موشک کروز هسته ای. اصل عملیات، عکس

سرگیف الکسی، کلاس 9 "A"، موسسه آموزشی شهری "دبیرستان شماره 84"

مشاور علمی: معاون مشارکت غیرانتفاعی فعالیت های علمی و نوآورانه "مرکز اتمی تامسک"

رئیس: معلم فیزیک، مؤسسه آموزشی شهری "دبیرستان شماره 84" CATO Seversk

معرفی

سیستم های پیشرانه روی یک فضاپیما برای ایجاد نیروی رانش یا تکانه طراحی شده اند. با توجه به نوع رانش مورد استفاده، پیشرانه به دو دسته شیمیایی (CHRD) و غیر شیمیایی (NCRD) تقسیم می شود. CRD ها به موتورهای سوخت مایع (LPRE)، موتورهای موشک سوخت جامد (موتورهای سوخت جامد) و موتورهای موشک ترکیبی (RCR) تقسیم می شوند. به نوبه خود، سیستم های پیشران غیر شیمیایی به هسته ای (NRE) و الکتریکی (EP) تقسیم می شوند. دانشمند بزرگ کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی یک قرن پیش اولین مدل از پیشرانه ای را ساخت که با سوخت جامد و مایع کار می کرد. پس از آن، در نیمه دوم قرن بیستم، هزاران پرواز با استفاده از موتورهای سوخت مایع و موتورهای موشک سوخت جامد انجام شد.

با این حال، در حال حاضر، برای پرواز به سیارات دیگر، بدون ذکر ستاره ها، استفاده از موتورهای موشک سوخت مایع و موتورهای موشک سوخت جامد به طور فزاینده ای بی سود می شود، اگرچه موتورهای موشکی زیادی ساخته شده است. به احتمال زیاد، قابلیت های موتورهای موشک سوخت مایع و موتورهای موشک سوخت جامد کاملاً خود را از دست داده اند. دلیل در اینجا این است که ضربه خاص همه رانشگرهای شیمیایی کم است و از 5000 متر بر ثانیه تجاوز نمی کند، که به کارکرد طولانی مدت پیشرانه و بر این اساس، ذخایر زیادی از سوخت برای توسعه سرعت های به اندازه کافی بالا نیاز دارد، یا همانطور که در فضانوردی مرسوم است، مقادیر زیادی از عدد Tsiolkovsky مورد نیاز است، یعنی نسبت جرم یک موشک با سوخت به جرم یک موشک خالی. بنابراین، پرتاب کننده انرژی که 100 تن محموله را به مدار پایین پرتاب می کند، جرم پرتابی در حدود 3000 تن دارد که به عدد تسیولکوفسکی مقداری در 30 می دهد.

به عنوان مثال، برای پرواز به مریخ، عدد Tsiolkovsky باید حتی بیشتر باشد و به مقادیر از 30 تا 50 برسد. تخمین زدن آن با محموله حدود 1000 تن آسان است و در این حدود است که حداقل جرم با در نظر گرفتن تامین سوخت برای پرواز برگشت به زمین، جرم اولیه فضاپیما باید حداقل 30000 تن باشد که به وضوح فراتر از سطح توسعه فضانوردی مدرن است. بر اساس استفاده از موتورهای سوخت مایع و موتورهای موشک سوخت جامد.

بنابراین، برای اینکه خدمه سرنشین دار حتی به نزدیکترین سیاره ها برسند، لازم است وسایل پرتابی بر روی موتورهایی که بر اساس اصولی غیر از پیشرانه شیمیایی کار می کنند، توسعه دهند. امیدوارکننده ترین آنها در این زمینه موتورهای جت الکتریکی (EPE)، موتورهای موشک ترموشیمیایی و موتورهای جت هسته ای (NRE) هستند.

1. مفاهیم اساسی

موتور موشک موتور جت است که از محیط (هوا، آب) برای کار استفاده نمی کند. موتورهای موشکی شیمیایی بیشترین استفاده را دارند. انواع دیگری از موتورهای موشک در حال توسعه و آزمایش هستند - الکتریکی، هسته ای و غیره. ساده ترین موتورهای موشکی که با گازهای فشرده کار می کنند نیز به طور گسترده در ایستگاه های فضایی و وسایل نقلیه استفاده می شوند. به طور معمول، آنها از نیتروژن به عنوان مایع کار استفاده می کنند. /1/

طبقه بندی سیستم های محرکه

2. هدف موتورهای موشک

موتورهای موشک با توجه به هدف آنها به چند نوع اصلی تقسیم می شوند: شتاب دهنده (استارت)، ترمز، پیشران، کنترل و غیره. موتورهای راکت عمدتاً روی موشک ها استفاده می شوند (از این رو نام آن است). علاوه بر این، گاهی اوقات از موتورهای موشکی در هوانوردی استفاده می شود. موتورهای موشک موتورهای اصلی در فضانوردی هستند.

موشک های نظامی (مبارزه ای) معمولا دارای موتورهای سوخت جامد هستند. این به این دلیل است که چنین موتوری در کارخانه سوخت گیری می شود و برای کل ذخیره سازی و عمر خود موشک نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد. موتورهای سوخت جامد اغلب به عنوان تقویت کننده برای موشک های فضایی استفاده می شوند. آنها به ویژه در این ظرفیت به طور گسترده در ایالات متحده آمریکا، فرانسه، ژاپن و چین استفاده می شوند.

موتورهای موشک مایع دارای ویژگی های رانش بالاتری نسبت به موتورهای موشک جامد هستند. بنابراین از آنها برای پرتاب موشک های فضایی به مدار زمین و پروازهای بین سیاره ای استفاده می شود. پیشران های مایع اصلی موشک ها نفت سفید، هپتان (دی متیل هیدرازین) و هیدروژن مایع هستند. برای چنین انواع سوخت، یک اکسید کننده (اکسیژن) مورد نیاز است. اسید نیتریک و اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده در چنین موتورهایی استفاده می شود. اسید نیتریک از نظر خواص اکسید کننده نسبت به اکسیژن مایع پایین تر است، اما نیازی به حفظ یک رژیم دمایی خاص در هنگام ذخیره سازی، سوخت گیری و استفاده از موشک ندارد.

موتورهای پروازهای فضایی با موتورهای روی زمین از این جهت متفاوت هستند که باید حداکثر توان ممکن را با کمترین جرم و حجم ممکن تولید کنند. علاوه بر این، آنها مشمول الزاماتی مانند راندمان و قابلیت اطمینان فوق العاده بالا و زمان عملیات قابل توجه هستند. بر اساس نوع انرژی مورد استفاده، سیستم های پیشران فضاپیماها به چهار نوع ترموشیمیایی، هسته ای، الکتریکی، بادبان خورشیدی تقسیم می شوند. هر کدام از انواع ذکر شده مزایا و معایب خاص خود را دارند و در شرایط خاصی قابل استفاده هستند.

در حال حاضر، سفینه‌های فضایی، ایستگاه‌های مداری و ماهواره‌های زمینی بدون سرنشین توسط موشک‌های مجهز به موتورهای ترموشیمیایی قدرتمند به فضا پرتاب می‌شوند. موتورهای مینیاتوری با رانش کم نیز وجود دارد. این یک کپی کوچکتر از موتورهای قدرتمند است. برخی از آنها می توانند در کف دست شما قرار بگیرند. نیروی رانش چنین موتورهایی بسیار کم است، اما برای کنترل موقعیت کشتی در فضا کافی است.

3.موتورهای موشک ترموشیمیایی.

مشخص است که در یک موتور احتراق داخلی، کوره دیگ بخار - هر جا که احتراق اتفاق می افتد، اکسیژن اتمسفر فعال ترین قسمت را می گیرد. در فضای بیرونی هوا وجود ندارد و برای اینکه موتورهای موشک در فضای بیرونی کار کنند، داشتن دو جزء ضروری است - سوخت و اکسید کننده.

موتورهای موشک ترموشیمیایی مایع از الکل، نفت سفید، بنزین، آنیلین، هیدرازین، دی متیل هیدرازین و هیدروژن مایع به عنوان سوخت استفاده می کنند. از اکسیژن مایع، پراکسید هیدروژن و اسید نیتریک به عنوان یک عامل اکسید کننده استفاده می شود. شاید در آینده با ابداع روش‌هایی برای ذخیره و استفاده از چنین ماده شیمیایی فعال، از فلوئور مایع به عنوان یک عامل اکسید کننده استفاده شود.

سوخت و اکسید کننده برای موتورهای جت مایع به طور جداگانه در مخازن مخصوص ذخیره شده و با استفاده از پمپ ها به محفظه احتراق عرضه می شود. هنگامی که آنها در محفظه احتراق ترکیب می شوند، دما به 3000 - 4500 درجه سانتیگراد می رسد.

محصولات احتراق، در حال گسترش، سرعت 2500 تا 4500 متر بر ثانیه را به دست می آورند. با بیرون راندن از بدنه موتور، نیروی رانش جت ایجاد می کنند. در عین حال، هر چه جرم و سرعت جریان گاز بیشتر باشد، نیروی رانش موتور بیشتر می شود.

نیروی رانش ویژه موتورها معمولاً با مقدار نیروی رانش ایجاد شده در واحد جرم سوخت سوزانده شده در یک ثانیه تخمین زده می شود. این کمیت ضربه خاص موتور موشک نامیده می شود و بر حسب ثانیه (کیلوگرم رانش / کیلوگرم سوخت سوخته در ثانیه) اندازه گیری می شود. بهترین موتورهای موشک سوخت جامد دارای ضربه خاصی تا 190 ثانیه هستند، یعنی سوزاندن 1 کیلوگرم سوخت در یک ثانیه باعث ایجاد نیروی رانش 190 کیلوگرمی می شود. یک موتور موشک هیدروژن-اکسیژن دارای یک ضربه خاص 350 ثانیه است. از نظر تئوری، یک موتور هیدروژن فلوئور می تواند یک تکانه خاص بیش از 400 ثانیه ایجاد کند.

مدار موتور موشک مایع پرکاربرد به شرح زیر عمل می کند. گاز فشرده فشار لازم را در مخازن با سوخت برودتی ایجاد می کند تا از بروز حباب های گاز در خطوط لوله جلوگیری کند. پمپ ها سوخت موتورهای موشک را تامین می کنند. سوخت از طریق تعداد زیادی انژکتور به داخل محفظه احتراق تزریق می شود. یک اکسید کننده نیز از طریق نازل ها به محفظه احتراق تزریق می شود.

در هر خودرویی هنگام سوختن سوخت، جریان های حرارتی بزرگی تشکیل می شود که دیواره های موتور را گرم می کند. اگر دیوارهای محفظه را خنک نکنید، مهم نیست که از چه ماده ای ساخته شده باشد، به سرعت می سوزد. موتور جت مایع معمولاً توسط یکی از اجزای سوخت خنک می شود. برای این منظور محفظه از دو جداره ساخته شده است. جزء سرد سوخت در شکاف بین دیوارها جریان دارد.

آلومینیوم" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">آلومینیوم، و غیره. به ویژه به عنوان یک افزودنی برای سوخت های معمولی، مانند هیدروژن-اکسیژن. چنین "ترکیبات سه تایی" می تواند بالاترین سرعت ممکن را برای مواد شیمیایی فراهم کند. سوخت اگزوز - تا 5 کیلومتر در ثانیه. اما این عملاً محدودیت منابع شیمی است. عملاً نمی تواند بیشتر از این انجام دهد. اگرچه شرح پیشنهادی هنوز تحت سلطه موتورهای موشک مایع است، باید گفت که اولین مورد در تاریخ است. انسان یک موتور موشک ترموشیمیایی با استفاده از سوخت جامد ایجاد شد - موتور موشک سوخت جامد. سوخت - به عنوان مثال، باروت ویژه - مستقیماً در محفظه احتراق قرار دارد. یک محفظه احتراق با یک نازل جت پر از سوخت جامد - این کل طراحی است. حالت احتراق سوخت جامد به هدف موتور موشک سوخت جامد (پرتاب، نگهدارنده یا ترکیبی) بستگی دارد.برای موشک های سوخت جامد که در امور نظامی استفاده می شود با وجود موتورهای پرتاب و رانش مشخص می شود.موتور موشک سوخت جامد پرتاب توسعه می یابد. رانش بالا برای مدت زمان بسیار کوتاهی که برای خروج موشک از پرتابگر و شتاب اولیه آن ضروری است. موتور موشک سوخت جامد پایدار برای حفظ سرعت پرواز ثابت موشک در بخش اصلی (پیشران) مسیر پرواز طراحی شده است. تفاوت بین آنها عمدتاً در طراحی محفظه احتراق و مشخصات سطح احتراق بار سوخت است که میزان احتراق سوخت را تعیین می کند که زمان کار و رانش موتور به آن بستگی دارد. برخلاف چنین موشک‌هایی، وسایل پرتاب فضایی برای پرتاب ماهواره‌های زمین، ایستگاه‌های مداری و فضاپیماها و همچنین ایستگاه‌های بین سیاره‌ای از زمان پرتاب موشک تا زمانی که جسم به مدار اطراف زمین یا در مسیر بین سیاره‌ای پرتاب شود، فقط در حالت پرتاب کار می‌کنند. به طور کلی، موتورهای موشک سوخت جامد مزایای زیادی نسبت به موتورهای سوخت مایع ندارند: ساخت آنها آسان است، می توان آنها را برای مدت طولانی نگهداری کرد، همیشه آماده عمل هستند و نسبتاً ضد انفجار هستند. اما از نظر رانش خاص، موتورهای سوخت جامد 10-30٪ پایین تر از موتورهای مایع هستند.

4. موتورهای موشکی الکتریکی

تقریباً تمام موتورهای موشکی که در بالا مورد بحث قرار گرفت، نیروی رانش عظیمی دارند و برای پرتاب فضاپیماها به مدار زمین و شتاب دادن آنها به سرعت کیهانی برای پروازهای بین سیاره ای طراحی شده اند. موضوع کاملاً متفاوت، سیستم‌های پیش‌ران برای فضاپیماهایی است که قبلاً به مدار یا در یک مسیر بین سیاره‌ای پرتاب شده‌اند. در اینجا، به عنوان یک قاعده، ما به موتورهای کم مصرف (چند کیلووات یا حتی وات) نیاز داریم که بتوانند صدها و هزاران ساعت کار کنند و به طور مکرر روشن و خاموش شوند. آنها به شما اجازه می دهند که پرواز را در مدار یا در امتداد یک مسیر معین حفظ کنید و مقاومت پرواز ایجاد شده توسط لایه های بالایی جو و باد خورشیدی را جبران کنید. در موتورهای موشک الکتریکی، سیال کار با حرارت دادن با انرژی الکتریکی تا سرعت معینی شتاب می‌گیرد. برق از پنل های خورشیدی یا یک نیروگاه هسته ای تامین می شود. روش های گرم کردن سیال کار متفاوت است، اما در واقعیت، عمدتا از قوس الکتریکی استفاده می شود. ثابت شده است که بسیار قابل اعتماد است و می تواند تعداد زیادی شروع را تحمل کند. هیدروژن به عنوان سیال عامل در موتورهای قوس الکتریکی استفاده می شود. با استفاده از یک قوس الکتریکی، هیدروژن تا دمای بسیار بالایی گرم می شود و به پلاسما تبدیل می شود - مخلوطی از یون های مثبت و الکترون ها از نظر الکتریکی خنثی. سرعت خروج پلاسما از موتور به 20 کیلومتر بر ثانیه می رسد. هنگامی که دانشمندان مشکل جداسازی مغناطیسی پلاسما از دیواره های محفظه موتور را حل کنند، می توان دمای پلاسما را به میزان قابل توجهی افزایش داد و سرعت اگزوز را تا 100 کیلومتر بر ثانیه افزایش داد. اولین موتور موشک الکتریکی در این سالها در اتحاد جماهیر شوروی ساخته شد. تحت رهبری (بعدها سازنده موتورهای موشک های فضایی شوروی و آکادمیک شد) در آزمایشگاه معروف دینامیک گاز (GDL)./10/

5. انواع دیگر موتورها

همچنین طرح‌های عجیب‌تری برای موتورهای موشک هسته‌ای وجود دارد که در آنها مواد شکافت‌پذیر در حالت مایع، گاز یا حتی پلاسما قرار دارند، اما اجرای چنین طرح‌هایی در سطح فناوری و فناوری کنونی غیرواقعی است. پروژه های موتور موشک زیر هنوز در مرحله تئوری یا آزمایشگاهی وجود دارد:

موتورهای موشک هسته ای پالس با استفاده از انرژی انفجار بارهای هسته ای کوچک.

موتورهای موشک گرما هسته ای که می توانند از ایزوتوپ هیدروژن به عنوان سوخت استفاده کنند. بهره وری انرژی هیدروژن در چنین واکنشی 6.8 * 1011 KJ/kg است، یعنی تقریباً دو مرتبه بزرگتر از بهره وری واکنش های شکافت هسته ای.

موتورهای بادبان خورشیدی - که از فشار نور خورشید (باد خورشیدی) استفاده می کنند که وجود آن توسط یک فیزیکدان روسی در سال 1899 به طور تجربی اثبات شد. با محاسبه، دانشمندان ثابت کرده اند که دستگاهی با وزن 1 تن، مجهز به بادبانی با قطر 500 متر، می تواند در حدود 300 روز از زمین به مریخ پرواز کند. با این حال، بازده یک بادبان خورشیدی با فاصله از خورشید به سرعت کاهش می یابد.

6.موتورهای موشک هسته ای

یکی از معایب اصلی موتورهای موشکی که با سوخت مایع کار می کنند، سرعت جریان محدود گازها است. به نظر می رسد در موتورهای موشکی هسته ای، استفاده از انرژی عظیم آزاد شده در طی تجزیه "سوخت" هسته ای برای گرم کردن ماده کار ممکن است. اصل کار موتورهای موشک هسته ای تقریباً هیچ تفاوتی با اصل عملکرد موتورهای ترموشیمیایی ندارد. تفاوت این است که سیال عامل نه به دلیل انرژی شیمیایی خود، بلکه به دلیل انرژی "خارجی" آزاد شده در طی یک واکنش درون هسته ای گرم می شود. سیال عامل از یک راکتور هسته ای عبور می کند که در آن واکنش شکافت هسته های اتمی (مثلا اورانیوم) رخ می دهد و گرم می شود. موتورهای موشک هسته ای نیاز به اکسید کننده را از بین می برند و بنابراین فقط می توان از یک مایع استفاده کرد. به عنوان یک مایع کار، توصیه می شود از موادی استفاده کنید که به موتور اجازه می دهد نیروی کشش بیشتری ایجاد کند. این شرایط توسط هیدروژن و به دنبال آن آمونیاک، هیدرازین و آب به طور کامل ارضا می شود. فرآیندهایی که در آن انرژی هسته ای آزاد می شود به تبدیلات رادیواکتیو، واکنش های شکافت هسته های سنگین و واکنش های همجوشی هسته های سبک تقسیم می شوند. دگرگونی های ایزوتوپ رادیویی در منابع انرژی به اصطلاح ایزوتوپی تحقق می یابد. انرژی جرمی ویژه (انرژی که ماده ای با وزن 1 کیلوگرم می تواند آزاد کند) ایزوتوپ های رادیواکتیو مصنوعی به طور قابل توجهی بیشتر از سوخت های شیمیایی است. بنابراین، برای 210Po برابر است با 5*10 8 KJ/kg، در حالی که برای کم مصرف ترین سوخت شیمیایی (بریلیوم با اکسیژن) این مقدار از 3*10 4 KJ/kg تجاوز نمی کند. متأسفانه هنوز استفاده از چنین موتورهایی در وسایل پرتاب فضایی منطقی نیست. دلیل این امر هزینه بالای ماده ایزوتوپی و مشکلات عملیاتی است. به هر حال، ایزوتوپ به طور مداوم انرژی آزاد می کند، حتی زمانی که در یک کانتینر مخصوص حمل می شود و موشک در محل پرتاب پارک می شود. راکتورهای هسته‌ای از سوخت کم‌مصرف‌تری استفاده می‌کنند. بنابراین، انرژی جرم ویژه 235U (ایزوتوپ شکافت پذیر اورانیوم) برابر با 6.75 * 109 KJ/kg است، یعنی تقریباً یک مرتبه بزرگتر از ایزوتوپ 210Po. این موتورها را می توان «روشن» و «خاموش کرد»؛ سوخت هسته ای (233U، 235U، 238U، 239Pu) بسیار ارزان تر از سوخت ایزوتوپی است. در چنین موتورهایی، نه تنها آب می تواند به عنوان مایع کار استفاده شود، بلکه از مواد کارآمدتر - الکل، آمونیاک، هیدروژن مایع نیز استفاده می شود. نیروی رانش ویژه موتور با هیدروژن مایع 900 ثانیه است. در ساده ترین طراحی یک موتور موشک هسته ای با راکتوری که با سوخت جامد هسته ای کار می کند، سیال کار در یک مخزن قرار می گیرد. پمپ آن را به محفظه موتور می رساند. با استفاده از نازل، سیال عامل با سوخت هسته ای مولد سوخت تماس پیدا می کند، گرم می شود، منبسط می شود و با سرعت زیاد از طریق نازل به بیرون پرتاب می شود. سوخت هسته ای از نظر ذخایر انرژی نسبت به هر نوع سوخت دیگری برتری دارد. سپس یک سوال منطقی مطرح می شود: چرا تاسیساتی که از این سوخت استفاده می کنند هنوز نیروی رانش مخصوص نسبتاً کم و جرم زیادی دارند؟ واقعیت این است که نیروی رانش ویژه یک موتور موشک هسته ای فاز جامد توسط دمای مواد شکافت پذیر محدود می شود و نیروگاه در حین کار پرتوهای یونیزان قوی ساطع می کند که تأثیر مضری بر موجودات زنده دارد. حفاظت بیولوژیکی در برابر چنین تشعشعی بسیار مهم است و در فضاپیماها قابل اجرا نیست. توسعه عملی موتورهای موشک هسته ای با استفاده از سوخت هسته ای جامد در اواسط دهه 50 قرن بیستم در اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا تقریباً همزمان با ساخت اولین نیروگاه های هسته ای آغاز شد. این کار در فضایی از سری افزایش یافته انجام شد، اما مشخص است که چنین موتورهای موشکی هنوز در فضانوردی مورد استفاده واقعی قرار نگرفته اند. همه چیز تا کنون محدود به استفاده از منابع ایزوتوپی الکتریسیته با توان نسبتا کم در ماهواره‌های مصنوعی زمین بدون سرنشین، فضاپیماهای بین سیاره‌ای و "ماه‌نورد" مشهور شوروی بوده است.

7.موتورهای جت هسته ای، اصول عملیاتی، روش های بدست آوردن ضربه در موتور پیشران هسته ای.

موتورهای موشکی هسته‌ای نام خود را به این دلیل به دست آوردند که با استفاده از انرژی هسته‌ای، یعنی انرژی آزاد شده در نتیجه واکنش‌های هسته‌ای، نیروی رانش ایجاد می‌کنند. در یک مفهوم کلی، این واکنش ها به معنای هرگونه تغییر در وضعیت انرژی هسته های اتم و همچنین تبدیل برخی از هسته ها به هسته های دیگر است که با تغییر ساختار هسته ها یا تغییر در تعداد ذرات بنیادی موجود در آنها همراه است - نوکلئون ها علاوه بر این، واکنش‌های هسته‌ای، همانطور که مشخص است، می‌توانند به صورت خود به خود (یعنی خود به خود) یا به طور مصنوعی ایجاد شوند، به عنوان مثال، هنگامی که برخی از هسته‌ها توسط دیگران (یا ذرات بنیادی) بمباران می‌شوند. واکنش‌های شکافت و همجوشی هسته‌ای به ترتیب میلیون‌ها و ده‌ها میلیون برابر انرژی بیشتر از واکنش‌های شیمیایی هستند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که انرژی پیوند شیمیایی اتم ها در مولکول ها چندین برابر انرژی پیوند هسته ای نوکلئون ها در هسته است. انرژی هسته ای در موتورهای موشکی به دو صورت قابل استفاده است:

1. انرژی آزاد شده برای گرم کردن سیال کار استفاده می شود، که سپس در نازل منبسط می شود، درست مانند یک موتور موشک معمولی.

2. انرژی هسته ای به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و سپس برای یونیزه کردن و شتاب بخشیدن به ذرات سیال عامل استفاده می شود.

3. در نهایت، تکانه توسط خود محصولات شکافت ایجاد می شود که در این فرآیند تشکیل می شوند (به عنوان مثال، فلزات نسوز - تنگستن، مولیبدن) برای ایجاد خواص ویژه به مواد شکافت پذیر استفاده می شوند.

عناصر سوخت یک راکتور فاز جامد با کانال هایی نفوذ می کنند که از طریق آنها سیال کار موتور پیشران هسته ای جریان می یابد و به تدریج گرم می شود. قطر کانال ها در حدود 1-3 میلی متر است و مساحت کل آنها 20-30٪ از سطح مقطع منطقه فعال است. هسته توسط یک شبکه ویژه در داخل مخزن نیرو معلق است تا بتواند در هنگام گرم شدن راکتور منبسط شود (در غیر این صورت به دلیل تنش های حرارتی فرو می ریزد).

هسته بارهای مکانیکی بالایی همراه با افت فشار هیدرولیک قابل توجه (تا چند ده اتمسفر) از سیال کاری جاری، تنش های حرارتی و ارتعاشات را تجربه می کند. افزایش اندازه منطقه فعال هنگام گرم شدن راکتور به چندین سانتی متر می رسد. منطقه فعال و بازتابنده در داخل محفظه قدرت بادوام قرار می گیرد که فشار سیال کار و رانش ایجاد شده توسط نازل جت را جذب می کند. کیس با یک درب بادوام بسته شده است. مکانیزم‌های پنوماتیک، فنری یا الکتریکی برای راندن بدنه‌های نظارتی، نقاط اتصال موتور پیشران هسته‌ای به فضاپیما، و فلنج‌هایی برای اتصال موتور پیشران هسته‌ای به خطوط لوله تامین سیال کار را در خود جای داده است. یک واحد توربوپمپ نیز می تواند روی پوشش قرار گیرد.

8 - نازل،

9 - نازل گسترش دهنده،

10 - انتخاب ماده کار برای توربین،

11 - نیروی برق،

12 - درام کنترل،

13 - اگزوز توربین (برای کنترل وضعیت و افزایش نیروی رانش استفاده می شود)

14 - حلقه محرک برای درام های کنترل)

در آغاز سال 1957، جهت نهایی کار در آزمایشگاه لوس آلاموس مشخص شد و تصمیم به ساخت یک راکتور هسته ای گرافیتی با سوخت اورانیوم پراکنده در گرافیت گرفته شد. راکتور Kiwi-A که در این جهت ایجاد شد، در سال 1959 در اول ژوئیه آزمایش شد.

موتور جت هسته ای فاز جامد آمریکایی XE Primeروی نیمکت آزمون (1968)

علاوه بر ساخت رآکتور، آزمایشگاه لوس آلاموس در حال ساخت یک سایت آزمایشی ویژه در نوادا بود و همچنین تعدادی دستورات ویژه از نیروی هوایی ایالات متحده را در مناطق مرتبط (توسعه فردی) انجام داد. واحدهای TURE). از طرف آزمایشگاه لوس آلاموس، تمام سفارشات ویژه برای ساخت قطعات جداگانه توسط شرکت های زیر انجام شد: Aerojet General، بخش Rocketdyne از هوانوردی آمریکای شمالی. در تابستان 1958، تمام کنترل برنامه مریخ نورد از نیروی هوایی ایالات متحده به سازمان ملی هوانوردی و فضایی (NASA) منتقل شد. در نتیجه توافق ویژه ای بین AEC و ناسا در اواسط تابستان 1960، دفتر پیشرانه هسته ای فضایی به رهبری جی. فینگر تشکیل شد که متعاقباً سرپرستی برنامه روور را بر عهده داشت.

نتایج به دست آمده از شش "آزمایش داغ" موتورهای جت هسته ای بسیار دلگرم کننده بود و در اوایل سال 1961 گزارشی در مورد آزمایش پرواز راکتور (RJFT) تهیه شد. سپس در اواسط سال 1961 پروژه نروا (استفاده از موتور هسته ای برای موشک های فضایی) راه اندازی شد. آئروجت جنرال به عنوان پیمانکار عمومی و وستینگهاوس به عنوان پیمانکار فرعی مسئول ساخت رآکتور انتخاب شدند.

10.2 روی TURE در روسیه کار کنید

دانشمندان آمریکایی" href="/text/category/amerikanetc/" rel="bookmark">آمریکایی‌ها، دانشمندان روسی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین و مؤثرترین آزمایش‌های تک تک عناصر سوختی در راکتورهای تحقیقاتی استفاده کردند. طیف وسیعی از کارهای انجام شده در دهه 70-80 به دفتر طراحی "سالیوت"، دفتر طراحی خودکار شیمیایی، IAE، NIKIET و NPO "Luch" (PNITI) اجازه داد تا پروژه های مختلف موتورهای پیشران هسته ای فضایی و نیروگاه های هسته ای هیبریدی را توسعه دهند. رهبری NIITP (FEI، IAE، NIKIET، NIITVEL، NPO مسئول عناصر راکتور Luch، MAI بودند) ایجاد شد. YARD RD 0411و موتور هسته ای با حداقل اندازه RD 0410رانش به ترتیب 40 و 3.6 تن.

در نتیجه، یک راکتور، یک موتور "سرد" و یک نمونه اولیه نیمکت برای آزمایش بر روی گاز هیدروژن ساخته شد. TNRE شوروی بر خلاف آمریکایی، با ضربه خاص بیش از 8250 متر بر ثانیه، به دلیل استفاده از عناصر سوخت مقاوم در برابر حرارت و طراحی پیشرفته تر و دمای بالا در هسته، این رقم را برابر با 9100 متر داشت. /s و بالاتر. پایگاه نیمکتی برای آزمایش TURE اعزامی مشترک NPO "Luch" در 50 کیلومتری جنوب غربی شهر Semipalatinsk-21 قرار داشت. او در سال 1962 شروع به کار کرد. که در در سایت آزمایش، عناصر سوخت در مقیاس کامل نمونه‌های اولیه موتور موشک هسته‌ای مورد آزمایش قرار گرفتند. در این حالت گاز خروجی وارد سیستم اگزوز بسته شد. مجموعه نیمکت آزمایش بایکال-1 برای آزمایش موتور هسته ای تمام اندازه در 65 کیلومتری جنوب Semipalatinsk-21 واقع شده است. از سال 1970 تا 1988، حدود 30 "شروع داغ" راکتورها انجام شد. در همان زمان، توان با مصرف هیدروژن تا 16.5 کیلوگرم بر ثانیه و دمای آن در خروجی راکتور 3100 کلوین از 230 مگاوات تجاوز نکرد. همه پرتاب‌ها با موفقیت، بدون مشکل و طبق برنامه انجام شدند.

شوروی TNRD RD-0410 تنها موتور موشک هسته ای صنعتی کارآمد و قابل اعتماد در جهان است

در حال حاضر، چنین کاری در سایت متوقف شده است، اگرچه تجهیزات در شرایط نسبتاً کار نگهداری می شوند. پایگاه آزمایشی NPO Luch تنها مجموعه آزمایشی در جهان است که در آن امکان آزمایش عناصر راکتورهای پیشران هسته ای بدون هزینه های مالی و زمانی قابل توجه وجود دارد. این امکان وجود دارد که از سرگیری کار در ایالات متحده بر روی موتورهای پیشران هسته ای برای پرواز به ماه و مریخ در چارچوب برنامه ابتکار تحقیقات فضایی با مشارکت برنامه ریزی شده متخصصانی از روسیه و قزاقستان منجر به ازسرگیری فعالیت در ماه و مریخ شود. پایگاه Semipalatinsk و اجرای یک اکسپدیشن "مریخی" در دهه 2020.

ویژگی های اصلی

تکانه ویژه روی هیدروژن: 910 - 980 ثانیه(از لحاظ نظری تا 1000 ثانیه).

· سرعت خروجی سیال عامل (هیدروژن): 9100 - 9800 m/sec.

· رانش قابل دستیابی: تا صدها و هزاران تن.

· حداکثر دمای کارکرد: 3000°С - 3700°С (روشن شدن کوتاه مدت).

· عمر عملیاتی: تا چند هزار ساعت (فعال سازی دوره ای). /5/

11. دستگاه

طراحی موتور موشک هسته ای فاز جامد شوروی RD-0410

1 - خط از مخزن سیال کار

2 - واحد توربو پمپ

3 - کنترل درایو درام

4 - حفاظت در برابر اشعه

5 - درام تنظیم کننده

6 - کند کننده

7 - مونتاژ سوخت

8 - کشتی راکتور

9 - پایین آتش

10 - خط خنک کننده نازل

11- محفظه نازل

12 - نازل

12. اصل عملیات

با توجه به اصل عملکرد خود، یک TNRE یک مبدل حرارتی راکتور با دمای بالا است که یک سیال فعال (هیدروژن مایع) تحت فشار وارد می شود و همانطور که تا دماهای بالا (بیش از 3000 درجه سانتیگراد) گرم می شود از طریق یک دستگاه خارج می شود. نازل خنک شده بازسازی حرارت در نازل بسیار سودمند است، زیرا به هیدروژن اجازه می دهد تا بسیار سریعتر گرم شود و با استفاده از مقدار قابل توجهی انرژی حرارتی، ضربه خاص را می توان به 1000 ثانیه (9100-9800 متر بر ثانیه) افزایش داد.

راکتور موتور موشک هسته ای

MsoNormalTable">

سیال کار

چگالی، g/cm3

رانش خاص (در دماهای مشخص شده در محفظه گرمایش، °K)، ثانیه

0.071 (مایع)

0.682 (مایع)

1000 (مایع)

خیر دن

خیر دن

خیر دن

(توجه: فشار در محفظه گرمایش 45.7 اتمسفر است، انبساط تا فشار 1 اتمسفر با همان ترکیب شیمیایی سیال عامل) /6/

15. مزایا

مزیت اصلی TNRE ها نسبت به موتورهای موشکی شیمیایی دستیابی به یک ضربه خاص بالاتر، ذخایر انرژی قابل توجه، فشردگی سیستم و توانایی به دست آوردن رانش بسیار بالا (ده ها، صدها و هزاران تن در خلاء) است. تکانه ویژه ای که در خلاء به دست می آید بیشتر از سوخت شیمیایی دو جزئی مصرف شده موشک (نفت سفید-اکسیژن، هیدروژن-اکسیژن) 3-4 برابر و زمانی که با بالاترین شدت حرارتی کار می کند 4-5 برابر است. در حال حاضر در آمریکا و روسیه تجربه قابل توجهی در ساخت و ساخت چنین موتورهایی دارند و در صورت نیاز (برنامه های ویژه اکتشاف فضایی) می توان چنین موتورهایی را در مدت زمان کوتاهی تولید کرد و هزینه مناسبی نیز داشت. در صورت استفاده از TURE برای شتاب دادن به فضاپیما در فضا، و با توجه به استفاده اضافی از مانورهای اغتشاش با استفاده از میدان گرانشی سیارات بزرگ (مشتری، اورانوس، زحل، نپتون)، مرزهای قابل دستیابی مطالعه منظومه شمسی به طور قابل توجهی در حال گسترش است و زمان لازم برای رسیدن به سیارات دور به طور قابل توجهی است. کاهش. علاوه بر این، TNREها را می توان با موفقیت برای دستگاه هایی که در مدارهای پایین سیارات غول پیکر با استفاده از جو نادر آنها به عنوان سیال کاری استفاده می کنند، یا برای کار در جو آنها استفاده کرد. /8/

16. معایب

نقطه ضعف اصلی TNRE وجود جریان قدرتمند پرتوهای نافذ (تابش گاما، نوترون) و همچنین حذف ترکیبات اورانیوم بسیار پرتوزا، ترکیبات نسوز با تشعشعات القایی و گازهای رادیواکتیو با سیال عامل است. در این راستا، TURE برای پرتاب زمینی به منظور جلوگیری از بدتر شدن وضعیت محیطی در محل پرتاب و در جو غیر قابل قبول است. /14/

17. بهبود ویژگی های TURD. موتورهای توربوپراپ هیبریدی

مانند هر موشک یا هر موتوری به طور کلی، یک موتور جت هسته ای فاز جامد دارای محدودیت های قابل توجهی در مهمترین ویژگی های قابل دستیابی است. این محدودیت‌ها نشان‌دهنده ناتوانی دستگاه (TJRE) برای عملکرد در محدوده دمایی بیش از محدوده حداکثر دمای کاری مواد ساختاری موتور است. برای گسترش قابلیت ها و افزایش قابل توجه پارامترهای عملیاتی اصلی TNRE، می توان از طرح های ترکیبی مختلفی استفاده کرد که در آنها TNRE نقش منبع گرما و انرژی را ایفا می کند و از روش های فیزیکی اضافی برای تسریع سیالات عامل استفاده می شود. قابل اطمینان ترین، عملاً امکان پذیر و دارای ویژگی های ضربه و رانش ویژه بالا، یک طرح ترکیبی با یک مدار MHD اضافی (مدار مغناطیسی هیدرودینامیکی) برای شتاب بخشیدن به سیال کاری یونیزه شده (هیدروژن و افزودنی های ویژه) است. /13/

18. خطر تشعشع موتورهای هسته ای.

یک موتور هسته ای در حال کار منبع قدرتمندی از تشعشعات - تشعشعات گاما و نوترون است. بدون اتخاذ تدابیر خاص، تشعشع می تواند باعث گرم شدن غیرقابل قبول سیال و سازه کار در فضاپیما، شکنندگی مواد ساختاری فلزی، تخریب پلاستیک و پیری قطعات لاستیکی، آسیب به عایق کابل های برق و خرابی تجهیزات الکترونیکی شود. تابش می تواند باعث رادیواکتیویته القایی (مصنوعی) مواد - فعال شدن آنها شود.

در حال حاضر مشکل حفاظت در برابر تشعشع فضاپیماها با موتورهای پیشران هسته ای به طور اصولی حل شده تلقی می شود. مسائل اساسی مربوط به نگهداری موتورهای پیشران هسته ای در ایستگاه های آزمایش و سایت های پرتاب نیز حل شده است. اگرچه یک NRE عامل خطری برای پرسنل عملیاتی به همراه دارد، اما یک روز پس از پایان عملیات NRE، می توان بدون هیچ گونه تجهیزات حفاظت فردی، چندین ده دقیقه در فاصله 50 متری NRE ایستاد و حتی نزدیک شد. ساده‌ترین وسیله حفاظتی به پرسنل عملیاتی اجازه می‌دهد تا مدت کوتاهی پس از آزمایش‌ها وارد محوطه کار YARD شوند.

سطح آلودگی مجتمع های پرتاب و محیط زیست ظاهراً مانعی برای استفاده از موتورهای پیشران هسته ای در مراحل پایینی موشک های فضایی نخواهد بود. مشکل خطر تشعشع برای محیط زیست و پرسنل عملیاتی تا حد زیادی با این واقعیت کاهش می یابد که هیدروژن، که به عنوان سیال کاری استفاده می شود، عملاً هنگام عبور از راکتور فعال نمی شود. بنابراین جریان جت موتور هسته ای خطرناکتر از جت موتور موشک سوخت مایع نیست./4/

نتیجه

هنگام در نظر گرفتن چشم انداز توسعه و استفاده از موتورهای پیشران هسته ای در فضانوردی، باید از ویژگی های به دست آمده و مورد انتظار انواع موتورهای پیشران هسته ای، از آنچه کاربرد آنها می تواند به فضانوردی بدهد و در نهایت، از ارتباط نزدیک استنباط کرد. مشکل موتورهای پیشران هسته ای با مشکل تامین انرژی در فضا و اصلاً با مسائل توسعه انرژی.

همانطور که در بالا ذکر شد، از همه انواع موتورهای محرکه هسته ای، پیشرفته ترین آنها موتور رادیوایزوتوپ حرارتی و موتور با راکتور شکافت فاز جامد است. اما اگر ویژگی های موتورهای رانش هسته ای رادیوایزوتوپی به ما اجازه نمی دهد که به استفاده گسترده از آنها در فضانوردی (حداقل در آینده نزدیک) امیدوار باشیم، پس ایجاد موتورهای پیشران هسته ای فاز جامد چشم انداز بزرگی را برای فضانوردی باز می کند.

به عنوان مثال، دستگاهی با جرم اولیه 40000 تن (یعنی تقریباً 10 برابر بیشتر از بزرگترین پرتابگرهای مدرن) پیشنهاد شده است که 1/10 از این جرم برای بار محموله و 2/3 برای هسته ای است. اتهامات . اگر هر 3 ثانیه یک بار منفجر کنید، منبع آنها برای 10 روز کار مداوم سیستم پیشران هسته ای کافی خواهد بود. در این مدت این دستگاه به سرعت 10000 کیلومتر بر ثانیه می رسد و در آینده پس از 130 سال می تواند به ستاره آلفا قنطورس برسد.

نیروگاه‌های هسته‌ای دارای ویژگی‌های منحصربه‌فردی هستند که شامل شدت انرژی تقریباً نامحدود، استقلال عملکرد از محیط، و مصونیت در برابر تأثیرات خارجی (تابش کیهانی، آسیب شهاب‌سنگ، دماهای بالا و پایین و غیره) است. با این حال، حداکثر توان تاسیسات رادیوایزوتوپ هسته ای به مقداری در حد چند صد وات محدود می شود. این محدودیت برای نیروگاه های راکتور هسته ای وجود ندارد، که سودآوری استفاده از آنها را در پروازهای طولانی مدت فضاپیماهای سنگین در فضای نزدیک زمین، در طول پرواز به سیارات دوردست منظومه شمسی و در موارد دیگر تعیین می کند.

مزایای فاز جامد و سایر موتورهای پیشران هسته ای با راکتورهای شکافت در مطالعه برنامه های فضایی پیچیده مانند پروازهای سرنشین دار به سیارات منظومه شمسی (به عنوان مثال، در طی یک سفر به مریخ) به طور کامل آشکار می شود. در این مورد، افزایش ضربه خاص پیشران، حل مشکلات کیفی جدید را ممکن می کند. همه این مشکلات در هنگام استفاده از موتور موشک هسته‌ای فاز جامد با ضربه‌ای دو برابر بیشتر از موتورهای موشک پیشران مایع مدرن، بسیار کاهش می‌یابد. در این صورت کاهش قابل توجه زمان پرواز نیز امکان پذیر می شود.

به احتمال زیاد در آینده نزدیک موتورهای هسته ای فاز جامد به یکی از رایج ترین موتورهای موشک تبدیل خواهند شد. موتورهای هسته‌ای فاز جامد را می‌توان به‌عنوان وسیله‌ای برای پروازهای طولانی مدت، به عنوان مثال، به سیاراتی مانند نپتون، پلوتون و حتی برای پرواز فراتر از منظومه شمسی استفاده کرد. با این حال، برای پرواز به ستاره ها، موتور هسته ای بر اساس اصول شکافت مناسب نیست. در این مورد، موتورهای هسته‌ای یا به‌طور دقیق‌تر موتورهای جت گرما هسته‌ای (TREs) که بر اساس اصل واکنش‌های همجوشی کار می‌کنند، و موتورهای جت فوتونیک (PREs) امیدوارکننده هستند، که منبع تکانه آن‌ها واکنش نابودی ماده و پادماده است. . با این حال، به احتمال زیاد بشر از روشی متفاوت برای حمل و نقل برای سفر در فضای بین ستاره ای استفاده خواهد کرد، متفاوت از جت.

در خاتمه، عبارت معروف انیشتین را نقل می‌کنم - برای سفر به ستاره‌ها، بشریت باید چیزی را ارائه دهد که از نظر پیچیدگی و درک با یک رآکتور هسته‌ای برای یک نئاندرتال قابل مقایسه باشد!

ادبیات

منابع:

1. "راکت ها و مردم. کتاب 4 مسابقه ماه" - م: زنانی، 1999.
2. http://www. lpre. de/energomash/index. htm
3. پرووشین "نبرد برای ستارگان. تقابل کیهانی" - M: دانش، 1998.
4. L. Gilberg "فتح آسمان" - M: Znanie، 1994.
5. http://epizodsspace. *****/bibl/molodtsov
6. "موتور"، "موتورهای هسته ای برای فضاپیما"، شماره 5 1999

7. "موتور"، "موتورهای هسته ای فاز گاز برای فضاپیما"،

شماره 6، 1999
7. http://www. *****/content/numbers/263/03.shtml
8. http://www. lpre. de/energomash/index. htm
9. http://www. *****/content/numbers/219/37.shtml
10. حمل و نقل چکالین آینده.

م.: دانش، 1983.

11. اکتشاف فضایی چکالین - M.:

دانش، 1988.

12. گوبانوف ب. "انرژی - بوران" - گامی به سوی آینده // علم و زندگی.-

13. Gatland K. فناوری فضایی - M.: Mir, 1986.

14.، سرگیوک و تجارت - M.: APN، 1989.

15. اتحاد جماهیر شوروی در فضا. 2005 - M.: APN، 1989.

16. در راه اعماق فضا // انرژی. - 1985. - شماره 6.

کاربرد

ویژگی های اصلی موتورهای جت هسته ای فاز جامد

کشور سازنده	موتور	رانش در خلاء، kN	انگیزه خاص، ثانیه		کار پروژه، سال
	چرخه مخلوط NERVA/Lox

هر چند سال یکبار برخی
سرهنگ جدید پلوتون را کشف می کند.
پس از آن، او با آزمایشگاه تماس می گیرد،
برای پی بردن به سرنوشت آینده رم جت هسته ای.

این موضوع این روزها مد روز است، اما به نظر من موتور رم جت هسته ای بسیار جالب تر است، زیرا نیازی به حمل سیال کاری با خود ندارد.
من فرض می کنم که پیام رئیس جمهور در مورد او بود، اما به دلایلی همه امروز شروع به ارسال پست در مورد حیاط کردند؟
اجازه دهید همه چیز را در یک مکان جمع کنم. من به شما می گویم، وقتی موضوعی را مطالعه می کنید، افکار جالبی ظاهر می شوند. و سوالات بسیار ناراحت کننده

موتور رم جت (موتور ramjet؛ اصطلاح انگلیسی ramjet از ram - ram) موتور جت است که در کلاس موتورهای جت تنفس هوا (موتورهای ramjet) از نظر طراحی ساده ترین است. این موتور متعلق به نوع موتورهای جت واکنش مستقیم است که در آنها نیروی رانش صرفاً توسط جریان جت جاری از نازل ایجاد می شود. افزایش فشار لازم برای کارکرد موتور با ترمز کردن جریان هوای ورودی به دست می آید. یک موتور رم جت در سرعت های پایین پرواز، به ویژه در سرعت صفر، غیرفعال است؛ برای رساندن آن به قدرت عملیاتی، به یک شتاب دهنده نیاز است.

در نیمه دوم دهه 1950، در دوران جنگ سرد، طرح های رام جت با راکتور هسته ای در ایالات متحده آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی توسعه یافت.


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

منبع انرژی این موتورهای رم جت (برخلاف سایر موتورهای رم جت) واکنش شیمیایی احتراق سوخت نیست، بلکه گرمای تولید شده توسط راکتور هسته ای در محفظه گرمایش سیال کار است. هوای دستگاه ورودی در چنین رم جت از هسته راکتور عبور می کند، آن را خنک می کند، خود را تا دمای کارکرد (حدود 3000 کلوین) گرم می کند و سپس با سرعت قابل مقایسه با سرعت اگزوز از نازل خارج می شود. موتورهای موشک شیمیایی پیشرفته اهداف احتمالی یک هواپیما با چنین موتوری:
- وسیله نقلیه پرتاب کروز بین قاره ای با بار هسته ای؛
- هواپیماهای هوافضای تک مرحله ای.

هر دو کشور راکتورهای هسته ای فشرده و کم منابعی را ایجاد کردند که به ابعاد یک موشک بزرگ می خورد. در ایالات متحده آمریکا، تحت برنامه‌های تحقیقاتی رام جت هسته‌ای پلوتون و توری، آزمایش‌های آتش نیمکتی موتور رم جت هسته‌ای Tory-IIC در سال 1964 انجام شد (حالت تمام توان 513 مگاوات به مدت پنج دقیقه با رانش 156 کیلونیوتن). هیچ آزمایش پروازی انجام نشد و این برنامه در جولای 1964 بسته شد. یکی از دلایل بسته شدن این برنامه، بهبود طراحی موشک های بالستیک با موتورهای موشک شیمیایی بود که حل ماموریت های جنگی را بدون استفاده از طرح هایی با موتورهای رم جت هسته ای نسبتاً گران قیمت کاملاً تضمین می کرد.
در حال حاضر صحبت در مورد دوم در منابع روسی مرسوم نیست ...

پروژه پلوتو قرار بود از تاکتیک های پرواز در ارتفاع پایین استفاده کند. این تاکتیک محرمانه بودن رادارهای سیستم دفاع هوایی اتحاد جماهیر شوروی را تضمین کرد.
برای دستیابی به سرعتی که یک موتور رم جت در آن کار می‌کند، پلوتو باید با استفاده از بسته‌ای از تقویت‌کننده‌های موشکی معمولی از زمین پرتاب می‌شد. پرتاب راکتور هسته ای تنها پس از رسیدن پلوتو به ارتفاعات آغاز شد و به اندازه کافی از مناطق پرجمعیت خارج شد. موتور هسته‌ای که برد عمل تقریبا نامحدودی را ارائه می‌کرد، به موشک اجازه داد تا به صورت دایره‌ای بر فراز اقیانوس پرواز کند در حالی که منتظر دستور تغییر سرعت مافوق صوت به سمت هدفی در اتحاد جماهیر شوروی بود.

طراحی مفهومی SLAM

تصمیم گرفته شد یک آزمایش استاتیک از یک راکتور در مقیاس کامل انجام شود که برای موتور رم جت در نظر گرفته شده بود.
از آنجایی که راکتور پلوتو پس از پرتاب به شدت رادیواکتیو شد، از طریق یک خط راه آهن کاملاً خودکار ساخته شده به محل آزمایش تحویل داده شد. در امتداد این خط، راکتور در فاصله تقریباً دو مایلی حرکت کرد که جایگاه آزمایش استاتیک و ساختمان عظیم "برچیدن" را از هم جدا کرد. در ساختمان، راکتور "گرم" برای بازرسی با استفاده از تجهیزات کنترل از راه دور برچیده شد. دانشمندان لیورمور فرآیند آزمایش را با استفاده از یک سیستم تلویزیونی واقع در آشیانه حلبی دور از جایگاه آزمایش زیر نظر گرفتند. در صورت لزوم، آشیانه مجهز به یک پناهگاه ضد تشعشع با ذخیره دو هفته ای غذا و آب بود.
دولت ایالات متحده فقط برای تامین بتن مورد نیاز برای ساخت دیوارهای ساختمان تخریب (که ضخامت آنها شش تا هشت فوت بود)، یک معدن کامل را خریداری کرد.
میلیون ها پوند هوای فشرده در 25 مایلی لوله های تولید نفت ذخیره شده بود. قرار بود از این هوای فشرده برای شبیه سازی شرایطی استفاده شود که یک موتور رم جت در حین پرواز با سرعت کروز در آن قرار می گیرد.
برای اطمینان از فشار بالای هوا در سیستم، آزمایشگاه کمپرسورهای غول پیکر را از پایگاه زیردریایی در گروتن، کانکتیکات قرض گرفت.
این آزمایش که در طی آن دستگاه به مدت پنج دقیقه با تمام توان کار کرد، نیازمند عبور دادن یک تن هوا از طریق مخازن فولادی بود که با بیش از 14 میلیون توپ فولادی به قطر 4 سانتی متر پر شده بود. نفت سوزانده شد

Tori-2S که روی سکوی راه آهن نصب شده است، آماده آزمایش موفقیت آمیز است. می 1964

در 14 مه 1961، مهندسان و دانشمندان در آشیانه ای که آزمایش از آنجا کنترل می شد نفس خود را حبس کردند زیرا اولین موتور رم جت هسته ای جهان که بر روی سکوی راه آهن قرمز روشن نصب شده بود، تولد خود را با غرش بلند اعلام کرد. Tori-2A تنها برای چند ثانیه به فضا پرتاب شد و در این مدت قدرت نامی خود را توسعه نداد. با این حال، آزمایش موفقیت آمیز در نظر گرفته شد. مهمترین چیز این بود که راکتور مشتعل نشد که برخی از نمایندگان کمیته انرژی اتمی به شدت از آن می ترسیدند. تقریباً بلافاصله پس از آزمایش‌ها، مرکل کار بر روی ایجاد راکتور دوم محافظه‌کاران را آغاز کرد که قرار بود با وزن کمتر، قدرت بیشتری داشته باشد.
کار روی Tori-2B فراتر از تابلوی طراحی پیشرفت نکرده است. در عوض، لیورمورها بلافاصله Tory-2C را ساختند که سه سال پس از آزمایش اولین راکتور، سکوت صحرا را شکست. یک هفته بعد، راکتور دوباره راه اندازی شد و به مدت پنج دقیقه با قدرت کامل (513 مگاوات) کار کرد. معلوم شد که رادیواکتیویته اگزوز به طور قابل توجهی کمتر از حد انتظار است. در این آزمایش ها ژنرال های نیروی هوایی و مسئولان کمیته انرژی اتمی نیز حضور داشتند.

در این زمان، مشتریان پنتاگون که پروژه پلوتو را تأمین مالی کردند، شروع به غلبه بر تردید کردند. از آنجایی که این موشک از خاک ایالات متحده پرتاب شد و برای جلوگیری از شناسایی توسط سیستم های دفاع هوایی شوروی بر فراز قلمرو متحدان آمریکایی در ارتفاع پایین پرواز کرد، برخی از استراتژیست های نظامی این سوال را مطرح کردند که آیا این موشک تهدیدی برای متحدان خواهد بود یا خیر. حتی قبل از اینکه موشک پلوتو بمب هایی را بر روی دشمن بیاندازد، ابتدا متحدان را بیهوش کرده، درهم می شکند و حتی تابش می کند. (انتظار می رفت که پلوتو در بالای سرش حدود 150 دسی بل سر و صدای روی زمین تولید کند. در مقایسه، سطح صدای موشکی که آمریکایی ها را به ماه فرستاد (زحل V) در حالت رانش کامل 200 دسی بل بود.) البته اگر با راکتوری برهنه در بالای سرتان پرواز کنید و مانند مرغی که با تشعشعات گاما و نوترون شما را سرخ می کند، پیدا کنید، پرده گوش پاره شده کمترین مشکل شما خواهد بود.

توری-2C

اگرچه سازندگان این موشک استدلال می کردند که پلوتو نیز ذاتاً گریزان است، تحلیلگران نظامی در مورد اینکه چگونه چیزی تا این اندازه پر سر و صدا، داغ، بزرگ و رادیواکتیو می تواند تا زمانی که برای تکمیل مأموریتش طول می کشد ناشناخته بماند، ابراز گیج کردند. در همان زمان، نیروی هوایی ایالات متحده قبلاً شروع به استقرار موشک های بالستیک اطلس و تیتان کرده بود که می توانستند چندین ساعت قبل از یک راکتور پرنده به اهداف برسند و سیستم ضد موشکی اتحاد جماهیر شوروی که ترس از آنها به انگیزه اصلی تبدیل شد. ایجاد پلوتو، با وجود رهگیری های آزمایشی موفقیت آمیز، هرگز مانعی برای موشک های بالستیک نشد. منتقدان این پروژه رمزگشایی خود را از مخفف SLAM - آهسته، کم، و آشفته - آهسته، کم و کثیف ارائه کردند. پس از آزمایش موفقیت آمیز موشک پولاریس، نیروی دریایی که در ابتدا به استفاده از این موشک ها برای پرتاب از زیردریایی ها یا کشتی ها ابراز علاقه کرده بود، شروع به کنار گذاشتن پروژه کرد. و در نهایت هزینه هر موشک 50 میلیون دلار بود. ناگهان پلوتو تبدیل به یک فناوری بدون کاربرد شد، سلاحی بدون اهداف قابل دوام.

با این حال، میخ نهایی در تابوت پلوتو تنها یک سوال بود. به قدری فریبنده ساده است که می توان لیورموریایی ها را بخاطر عدم توجه عمدی به آن توجیه کرد. آزمایش‌های پرواز راکتور را کجا انجام دهیم؟ چگونه می‌توانید مردم را متقاعد کنید که در طول پرواز، موشک کنترل خود را از دست نمی‌دهد و بر فراز لس‌آنجلس یا لاس وگاس در ارتفاع کم پرواز نمی‌کند؟» جیم هدلی، فیزیکدان آزمایشگاه لیورمور، که تا انتها روی پروژه پلوتو کار کرد، پرسید. او در حال حاضر روی شناسایی آزمایش‌های هسته‌ای که در کشورهای دیگر برای واحد Z انجام می‌شود کار می‌کند. با اعتراف خود هادلی، هیچ تضمینی وجود نداشت که موشک از کنترل خارج نشود و به چرنوبیل پرنده تبدیل شود.
چندین راه حل برای این مشکل پیشنهاد شده است. یکی از آنها پرتاب پلوتو در نزدیکی جزیره ویک است، جایی که راکت به شکل هشت عدد بر فراز قسمت ایالات متحده از اقیانوس پرواز می کند. قرار بود موشک‌های داغ در عمق ۷ کیلومتری اقیانوس غرق شوند. با این حال، حتی زمانی که کمیسیون انرژی اتمی مردم را متقاعد کرد که تشعشع را به عنوان یک منبع انرژی بی حد و حصر بدانند، پیشنهاد تخلیه بسیاری از موشک های آلوده به تشعشع به اقیانوس برای متوقف کردن کار کافی بود.
در اول جولای 1964، هفت سال و شش ماه پس از شروع کار، پروژه پلوتو توسط کمیسیون انرژی اتمی و نیروی هوایی بسته شد.

هادلی گفت: هر چند سال یک بار، یک سرهنگ جدید نیروی هوایی، پلوتو را کشف می کند. پس از این، او با آزمایشگاه تماس می گیرد تا از سرنوشت بعدی رام جت هسته ای مطلع شود. شور و شوق سرهنگ دوم بلافاصله پس از صحبت هدلی در مورد مشکلات مربوط به تشعشعات و آزمایشات پرواز ناپدید می شود. هیچ کس بیش از یک بار به هادلی زنگ نزد.
اگر کسی بخواهد پلوتو را به زندگی بازگرداند، ممکن است بتواند تعدادی سرباز در لیورمور پیدا کند. با این حال، تعداد زیادی از آنها وجود نخواهد داشت. این ایده که چه چیزی می تواند به یک سلاح دیوانه تبدیل شود، بهتر است در گذشته باقی بماند.

مشخصات فنی موشک SLAM:
قطر - 1500 میلی متر.
طول - 20000 میلی متر.
وزن - 20 تن.
محدوده نامحدود است (از لحاظ نظری).
سرعت در سطح دریا 3 ماخ است.
تسلیحات - 16 بمب گرما هسته ای (هر کدام با بازده 1 مگاتن).
موتور یک راکتور هسته ای (قدرت 600 مگاوات) است.
سیستم هدایت - اینرسی + TERCOM.
حداکثر دمای پوست 540 درجه سانتیگراد است.
جنس بدنه هوا از فولاد ضد زنگ Rene 41 با دمای بالا است.
ضخامت روکش - 4 - 10 میلی متر.

با این وجود، موتور رمجت هسته ای به عنوان یک سیستم پیشرانه برای هواپیماهای هوافضای تک مرحله ای و هواپیماهای حمل و نقل سنگین بین قاره ای با سرعت بالا امیدوار کننده است. این امر با امکان ایجاد یک رمجت هسته ای با قابلیت کارکرد با سرعت های زیر صوت و صفر در حالت موتور موشک، با استفاده از ذخایر پیشران موجود در هواپیما تسهیل می شود. به عنوان مثال، یک هواپیمای هوافضا با یک رمجت هسته‌ای شروع به کار می‌کند (شامل برخاستن)، سیال کار را از مخازن درونی (یا بیرونی) به موتورها می‌رساند و با رسیدن به سرعت M = 1، به استفاده از هوای جوی می‌رود. .

همانطور که وی. علاوه بر این، به گفته وی، برد چنین موشک کروز "نامحدود" است.

من تعجب می کنم که این آزمایش ها در چه منطقه ای انجام شده است و چرا سرویس های نظارت بر آزمایش هسته ای مربوطه آنها را مورد انتقاد قرار دادند. یا انتشار پاییزی روتنیوم-106 در جو به نوعی با این آزمایشات مرتبط است؟ آن ها ساکنان چلیابینسک نه تنها با روتنیوم پاشیده می شدند، بلکه سرخ می شدند؟
آیا می توانید بفهمید که این موشک کجا سقوط کرده است؟ به زبان ساده، رآکتور هسته ای کجا شکسته شد؟ در چه زمین تمرینی؟ در نوایا زملیا؟

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

حالا بیایید کمی در مورد موتورهای موشک هسته ای بخوانیم، اگرچه این داستان کاملاً متفاوت است

موتور موشک هسته ای (NRE) نوعی موتور موشک است که از انرژی شکافت یا همجوشی هسته ها برای ایجاد نیروی رانش جت استفاده می کند. آنها می توانند مایع (گرم کردن سیال عامل مایع در یک محفظه گرمایش از یک راکتور هسته ای و انتشار گاز از طریق نازل) و انفجاری پالس (انفجارهای هسته ای کم توان در یک دوره زمانی مساوی) باشند.
یک موتور پیشران هسته ای سنتی به عنوان یک کل ساختاری متشکل از یک محفظه گرمایش با یک راکتور هسته ای به عنوان منبع گرما، یک سیستم تامین مایع کار و یک نازل است. سیال عامل (معمولاً هیدروژن) از مخزن به هسته راکتور می رسد، جایی که با عبور از کانال های گرم شده توسط واکنش فروپاشی هسته ای، تا دمای بالا گرم می شود و سپس از طریق نازل به بیرون پرتاب می شود و نیروی رانش جت ایجاد می کند. طرح های مختلفی از موتورهای پیشران هسته ای وجود دارد: فاز جامد، فاز مایع و فاز گاز - مربوط به وضعیت تجمع سوخت هسته ای در هسته راکتور - گاز جامد، مذاب یا با دمای بالا (یا حتی پلاسما).


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

RD-0410 (شاخص GRAU - 11B91، همچنین به عنوان "Irgit" و "IR-100" شناخته می شود) - اولین و تنها موتور موشک هسته ای شوروی 1947-1978. این در دفتر طراحی Khimavtomatika، Voronezh توسعه یافته است.
RD-0410 از یک راکتور نوترونی حرارتی ناهمگن استفاده کرد. این طرح شامل 37 مجموعه سوخت، پوشیده شده با عایق حرارتی بود که آنها را از تعدیل کننده جدا می کرد. پروژهپیش بینی می شد که جریان هیدروژن ابتدا از بازتابنده و تعدیل کننده عبور کند و دمای آنها را در دمای اتاق حفظ کند و سپس وارد هسته شود و تا دمای 3100 کلوین گرم شود. در جایگاه، بازتابنده و تعدیل کننده توسط یک هیدروژن جداگانه خنک می شوند. جریان. راکتور یک سری آزمایشات قابل توجه را پشت سر گذاشت، اما هرگز برای مدت زمان کامل کار خود آزمایش نشد. اجزای خارج از راکتور کاملاً خسته شده بودند.

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

و این یک موتور موشک هسته ای آمریکایی است. نمودار او در تصویر عنوان بود


نویسنده: NASA - تصاویر عالی در ناسا توضیحات، دامنه عمومی، https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

NERVA (موتور هسته ای برای کاربرد خودروهای موشکی) برنامه مشترک کمیسیون انرژی اتمی ایالات متحده و ناسا برای ایجاد موتور موشک هسته ای (NRE) است که تا سال 1972 ادامه داشت.
NERVA نشان داد که سیستم نیروی محرکه هسته‌ای برای اکتشاف فضایی قابل دوام و مناسب است و در اواخر سال 1968، SNPO تأیید کرد که جدیدترین اصلاح NERVA، NRX/XE، شرایط لازم برای مأموریت سرنشین‌دار به مریخ را برآورده می‌کند. اگرچه موتورهای NERVA تا حد امکان ساخته و آزمایش شدند و آماده نصب بر روی یک فضاپیما در نظر گرفته شدند، اکثر برنامه فضایی آمریکا توسط دولت نیکسون لغو شد.

NERVA توسط AEC، SNPO و NASA به عنوان یک برنامه بسیار موفق که اهداف خود را برآورده کرده یا از آن فراتر رفته است، رتبه بندی شده است. هدف اصلی این برنامه «ایجاد یک مبنای فنی برای سامانه‌های راکتی هسته‌ای بود که در طراحی و توسعه سامانه‌های رانش برای مأموریت‌های فضایی مورد استفاده قرار گیرد». تقریباً تمام پروژه های فضایی که از موتورهای پیشران هسته ای استفاده می کنند بر اساس طرح های NERVA NRX یا Pewee هستند.

ماموریت های مریخ مسئول نابودی NERVA بودند. اعضای کنگره از هر دو حزب سیاسی تصمیم گرفته اند که یک ماموریت سرنشین دار به مریخ یک تعهد ضمنی برای ایالات متحده برای حمایت از مسابقه فضایی پرهزینه برای چندین دهه است. هر سال برنامه RIFT به تعویق می افتاد و اهداف NERVA پیچیده تر می شد. به هر حال، اگرچه موتور NERVA آزمایش های موفقیت آمیز زیادی داشت و از حمایت قوی کنگره برخوردار بود، اما هرگز زمین را ترک نکرد.

در نوامبر 2017، شرکت علوم و فناوری هوافضای چین (CASC) نقشه راهی برای توسعه برنامه فضایی چین برای دوره 2017-2045 منتشر کرد. این به ویژه برای ایجاد یک کشتی قابل استفاده مجدد با موتور موشک هسته ای فراهم می کند.

دانشمندان شوروی و آمریکایی از اواسط قرن بیستم در حال ساخت موتورهای موشکی با سوخت هسته ای بوده اند. این پیشرفت‌ها فراتر از نمونه‌های اولیه و آزمایش‌های منفرد پیشرفت نکرده است، اما اکنون تنها سیستم راکتی که از انرژی هسته‌ای استفاده می‌کند در روسیه ساخته می‌شود. "رآکتور" تاریخچه تلاش برای معرفی موتورهای موشک هسته ای را مطالعه کرد.

زمانی که بشریت تازه شروع به تسخیر فضا کرد، دانشمندان با وظیفه تامین انرژی فضاپیماها مواجه شدند. محققان با ایجاد مفهوم موتور موشک هسته ای توجه خود را به امکان استفاده از انرژی هسته ای در فضا معطوف کرده اند. چنین موتوری قرار بود از انرژی شکافت یا همجوشی هسته ها برای ایجاد نیروی رانش جت استفاده کند.

در اتحاد جماهیر شوروی، در سال 1947، کار بر روی ایجاد یک موتور موشک هسته ای آغاز شد. در سال 1953، کارشناسان شوروی خاطرنشان کردند که "استفاده از انرژی اتمی امکان دستیابی به برد عملا نامحدود و کاهش چشمگیر وزن پرواز موشک ها را فراهم می کند" (به نقل از نشریه "موتورهای موشک هسته ای" ویرایش شده توسط A.S. Koroteev، M، 2001) . در آن زمان، سیستم های نیروی محرکه هسته ای عمدتاً برای تجهیز موشک های بالستیک در نظر گرفته شده بود، بنابراین علاقه دولت به توسعه بسیار زیاد بود. جان کندی رئیس جمهور ایالات متحده در سال 1961 برنامه ملی ایجاد موشک با موتور موشک هسته ای (پروژه روور) را یکی از چهار حوزه اولویت دار در تسخیر فضا نامید.

راکتور کیوی، 1959. عکس: ناسا.

در اواخر دهه 1950، دانشمندان آمریکایی راکتورهای کیوی را ساختند. آنها بارها آزمایش شده اند، توسعه دهندگان تغییرات زیادی را انجام داده اند. خرابی ها اغلب در طول آزمایش رخ می دهد، به عنوان مثال، زمانی که هسته موتور از بین رفته و یک نشت هیدروژن بزرگ کشف شده است.

در اوایل دهه 1960، هم ایالات متحده آمریکا و هم اتحاد جماهیر شوروی پیش نیازها را برای اجرای طرح هایی برای ایجاد موتورهای موشک هسته ای ایجاد کردند، اما هر کشور مسیر خود را دنبال کرد. ایالات متحده طرح های بسیاری از راکتورهای فاز جامد را برای چنین موتورهایی ایجاد کرد و آنها را روی پایه های باز آزمایش کرد. اتحاد جماهیر شوروی در حال آزمایش مجموعه سوخت و سایر عناصر موتور، آماده سازی پایگاه تولید، آزمایش و پرسنل برای یک "تهاجمی" گسترده تر بود.

نمودار NERVA YARD. تصویر: ناسا.

در ایالات متحده، در سال 1962، پرزیدنت کندی اظهار داشت که "موشک هسته ای در اولین پروازها به ماه استفاده نخواهد شد"، بنابراین ارزش دارد بودجه اختصاص داده شده برای اکتشاف فضایی را به پیشرفت های دیگر اختصاص دهد. در اواخر دهه 1960 و 1970، دو راکتور دیگر (PEWEE در سال 1968 و NF-1 در سال 1972) به عنوان بخشی از برنامه NERVA مورد آزمایش قرار گرفتند. اما بودجه بر برنامه ماه متمرکز بود، بنابراین برنامه پیشران هسته ای ایالات متحده کاهش یافت و در سال 1972 بسته شد.

فیلم ناسا درباره موتور جت هسته ای NERVA.

در اتحاد جماهیر شوروی، توسعه موتورهای موشکی هسته‌ای تا دهه 1970 ادامه یافت و آنها توسط سه گانه مشهور فعلی دانشمندان دانشگاهی داخلی رهبری می‌شدند: مستیسلاو کلدیش، ایگور کورچاتوف و. آنها امکان ایجاد و استفاده از موشک های هسته ای را کاملاً خوش بینانه ارزیابی کردند. به نظر می رسید که اتحاد جماهیر شوروی در آستانه پرتاب چنین موشکی بود. آزمایشات آتش در سایت آزمایش Semipalatinsk انجام شد - در سال 1978، پرتاب قدرت اولین راکتور موتور موشک هسته ای 11B91 (یا RD-0410) انجام شد، سپس دو سری آزمایش دیگر - دستگاه دوم و سوم 11B91- IR-100. اینها اولین و آخرین موتورهای موشک هسته ای شوروی بودند.

M.V. کلدیش و س.پ. کورولف در حال بازدید از I.V. کورچاتوا، 1959

© اوکسانا ویکتوروا/کلاژ/ریدوس

اظهاراتی که ولادیمیر پوتین در سخنرانی خود در مجلس فدرال درباره حضور موشک کروز با موتور هسته ای در روسیه بیان کرد، طوفانی از هیجان را در جامعه و رسانه ها به وجود آورد. در عین حال، تا همین اواخر، هم برای عموم مردم و هم متخصصان در مورد چیستی چنین موتوری و امکانات استفاده از آن اطلاعات کمی وجود داشت.

ریدوس سعی کرد بفهمد رئیس جمهور درباره چه نوع دستگاه فنی صحبت می کند و چه چیزی آن را منحصر به فرد می کند.

با توجه به اینکه ارائه در Manege برای مخاطبان متخصصان فنی انجام نشده است، بلکه برای عموم "عمومی"، نویسندگان آن می توانستند اجازه جایگزینی معینی از مفاهیم را بدهند، گئورگی تیخومیروف، معاون مدیر موسسه فیزیک و فناوری هسته ای دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای MEPhI را رد نمی کند.

«آنچه رئیس جمهور گفت و نشان داد، کارشناسان به آن نیروگاه های فشرده می گویند، آزمایش هایی که ابتدا در هوانوردی و سپس در اکتشافات اعماق فضا با آنها انجام شد. اینها تلاش هایی برای حل مشکل غیر قابل حل عرضه کافی سوخت در هنگام پرواز در فواصل نامحدود بود. از این نظر، ارائه کاملاً صحیح است: وجود چنین موتوری تامین برق سیستم های یک موشک یا هر وسیله دیگری را برای مدت نامحدود تضمین می کند.

کار با چنین موتوری در اتحاد جماهیر شوروی دقیقاً 60 سال پیش به رهبری دانشگاهیان M. Keldysh، I. Kurchatov و S. Korolev آغاز شد. در همان سال ها، کارهای مشابهی در ایالات متحده آمریکا انجام شد، اما در سال 1965 متوقف شد. در اتحاد جماهیر شوروی، کار برای حدود یک دهه دیگر ادامه یافت تا اینکه آن را نیز نامربوط تلقی کردند. شاید به همین دلیل بود که واشنگتن واکنش چندانی نشان نداد و گفت که از ارائه موشک روسی تعجب نکردند.

در روسیه، ایده یک موتور هسته ای هرگز نمرده است - به ویژه، از سال 2009، توسعه عملی چنین کارخانه ای در حال انجام است. با قضاوت بر اساس زمان بندی، آزمایش های اعلام شده توسط رئیس جمهور کاملاً با این پروژه مشترک Roscosmos و Rosatom مطابقت دارد - زیرا توسعه دهندگان برنامه ریزی کردند تا آزمایشات میدانی موتور را در سال 2018 انجام دهند. شاید به دلایل سیاسی کمی به خود فشار آوردند و ضرب الاجل ها را «به چپ» منتقل کردند.

از نظر فن آوری، به گونه ای طراحی شده است که واحد انرژی هسته ای خنک کننده گاز را گرم می کند. و این گاز گرم شده یا توربین را می چرخاند یا مستقیماً نیروی رانش جت ایجاد می کند. این متخصص می گوید: یک حیله گری خاص در ارائه موشک که شنیدیم این است که برد پرواز آن بی نهایت نیست: محدود به حجم مایع کار - گاز مایع است که می تواند به طور فیزیکی به مخازن موشک پمپ شود.

در عین حال، یک موشک فضایی و یک موشک کروز اساساً طرح های کنترل پرواز متفاوتی دارند، زیرا وظایف متفاوتی دارند. اولین پرواز در فضای بدون هوا، نیازی به مانور ندارد - کافی است یک ضربه اولیه به آن بدهید و سپس در امتداد مسیر بالستیک محاسبه شده حرکت می کند.

از سوی دیگر، یک موشک کروز باید به طور مداوم مسیر خود را تغییر دهد، که برای آن باید سوخت کافی برای ایجاد ضربه داشته باشد. این که آیا این سوخت توسط یک نیروگاه هسته ای مشتعل می شود یا یک نیروگاه سنتی، در این مورد مهم نیست. تیخومیروف تاکید می کند تنها چیزی که اهمیت دارد تامین این سوخت است.

منظور از تاسیسات هسته ای هنگام پرواز در اعماق فضا، وجود منبع انرژی در عرشه برای تامین انرژی سیستم های دستگاه برای مدت نامحدود است. در این مورد، ممکن است نه تنها یک راکتور هسته ای، بلکه ژنراتورهای ترموالکتریک رادیوایزوتوپ نیز وجود داشته باشد. اما معنای چنین نصبی روی موشکی که پرواز آن بیش از چند ده دقیقه طول نخواهد کشید، هنوز برای من کاملاً روشن نیست.» این فیزیکدان اذعان می کند.

گزارش Manege در مقایسه با اعلام 15 فوریه ناسا مبنی بر از سرگیری کار تحقیقاتی روی موتور موشک هسته ای که نیم قرن پیش آن را رها کرده بود، تنها چند هفته تاخیر داشت.

به هر حال، در نوامبر 2017، شرکت علوم و فناوری هوافضای چین (CASC) اعلام کرد که تا سال 2045 یک فضاپیمای هسته‌ای در چین ایجاد خواهد شد. بنابراین، امروز به جرات می توان گفت که مسابقه جهانی پیشران هسته ای آغاز شده است.

روسیه سیستم خنک کننده یک نیروگاه هسته ای (NPP) را آزمایش کرده است که یکی از عناصر کلیدی فضاپیمای آینده است که قادر به انجام پروازهای بین سیاره ای خواهد بود. به گزارش ایزوستیا، چرا یک موتور هسته ای در فضا مورد نیاز است، چگونه کار می کند و چرا روسکوسموس این توسعه را برگ برنده اصلی فضایی روسیه می داند.

تاریخچه اتم

اگر دستتان را روی قلبتان بگذارید، از زمان کورولف، وسایل پرتابی که برای پرواز به فضا استفاده می‌شوند، هیچ تغییر اساسی نکرده‌اند. اصل کلی عملکرد - شیمیایی، بر اساس احتراق سوخت با یک اکسید کننده - یکسان است. موتورها، سیستم های کنترل و انواع سوخت در حال تغییر هستند. اساس سفر فضایی یکسان است - رانش جت موشک یا فضاپیما را به جلو می راند.

شنیدن اینکه به یک پیشرفت بزرگ نیاز است، بسیار رایج است، توسعه ای که می تواند جایگزین موتور جت شود تا کارایی را افزایش دهد و پروازها به ماه و مریخ را واقعی تر کند. واقعیت این است که در حال حاضر، تقریباً اکثریت جرم فضاپیماهای بین سیاره ای را سوخت و اکسید کننده تشکیل می دهند. اگر موتور شیمیایی را به کلی رها کنیم و از انرژی یک موتور هسته ای استفاده کنیم چه؟

ایده ایجاد یک پیشرانه هسته ای جدید نیست. در اتحاد جماهیر شوروی، یک فرمان دقیق دولت در مورد مشکل ایجاد سیستم های پیشران هسته ای در سال 1958 امضا شد. حتی در آن زمان، مطالعاتی انجام شد که نشان داد، با استفاده از یک موتور موشک هسته‌ای با قدرت کافی، می‌توانید به پلوتون (که هنوز وضعیت سیاره‌ای خود را از دست نداده است) برگردید و در عرض شش ماه (دو تا آنجا و چهار عقب) با 75 هزینه برگردید. تن سوخت در سفر

اتحاد جماهیر شوروی در حال توسعه یک موتور موشک هسته ای بود، اما دانشمندان تنها اکنون شروع به نزدیک شدن به یک نمونه اولیه واقعی کرده اند. این در مورد پول نیست، موضوع به قدری پیچیده است که هنوز هیچ کشوری نتوانسته یک نمونه اولیه ایجاد کند و در بیشتر موارد همه چیز با طرح ها و نقشه ها به پایان می رسد. ایالات متحده یک سیستم رانش را برای پرواز به مریخ در ژانویه 1965 آزمایش کرد. اما پروژه NERVA برای فتح مریخ با استفاده از موتور هسته ای فراتر از آزمایش های کیوی حرکت نکرد و بسیار ساده تر از توسعه فعلی روسیه بود. چین در برنامه های توسعه فضایی خود ایجاد یک موتور هسته ای نزدیک به سال 2045 را تنظیم کرده است، که آن هم خیلی خیلی زود نیست.

در روسیه، دور جدیدی از کار بر روی پروژه سیستم نیروی محرکه الکتریکی هسته ای کلاس مگاوات (NPP) برای سیستم های حمل و نقل فضایی در سال 2010 آغاز شد. این پروژه به طور مشترک توسط Roscosmos و Rosatom ساخته می شود و می توان آن را یکی از جدی ترین و جاه طلبانه ترین پروژه های فضایی چند وقت اخیر نامید. پیمانکار اصلی مهندسی انرژی هسته ای، مرکز تحقیقاتی است که به نام این مرکز انجام شده است. M.V. کلدیش.

جنبش هسته ای

در طول توسعه، اخباری در مورد آمادگی این یا بخشی از موتور هسته ای آینده به مطبوعات درز می کند. در عین حال، به طور کلی، به جز متخصصان، تعداد کمی از مردم تصور می کنند که چگونه و به دلیل چه کار خواهد کرد. در واقع، جوهر یک موتور هسته‌ای فضایی تقریباً مشابه روی زمین است. انرژی واکنش هسته ای برای گرم کردن و راه اندازی توربو ژنراتور کمپرسور استفاده می شود. به بیان ساده، از یک واکنش هسته ای برای تولید الکتریسیته استفاده می شود، تقریباً دقیقاً مانند یک نیروگاه هسته ای معمولی. و با کمک برق، موتورهای موشک الکتریکی کار می کنند. در این نصب، اینها موتورهای یونی پرقدرت هستند.

در موتورهای یونی، رانش با ایجاد نیروی رانش جت بر اساس گاز یونیزه شتاب‌گرفته به سرعت‌های بالا در میدان الکتریکی ایجاد می‌شود. موتورهای یونی هنوز وجود دارند و در فضا در حال آزمایش هستند. تا کنون آنها فقط یک مشکل دارند - تقریباً همه آنها نیروی رانش بسیار کمی دارند، اگرچه سوخت بسیار کمی مصرف می کنند. برای سفرهای فضایی، چنین موتورهایی گزینه بسیار خوبی هستند، به خصوص اگر مشکل تولید برق در فضا حل شود، این همان کاری است که یک تاسیسات هسته ای انجام می دهد. علاوه بر این، موتورهای یونی می توانند برای مدت طولانی کار کنند؛ حداکثر دوره کارکرد مداوم مدرن ترین مدل های موتورهای یونی بیش از سه سال است.

اگر به نمودار نگاه کنید متوجه خواهید شد که انرژی هسته ای بلافاصله کار مفید خود را آغاز نمی کند. ابتدا مبدل حرارتی گرم می شود، سپس الکتریسیته تولید می شود که از قبل برای ایجاد نیروی رانش برای موتور یونی استفاده می شود. افسوس که بشریت هنوز یاد نگرفته است که چگونه از تاسیسات هسته ای برای پیشرانش به روشی ساده تر و کارآمدتر استفاده کند.

در اتحاد جماهیر شوروی، ماهواره‌هایی با تاسیسات هسته‌ای به عنوان بخشی از مجموعه تعیین هدف Legend برای هواپیماهای حامل موشک دریایی پرتاب شدند، اما اینها راکتورهای بسیار کوچکی بودند و کار آنها فقط برای تولید برق برای ابزارهای آویزان شده روی ماهواره کافی بود. فضاپیمای شوروی قدرت نصب سه کیلووات داشت، اما اکنون متخصصان روسی در حال کار بر روی ایجاد تاسیساتی با توان بیش از یک مگاوات هستند.

مشکلات در مقیاس کیهانی

طبیعتاً تأسیسات هسته ای در فضا مشکلات بسیار بیشتری نسبت به زمین دارد و مهم ترین آنها خنک سازی است. در شرایط عادی برای این کار از آب استفاده می شود که گرمای موتور را بسیار موثر جذب می کند. این کار را نمی توان در فضا انجام داد و موتورهای هسته ای به یک سیستم خنک کننده موثر نیاز دارند - و گرمای آنها باید به فضای بیرونی منتقل شود، یعنی این کار فقط به صورت تشعشع انجام می شود. به طور معمول، برای این منظور، فضاپیماها از رادیاتورهای پانلی - ساخته شده از فلز، با مایع خنک کننده در آنها استفاده می کنند. افسوس، چنین رادیاتورها، به عنوان یک قاعده، وزن و ابعاد زیادی دارند، علاوه بر این، آنها به هیچ وجه از شهاب سنگ ها محافظت نمی شوند.

در آگوست 2015، در نمایشگاه هوایی MAKS، مدل خنک کننده قطره ای سیستم های نیروی محرکه هسته ای به نمایش درآمد. در آن، مایع پراکنده به شکل قطره در فضای باز پرواز می کند، خنک می شود و سپس دوباره در محل نصب جمع می شود. فقط یک سفینه فضایی عظیم را تصور کنید که در مرکز آن یک دوش غول پیکر قرار دارد، که از آن میلیاردها قطره آب میکروسکوپی بیرون می زند، در فضا پرواز می کند و سپس به دهانه بزرگ یک جاروبرقی فضایی مکیده می شود.

اخیراً مشخص شد که سیستم خنک کننده قطرات یک سیستم پیشران هسته ای در شرایط زمینی آزمایش شده است. در عین حال سیستم خنک کننده مهمترین مرحله در ایجاد نصب است.

اکنون موضوع آزمایش عملکرد آن در شرایط گرانش صفر است و تنها پس از آن می توانیم سعی کنیم یک سیستم خنک کننده در ابعاد مورد نیاز برای نصب ایجاد کنیم. هر آزمایش موفقیت آمیز از این دست متخصصان روسی را کمی به ایجاد یک تاسیسات هسته ای نزدیک می کند. دانشمندان با تمام قوا عجله می کنند، زیرا اعتقاد بر این است که پرتاب یک موتور هسته ای به فضا به روسیه کمک می کند تا موقعیت رهبری خود را در فضا بازیابد.

عصر فضای هسته ای

بیایید بگوییم که این موفقیت آمیز است، و چند سال دیگر یک موتور هسته ای در فضا شروع به کار خواهد کرد. این چگونه کمک خواهد کرد، چگونه می توان از آن استفاده کرد؟ برای شروع، شایان ذکر است که به شکلی که امروز سیستم پیشران هسته ای وجود دارد، فقط می تواند در فضای بیرونی کار کند. هیچ راهی وجود ندارد که بتواند از زمین بلند شود و به این شکل فرود بیاید؛ در حال حاضر بدون موشک های شیمیایی سنتی نمی تواند کار کند.

چرا در فضا؟ خوب، بشریت به سرعت به مریخ و ماه پرواز می کند، و این تمام است؟ مطمئناً به این شکل نیست. در حال حاضر تمامی پروژه های کارخانه های مداری و کارخانه های فعال در مدار زمین به دلیل کمبود مواد اولیه برای کار متوقف شده است. تا زمانی که راهی برای قرار دادن مقادیر زیادی از مواد اولیه مورد نیاز مانند سنگ معدن فلزی در مدار پیدا نشود، ساختن چیزی در فضا فایده ای ندارد.

اما چرا آنها را از زمین بلند کنید، اگر برعکس، می توانید آنها را از فضا بیاورید. در همان کمربند سیارکی در منظومه شمسی ذخایر عظیمی از فلزات مختلف از جمله فلزات گرانبها وجود دارد. و در این صورت، ایجاد یک یدک کش هسته ای به سادگی نجات دهنده خواهد بود.

یک سیارک عظیم پلاتینیوم یا دارای طلا را به مدار بیاورید و درست در فضا شروع به جدا کردن آن کنید. به گفته کارشناسان، چنین تولیدی، با در نظر گرفتن حجم، ممکن است یکی از سودآورترین باشد.

آیا کاربرد کمتر خارق العاده ای برای یدک کش هسته ای وجود دارد؟ به عنوان مثال، می توان از آن برای انتقال ماهواره ها در مدارهای مورد نیاز استفاده کرد یا فضاپیما را به نقطه مورد نظر در فضا، به عنوان مثال، به مدار ماه رساند. در حال حاضر از مراحل بالایی برای این کار استفاده می شود، به عنوان مثال فرگات روسی. آنها گران، پیچیده و یکبار مصرف هستند. یک یدک کش هسته ای می تواند آنها را در مدار پایین زمین بردارد و در هر کجا که لازم باشد تحویل دهد.

همین امر در مورد سفرهای بین سیاره ای نیز صدق می کند. بدون یک راه سریع برای رساندن محموله و افراد به مدار مریخ، به سادگی هیچ شانسی برای استعمار وجود ندارد. نسل فعلی وسایل نقلیه پرتاب این کار را بسیار گران قیمت و برای مدت طولانی انجام خواهند داد. تا به حال، مدت زمان پرواز یکی از جدی ترین مشکلات هنگام پرواز به سیارات دیگر باقی مانده است. زنده ماندن ماه ها از سفر به مریخ و بازگشت در یک کپسول فضاپیمای بسته کار آسانی نیست. یک یدک کش هسته ای می تواند در اینجا نیز کمک کند و این زمان را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

لازم و کافی است

در حال حاضر، همه اینها شبیه داستان های علمی تخیلی به نظر می رسد، اما، به گفته دانشمندان، تنها چند سال تا آزمایش نمونه اولیه باقی مانده است. مهمترین چیزی که لازم است نه تنها تکمیل توسعه، بلکه حفظ سطح مورد نیاز فضانوردی در کشور است. حتی با کاهش بودجه، موشک ها باید به پرواز ادامه دهند، فضاپیماها ساخته می شوند و ارزشمندترین متخصصان باید به کار خود ادامه دهند.

در غیر این صورت، یک موتور هسته ای بدون زیرساخت مناسب کمکی به این موضوع نخواهد کرد؛ برای حداکثر کارایی، توسعه نه تنها برای فروش، بلکه برای استفاده مستقل از آن بسیار مهم خواهد بود و تمام قابلیت های وسیله نقلیه فضایی جدید را نشان می دهد.

در این میان، همه ساکنان کشور که به کار وابسته نیستند، فقط می توانند به آسمان نگاه کنند و امیدوار باشند که همه چیز برای فضانوردی روسیه درست شود. و یدک کش هسته ای و حفظ توانایی های فعلی. من نمی خواهم به نتایج دیگر اعتقاد داشته باشم.