Роскосмос разрабатывает космический корабль с ядерным реактором. К 2012 году конструкторы намерены завершить эскизный проект. На постройку корабля потребуется 9 лет и 17 млрд рублей.
Глава Роскосмоса Анатолий Перминов 
заявил в среду, 28 октября, что ядерный двигатель позволит вывести российские космические технологии на новый уровень. Подробности проекта его ведомством пока не разглашаются, известно лишь то, что мощность двигательной установки составит около мегаватта.
Ранее президент РКК «Энергия» Виталий Лопота сообщал, что для марсианского корабля потребуется реактор мощностью около 24 МВт.
Пламя, ионы или реактор?
Корабль, который должен набрать скорость, выбрасывает назад струю некоторого вещества. Масса выброшенного вещества, помноженная на скорость, с которой вещество выбросили, равна массе корабля, помноженной на изменение скорости корабля, – так выглядит закон сохранения импульса.
Из него следует, что если мы хотим набрать скорость побыстрее, выкидывать вещество надо с максимально возможной скоростью. Или увеличить расход топлива – но тогда и время работы двигателя сократится.
Современные ракетные двигатели используют химическую реакцию и сжигают топливо в окислителе (так как воздух в космосе взять неоткуда, в вакууме даже керосин гореть не будет). Вырывающаяся струя раскаленных газов бьет со скоростью три-четыре километра в секунду – но этого мало.
Ионные двигатели, уже работающие на некоторых комических аппаратах, обходятся без пламени и ревущих дюз: их неяркое голубое или фиолетовое сияние дает пучок ионов, выбрасываемый со скоростью намного больше ракетной – до десятков километров в секунду. Намного лучше, но есть проблема: строить мощные ионные двигатели пока не научились, существующие установки используются далеко не самыми крупными спутниками и межпланетными станциями. И, главное, ионный двигатель требует много электроэнергии – сотни КВт-часов.
Мощное, но относительно медленное пламя ракеты, быстрые, но слабые ионные пучки – какая есть альтернатива? Ядерный реактор. Он может разогревать до трех тысяч градусов водород и затем выпускать струю раскаленного газа из дюз, обходясь без окислителя и давая достойную большого корабля тягу. В этом случае мы имеем ядерный ракетный двигатель – но это далеко не единственный вариант применения реактора на борту корабля.
Путаница
В сообщениях информагентств об этом проекте речь шла о ядерной энергетической установке – что далеко не тождественно «ядерной ракете», выбрасывающей струю разогретого реактором водорода, вокруг различных ядерных устройств существует некоторая терминологическая путаница.
Дело в том, что реактор может дать и электричество для ионных двигателей, а уж они, в свою очередь, смогут разогнать корабль до необходимой скорости – такая система тоже будет ядерной энергетической установкой. И среди проектов, которые ранее прорабатывал Роскосмос, речь шла как о ядерном двигателе (с разогревом водорода), так и о ядерном источнике питания для ионных ускорителей.
Полет к Марсу потребует проработки обоих вариантов. Ракетный ядерный двигатель используется вблизи Земли – а вот комбинированный вариант с ионными ускорителями рассматривался в качестве возможной схемы марсианского корабля.
История
Полноценные ядерные реакторы, подобные установленным на подводных лодках, в космосе не были. И ракетные двигатели, использующие в качестве топлива уран или плутоний, тоже пока в космосе не побывали. Однако это не означает того, что их не конструировали. Более того, отдельные образцы даже дошли до испытаний.
В 1976 году в СССР был запущен первый предназначавшийся для ракеты реактор, а спустя несколько лет испытали и двигатель в сборе. В подземной шахте Семипалатинского полигона к реактору подавался водород, нагревался внутри установки и выбрасывался наружу. Раскаленной до 3000 градусов радиоактивной струей – подходить к шахте после испытаний нельзя было, как пишет журнал «Новости космонавтики», еще полтора месяца.
А в космосе в то же время работали ядерные источники питания – небольшие, не способные выдать сотни киловатт, но вполне работоспособные. На спутниках серии «Космос» стояли именно они… и из-за этого «Космос-954», предназначенный для радиолокационной разведки аппарат, стал причиной международного скандала.
Так проходили испытания ядерного двигателя Kiwi в США. 1965 год, реактор работал (как можно видеть — довольно недолго) в экстремальном режиме. Искры, выброшенные вверх — горящие фрагменты тепловыделеяющих элементов, сейчас такие «грязные» испытания уже невозможны.
Спутник неконтролируемо сошел с орбиты, причем, как назло, над территорией Канады. Находящийся на борту почти килограмм плутония-238 стал неприятным сюрпризом для канадского правительства (потребовавшего у СССР компенсацию) и, по неподтвержденным данным, его обломки старательно искали агенты ЦРУ – в надежде получить пусть оплавленный, но фрагмент секретного оборудования.
В самих США, кстати, тоже пытались строить ядерные двигатели. Проект NERVA дошел до испытаний, и одну из моделей даже запустили в неуправляемом режиме: проще говоря, взорвали на испытательном стенде. Установка погибла, но предоставила исследователям ценную информацию о своем поведении в нестандартных ситуациях – возможно, что если бы не урезанное финансирование, NASA могли бы в итоге и получить свой ядерный двигатель.
Но что в США, что в СССР эти работы были заторможены или свернуты. Для полетов в атмосфере или вывода грузов на околоземную орбиту ядерные ракеты слишком «грязны», и их удел – перевозки в безвоздушном пространстве. Удастся ли Роскосмосу развить идею ядерной космонавтики, хватит ли на это сравнительно скромного по меркам авиакосмической индустрии средств – покажет время.
Свежие комментарии