Техника - молодёжи 2003-08, страница 11

Н Академик А.Коротеев.

ных испытаний встал вопрос, надо ли разворачивать серийное производство таких ракет? А поскольку в то же время проходят удачные испытания межконтинентальных баллистических ракет с жидкостными двигателями, то выбор сделали в их пользу. Две крупномасштабные разработки, по всей вероятности, наша экономика уже не потянула бы...

Но все равно работы по «Буре» в дальнейшем послужили хорошим заделом при разработке крылатых ракет большой дальности.

— Анатолий Сазонович, говорят, у нас в свое время собирались строить и ракеты с ядерными двигателями?

— Да, это была весьма крупная и совершенно секретная программа, с которой связывались весьма амбициозные планы и у нас, и в США. Мы работали тогда со многими предприятиями Министерства среднего машиностроения, в том числе и с КБ «Химавтоматика», где проводились работы по этому двигателю.

В экспозиции нашего институтского музея вы можете увидеть один из образцов такого двигателя, который прошел успешные испытания в Семипалатинске на стенде. Он проработал 920 с, показав неплохие данные по удельной тяге. А время его работы на 200 с лишним секунд было больше, чем в аналогичных американских разработках.

Затем, правда, по ядерным двигателям было принято, я бы сказал, политическое решение. И в СССР, и в США работы были прекращены. И лишь в прошлом году американский конгресс принял решение вернуться к проблеме использования ядерной энергии в космическом пространстве.

Так что в данный момент мы, наверное, переживаем момент ренессанса в ядерной тематике. И новый генеральный директор НАСА Шон о'Кифи, когда приезжал в начале мая 2003 г. в Россию, на вопрос о ядерном двигателе прямо сказал, что иного пути развития дальних межпланетных полетов он просто не видит. И я полагаю, что при рассмотрении проблем полета на Красную планету как мы, так и американцы еще не раз будем возвращаться к использованию ядерных двигателей для этой цели.

— Не могли бы вы рассказать подробнее об устройстве такого двигателя?

— Схема его работы такова. Основу конструкции составляет тепловыделяющая сборка, внутри которой находится много уран-карбид-графитовых элементов. Именно в них выделяется тепло в процессе ядерной реакции Оно снимается холодным водородом, который, проходя через сборку, нагревается до

температуры свыше 3000'С и сильно разгоняется. Вытекая, он создает очень высокую тягу и благодаря этому космический корабль сможет двигаться с большой скоростью.

Такова схема двигателя так называемой открытой тяги. Она может быть очень эффективна в открытом космосе. Однако для использования в пределах Земли и околоземном пространстве такой двигатель вряд ли пригоден, поскольку имеет несколько крупных недостатков.

Прежде всего, он выбрасывает из сопла водород, сильно загрязненный радиацией. И это создает большие сложности в процессе наземной отработки подобных двигателей на стендах — нужно думать, как защитить от радиации обслуживающий персонал

Поэтому на практике, наверное будет использован ядерный двигатель закрытой схемы, не выбрасывающий активированный продукт за борт В таком двигателе тот же разогретый водород первичного контура используется для нагрева теплоносителя во вторичном контуре. А тот уж поступает для выработки электроэнергии или для нагрева рабочего тела в ракетном двигателе, скажем, электроплазменного типа. Такая схема несколько сложнее, зато и радиоактивной «грязи» от нее значительно меньше.

— А что представляют собой электроплазменные двигатели? Наверное, это двигательные установки будущего?..

— Нет, разработка электроплазменных двигателей ведется нами уже в настоящее время И на сегодняшний день достигнуты довольно большие успехи. В частности, по инициативе НПО прикладной механики из г. Красноярска впервые на российских спутниках вместо жидкостных маневровых двигателей стали использовать электроплазменные, ионные и некоторые другие... Кстати сказать, за разработку таких двигателей для коррекции и стабилизации орбиты группа сотрудников Центра имени Келдыша, КБ «Факел», НПО прикладной механики, МАИ и некоторых других организаций недавно была удостоена Государственной премии.

— Каков принцип их действия?

— Движущая сила здесь возникает следующим образом. В рабочей камере такого двигателя, между анодом и катодом прикладывается высокое напряжение. И получающийся при этом поток ионов, управляемый магнитным полем, с силои выбрасывается через сопло

Главным преимуществом электроплазменных двигателей уже ныне является их куда более высокая тяговая эффективность. Скажем, в свое время «Фау-2» — первая ракета, которая практически пошла в дело, имела двигатель, удельная тяга которого была лишь вдвое меньше, чем у многих нынешних ракет. Между тем, их двигатели уже близко подошли к теоретическому пределу для жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Современные же электроплазменные двигатели создают удельную тягу в 5—6 раз большую. А это очень важно, если учесть, что каждый килограмм груза, выведенного

ТЕХНИКА-МО Л О Д Е Ж И 8 2 0 0 3

9

на орбиту, обходится в 20—40 тыс. долларов США.

Кстати, на стендах нашего музея показаны примеры разработки так называемых холловских электроракетных двигателей. а также ионных двигателей. Их использование на спутниках оказалось весьма эффективным. Ныне по этому же пути пошли и специалисты США, Франции. Индии и Китая.

— Электроплазменные и им подобные двигатели, как мы понимаем, могут использоваться в качестве маневровых и разгонных на аппаратах, уже выведенных в космос. А есть ли ка-кие-то новшества, используемые при старте?

— В скором времени, в частности, при работах по программе «Морской старт» будут испытаны изобретения, которые мы вместе с РКК «Энергия», специалистами из Перми внедрили, чтобы повысить эффективность жидкостных ракетных двигателей. Скажем, впервые во время старта будут использованы угле-род-углеродные сопловые насадки.

До сих пор ЖРД в силу того, что их стенки необходимо охлаждать, имели неизменяемую в полете конфигурацию. А вот в твердотопливных ракетах есть сдвижные насадки, которые по мере набора высоты все удлиняют сопло ракетного двигателя. Это делается вот для чего. С увеличением высоты давление за бортом падает. А максимальное КПД двигателя обеспечивается тогда, когда давление на срезе сопла и давление за бортом примерно одинаковы.

Поэтому, чем выше поднимается ракета, тем большей должна была бы' быть степень расширения газов, выходящих из двигателя. Но это было невозможно сделать, пока вся система была охлаждаемой. Когда же появились материалы, способные переносить высокие температуры без охлаждения, тут же на ЖРД тоже решили испробовать сдвигаемые насадки. Они увеличивают эффективность уже ныне имеющихся двигателей на 10—20 и более процентов.

— Что вы скажете о перспективах использования плазматронов?

— Наш институт немало сделал и в этом направлении. Плазматроны широко использовались (и используются), например, для испытания высокотемпературных материалов. Нами разработан самый мощный на сегодняшний день в мире плазматрон мощностью в 100 000 кВт. Он дает возможность на земле моделировать космические условия

В дальнейшем оказалось, что подобные установки могут оказаться весьма полезными для переработки чрезвычайно вредных химических отходов и для ликвидации запасов биологического, бактериологического оружия На выходе плазменной струи создается температура в 2500—6000'С, при которой даже самые стойкие соединения распадаются на более простые и менее ядовитые.

В настоящее время такие установки мы продаем не только другим организациям в нашей стране, но и за границу Весьма интересуются, например, такими установками американцы, которые намерены