Техника - молодёжи 2006-04, страница 32




Техника - молодёжи 2006-04, страница 32

30 2006 №04 ТМ

ИЗ ИСТОРИИ СОВРЕМЕННОСТИ

AT DM DЛЕТЕТЬ

Идею использования энергии атомного ядра для полета в космос высказал уже Циолковский. Но бесполезно искать в трудах основоположника космонавтики проработки атомных ракет — при его жизни никто еще и представить не мог, как извлечь эту энергию! Да и сам Константин Эдуардович, посвятив идее буквально одно предложение, переключил свое внимание на более реальные — жидкостные — ракетные двигатели. Об атомной энергии говорил и французский пионер космонавтики Р. Эсно-Пельтри — а потом признал, что ошибся и недооценил возможности ЖРД...

Однако, когда, наконец, наступила ракетно-ядерная, а потом и космическая эра, оказалось, что на химических двигателях можно стрелять через океан, можно и выйти в космос, но — чуть-чуть, на пределе технических возможностей. Хотелось-то большего, и атомная энергия теоретически это обещала — напомню, что энергия одного грамма ура-на-235 эквивалентна энергии семи тонн химического топлива! Однако как эту энергию использовать?

ЯДЕРНЫЙ «ПРОМЕТЕИ». После более чем тридцатилетнего перерыва NASA вернулось к разработке ядерных ракетных двигателей (ЯРД) для космических аппаратов. Эта программа, получившая название «Prometheus», выполняется в сотрудничестве с «Отделом военно-мор-ских атомных реакторов» министерства энергетики США. Ее реализация началась в октябре 2003 г., первоначально — на уровне концептуальных проработок. В 2005 ф.г. оба ведомства приступили к освоению бюджетных ассигнований, выделенных на эту программу.

Основной целью программы «Prometheus» является разработка компактного ядерного реактора, пригодного для установки на автоматических космических аппаратах. Требуемая мощность реактора сейчас предполагается в 250 кВт, однако в дальнейшем она может измениться. Он станет источником электроэнергии для ионных электроракетных двигателей (ЭРД) следующего поколения, которые также предстоит создать.

ЭРД создают реактивную силу, выбрасывая в космическое пространство поток ионов, разогнанных электромагнитными силами. С 1980-х они используются для корректировки орбит спутников связи, служили маршевыми разгонными двигателями американского экспериментального космического аппарата «Deep Space 1» (1998) и европейского исследовательского зонда SMART-1 (2005)1. Точные параметры работы нового двигателя, получающего электричество от ядерного реактора, еще не определены.

Подряд на осуществление обоих проектов пока получила только корпорация «Northrop Grumman», причем NASA уже объявила, что до 2007 г. не собирается привлекать к нему новых подрядчиков. В 2005 г. на программу «Prometheus» из федерального бюджета было истрачено

1 Это лишь малая часть истории ЭРД. См. так же «ТМ» №2, 2006 г — Ред.

$431.7 млн., на 2006 г. выделено $319.6 млн. В течение 2005-2010 гг. NASA планирует израсходовать на программу «Prometheus» свыше $3 млрд. Изготовление космического реактора и ионного двигателя планируется к 2016 г. Предполагаемая общая стоимость всей программы пока не обнародована, однако скорее всего она превысит $10 млрд.

NASA обосновывает разработку космического ядерного реактора ну-ж-дой в надежном и мощном источнике энергии для космических аппаратов, уходящих на периферию Солнечной системы. По мере удаления от Солнца интенсивность его излучения слабеет, и возможности солнечных батарей снижаются. Радиоизотопные генераторы, уже много лет применяемые на космических аппаратах, обеспечивают слишком малые мощности, которых хватает только на питание бортовой аппаратуры2. Бортовой реактор сможет полностью обеспечивать энергетические потребности корабля на любом удалении от Солнца.

Появление кораблей с ядерными силовыми установками даст возможность значительно сократить продолжительность космических полетов на большие расстояния. Чтобы корабль смог преодолеть земное притяжение и уйти к другим мирам, его скорость должна превысить 11.2 км/с. На практике космические аппараты сначала выводят на околоземную орбиту, а уже с нее отправляют дальше. Термохимический ракетный двигатель способен увеличить орбитальную скорость корабля не больше, чем на 10 км/с. Расчеты показывают, что корабль с ядерным реактором того типа, который создается в рамках программы «Prometheus», сможет при разгоне с орбиты повысить свою скорость более чем на 20 км/с. Это означает в два-три раза меньшую продолжительность перелета.

2 Но главный их недостаток — наличие крайне опасных радиоактивных изотопов, которые, в отличие от реактора, нельзя выключить... — Ред.

Летающая модель, испытывавшаяся по программе «Orion»

Один из вариантов компоновки проекта «Helios»

Руководство NASA подчеркивает, что использование кораблей с ядерными реакторами не приведет к возрастанию угрозы радиоактивного заражения поверхности планеты или воздушного бассейна. Запуск реактора будет происходить на высотах не менее 700-800 км. В этом случае даже авария ядерной силовой установки не приведет к проникновению радионуклидов в земную атмосферу.

ПЛОХО ЗАБЫТОЕ СТАРОЕ. В США

первым ученым, который всерьез рассуждал об осуществимости этого проекта, был Станислав Улам. Американец польского происхождения, выпускник львовского Политехнического института, Улам был исключительно сильным математиком и фи-зиком-расчетчиком (в частности, вместе с Эдвардом Теллером он разработал теоретические основы конструкции водородной бомбы).

В 1944 г. Улам и его коллега Фредерик де Хоффман впервые провели теоретический анализ возможностей применения ядерных ракетных двигателей для космических полетов. Через 11 лет Улам и Корнелиус Эве-ретт в секретной докладной записке предложили разгонять космические корабли с помощью маломощных ядерных взрывов. Энергия взрыва должна была тратиться на испарение диска из твердого вещества, расположенного между кормой корабля и ядерным зарядом. Возникающий поток плазмы отражался бы от кормового экрана и толкал корабль вперед.



Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?