลายปี วลาดิมีร์ อเล็กซานโดรวิช กลายเป็นแพทย์ด้านวิทยาศาสตร์เทคนิค ผู้สมควรได้รับรางวัลเลนิน วีรบุรุษแห่งแรงงานสังคมนิยม ในปีพ.ศ. 2507 เขาเสียชีวิตอย่างน่าสลดใจจากผลที่ตามมาจากความตกใจทางทหาร

เป็นขั้นเป็นตอน

เอส.พี. Korolev และ D.I. Blokhintsev หวงแหนความฝันของเที่ยวบินบรรจุคนสู่อวกาศมานานแล้ว มีการสร้างความสัมพันธ์การทำงานที่ใกล้ชิดระหว่างกัน แต่ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 ที่จุดสูงสุดของสงครามเย็น เงินทุนได้รับการสงวนไว้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการทหารเท่านั้น เทคโนโลยีจรวดถือได้ว่าเป็นพาหะของประจุนิวเคลียร์เท่านั้นและพวกเขาไม่ได้คิดเกี่ยวกับดาวเทียมด้วยซ้ำ ในขณะเดียวกัน Bondarenko ซึ่งรู้เกี่ยวกับความสำเร็จล่าสุดของนักวิทยาศาสตร์จรวดได้สนับสนุนการสร้างดาวเทียม Earth เทียมอย่างต่อเนื่อง ต่อมาไม่มีใครจำเรื่องนี้ได้

เรื่องราวของการสร้างจรวดซึ่งนักบินอวกาศคนแรกของโลก Yuri Gagarin ได้ยกขึ้นสู่อวกาศนั้นช่างน่าสงสัย มีความเกี่ยวข้องกับชื่อ Andrei Dmitrievich Sakharov ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 เขาได้พัฒนาประจุไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิชชันและนิวเคลียร์แบบรวม - "พัฟ" ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่ขึ้นกับ "บิดาแห่งระเบิดไฮโดรเจน" เอ็ดเวิร์ด เทลเลอร์ ผู้เสนอผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกันที่เรียกว่า "นาฬิกาปลุก" อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้าเทลเลอร์ก็ตระหนักว่าประจุนิวเคลียร์ของโครงการดังกล่าวจะมีพลังงาน "จำกัด" ซึ่งไม่เกิน ~ 500 กิโลตันเทียบเท่าโทล ไม่เพียงพอสำหรับอาวุธ "สัมบูรณ์" ดังนั้น "นาฬิกาปลุก" จึงถูกยกเลิก ในสหภาพโซเวียตในปี 1953 RDS-6s พัฟของ Sakharov ถูกระเบิด

หลังจากการทดสอบที่ประสบความสำเร็จและการเลือกตั้งของ Sakharov เป็นนักวิชาการ หัวหน้ากระทรวงอาคารเครื่องจักรขนาดกลาง V.A. Malyshev เชิญเขาไปที่ตำแหน่งของเขาและตั้งค่าภารกิจเพื่อกำหนดพารามิเตอร์ของระเบิดรุ่นต่อไป Andrei Dmitrievich ชื่นชม (โดยไม่ต้องศึกษาอย่างละเอียด) ถึงน้ำหนักของประจุใหม่ที่ทรงพลังกว่ามาก รายงานของ Sakharov เป็นพื้นฐานของคำสั่งของคณะกรรมการกลางของ CPSU และคณะรัฐมนตรีของสหภาพโซเวียตซึ่งบังคับ S.P. Korolev เพื่อพัฒนายานยิงขีปนาวุธสำหรับค่าใช้จ่ายนี้ มันคือจรวด R-7 ที่เรียกว่า Vostok ซึ่งเปิดตัวดาวเทียม Earth เทียมขึ้นสู่วงโคจรในปี 2500 และยานอวกาศกับ Yuri Gagarin ในปี 1961 ไม่มีการวางแผนที่จะใช้เป็นพาหะของประจุนิวเคลียร์หนักอีกต่อไป เนื่องจากการพัฒนาอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ใช้เส้นทางที่แตกต่างออกไป

ในระยะเริ่มต้นของโครงการนิวเคลียร์ในอวกาศ IPPE ร่วมกับสำนักออกแบบ V.N. Chelomeya พัฒนาขีปนาวุธล่องเรือนิวเคลียร์ ทิศทางนี้ไม่ได้พัฒนามานานและจบลงด้วยการคำนวณและทดสอบองค์ประกอบเครื่องยนต์ที่สร้างขึ้นในแผนก V.A. มาลีคา. อันที่จริง มันเกี่ยวกับเครื่องบินไร้คนขับที่บินได้ต่ำซึ่งมีเครื่องยนต์นิวเคลียร์แบบแรมเจ็ตและหัวรบนิวเคลียร์ ระบบเปิดตัวโดยใช้เครื่องกระตุ้นจรวดแบบธรรมดา หลังจากไปถึงความเร็วที่ตั้งไว้ แรงขับถูกสร้างขึ้นโดยอากาศในบรรยากาศที่ถูกทำให้ร้อนโดยปฏิกิริยาลูกโซ่ของการแตกตัวของเบริลเลียมออกไซด์ที่ชุบด้วยยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ

โดยทั่วไปแล้ว ความสามารถของจรวดในการทำงานด้านอวกาศโดยเฉพาะนั้นพิจารณาจากความเร็วที่มันได้มาหลังจากใช้ของเหลวทำงานทั้งหมด (เชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์) คำนวณโดยสูตร Tsiolkovsky: V = c × lnMn / Mk โดยที่ c คือความเร็วการไหลออกของของไหลทำงาน และ Mn และ Mk เป็นมวลเริ่มต้นและสุดท้ายของจรวด ในจรวดเคมีทั่วไป อัตราการไหลถูกกำหนดโดยอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ ชนิดของเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ และน้ำหนักโมเลกุลของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ ตัวอย่างเช่น ชาวอเมริกันใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงในยานเกราะเพื่อร่อนลงจอดมนุษย์อวกาศบนดวงจันทร์ ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเผาไหม้คือน้ำ ซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างต่ำ และอัตราการไหลสูงกว่าน้ำมันก๊าดเผา 1.3 เท่า เท่านี้ก็เพียงพอแล้วสำหรับยานสำรวจที่มีนักบินอวกาศไปถึงพื้นผิวดวงจันทร์แล้วนำยานกลับไปยังวงโคจรของดาวเทียมเทียม ที่ Korolev งานเกี่ยวกับเชื้อเพลิงไฮโดรเจนถูกระงับเนื่องจากอุบัติเหตุที่มีผู้เสียชีวิต เราไม่มีเวลาสร้างยานโคจรลงดวงจันทร์สำหรับมนุษย์

วิธีหนึ่งที่จะเพิ่มอัตราการหมดอายุได้อย่างมากคือการสร้างขีปนาวุธความร้อนนิวเคลียร์ เรามีขีปนาวุธปรมาณู (BAR) ที่มีพิสัยไกลหลายพันกิโลเมตร (โครงการร่วมของ OKB-1 และ IPPE) ในขณะที่ชาวอเมริกันมีระบบที่คล้ายกันของประเภทกีวี เครื่องยนต์ได้รับการทดสอบที่ไซต์ทดสอบใกล้เซมิปาลาตินสค์และในรัฐเนวาดา หลักการทำงานของพวกมันมีดังนี้: ไฮโดรเจนถูกทำให้ร้อนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่อุณหภูมิสูง ผ่านเข้าสู่สถานะอะตอม และในรูปแบบนี้แล้วจะไหลออกจากจรวด ในกรณีนี้ ความเร็วของการไหลออกจะเพิ่มขึ้นมากกว่าสี่เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับจรวดไฮโดรเจนเคมี คำถามคือการค้นหาอุณหภูมิไฮโดรเจนที่สามารถให้ความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์เซลล์เชื้อเพลิงแข็ง การคำนวณให้ประมาณ 3000 ° K

ที่ NII-1 ซึ่งผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์คือ Mstislav Vsevolodovich Keldysh (ขณะนั้นเป็นประธานของ USSR Academy of Sciences) แผนก V.M. Ievlev ด้วยการมีส่วนร่วมของ IPPE มีส่วนร่วมในโครงการที่ยอดเยี่ยมอย่างยิ่ง - เครื่องปฏิกรณ์เฟสก๊าซซึ่งปฏิกิริยาลูกโซ่ดำเนินการในส่วนผสมของก๊าซยูเรเนียมและไฮโดรเจน จากเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าว ไฮโดรเจนจะไหลออกมาเร็วกว่าเชื้อเพลิงแข็งถึงสิบเท่า ในขณะที่ยูเรเนียมถูกแยกออกจากกันและยังคงอยู่ในแกนกลาง แนวคิดหนึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้การแยกสารด้วยแรงเหวี่ยง เมื่อส่วนผสมของก๊าซร้อนของยูเรเนียมและไฮโดรเจนถูก "หมุน" โดยไฮโดรเจนเย็นที่เข้ามา ซึ่งเป็นผลมาจากการแยกยูเรเนียมและไฮโดรเจนออก เช่นเดียวกับในเครื่องหมุนเหวี่ยง อันที่จริง Ievlev พยายามทำซ้ำกระบวนการโดยตรงในห้องเผาไหม้ของจรวดเคมีโดยใช้เป็นแหล่งพลังงานไม่ใช่ความร้อนจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง แต่ ปฏิกิริยาลูกโซ่แผนก. นี่เป็นการปูทางสำหรับการใช้พลังงานอย่างเข้มข้นของนิวเคลียสของอะตอม แต่คำถามเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการไหลออกของไฮโดรเจนบริสุทธิ์ (โดยไม่มียูเรเนียม) จากเครื่องปฏิกรณ์ยังคงไม่ได้รับการแก้ไข ไม่ต้องพูดถึงปัญหาทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการกักเก็บส่วนผสมของก๊าซที่อุณหภูมิสูงที่ความดันบรรยากาศหลายร้อยบรรยากาศ

งานของ IPPE เกี่ยวกับขีปนาวุธปรมาณูขีปนาวุธเสร็จสมบูรณ์ในปี 2512-2513 โดยมี "การทดสอบไฟ" ที่ไซต์ทดสอบ Semipalatinsk ของเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ต้นแบบที่มีเซลล์เชื้อเพลิงแข็ง มันถูกสร้างขึ้นโดย IPPE ร่วมกับ A.D. Konopatov, Moscow Research Institute-1 และกลุ่มเทคโนโลยีอื่น ๆ อีกจำนวนหนึ่ง พื้นฐานของเครื่องยนต์ที่มีแรงขับ 3.6 ตันคือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ IR-100 ที่มีเซลล์เชื้อเพลิงที่ทำจากสารละลายแข็งของยูเรเนียมคาร์ไบด์และเซอร์โคเนียมคาร์ไบด์ อุณหภูมิไฮโดรเจนสูงถึง 3000 ° K ที่พลังงานเครื่องปฏิกรณ์ ~ 170 MW

ขีปนาวุธนิวเคลียร์แรงขับต่ำ

จนถึงขณะนี้ เรากำลังพูดถึงจรวดที่มีแรงขับเกินน้ำหนัก ซึ่งสามารถปล่อยจากพื้นผิวโลกได้ ในระบบดังกล่าว การเพิ่มขึ้นของอัตราการไหลทำให้สามารถลดสต็อกของของไหลทำงาน เพิ่มน้ำหนักบรรทุก และละทิ้งระบบหลายขั้นตอน อย่างไรก็ตาม มีหลายวิธีที่จะบรรลุอัตราการไหลที่แทบไม่จำกัดในทางปฏิบัติ เช่น การเร่งความเร็วของสสารด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ฉันทำงานในพื้นที่นี้โดยใกล้ชิดกับ Igor Bondarenko มาเกือบ 15 ปีแล้ว

การเร่งความเร็วของจรวดด้วยเครื่องยนต์ไอพ่นไฟฟ้า (ERE) ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของพลังงานจำเพาะของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในอวกาศ (KNPP) ที่ติดตั้งไว้กับอัตราการไหลออก ในอนาคตอันใกล้นี้ กำลังการผลิตเฉพาะของ KNPP จะไม่เกิน 1 กิโลวัตต์ต่อกิโลกรัม ในกรณีนี้ เป็นไปได้ที่จะสร้างจรวดที่มีแรงขับต่ำ น้อยกว่าน้ำหนักของจรวดหลายสิบเท่าและหลายร้อยเท่า และด้วยการใช้สารทำงานที่ต่ำมาก จรวดดังกล่าวสามารถเริ่มต้นได้จากวงโคจรของดาวเทียม Earth เทียมเท่านั้นและค่อยๆเร่งความเร็วไปถึงความเร็วสูง

สำหรับเที่ยวบินภายใน ระบบสุริยะเราต้องการจรวดที่มีความเร็วไหลออก 50-500 กม. / วินาทีและสำหรับเที่ยวบินสู่ดวงดาว - "จรวดโฟโตนิก" ที่เหนือจินตนาการของเราด้วยความเร็วการไหลออกเท่ากับความเร็วแสง เพื่อที่จะทำการบินในอวกาศระยะไกลที่มีความสมเหตุสมผลในเวลาที่เหมาะสม โรงไฟฟ้าพลังงานเฉพาะอย่างที่คาดไม่ถึงเป็นสิ่งจำเป็น แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงกระบวนการทางกายภาพที่พวกเขาสามารถทำได้

การคำนวณแสดงให้เห็นว่าระหว่างการเผชิญหน้าครั้งใหญ่เมื่อโลกและดาวอังคารอยู่ใกล้กันมากที่สุด เป็นไปได้ที่จะส่งยานอวกาศนิวเคลียร์พร้อมลูกเรือไปยังดาวอังคารในหนึ่งปีและส่งคืนไปยังวงโคจรของดาวเทียมโลกเทียม น้ำหนักรวมของเรือลำดังกล่าวประมาณ 5 ตัน (รวมสต็อกของของเหลวทำงาน - ซีเซียมเท่ากับ 1.6 ตัน) ส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยมวลของ KNPP 5 เมกะวัตต์ และแรงขับของเจ็ทถูกกำหนดโดยซีเซียมไอออนสองเมกะวัตต์ที่มีพลังงาน 7 keV * ยานอวกาศเริ่มต้นจากวงโคจรของดาวเทียมเทียมของโลก เข้าสู่วงโคจรของดาวเทียมดาวอังคาร และจะต้องลงสู่พื้นผิวของมันบนอุปกรณ์ที่มีเครื่องยนต์เคมีไฮโดรเจน คล้ายกับดวงจันทร์ของอเมริกา

ทิศทางนี้ซึ่งอิงกับโซลูชันทางเทคนิคที่มีอยู่แล้วในปัจจุบัน เป็นเรื่องของงาน IPPE จำนวนมาก

ตัวเคลื่อนย้ายไอออนิก

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ได้มีการหารือเกี่ยวกับวิธีการสร้างอุปกรณ์ขับเคลื่อนอิเล็กโทรเจ็ทแบบต่างๆ สำหรับยานอวกาศ เช่น "ปืนพลาสม่า" เครื่องเร่งไฟฟ้าสถิตของ "ฝุ่น" หรือละอองของเหลว อย่างไรก็ตาม ไม่มีความคิดใดที่ชัดเจน พื้นฐานทางกายภาพ... การค้นพบคือการแตกตัวเป็นไอออนที่ผิวของซีเซียม

ย้อนกลับไปในปี ค.ศ. 1920 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน เออร์วิง แลงเมียร์ ค้นพบการแตกตัวเป็นไอออนบนพื้นผิว โลหะอัลคาไล... เมื่ออะตอมของซีเซียมระเหยออกจากพื้นผิวของโลหะ (ในกรณีของเราคือทังสเตน) ซึ่งหน้าที่การทำงานของอิเล็กตรอนมีมากกว่าศักยภาพการแตกตัวเป็นไอออนของซีเซียม มันจะสูญเสียอิเล็กตรอนที่ถูกผูกมัดอย่างอ่อนในเกือบ 100% ของเคสและกลายเป็นว่า ให้เป็นไอออนที่มีประจุเพียงตัวเดียว ดังนั้นการแตกตัวเป็นไอออนที่ผิวของซีเซียมบนทังสเตนจึงเป็นกระบวนการทางกายภาพที่ทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์ขับเคลื่อนไอออนโดยใช้สารทำงานเกือบ 100% และให้ประสิทธิภาพพลังงานใกล้เคียงกับเอกภาพ

เพื่อนร่วมงานของเรา Stal Yakovlevich Lebedev มีบทบาทสำคัญในการสร้างแบบจำลองของอุปกรณ์ขับเคลื่อนไอออนของโครงการดังกล่าว ด้วยความดื้อรั้นและความเพียรของเขา เขาเอาชนะอุปสรรคทั้งหมด ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะทำซ้ำแบบสามขั้วแบบแบนของอุปกรณ์ขับเคลื่อนไอออนในโลหะ อิเล็กโทรดแรกเป็นแผ่นทังสเตนขนาดประมาณ 10 × 10 ซม. มีศักย์ไฟฟ้า +7 kV อันที่สองคือกริดทังสเตนที่มีศักย์ -3 kV และอันที่สามคือกริดของทังสเตนทอเรียตที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์ “ปืนโมเลกุล” ทำให้เกิดลำแสงของไอซีเซียมซึ่งตกลงผ่านตะแกรงทั้งหมดไปยังพื้นผิวของแผ่นทังสเตน แผ่นโลหะที่สมดุลและสอบเทียบแล้ว หรือที่เรียกว่าเครื่องชั่ง ถูกใช้เพื่อวัด "แรง" ซึ่งก็คือแรงขับของลำไอออน

แรงดันไฟฟ้าที่เร่งความเร็วไปยังกริดแรกจะเร่งซีเซียมไอออนให้เร็วขึ้นเป็น 10,000 eV ส่วนแรงดันไฟฟ้าที่เร่งความเร็วไปที่กริดที่สองจะทำให้ไอออนซีเซียมเร็วขึ้นเป็น 7000 eV นี่คือพลังงานที่ไอออนจะต้องออกจากอุปกรณ์ขับเคลื่อนซึ่งสอดคล้องกับความเร็วการไหลออกที่ 100 กม. / วินาที แต่ลำแสงไอออนที่ถูกจำกัดด้วยประจุในอวกาศไม่สามารถ "ออกสู่อวกาศ" ได้ ประจุปริมาตรของไอออนจะต้องได้รับการชดเชยด้วยอิเล็กตรอนเพื่อสร้างพลาสมากึ่งเป็นกลาง ซึ่งกระจายอย่างอิสระในอวกาศและสร้างแรงขับปฏิกิริยา ตารางที่สาม (แคโทด) ที่ถูกทำให้ร้อนโดยกระแสทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดของอิเล็กตรอนเพื่อชดเชยประจุพื้นที่ของลำไอออน ตารางที่สอง "บล็อก" ป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนจากแคโทดไปยังแผ่นทังสเตน

ประสบการณ์ครั้งแรกกับโมเดลการขับเคลื่อนด้วยไอออนถือเป็นจุดเริ่มต้นของการทำงานมากกว่าสิบปี หนึ่งในรุ่นล่าสุด - ด้วยตัวปล่อยทังสเตนที่มีรูพรุนซึ่งสร้างขึ้นในปี 2508 ให้ "แรงขับ" ประมาณ 20 กรัมที่กระแสลำแสงไอออน 20 A มีค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานประมาณ 90% และของสสาร - 95% .

การแปลงความร้อนนิวเคลียสเป็นไฟฟ้าโดยตรง

ยังไม่พบวิธีการแปลงพลังงานนิวเคลียร์ฟิชชันโดยตรงเป็นพลังงานไฟฟ้า เรายังทำไม่ได้หากไม่มีลิงค์กลาง - เครื่องยนต์ความร้อน เนื่องจากประสิทธิภาพมักน้อยกว่าความสามัคคี ความร้อน "ของเสีย" จึงต้องถูกกำจัดไปที่ไหนสักแห่ง บนบก ในน้ำ และในอากาศ นี่ไม่ใช่ปัญหา ในอวกาศมีทางเดียวเท่านั้น - การแผ่รังสีความร้อน ดังนั้น KNPP ไม่สามารถทำได้หากไม่มี "หม้อน้ำระบายความร้อน" ความหนาแน่นของรังสีเป็นสัดส่วนกับกำลังที่สี่ของอุณหภูมิสัมบูรณ์ ดังนั้นอุณหภูมิของตู้เย็นหม้อน้ำควรสูงที่สุด จากนั้นจะสามารถลดพื้นที่ของพื้นผิวเปล่งแสงและดังนั้นมวล โรงไฟฟ้า... เรามีแนวคิดที่จะใช้การแปลงความร้อนนิวเคลียร์เป็นไฟฟ้า "โดยตรง" โดยไม่ต้องใช้กังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งดูน่าเชื่อถือมากขึ้นในระหว่างการทำงานระยะยาวที่อุณหภูมิสูง

จากวรรณกรรม เรารู้เกี่ยวกับผลงานของ A.F. Ioffe - ผู้ก่อตั้งโรงเรียนฟิสิกส์ทางเทคนิคของสหภาพโซเวียตผู้บุกเบิกการศึกษาเซมิคอนดักเตอร์ในสหภาพโซเวียต มีคนไม่กี่คนที่จำแหล่งที่มาปัจจุบันซึ่งเขาพัฒนาขึ้นซึ่งใช้ในปีมหาราช สงครามรักชาติ... จากนั้น การแยกพรรคพวกมากกว่าหนึ่งคนมีความเกี่ยวข้องกับแผ่นดินใหญ่ ต้องขอบคุณ TEG "น้ำมันก๊าด" ซึ่งเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกของ Ioffe "มงกุฎ" ของ TEG (เป็นชุดองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์) ถูกวางบนตะเกียงน้ำมันก๊าดและสายไฟเชื่อมต่อกับอุปกรณ์วิทยุ ปลายองค์ประกอบที่ "ร้อน" ถูกทำให้ร้อนด้วยเปลวไฟของตะเกียงน้ำมันก๊าด และปลาย "เย็น" ถูกทำให้เย็นลงในอากาศ ฟลักซ์ความร้อนที่ไหลผ่านเซมิคอนดักเตอร์ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าซึ่งเพียงพอสำหรับช่วงการสื่อสาร และ TEG จะชาร์จแบตเตอรี่ในช่วงเวลาระหว่างกัน สิบปีหลังจากชัยชนะ เราไปเยี่ยมชมโรงงาน TEG ที่มอสโคว์ ปรากฎว่าพวกเขายังคงพบยอดขายอยู่ ในเวลานั้น ชาวบ้านจำนวนมากมีวิทยุ Rodina แบบประหยัดพลังงานพร้อมหลอดไส้ตรงและทำงานด้วยแบตเตอรี่ มักใช้ TEG แทน

ปัญหาเกี่ยวกับน้ำมันก๊าด TEG คือประสิทธิภาพต่ำ (ประมาณ 3.5%) และอุณหภูมิที่ จำกัด ต่ำ (350 ° K) แต่ความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์เหล่านี้ดึงดูดนักพัฒนา ดังนั้นเซมิคอนดักเตอร์คอนเวอร์เตอร์ที่พัฒนาโดยกลุ่ม I.G. Gverdtsitels ที่สถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยี Sukhumi พบการใช้งานในการติดตั้งพื้นที่ประเภท Buk

ครั้งหนึ่ง A.F. Ioffe เสนอตัวแปลงความร้อนอีกตัวหนึ่ง - ไดโอดในสุญญากาศ หลักการทำงานของมันมีดังนี้: แคโทดที่ให้ความร้อนปล่อยอิเล็กตรอนซึ่งบางส่วนสามารถเอาชนะศักยภาพของแอโนดได้ คาดว่าจะมีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (20-25%) จากอุปกรณ์นี้ที่ อุณหภูมิในการทำงานสูงกว่า 1,000 °เค นอกจากนี้ ไดโอดสูญญากาศไม่กลัวรังสีนิวตรอน ซึ่งแตกต่างจากเซมิคอนดักเตอร์ และสามารถใช้ร่วมกับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ได้ อย่างไรก็ตาม กลายเป็นว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้แนวคิดของตัวแปลง Ioffe "สูญญากาศ" เช่นเดียวกับอุปกรณ์ขับเคลื่อนไอออน ในตัวแปลงสุญญากาศ คุณต้องกำจัดประจุในอวกาศ แต่คราวนี้ไม่ใช่ไอออน แต่เป็นอิเล็กตรอน เอเอฟ ไออฟฟี่เสนอให้ใช้ช่องว่างขนาดไมครอนระหว่างแคโทดและแอโนดในตัวแปลงสุญญากาศ ซึ่งแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและการเปลี่ยนรูปจากความร้อน นี่คือจุดที่ซีเซียมมีประโยชน์: ซีเซียมไอออนหนึ่งตัวที่ได้รับเนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนที่พื้นผิวที่แคโทดจะชดเชยประจุปริมาตรประมาณ 500 อิเล็กตรอน! โดยพื้นฐานแล้ว ตัวแปลงซีเซียมเป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนไอออนแบบ "ย้อนกลับ" กระบวนการทางกายภาพในนั้นมีความคล้ายคลึงกัน

"มาลัย" โดย V.A. มาลีคา

หนึ่งในผลงานของ IPPE เกี่ยวกับตัวแปลงความร้อนคือการสร้าง V.A. การผลิตขนาดเล็กและต่อเนื่องในแผนกองค์ประกอบเชื้อเพลิงจากคอนเวอร์เตอร์เทอร์มิโอนิกที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม - "มาลัย" สำหรับเครื่องปฏิกรณ์บุษราคัม พวกเขาให้มากถึง 30 V - มากกว่าหนึ่งร้อยเท่าของตัวแปลงองค์ประกอบเดียวที่สร้างโดย "องค์กรที่แข่งขันกัน" - กลุ่มเลนินกราดของ MB Barabash และต่อมา - โดยสถาบันพลังงานปรมาณู ทำให้สามารถ "เอา" ออกจากเครื่องปฏิกรณ์พลังงานได้มากขึ้นหลายสิบเท่า อย่างไรก็ตาม ความน่าเชื่อถือของระบบซึ่งอัดแน่นไปด้วยองค์ประกอบเทอร์มิโอนิกนับพันทำให้เกิดความกังวล ในเวลาเดียวกัน โรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำและก๊าซทำงานโดยไม่หยุดชะงัก ดังนั้นเราจึงให้ความสนใจกับการเปลี่ยน "เครื่องจักร" ของความร้อนนิวเคลียร์เป็นไฟฟ้า

ปัญหาทั้งหมดอยู่ที่ทรัพยากร เพราะในเที่ยวบินในห้วงอวกาศ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันควรทำงานเป็นเวลาหนึ่งปี สองปีหรือหลายปี เพื่อลดการสึกหรอ ควรทำ "การหมุนรอบ" (ความเร็วกังหัน) ให้ต่ำที่สุด ในทางกลับกัน กังหันจะทำงานอย่างมีประสิทธิภาพหากความเร็วของโมเลกุลก๊าซหรือไอระเหยใกล้เคียงกับความเร็วของใบพัด ดังนั้นก่อนอื่นเราพิจารณาการใช้ไอปรอทที่หนักที่สุด แต่เรารู้สึกตกใจกับการกัดกร่อนที่กระตุ้นด้วยรังสีที่รุนแรงของเหล็กและเหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ระบายความร้อนด้วยปรอท ในสองสัปดาห์ การกัดกร่อน "กิน" องค์ประกอบเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์แบบเร็วทดลองของ Clementine ในห้องปฏิบัติการ Argonne (สหรัฐอเมริกา, 1949) และเครื่องปฏิกรณ์ BR-2 ที่ IPPE (USSR, Obninsk, 1956)

ไอโพแทสเซียมกลายเป็นสิ่งล่อใจ เครื่องปฏิกรณ์ที่มีโพแทสเซียมเดือดอยู่เป็นพื้นฐานของโรงไฟฟ้าของยานอวกาศแรงขับต่ำที่เรากำลังพัฒนา - ไอน้ำโพแทสเซียมหมุนเทอร์โบเจนเนอเรเตอร์ วิธีการ "เครื่องจักร" ในการแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้าทำให้สามารถไว้วางใจได้ถึงประสิทธิภาพสูงสุดถึง 40% ในขณะที่การติดตั้งเทอร์มิโอนิกจริงให้ประสิทธิภาพเพียง 7% เท่านั้น อย่างไรก็ตาม KNPPs ที่มีการแปลงความร้อนจากนิวเคลียร์เป็น "เครื่องจักร" เป็นไฟฟ้ายังไม่ได้รับการพัฒนา คดีนี้จบลงด้วยการเปิดเผยรายงานโดยละเอียด อันที่จริงแล้ว "บันทึกทางกายภาพ" ของโครงการทางเทคนิคของยานอวกาศแรงขับต่ำสำหรับเที่ยวบินที่มีลูกเรือไปยังดาวอังคาร ตัวโครงการเองไม่เคยพัฒนา

ฉันคิดว่าในอนาคต ความสนใจในเที่ยวบินอวกาศโดยใช้เครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์หายไป หลังจากการเสียชีวิตของ Sergei Pavlovich Korolev การสนับสนุน IPPE ทำงานเกี่ยวกับระบบขับเคลื่อนไอออนและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ "เครื่องจักร" อ่อนแอลงอย่างเห็นได้ชัด OKB-1 นำโดย Valentin Petrovich Glushko ซึ่งไม่มีความสนใจในโครงการที่มีแนวโน้มท้าทาย OKB Energia ซึ่งเขาสร้างขึ้น ได้สร้างจรวดเคมีอันทรงพลังและยานอวกาศ Buran ที่จะกลับสู่โลก

"บุค" และ "บุษราคัม" บนดาวเทียมซีรีส์ "จักรวาล"

ทำงานเกี่ยวกับการสร้าง KNPP ด้วยการแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้าโดยตรง ตอนนี้ในฐานะแหล่งพลังงานสำหรับดาวเทียมเทคนิควิทยุอันทรงพลัง (สถานีเรดาร์ในอวกาศและผู้แพร่ภาพกระจายเสียงโทรทัศน์) ดำเนินต่อไปจนกระทั่งเริ่มการปรับโครงสร้างใหม่ ตั้งแต่ปี 2513 ถึง 2531 ดาวเทียมเรดาร์ประมาณ 30 ดวงที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Buk พร้อมตัวแปลงเซมิคอนดักเตอร์และอีกสองแห่งที่มีโรงงานระบายความร้อนด้วย Topaz ได้เปิดตัวสู่อวกาศ ในความเป็นจริง "Buk" เป็น TEG ซึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำ Ioffe converter แทนที่จะเป็นตะเกียงน้ำมันก๊าดเท่านั้นที่ใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบเร็วที่มีกำลังสูงถึง 100 กิโลวัตต์ ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงมีน้ำหนักเต็มที่ประมาณ 30 กก. ความร้อนจากแกนกลางถูกถ่ายเทโดยโลหะเหลว ซึ่งเป็นโลหะผสมยูเทคติกของโซเดียมและโพแทสเซียมไปยังแบตเตอรี่เซมิคอนดักเตอร์ กำลังไฟฟ้าถึง 5 กิโลวัตต์

การติดตั้ง "บุค" ภายใต้การดูแลทางวิทยาศาสตร์ของ IPPE ได้รับการพัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญจาก OKB-670 MM Bondaryuk ภายหลัง - NPO Krasnaya Zvezda (หัวหน้าผู้ออกแบบ - GM Gryaznov) สำนักออกแบบ Dnepropetrovsk Yuzhmash (หัวหน้านักออกแบบ - MK Yangel) ได้รับคำสั่งให้สร้างยานเปิดตัวสำหรับส่งดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจร

"บุค" ชั่วโมงทำงาน - 1-3 เดือน หากการติดตั้งล้มเหลว ดาวเทียมจะถูกส่งไปยังวงโคจรระยะยาวที่ระดับความสูง 1,000 กม. เป็นเวลาเกือบ 20 ปีของการเปิดตัว มีกรณีดาวเทียมสามดวงตกลงสู่พื้นโลก: สองครั้งในมหาสมุทรและอีกหนึ่งกรณีบนบกในแคนาดาในบริเวณใกล้เคียงกับทะเลสาบ Great Slave Space-954 ซึ่งเปิดตัวเมื่อวันที่ 24 มกราคม พ.ศ. 2521 ตกอยู่ที่นั่น เขาทำงานมา 3.5 เดือน องค์ประกอบของยูเรเนียมของดาวเทียมถูกเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศอย่างสมบูรณ์ บนพื้น พบเพียงเศษของรีเฟลกเตอร์เบริลเลียมและแบตเตอรี่เซมิคอนดักเตอร์เท่านั้น (ข้อมูลทั้งหมดนี้อยู่ในรายงานร่วมของคณะกรรมาธิการปรมาณูของสหรัฐอเมริกาและแคนาดาเรื่อง Operation Morning Light)

เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนที่มีกำลังสูงถึง 150 กิโลวัตต์ถูกใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบปล่อยความร้อนจากบุษราคัม ยูเรเนียมเต็มน้ำหนักประมาณ 12 กก. ซึ่งน้อยกว่ายูเรเนียมอย่างมีนัยสำคัญ แก่นของเครื่องปฏิกรณ์คือองค์ประกอบเชื้อเพลิง - "มาลัย" พัฒนาและผลิตโดยกลุ่มของมาลิก พวกเขาเป็นสายโซ่ของเทอร์โมอิเลเมนต์: แคโทดเป็น "ปลอก" ของทังสเตนหรือโมลิบดีนัมที่เต็มไปด้วยยูเรเนียมออกไซด์และขั้วบวกเป็นท่อไนโอเบียมผนังบางที่ระบายความร้อนด้วยโซเดียมโพแทสเซียมเหลว อุณหภูมิแคโทดสูงถึง 1650 ° C กำลังไฟฟ้าของการติดตั้งถึง 10 กิโลวัตต์

ต้นแบบการบินลำแรก ดาวเทียมคอสมอส-1818 พร้อมการติดตั้งบุษราคัม เข้าสู่วงโคจรเมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2530 และดำเนินการโดยไม่ล้มเหลวเป็นเวลาหกเดือน จนกระทั่งปริมาณสำรองซีเซียมหมดลง ดาวเทียมดวงที่สอง Cosmos-1876 ได้เปิดตัวในอีกหนึ่งปีต่อมา เขาทำงานในวงโคจรนานเกือบสองเท่า ผู้พัฒนาหลักของ "Topaz" คือ OKB MMZ "Soyuz" นำโดย S.K. Tumansky (อดีตสำนักออกแบบของนักออกแบบเครื่องยนต์อากาศยาน A.A.Mikulin)

นี่คือช่วงปลายทศวรรษ 1950 ตอนที่เรากำลังพัฒนาระบบขับเคลื่อนไอออน และเขากำลังทำงานในเครื่องยนต์ระยะที่สาม ซึ่งตั้งใจไว้สำหรับจรวดที่จะบินไปรอบดวงจันทร์และลงจอดบนดวงจันทร์ ความทรงจำของห้องปฏิบัติการ Melnikov นั้นสดใหม่มาจนถึงทุกวันนี้ ตั้งอยู่ใน Podlipki (ปัจจุบันคือเมือง Korolev) บนพื้นที่ 3 ของ OKB-1 เวิร์กช็อปขนาดใหญ่ที่มีเนื้อที่ประมาณ 3000 ตร.ม. เรียงรายไปด้วยโต๊ะหลายสิบตัวพร้อมออสซิลโลสโคปแบบวนรอบที่บันทึกบนกระดาษม้วนขนาด 100 มม. (ซึ่งยังเป็นยุคอดีตจนถึงปัจจุบัน คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล). ที่ผนังด้านหน้าของการประชุมเชิงปฏิบัติการมีขาตั้งที่ติดตั้งห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์จรวด "ดวงจันทร์" ออสซิลโลสโคปเชื่อมต่อกับสายไฟหลายพันเส้นจากเซ็นเซอร์ความเร็วแก๊ส ความดัน อุณหภูมิ และพารามิเตอร์อื่นๆ วันนั้นเริ่มเวลา 9.00 น. ด้วยการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ มันใช้งานได้หลายนาที จากนั้นทันทีหลังจากหยุดทีมช่างของกะแรกจะทำการรื้อมันออก ตรวจสอบและวัดขนาดห้องเผาไหม้อย่างละเอียด ในขณะเดียวกันก็มีการวิเคราะห์เทปออสซิลโลสโคปและข้อเสนอแนะสำหรับการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ กะที่สอง - นักออกแบบและคนงานในเวิร์คช็อปทำการเปลี่ยนแปลงที่แนะนำ ในกะที่สาม จะมีการติดตั้งห้องเผาไหม้และระบบวินิจฉัยใหม่ที่ขาตั้ง วันต่อมา เวลา 9.00 น. เซสชั่นถัดไปจะเกิดขึ้น และไม่มีวันหยุดเป็นสัปดาห์เป็นเดือน เครื่องยนต์มากกว่า 300 ตัวต่อปี!

นี่คือวิธีสร้างเครื่องยนต์ของจรวดเคมีซึ่งต้องทำงานเพียง 20-30 นาทีเท่านั้น เราสามารถพูดอะไรเกี่ยวกับการทดสอบและการดัดแปลงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ - การคำนวณก็คือว่าควรใช้งานได้นานกว่าหนึ่งปี สิ่งนี้ต้องใช้ความพยายามอย่างมาก

© Oksana Viktorova / Collage / Ridus

ถ้อยแถลงของวลาดิมีร์ ปูติน ระหว่างข้อความของเขาต่อสมัชชาแห่งชาติเกี่ยวกับการมีอยู่ของขีปนาวุธครูซในรัสเซีย ซึ่งขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ ทำให้เกิดความปั่นป่วนในสังคมและสื่อ ในเวลาเดียวกัน จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ ไม่ค่อยมีใครรู้จักเกี่ยวกับสิ่งที่เครื่องยนต์ดังกล่าวและความเป็นไปได้ของการใช้งาน ทั้งจากบุคคลทั่วไปและผู้เชี่ยวชาญ

“รีดัส” พยายามหาคำตอบว่า อุปกรณ์ทางเทคนิคประธานาธิบดีพูดได้และเอกลักษณ์ของเขาคืออะไร

โดยคำนึงว่าการนำเสนอใน Manege ไม่ได้ทำขึ้นเพื่อผู้ชมของผู้เชี่ยวชาญทางเทคนิค แต่สำหรับสาธารณะ "ทั่วไป" ผู้เขียนอาจอนุญาตให้มีการแทนที่แนวคิดบางอย่าง Georgy Tikhomirov รองผู้อำนวยการสถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์และ เทคโนโลยีของ NRNU MEPhI ไม่ได้ตัดขาด

“สิ่งที่ประธานาธิบดีกล่าวและแสดงให้เห็น ผู้เชี่ยวชาญเรียกว่าโรงไฟฟ้าขนาดกะทัดรัด ซึ่งทำการทดลองในขั้นต้นในการบิน และจากนั้นในระหว่างการสำรวจห้วงอวกาศ นี่เป็นความพยายามที่จะแก้ ปัญหาที่แก้ไม่ได้เชื้อเพลิงที่เพียงพอเมื่อบินในระยะทางที่ไม่จำกัด ในแง่นี้ การนำเสนอนั้นถูกต้องทั้งหมด: การปรากฏตัวของเครื่องยนต์ดังกล่าวทำให้มั่นใจได้ว่าระบบจ่ายไฟของระบบจรวดหรืออุปกรณ์อื่น ๆ เป็นเวลานานตามอำเภอใจ "เขาบอก Reedus

การทำงานกับเครื่องยนต์ดังกล่าวในสหภาพโซเวียตเริ่มขึ้นเมื่อ 60 ปีที่แล้วภายใต้การนำของนักวิชาการ M. Keldysh, I. Kurchatov และ S. Korolev ในปีเดียวกันนั้น งานที่คล้ายกันได้ดำเนินการในสหรัฐอเมริกา แต่ได้ยุติลงในปี 2508 ในสหภาพโซเวียต งานดำเนินต่อไปประมาณหนึ่งทศวรรษก่อนที่จะได้รับการยอมรับว่าไม่เกี่ยวข้อง บางทีนั่นอาจเป็นสาเหตุที่วอชิงตันไม่ได้บิดเบือนอะไรมาก โดยบอกว่าพวกเขาไม่แปลกใจกับการนำเสนอขีปนาวุธของรัสเซีย

ในรัสเซีย แนวคิดของเครื่องยนต์นิวเคลียร์ไม่เคยตาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งตั้งแต่ปี 2009 การพัฒนาภาคปฏิบัติของการติดตั้งดังกล่าวได้ดำเนินไป เมื่อพิจารณาจากจังหวะเวลาแล้ว การทดสอบที่ประกาศโดยประธานนั้นเหมาะสมกับโครงการร่วมของ Roscosmos และ Rosatom เนื่องจากนักพัฒนาวางแผนที่จะทำการทดสอบภาคสนามของเครื่องยนต์ในปี 2018 อาจเป็นเพราะเหตุผลทางการเมือง พวกเขาดึงตัวเองขึ้นเล็กน้อยและเปลี่ยนคำว่า "ไปทางซ้าย"

“ในเชิงเทคโนโลยี มันถูกจัดเรียงในลักษณะที่หน่วยพลังงานนิวเคลียร์ให้ความร้อนกับสารหล่อเย็นของแก๊ส และก๊าซที่ให้ความร้อนนี้หมุนกังหันหรือสร้างแรงขับของไอพ่นโดยตรง ไหวพริบในการนำเสนอจรวดที่เราได้ยินมาก็คือระยะการบินของมันยังไม่สิ้นสุด: มันถูก จำกัด ด้วยปริมาตรของของเหลวทำงาน - ก๊าซเหลวซึ่งสามารถสูบเข้าไปในถังของ จรวด” ผู้เชี่ยวชาญกล่าว

ในเวลาเดียวกัน จรวดอวกาศและขีปนาวุธครูซมีรูปแบบการควบคุมการบินที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน เนื่องจากมี งานต่าง ๆ... อันแรกบินไปในอวกาศที่ไม่มีอากาศถ่ายเท ไม่จำเป็นต้องเคลื่อนที่ - เพียงพอที่จะให้แรงกระตุ้นเริ่มต้น แล้วจึงเคลื่อนที่ไปตามวิถีกระสุนที่คำนวณได้

ในทางกลับกัน มิสไซล์ล่องเรือจะต้องเปลี่ยนวิถีอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะต้องมีเชื้อเพลิงเพียงพอเพื่อสร้างแรงกระตุ้น ไม่ว่าเชื้อเพลิงนี้จะถูกจุดไฟโดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หรือแบบดั้งเดิมหรือไม่นั้นไม่สำคัญในกรณีนี้ Tikhomirov เน้นย้ำว่าการจัดหาเชื้อเพลิงนี้เป็นพื้นฐานเท่านั้น

“ความหมายของการติดตั้งนิวเคลียร์ระหว่างเที่ยวบินในห้วงอวกาศคือการมีแหล่งพลังงานอยู่บนเรือเพื่อให้พลังงานแก่ระบบของยานพาหนะโดยไม่จำกัดเวลา ในกรณีนี้ ไม่เพียงแต่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเครื่องกำเนิดความร้อนด้วยไอโซโทปรังสีด้วย และความหมายของการติดตั้งบนจรวดซึ่งเที่ยวบินจะใช้เวลาไม่เกินสองสามสิบนาทียังไม่ชัดเจนสำหรับฉัน” นักฟิสิกส์ยอมรับ

รายงานของ Manege นั้นล่าช้าไปเพียงไม่กี่สัปดาห์เมื่อเทียบกับการประกาศเมื่อวันที่ 15 กุมภาพันธ์ของ NASA ว่าชาวอเมริกันกำลังกลับมาดำเนินการวิจัยเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ที่พวกเขาได้ละทิ้งไปเมื่อครึ่งศตวรรษก่อน

อย่างไรก็ตาม ในเดือนพฤศจิกายน 2017 บริษัท Chinese Corporation of Aerospace Science and Technology (CASC) ประกาศว่ายานอวกาศที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์จะถูกสร้างขึ้นในประเทศจีนภายในปี 2045 ดังนั้น วันนี้เราสามารถพูดได้อย่างปลอดภัยว่าการแข่งขันการขับเคลื่อนด้วยนิวเคลียร์ของโลกได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว