новости
Все подряд
Популярные
Загрузить ещё
Иван Бесценный
Главный редактор
#Ядерный ракетный двигатель
#Послание Федеральному собранию
#Владимир Путин
Россия прорывает международную изоляцию ядерным двигателем?
#Ядерный ракетный двигатель
#Послание Федеральному собранию
#Владимир Путин
Президент Владимир Путин в ходе ежегодного послания заявил, что Россия испытала новейшую ракету с принципиально новым двигателем, основанным на ядерном топливе. Правда ли то, что западный мир находится в шоке от слов нашего президента и какие есть перспективы у отечественной разработки?

Президентское послание ждали очень долго. Обычно Владимир Путин выступал в декабре перед Новым годом, подводя итоги года ушедшего и формулируя пожелания к будущему периоду своей деятельности, а также деятельности чиновников, в первую очередь, к которым и были обращены все предыдущие Послания Федеральному собранию.

В этом году ситуация изменилась. Не нужно быть экспертом, чтобы понять, что главный адресат Послания - Соединённые Штаты и западный мир в целом, так как больше всего времени президент уделил новейшим российским разработкам в области вооружения. Владимир Владимирович пугнул "супостата" наличием у России ракеты с ядерной силовой установкой. Ну как наличием: в прошлом году был осуществлен пробный пуск:

"В конце 2017 года на центральном полигоне Российской Федерации состоялся успешный пуск новейшей российской крылатой ракеты с ядерной энергоустановкой", - заявил Владимир Путин.

То есть - пока никакой крылатой ракеты на самом деле нет. Есть одно успешное испытание, причем неизвестно, что именно испытывали и в чем заключался успех данного экспериментального пуска - в самом пуске, полете, достижении каких-то заданных параметров или еще чем-то. Как долго будут длиться испытания, когда двигатель может быть поставлен на производство, каковы объемы производства и тому подобное - смысла пока обсуждать нет. Что, конечно, не умаляет и не отрицает самого факта, что Россия занимается разработкой принципиально нового двигателя, в основе которого лежит ядерное топливо.

Работа над такими установками шла и ранее (причем и у нас, и у американцев). Основная проблема заключалась в том, что принцип ее работы был, мягко говоря, не совсем экологичным: при работе такой установки по любому из двух возможных сценариев она весьма серьезно загрязняла окружающую среду. Соответственно, боевое применение ракет с такими установками гарантировано несло ядерное заражение территории пуска, да и по траектории полета об экологии можно было забыть. Поэтому работы были фактически заморожены, и у нас, и в Штатах.

Интерес к разработке ядерного двигателя в СМИ возник в 2013-2014 годах, когда ряд изданий рассказали о том, что в России идут разработки такого двигателя. Данный факт говорит о том, что Россия возобновила работы по созданию ядерного двигателя. Поскольку, все разработки велись и ведутся в строжайшей секретности, мы не знаем, каким образом российским учёным удалось устранить главное препятствие в работе ядерного двигателя - радиоактивное загрязнение траектории полёта и территории запуска ракеты с этим двигателем. Неужели нанотехнологии? Или это санкции так благотворно повлияли на отечественную науку, что она начала производить чудеса из мира фантастики?

Из истории ядерного ракетного двигателя

История создания двигателя, который использует ядерную энергию, начинается со времён начала противостояния СССР и США, а точнее, со времён создания первой атомной электростанции в 1957 году в нашей стране. Тогда полёт мечтаний о межгалактических путешествиях заполнил не только умы писателей-фантастов, но и ведущих учёных. Хотелось как можно скорее применить принципы ядерного реактора почти во всех сферах жизни. Американцы трудились над созданием автомобиля с энергетической ядерной установкой, советские учёные применили реактор в тяжёлых атомных ледоколах. и если эксперимент с ледоколом оказался более чем успешным, то компанию General Motors, экспериментирующую с мини-реактором для обычного седана, ждал полный провал, на грани экологической катастрофы. Идея была хорошая - представьте себе автомобиль, который не надо заправлять от пяти до десяти лет. Но, к сожалению, этот автомобиль был опасен для жизни - американцы так и не смогли создать защиту от облучения.

Создание космических звездолётов с ядерным ракетным двигателем - следующий этап интеллектуальной деятельности ведущих мировых учёных.

Поначалу задача казалась очень простой — нужно только сделать реактор, рассчитанный на охлаждение водородом, а не водой, пристроить к нему сопло, и — вперед, к Марсу! Американцы собирались на Марс лет через десять после Луны и не могли даже помыслить о том, что астронавты когда-нибудь его достигнут без ядерных двигателей.

Американский эксперимент

Американцы очень быстро построили первый реактор-прототип и уже в июле 1959 года провели его испытания (они назывались KIWI-A). Эти испытания всего лишь показали, что реактор можно использовать для нагрева водорода. Конструкция реактора — с незащищенным топливом из оксида урана — не годилась для высоких температур, и водород нагревался всего до полутора тысяч градусов.

По мере накопления опыта конструкция реакторов для ядерного ракетного двигателя — ЯРД — усложнялась. Оксид урана был заменен на более термостойкий карбид, вдобавок его стали покрывать карбидом ниобия, но при попытках достигнуть проектной температуры реактор начинал разрушаться. Больше того, даже при отсутствии макроскопических разрушений происходила диффузия уранового топлива в охлаждающий водород, и потеря массы достигала 20% за пять часов работы реактора. Так и не был найден материал, способный работать при 2700—30000С и противостоять разрушению горячим водородом.

Поэтому американцы приняли решение пожертвовать эффективностью и в проект летного двигателя заложили удельный импульс (тяга в килограммах силы, достигаемая при ежесекундном выбросе одного килограмма массы рабочего тела; единица измерений — секунда). 860 секунд. Это вдвое превышало соответствующий показатель кислород-водородных двигателей того времени. Но когда у американцев стало что-то получаться, интерес к пилотируемым полетам уже упал, программа «Аполлон» была свернута, а в 1973 году окончательно закрыли проект «NERVA» (так назвали двигатель для пилотируемой экспедиции на Марс). Выиграв лунную гонку, американцы не захотели устраивать марсианскую.

Но уроки, извлеченные из десятка построенных реакторов и нескольких десятков проведенных испытаний, состояли в том, что американские инженеры слишком увлеклись натурными ядерными испытаниями, вместо того чтобы отрабатывать ключевые элементы без вовлечения ядерной технологии там, где этого можно избежать. А где нельзя — использовать стенды меньшего размера. Американцы почти все реакторы «гоняли» на полной мощности, но не смогли добраться до проектной температуры водорода — реактор начинал разрушаться раньше. Всего с 1955 по 1972 годы на программу ядерных ракетных двигателей было потрачено $1,4 млрд. — примерно 5% стоимости лунной программы.

Также в США был придуман проект «Орион», соединявший в себе оба варианта ЯРД (реактивный и импульсный). Дошло даже до испытаний: опыт показал, что движение при помощи последовательных импульсов возможно, как и создание кормовой плиты достаточной прочности. Но проект «Орион» был закрыт в 1965 году как неперспективный. Тем не менее, это пока единственная существующая концепция, которая может позволить осуществлять экспедиции хотя бы по Солнечной системе.

Советский эксперимент

В первой половине 1960-х годов советские инженеры рассматривали экспедицию на Марс как логичное продолжение разворачиваемой в то время программы полета человека на Луну. На волне воодушевления, вызванного приоритетом СССР в космосе, даже такие чрезвычайно сложные проблемы оценивались с повышенным оптимизмом.

Одной из самых главных проблем была (и остается по сей день) проблема энергодвигательного обеспечения. Было ясно, что жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), даже перспективные кислородно-водородные, если и могут в принципе обеспечить пилотируемый полет на Марс, то только при огромных стартовых массах межпланетного комплекса, с большим количеством стыковок отдельных блоков на монтажной околоземной орбите.

В поисках оптимальных решений ученые и инженеры обратились к ядерной энергии, постепенно присматриваясь к этой проблеме.

В СССР исследования по проблемам использования энергии ядра в ракетно-космической технике начались во второй половине 50-х годов, еще до запуска первых искусственных спутников земли (ИСЗ). В нескольких научно-исследовательских институтах возникли небольшие группы энтузиастов, поставивших целью создание ракетных и космических ядерных двигателей и энергоустановок.

Конструкторы ОКБ-11 С.П.Королева совместно со специалистами НИИ-12 под руководством В.Я.Лихушина рассматривали несколько вариантов космических и боевых ракет, оснащенных ядерными ракетными двигателями (ЯРД). В качестве рабочего тела оценивались вода и сжиженные газы – водород, аммиак и метан.

В период с конца 50-х до конца 80-х годов в СССР был наработан огромный пласт знаний и практических навыков обращения с ядерными ракетными двигателями. Принципы работы ЯРД не вызывали сомнений. Однако конструктивное выполнение (и характеристики) его во многом зависели от «сердца» двигателя – ядерного реактора и определялись, прежде всего, его «начинкой» – активной зоной. По воспоминаниям Р.Б. Котельникова, сотрудника НИИ-9, весной 1958 г. у руководителя лаборатории №21 состоялась встреча с представителем НИИ-1 В.Н.Богиным. Он рассказал, что в качестве основного материала для тепловыделяющих элементов (твэлов) реактора в их институте (кстати, в то время головном в ракетной отрасли; начальник института В.Я.Лихушин, научный руководитель М.В.Келдыш, начальник лаборатории В.М.Иевлев) применяют графит. В частности, уже научились наносить на образцы покрытия для защиты от водорода. Со стороны НИИ-9 было предложено рассмотреть возможность применения карбидов UC-ZrC как основы твэлов.

Работа над созданием двигателей шла в условиях конкуренции нескольких НИИ. Именно в этом заключался принцип конкуренции или социалистического соревнования в СССР. Примерно в 1962–1963 гг. работы по проблеме ЯРД возглавил НИИ-1, имеющий мощную экспериментальную базу и прекрасные кадры. С привлечением НИИ-9, а потом и ФЭИ сложилась кооперация, которая взяла за идеологию создание минимального по тяге (около 3.6 тс), но «настоящего» летнего двигателя с «прямоточным» реактором ИР-100 (испытательный или исследовательский, мощностью 100 МВт, главный конструктор – Ю.А.Трескин). Участников совещаний по изобретению вдохновляли красочные плакаты со схемами полетов к Луне, Марсу и т.д. Предполагалось, что в процессе создания и испытаний ЯРД будут решены вопросы конструкторского, технологического, физического плана.

За пять лет, с 1966 по 1971 гг., были созданы основы технологии реакторов-двигателей, а еще через несколько лет была введена в действие мощная экспериментальная база под названием «экспедиция №10», впоследствии опытная экспедиция НПО «Луч» на Семипалатинском ядерном полигоне.

Особые трудности встретились при испытаниях. Обычные стенды для запуска полномасштабного ЯРД использовать было невозможно из-за радиации. Испытания реактора решили проводить на атомном полигоне в Семипалатинске, а «ракетной части» – в НИИ Химмаш (Загорск, ныне Сергиев Посад).

Для изучения внутрикамерных процессов было выполнено более 250 испытаний на 30 «холодных двигателях» (без реактора). В качестве модельного нагревательного элемента использовалась камера сгорания кислородно-водородного ЖРД 11Д56 разработки КБ Химмаш (главный конструктор – А.М.Исаев). Максимальное время наработки составило 13 тыс сек при объявленном ресурсе в 3600 сек.

Для испытаний реактора на Семипалатинском полигоне были построены две специальные шахты с подземными служебными помещениями. Одна из шахт соединялась с подземным резервуаром для сжатого газообразного водорода. От использования жидкого водорода отказались из финансовых соображений.

В 1976 г. был проведен первый энергетический пуск реактора ИВГ-1. Параллельно в ОЭ создавался стенд для испытания «двигательного» варианта реактора ИР-100, и через несколько лет были проведены его испытания на разной мощности (один из ИР-100 впоследствии был переоборудован в материаловедческий исследовательский реактор малой мощности, который работает до сих пор).

Результаты экспериментов, проведенных с реактором в 1978– 1981 гг., подтвердили правильность конструктивных решений. В принципе ЯРД был создан и годом его создания считается 1976. Оставалось соединить две части и провести комплексные испытания.

Важнейшим результатом работы явилось создание отечественной технологии таких реакторов, получение новых тугоплавких материалов, а факт создания реактора-двигателя породил ряд новых проектов и идей.

Современное состояние

8 июля 2014 года "Лента.ру" сообщила, что на ОАО «Машиностроительный завод» в подмосковной Электростали специалисты собрали первый тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) штатной конструкции для космической ядерной электродвигательной установки (ЯЭДУ). Об этом сказали в пресс-службе Госкорпорации «Росатом». Главным конструктором реакторной установки является ОАО «НИКИЭТ».

Работы ведутся в рамках реализации проекта «Создание транспортно-энергетического модуля на основе ЯЭДУ мегаваттного класса». По словам директора и генерального конструктора ОАО «НИКИЭТ» Юрия Драгунова, согласно плану ЯЭДУ должна быть готова в 2018 году.

В связи с последними событиями в мировой политике, скорее всего, было принято решение ускорить этот процесс и провести испытание не в 2018, а в 2017 году. Также, ядерный двигатель, судя по сообщению четырёхлетней давности будет иметь военную и гражданскую версии. Военная будет оснащать перспективные ракеты стратегического назначения типа "Сармат", гражданская версия двигателя будет устанавливаться на космические корабли следующего поколения. Интерес здесь представляет не сам двигатель, а те принципиально иные решения, которые были реализованы российскими учёными уже в наши дни, что позволило президенту говорить о пусках ракеты. К сожалению, технологически этот вопрос не был продемонстрирован, а поэтому, возникли предположения, что кроме старых советских наработок 40-летней давности, у отечественной науки больше ничего нет. Все эти годы была лишь попытка построить двигатель по старым чертежам и опытным образцам, ещё не сгнившим на великих ельцинских свалках достижений советской науки.

Если вернуться к заявлению Путина, сделанному вчера в Посланию к Федеральному собранию, то можно с изрядной долей уверенности предположить, что никакого ядерного двигателя у России пока нет. Есть какие-то наработки, возможно, доведенные до стадии начальных испытаний. Ни о каком промышленном производстве самих установок пока говорить точно не приходится, тем более об установке таких двигателей на боевые и иные ракеты.

Кроме этого, стоит добавить, что угрозы со стороны Владимира Путина без внимания и ответа на западе не остаются, всё-таки это не Дмитрий Киселёв. И угроза реальной войны существенно возрастает. Просто в качестве показательного урока, что таким языком разговаривать никто не даст. Скорее всего, речь пойдет о войне на периферии, где можно без серьезных последствий нанести чувствительное, а то и сокрушительное, поражение, продемонстрировав бесперспективность всех заявленных угроз. Благо, Путин сам предоставляет Западу на выбор варианты ответа: это и Сирия, и Украина, и другие весьма болезненные места вроде Средней Азии. И будем откровенны: Путин провоцирует американцев именно на военный ответ на его угрозы.

Источник: masterok.livejournal.com

Иван Бесценный
Главный редактор