1 марта президент России Владимир Путин в обращении к Федеральному собранию объявил о создании новейших систем стратегического оружия, представленных как ответ на строительство Соединенными Штатами системы противоракетной обороны.
Путин перечислил следующее:
- Ракетный комплекс с тяжелой межконтинентальной ракетой "Сармат": ограничений по дальности "практически нет", "способен атаковать цели как через Северный, так и через Южный полюс".
- Крылатая ракета с ядерной энергоустановкой.
- Беспилотные подводные аппараты с межконтинентальной дальностью со скоростью, "кратно превышающей скорость самых современных торпед".
- Гиперзвуковой авиационно-ракетный комплекс "Кинжал". Высокоскоростной самолет доставляет ракету в точку сброса "за считаные минуты". Ракета, "превышающая скорость звука в десять раз", маневририрует на всех участках полета. Дальность более двух тысяч километров, ядерные и обычные боезаряды. С 1 декабря – на опытно-боевом дежурстве в Южном военном округе.
- Перспективный ракетный комплекс стратегического назначения с планирующим крылатым блоком "Авангард". "Идет к цели как метеорит": температура на поверхности блока достигает 1600–2000 градусов по Цельсию. Испытания успешно завершены. Началось серийное производство.
- Лазерное оружие. "С прошлого года в войска уже поступают боевые лазерные комплексы".
В США заявления Путина встретили со скептицизмом, связав их с предстоящими в России президентскими выборами. Телекомпания NBC привела мнения экспертов и неназванных официальных лиц, что названные Путиным вооружения не являются сюрпризом для американских специалистов и что часть из них не готова к использованию на поле боя, в частности, ядерная подводная торпеда. Пентагон заверил американцев, что военные США полностью готовы [к отражению подобных угроз].
Непредсказуемая траектория полета
"В дополнение к модернизации "наследия" советских ядерных систем, Россия разрабатывает и вводит в действие новые ядерные боеголовки и средства запуска… Россия также разрабатывает по меньшей мере две новые межконтинентальные системы, гиперзвуковой планер (hypersonic glide vehicle), новую межконтинентальную, ядерную и с ядерным двигателем подводную автономную торпеду".
То есть в обзоре упоминаются по меньшей мере три типа из шести перечисленных Путиным вооружений. Не до конца понятно, "Кинжал" или "Авангард" имеются в виду под названием гиперзвуковой планер – скорее, "Авангард". Лазерное оружие не является стратегическим и потому не вызывает особых дискуссий. Подводная торпеда – по всей видимости, тот самый проект "Статус-6", картинки которого были, как утверждалось, российским телевидением в репортаже о совещании Путина с военными в 2015 году. Таким образом, по-настоящему сюрпризом могла быть только крылатая ракета с ядерным двигателем. И именно эта ракета из всего перечисленного Путиным стала предметом наибольшего обсуждения.
Вот как проект был описан Путиным: создана малогабаритная сверхмощная ядерная энергетическая установка, которая размещается в корпусе крылатой ракеты типа новейшей российской ракеты Х-101 воздушного базирования или американского "Томагавка" и имеет "практически неограниченную" дальность полета – в силу этого (и благодаря "непредсказуемой траектории полета", как выразился Путин) она способна обойти любые рубежи перехвата. В конце 2017 года на Центральном полигоне Российской Федерации состоялся ее успешный пуск. В ходе полета энергоустановка вышла на заданную мощность, обеспечила необходимый уровень тяги.
В качестве иллюстративного материала на выступлении Путина был приведен ролик, на котором ракета огибает зоны перехвата в Атлантическом океане, огибает американский континент с юга и идет на север.
Тут есть некоторая неясность: Путин говорит об установке ядерного двигателя на ракеты типа X-101, а это ракета воздушного базирования. На видео же запуск производится с земли.
Попытки создать крылатую ракету с ядерным двигателем восходят к середине прошлого века, в США это проект "Плутон"/SLAM. Компактный ядерный реактор устанавливается на ракету и во время полета нагревает забираемый снаружи воздух, который затем выбрасывается через сопло, создавая тягу.
Плюсы подобного проекта: не нужен запас никакого топлива, кроме ядерного, то есть комбинация "ядерный реактор + воздух в качестве рабочего тела двигателя" обладает почти неограниченным запасом хода – и в этом совпадает с описанием российского президента.
В 1964 году проект был окончательно закрыт
Минусы, вынудившие американцев отказаться от проекта: реактор, чтобы быть достаточно компактным для ракеты, лишен защиты, охлаждается непосредственно протекающим воздухом, который становится радиоактивным и выбрасывается наружу. Испытывать подобную ракету чрезвычайно проблематично – она излучает огромное количество тепла, издает очень громкий звук и покрывает территорию, над которой пролетела, шлейфом радиоактивных осадков. Если же с ракетой что-то произойдет, ядерный реактор без защиты может упасть на населенной территории. (Например, трудно представить себе удар крылатыми ракетами с ядерными двигателями, подобный ударам ракетами "Калибр" по целям в Сирии, которые в 2015 году нанесли российские корабли из Каспийского моря.)
И все-таки двигатели, созданные в рамках проекта, были испытаны на стендах – они продемонстрировали высокую мощность, соответствующую ожидаемой, а радиоактивность выхлопа оказалась ниже, чем предполагали инженеры. Однако в 1964 году проект был оконачательно закрыт: он требовал больших затрат, любое воздушное испытание ракеты было бы чрезвычайно опасным, а главное, возникли сомнения в целесообразности крылатых ракет такого типа – к этому моменту стало ясно, что основой стратегического ядерного арсенала суждено стать межконтинентальным баллистическим ракетам. Ракеты с ядерными двигателями примерно в те же годы разрабатывались в СССР и Великобритании, но они не дошли даже до этапа стендовых испытаний.
Как может быть устроена ракета с ядерным двигателем
Начнем с размеров. Президент упомянул, что ее параметры сравнимы с ракетами “Томагавк” и “Х-101”. "Томагавк" имеет диаметр 0,53 см, а Х-101 (у нее не круглая форма) описанный диаметр 74 см. Для сравнения: диаметр ракеты SLAM должен был составить более трех метров. Независимый эксперт по ядерным технологиям Валентин Гибалов считает, что параметры новой российской разработки могут быть где-то посередине, а эффективно вписать конструкцию с ядерным реактором в диаметр 50–70 сантиметров очень тяжело и вряд ли имеет смысл. По видео испытаний, учитывая размеры пусковой установки, можно прикинуть, что диаметр новой ракеты составляет около 1,5 метров.
Что находится внутри этой трубы? Самый простой вариант – так называемый прямоточный реактивный двигатель, когда воздух, поступающий через воздухозаборник спереди, проходит через реактор, нагревается, расширяется, и с большей скоростью выходит из сопла, создавая реактивную тягу. На этом принципе как раз и был основан проект SLAM, впрочем, эта схема далеко не единственная. Новая разработка может использовать какой-то вариант турбореактивного двигателя, нагрев воздуха может происходить не напрямую, а через теплообменник, – реактор может вырабатывать электроэнергию и питать электрический двигатель, вращающий пропеллер.
Беспилотный дрон с длинными крыльями или кукурузник
Как ни экзотично звучит этот вариант, он мог бы сработать, только летала бы такая ракета со скоростью максимум 500 км/ч и внешне больше бы походила на беспилотный дрон с очень длинными крыльями или... на кукурузник. Дело в том, что ядерная установка, дополнительно преобразующая тепловую энергию в электрическую, будет иметь очень большую относительную массу при заданной мощности. “Скажем, есть проект, который ныне засекречен, но до 2016 года довольно широко был опубликован – это проект мегаваттного (мегаватт – полезная энергия при 4 мегаватт тепловой энергии) реактора РУГК и установки ТЭМ (Транспортно-энергетический модуль) на его базе, его везде называют ядерным буксиром космического базирования. В этом проекте вес реакторной установки плюс система преобразования энергии составляет почти семь тонн при мощности 1 мегаватт. Его можно сравнить с самолетом АН-2: у него взлетный максимальный вес примерно семь тонн и мощность двигателя примерно 1 мегаватт. Получается, что если у нас нет ничего кроме реактора и турбогенераторов, то выйдет что-то вроде АН-2”, – говорит Гибалов. Максимальная скорость АН-2 – 258 км/ч, такая ракета вряд ли нужна российской армии.
Еще один экзотический вариант упомянул в комментарии Федеральному агентству новостей профессор российской Академии военных наук Сергей Судаков: “Мы сейчас предлагаем совершенно новую технологию – это очень компактный двигатель совершенно нового поколения… Это все, что касается холодных реакций и холодного ядерного синтеза. Это двигатели совершенно другие, и они не имеют никакого отношения к тем установкам, которые США разрабатывали в 50-е годы”. Эксперт, по всей видимости, не имеющий отношения к проекту, поясняет, что российским инженерам удалось создать двигатель на "низкообогащенном уране", обладающем высоким КПД, и ядерный “выхлоп” будет, но будет минимальным. "Мы сделали ракету, которая летает на низких температурах и с практически минимальным загрязнением", – сказал Судаков.
Если у военных внезапно такой прекрасный источник энергии
Холодный термоядерный синтез, то есть термоядерная реакция, происходящая при относительно небольших стартовых энергиях (в классической термоядерной реакции, например при термоядерном взрыве, топливо изначально нужно нагреть до очень высокой температуры – например, лазером или взрывом) – это маргинальная теория. Научный консенсус состоит в том, что холодный термоядерный синтез невозможен в принципе, немногочисленные адепты этого подхода время от времени громко заявляют, что добились успеха, но их эксперименты еще никому не удалось повторить. Есть и другой аргумент против холодного термояда в новой ракете – его куда эффективнее можно было бы использовать для других военных целей: “В чем смысл тогда многочисленных финансируемых государством проектов автономных ядерных энергоустановок для Арктики, если у военных внезапно есть такой прекрасный источник тепла и энергии, и не возили бы тогда топливо на самолетах, как это сейчас происходит для дизелей”, – замечает Гибалов.
Но и другие, более традиционные подходы, по мнению Гибалова, слишком сложны для двигателя, который должен работать очень долго и в условиях жесткого радиационного излучения:
– Например, воздушный реактивный двигатель с турбиной требует крайне сложной высокоточной механики, которая, если засунуть ее в условия ядерного реактора, не будет работать сколько-то продолжительное время. Нужно перебирать все узлы такого комбинированного двигателя и по каждому узлу проводить большое исследование – какими материалами надо его заменить, как его усовершенствовать. Чем дальше мы будем погружаться в детали такого возможного более сложного варианта, тем яснее будет, что такая разработка сопоставима, если не больше, по масштабам с разработкой СССР ядерных ракетных двигателей для космических ракет, а они потребовали строительства нескольких ядерных центров с реакторами, стендов на Семипалатинском полигоне, где сквозь ядерный реактор продувался водород. Все это затянулось где-то лет на 20, примерно 25 – отработка. И она была очень трудоемкая и очень ресурсоемкая. Я думаю, что любой другой вариант, кроме прямоточного, – это примерно то же самое.
Масло скорее польется из двигателя "Формулы-1", чем “Опеля”
По мнению эксперта, новая разработка, вероятнее всего, является продолжением идей 1960-х, в первую очередь, прямоточных реактивных двигателей проекта SLAM. Гибалов утверждает, что современные материалы, новые технологии производства тепловыводящих элементов позволяют сделать такую ракету намного более чистой, чем 60 лет назад:
– Все реакторы проектируются таким образом, чтобы удерживать продукты деления, то есть радиоактивную грязь, которая образуется в ходе работы. Они герметичны в этом плане. Здесь, конечно, есть определенная сложность: чем больше температура, тем сложнее это делать, то есть стенки начинают течь. Но, как мне кажется, в принципе эта проблема решаемая. Можно считать, что в безаварийном варианте такой прямоточный реактор сравним по выбросам в воздух с замкнутым реактором с теплообменниками и вторым контуром.
Впрочем, вряд ли стоит рассчитывать, что такая сложная и совершенно новая техника будет всегда функционировать штатно, особенно на стадии испытаний. “Масло скорее польется из двигателя "Формулы-1", чем рядового “Опеля”, – объясняет Гибалов.
Название
Название для российской крылатой ракеты с ядерным двигателем придумано не было – и даже организован конкурс, как ее назвать. Однако военный обозреватель Алексей Рамм в "Известиях" выдвигает версию , что речь идет об изделии 9М730 ОКБ "Новатор" – одного из разработчиков российских крылатых ракет. При этом в самой же статье упоминается, что "Новатор" специализируется на наземных и морских ракетах, а "изделия воздушного базирования" разрабатывает "Радуга". А упомянутая Путиным ракета Х-101 – именно воздушного базирования.
Изделия "Новатора" под номерами 9М728 и 9М729 – действительно крылатые ракеты , одна – для знаменитых "Искандеров", другая – наземный аналог упоминавшейся Путиным X-101. И действительно, судя по сайту госзакупок , изделие находится в состоянии активной разработки. Однако никаких подтверждений тому, что это и правда анонсированная Путиным ракета, нет.
В статье приводится описание ракеты с ядерным двигателем военного историка Дмитрия Болтенкова: "По бортам ракеты находятся специальные отсеки с мощными и компактными нагревателями, работающими от ядерной энергоустановки". Это несколько отличается от концепции, что воздух обтекает непосредственно реактор, и предполагает некую систему теплообмена.
Эксцентричные типы ядерных вооружений
Американский эксперт по российским вооружениям Майкл Кофман в своем блоге соглашается с предположением Рамма, что ракета с ядерным двигателем – это 9М730. Кофман считает, что речь идет о реакторе без защиты, исходя из размеров и веса ракеты.
Он также приводит высказывания бывшего министра обороны Эша Картера в статье 2017 года : "Россия инвестирует в новые подлодки с баллистическими ракетами, тяжелые бомбардировщики, разработку новых МКБР… Но они также сочетаются с новыми концепциями использования ядерного оружия и некоторыми новыми и даже эксцентричными типами систем ядерных вооружений", которые, по мнению Кофмана, теперь заиграли в новом свете.
Другой эксперт по вооружениям, Джеффри Льюис, в статье для Foreign Policy пишет, что все системы, обнародованные Путиным, были известны еще администрации Барака Обамы: "Даже крылатая ракета, по поводу которой, как я теперь понимаю задним числом, делали намеки уже какое-то время американские официальные лица".
Были ли испытания?
CNN и Foxnews сообщили со ссылкой на неназванных официальных лиц, что анонсированная Путиным ракета находится еще лишь в стадии разработки и что США наблюдали недавно попытку запустить такую ракету, которая закончилась падением в Арктике (хотя тут не до конца понятно, как отличить успешный запуск ракеты от запуска, закончившегося ее падением – и в любом случае, при настоящих испытаниях ракеты в конце полета ядерный реактор должен с большой скоростью врезаться в поверхность Земли).
По словам Путина, испытания прошли на Центральном полигоне. Рамм в "Известиях" приводит мнение, что это полигон в поселке Ненокса Архангельской области (Государственный центральный морской испытательный полигон ВМФ). При этом Центральный ядерный полигон Российской Федерации находится на архипелаге Новая Земля. Кофман также предполагает, что показанный в ролике запуск совершен на Новой Земле.
Авторы проекта Warzone вспоминают в связи с этим о непонятном выбросе в атмосферу радиоактивного вещества йод-131 в феврале прошлого года, источником которого был Кольский полуостров на севере России. Выброс йода-131, по их словам, был зафиксирован – среди десятков других изотопов – и в ходе испытаний ядерного двигателя в Неваде в 60-х годах.
Сразу четыре изотопа йода и два изотопа рутения
Правда, выброс одного изотопа йода без других радионуклидов вряд ли может быть следом испытания “грязной” ракеты с ядерным двигателем.
“Скорее всего, там были бы как минимум два изотопа и даже еще больше, – объясняет Гибалов. – Когда у нас течет, грубо говоря, из работающего реактора, то мы видим сразу четыре изотопа йода и два изотопа рутения (но это, по всей видимости, не относится к утечке рутения на Урале в прошлом году. – РС ). Если у нас потекло какое-то количество йода сквозь стенку, то дальше все эти четыре изотопа путешествуют вместе. И это все очень хорошо мониторится и определяется, метод широко используется. Мое мнение: в случае реальных полетов даже на Новой Земле с включенным ядерным двигателем, именно полетов, а не наземных стендовых испытаний, мониторинговые станции их заметят – правда, при условии, что реактор “течет”.
При штатной работе, утверждает эксперт, обнаружить след от его работы будет достаточно сложно: “Да, все равно происходит активация воздуха. К сожалению, самый долгоживущий изотоп, который можно при этом обнаружить – это аргон-41, у него примерно два часа период полного распада. У США есть самолеты, которые оборудованы детекторами всяких продуктов активации, продуктов распада. Но, думаю, таким самолетом можно зафиксировать след от ракеты, практически только пролетев через него в течение не такого большого времени”. Но отсутствие протечек у нового ядерного двигателя, как было сказано выше, крайне маловероятно.
Путин в своей речи заявил, что успешные испытания были проведены в конце прошлого года. "Ведомости" внесли странное дополнение к этой информации, сообщив со ссылкой на источник, близкий к ВПК, что радиационная безопасность при испытаниях ракеты была обеспечена, поскольку "ядерную установку на борту представлял электрический макет".
Реактор с точки зрения техники – просто нагреватель
Можно ли было запустить прототип ракеты, в котором вместо ядерного двигателя стоит заменяющая его электрическая установка? Гибалов говорит, что это не только возможно, но и вполне логично:
– Реактор с точки зрения техники – просто нагреватель, его очень легко заменить тепловыделяющими элементами из проволоки, по которой течет ток, обычными ТЭМами. Это было бы очень разумное решение при первых полетах ракеты, чтобы понять, насколько правильно спроектирована аэродинамика, система управления. Просто выбрасываем, допустим, будущую боеголовку, и заменяем ее полутонной батареек, которые дают тепловой эквивалент реактора, может быть, сниженной мощности. Делают они это очень недолго, 10, 20, 30 секунд, не больше минуты, но позволяют исследовать это все, не опасаясь катастрофы прямо в первом полете.
В интервью журналистке NBC Меган Келли Путин сказал , что тесты новых вооружений прошли хорошо, "над некоторыми системами еще нужно поработать, поднастроить, а некоторые уже поступили в войска и находятся на боевом дежурстве". На просьбу под запись дать ответ на вопрос "есть ли у вас работающая межконтинентальная ракета с ядерным двигателем, которая успешно прошла тестирование", Путин заявил: "Они все прошли его удачно. Просто разные системы находятся на разных стадиях готовности".
Все закрыто на 100%
Гибалов называет создание крылатой ракеты с ядерной энергетической установкой теоретически решаемой задачей, учитывая современный уровень технологий, но все равно крайне дорогой и ресурсоемкой. Он называет косвенные аргументы, указывающие на то, что в действительности ракеты, которую представил Совету Федерации Владимир Путин, может не существовать:
– В отличие от других новых видов оружия, озвученных президентом, у этой конструкции не было никаких следов. Например, про разработку "Сармата" известно давно. То там, то сям вылезали элементы конструкции, прикидки, научные статьи, был какой-то шлейф косвенных признаков, что ведется такая разработка. Можно, конечно, отсутствие этого шлейфа в случае с крылатой ракетой объяснять тем, что здесь были гайки закручены по-настоящему. Например, по разработкам современного ядерного оружия ничего невозможно найти, какое оружие разрабатывается, какие там используются технические принципы – это все абсолютно закрыто на 100%. Но тут же есть не только ядерная часть, тут есть еще ракетно-крылатая часть. И, как кажется мне и другим коллегам, были бы какие-то следы. Думаю, как минимум этот проект находится на довольно ранней стадии разработки.
Стратегический баланс
Уильям Перри, министр обороны США в администрации Билла Клинтона и эксперт по разоружению, пишет в Politico, что новые вооружения, анонсированные Путиным, ничего не меняют в балансе ядерного сдерживания: России не нужно изобретать новые средства для преодоления средств обороны США, “заходить с юга”, потому что у нее и так есть все возможности для этого: система противоракетной обороны, как неоднократно заявлял Вашингтон, не в состоянии противостоять массированному запуску межконтинентальных ракет, ее цель – отдельные залпы государств-парий вроде Северной Кореи, а Россия и США и так обладают возможностями уничтожить друг друга. Перри обеспокоен тем, что США могут втянуться в эту новейшую гонку с Россией – у кого “ядерная кнопка” больше.
И ты в грязи, и свинья довольна
О том же говорит и Льюис: “Гонка вооружений с русскими бессмысленна. Русские ведут ее сами с собой. Гонка с российским военно-промышленным комплексом – как борьба со свиньей: и ты в грязи, и свинья довольна”. Кофман не верит ни в то, что Россия нуждается в новых вооружениях, чтобы обеспечивать жизнеспособность ядерного сдерживания, ни в то, что они фундаментально меняют военный баланс с США. По мнению эксперта, “Россия не уверена в своих конвенционных [военных] возможностях в грядущие годы или вообще когда-нибудь”.
Выступление российского президента содержало явное послание: "ничего подобного ни у кого в мире пока нет", "с нами никто по существу не хотел разговаривать, нас никто не слушал. Послушайте сейчас". Но интересно, что Путин использует в качестве обоснования новых российских вооружений только развитие противоракетной обороны США, не обсуждая, например, совершенствование американских баллистических ракет, которое, как утверждают эксперты в статье “Как модернизация ядерных сил США подрывает стратегическую стабильность” , может изменить баланс сил сдерживания, особенно учитывая ограниченность российской системы раннего оповещения.
В том же выступлении Путин заявил, что “в обновленном обзоре ядерной стратегии США... снижается порог применения ядерного оружия” и что Россия может использовать ядерное оружие “только в ответ на применение против нее или ее союзников... оружия массового поражения или в случае агрессии... когда под угрозу поставлено само существование государства”.
Однако США видят именно у России "снижение порога" в использовании ядерных сил: “Уверенность России в том, что, использовав первыми ядерное оружие, в том числе оружие малой мощности, можно получить такое преимущество, отчасти основана на представлении Москвы о том, что обладание бóльшим количеством и разнообразием нестратегических ядерных средств обеспечивает превосходство в кризисной ситуации или в условиях более ограниченного конфликта. Недавние заявления России относительно этой формирующейся доктрины применения ядерного оружия можно расценить как снижение Москвой "ядерного порога", переступив который можно первыми применить ядерное оружие... Заставить Россию отказаться от таких иллюзий – стратегическая задача первостепенной важности… Повысить гибкость и многообразие ядерного потенциала США, в том числе допустив возможность использования ядерного оружия малой мощности, важно для сохранения способности предотвратить агрессию в масштабах региона. Это поднимет "ядерный порог" и будет способствовать тому, что потенциальные противники осознают невозможность получения преимущества за счет ограниченной ядерной эскалации, что в свою очередь снизит вероятность применения ядерного оружия”.
Космический двигатель «Росатома» позволит долететь до Марса за месяц
«Росатом» и «Роскосмос» совместно разрабатывают ядерный двигатель, который позволит долететь до Марса за месяц, заявил генеральный директор «Росатома» Сергей Кириенко, выступая в Совете Федерации.
По его словам, новый двигатель позволит не только долететь до Марса за месяц-полтора, но и вернуться назад, так как он будет сохранять возможность и ускорения, и маневрирования кораблем.
«Сегодняшние космические установки позволяют долететь до Марса за полтора года без возможности вернуться обратно и без возможности маневрирования», — уточнил Кириенко.
Источник: regnum.ru
Оригинал взят у marafonec в Ядерная энергетическая установка для ракет и подводных аппаратов - как это работаетВчера, без всякого преувеличения, мы стали свидетелями эпохального события, открывающего новые, совершенно фантастические перспективы для военной техники и (в перспективе) - энергетики и транспорта вообще.
Но для начала хотелось бы понять, как работает ядерная энергетическая установка для ракет и подводных аппаратов, о которой говорил Путин. Что именно в ней является движителем? Откуда берётся тяга? Не за счёт же вылетающих из сопла нейтронов...
Когда узнал со слов коллеги о том, что у нас созданы ракеты с практически неограниченной дальностью полёта, обалдел. Показалось, он что-то упустил, а слово "неограниченной" было упомянуто в каком-то узком смысле.
Но информация, полученная затем из первоисточника, сомнений не вызывала. Звучала, напомню, она так:
«Одно из них - создание малогабаритной сверхмощной ядерной энергетической установки, которая размещается в корпусе крылатой ракеты типа нашей новейшей ракеты Х-101 воздушного базирования или американского «Томагавка», но при этом обеспечивает в десятки раз - в десятки раз! - большую дальность полёта, которая является практически неограниченной.»
В услышанное невозможно было поверить, но не верить было нельзя - это сказал ОН. Включил мозг и тут же получил ответ. Да какой!
Ну, черти! Ну, гении! Нормальному человеку такое даже в голову не придёт!
Итак, до сих пор мы знали только о ядерных силовых установках для космических ракет. В космических ракетах обязательно есть вещество, которое, будучи разогретым или разогнанным ускорителем, питаемым ядерной силовой установкой, с силой выбрасывается из сопла ракеты и обеспечивает ей тягу.
Вещество при этом расходуется и время работы двигателя ограничено.
Такие ракеты уже были и ещё будут. А вот за счёт чего движется ракета нового типа, если её дальность является "практически неограниченной"?
Ядерная энергетическая установка для ракет
Чисто теоретически, кроме тяги на веществе, имеющемся в запасе на ракете, движение ракеты возможно за счёт тяги электрических двигателей с "пропеллерами" (винтовой двигатель). Электричество при этом производит генератор, питающийся от ядерной силовой установки.
Но такую массу без большого крыла на винтовой тяге, да ещё с винтами небольшого диаметра, в воздухе не удержать - слишком мала такая тяга. А это таки ракета, а не беспилотник.
Итого, остаётся самый неожиданный и, как оказалось, самый эффективный способ обеспечения ракеты веществом для тяги - взятие его из окружающего пространства.
Т.е., как бы это удивительно ни звучало, но новая ракета работает "на воздухе"!
В том смысле, что из её сопла вырывается именно разогретый воздух и более ничего! А воздух не закончится, пока ракета находится в атмосфере. Именно поэтому эта ракета - крылатая, т.е. её полёт проходит целиком в атмосфере.
Классические технологии ракет большой дальности старались сделать полёт ракеты выше, чтобы уменьшить трение о воздух и тем самым увеличить их дальность. Мы как всегда сломали шаблон и сделали ракету не просто большой, а неограниченной дальности именно в воздушной среде.
Неограниченная дальность полёта даёт возможность таким ракетам работать в режиме ожидания. Запущенная ракета прибывает в район патрулирования и нарезает там круги, ожидая доразведки данных о цели или прибытия цели в данный район. После чего неожиданно для цели немедленно её атакует.
Ядерная энергетическая установка для подводных аппаратов
Думаю, аналогично устроена и ядерная энергетическая установка для подводных аппаратов о которых говорил Путин. С той поправкой, что вместо воздуха используется вода.
Дополнительно об этом говорит то, что эти подводные аппараты обладают низкой шумностью. Известная торпеда "Шквал", разработанная ещё в советское время, имела скорость порядка 300 км/час, но была очень шумной. По сути это была ракета, летящая в воздушном пузыре.
За малошумностью же стоит новый принцип движения. И он - тот же самый, что и в ракете, потому что универсален. Была бы только окружающая среда минимально необходимой плотности.
Этому аппарату неплохо подошло бы название "Кальмар", потому что по сути это водомётный двигатель в "ядерном исполнении" :)
Что касается скорости, она кратно превосходит скорость самых быстрых надводных кораблей. Самые быстрые корабли (именно корабли, а не катера) имеют скорость до 100-120 км/час. Следовательно, с минимальным коэффициентом 2 получаем скорость 200-250 км/час. Под водой. И не очень шумно. И с дальностью в многие тысячи километров... Страшный сон наших недругов.
Относительно ограниченная по сравнению с ракетой дальность - временное явление и объясняется тем, что морская вода высокой температуры - очень агрессивная среда и материалы камеры, условно говоря, сгорания, имеют ограниченный ресурс. Со временем же дальность этих аппаратов может быть увеличена в разы только за счёт создания новых, более устойчивых материалов.
Ядерная энергетическая установка
Несколько слов о самой ядерной энергетической установке.
1. Поражает воображение фраза Путина:
«При объёме в сто раз меньше, чем у установок современных атомных подводных лодок, имеет большую мощность и в 200 раз меньшее время выхода на боевой режим, то есть на максимальную мощность.»
Опять одни вопросы.
Как они этого добились? Какие конструкторские решения и технологии применены?
Мысли такие.
1. Радикальное, на два порядка, увеличение отдачи мощности на единицу массы возможно только при условии приближения режима работы ядерного реактора к взрывному. При этом реактор надёжно управляется.
2. Поскольку околовзрывной режим работы обеспечивается надёжно, скорее всего, это реактор на быстрых нейтронах. На мой взгляд, только на них возможно безопасное использование столь критического режима работы. Кстати, для них топлива на Земле - на столетия.
3. Если же со временем мы узнаем, что это таки реактор на медленных нейтронах, я тем более снимаю шляпу перед нашими ядерщиками, потому что без официального заявления в это совершенно невозможно поверить.
В любом случае, смелость и изобретательность наших ядерщиков поразительна и достойна самых громких слов восхищения! Особенно приятно, что наши ребята умеют работать в тиши. А потом как грохнут новостью по голове - хоть стой, хоть падай! :)
Как это работает
Примерная, смысловая, схема работы двигателя ракеты на основе ядерной силовой установки выглядит так.
1. Открывается, условно говоря, впускной клапан. Набегающий воздушный поток попадает через него в камеру нагрева, которая постоянно разогрета от работы реактора.
2. Впускной клапан закрывается.
3. Воздух в камере нагревается.
4. Открывается выпускной клапан и воздух с большой скоростью вырывается из сопла ракеты.
5. Выпускной клапан закрывается.
Цикл повторяется с высокой частотой. Отсюда эффект непрерывной работы.
P.S. Описанный выше механизм, повторю, - смысловой. Он дан по просьбе читателей для лучшего понимания того, как этот двигатель может вообще работать. В реальности, не исключено, реализован прямоточный двигатель. Главное в данной статье - не определение типа двигателя, а выявление вещества (набегающего воздуха), которое используется в качестве единственного рабочего тела, дающего тягу ракете.
Безопасность
Использование открытия российских учёных в гражданском секторе тесно связано с безопасностью ядерной силовой установки. Не в смысле её возможного взрыва - думаю, этот вопрос решён, - а в смысле безопасности его выхлопа.
Защита малогабаритного ядерного двигателя явно меньше, чем у большого по размерам, поэтому нейтроны наверняка будут проникать в "камеру сгорания", а точнее, камеру разогрева воздуха, тем самым с некоторой вероятностью делая радиоактивным всё, что таковым можно в воздухе сделать.
Азот и кислород имеют радиоактивные изотопы с малым временем полураспада и не опасны. Радиоактивный углерод вещь долгоживущая. Но есть и хорошие новости.
Радиоактивный углерод образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей и так, так что свалить все на ядерные двигатели не получится. Но главное, концентрация углекислого газа в сухом воздухе составляет всего 0,02÷0,04%.
Учитывая же, что процент углерода, становящийся радиоактивным, величина ещё на несколько порядков меньшая, предварительно можно считать, что выхлоп ядерных двигателей не более опасен, чем выхлоп ТЭЦ, работающей на угле.
Более точная информация появится, когда дело подойдёт к гражданскому применению этих двигателей.
Перспективы
Честно говоря, от перспектив захватывает дух. Причём я уже говорю не о военных технологиях, здесь всё ясно, а о применении новых технологий в гражданском секторе.
Где могут быть применены ядерные силовые установки? Пока навскидку, чисто теоретически, в перспективе 20-30-50 лет.
1. Флот, в том числе гражданский, транспортный. Многое придётся переводить на подводные крылья. Зато скорость можно легко увеличить вдвое/втрое, а стоимость эксплуатации с годами будет только падать.
2. Авиация, прежде всего транспортная. Хотя, если безопасность с точки зрения опасности облучения окажется минимальной, возможно применение и для гражданских перевозок.
3. Авиация с вертикальным взлётом и посадкой. С использованием резервуаров со сжатым воздухом, пополняемых во время полёта. Иначе, на малых скоростях, необходимую тягу не обеспечить.
4. Локомотивы скоростных электропоездов. С использованием промежуточного электрогенератора.
5. Грузовые автомобили на электротяге. Тоже, разумеется, с использованием промежуточного электрогенератора. Это, думаю, будет в отдалённой перспективе, когда силовые установки удастся уменьшить ещё в несколько раз. Но исключать такой возможности я бы не стал.
Это уже не говоря о наземном/мобильном использовании ядерных электроустановок. Одна беда - для работы таких малогабаритных ядерных реакторов требуются не уран/плутоний, а гораздо более дорогие радиоактивные элементы, наработка которых в ядерных же реакторах пока очень и очень дорога и требует времени. Но и эта задача может быть со временем решена.
Друзья, обозначена новая эра в сфере энергетики и транспорта. Судя по всему, Россия станет лидером этих направлений на ближайшие десятилетия.
Примите мои поздравления.
Скучно не будет!
Константин Иванков
СПОСОБ ЗАПУСКА ЯДЕРНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, ОСНОВАННЫХ НА РЕАКЦИЯХ РЕЗОНАНСНО-ДИНАМИЧЕСКОГО ДЕЛЕНИЯ И СИНТЕЗА
(57) Реферат:
Сущность изобретения: способ запуска ядерных ракетных двигателей, основанных на реакциях резонансно-динамического деления и синтеза, заключается в том, что в активную зону - магнитную ловушку реактора - вводят до достижения заданной плотности газ исходных ядер синтеза и пар или газ из делящегося вещества. Затем на время инициирования реакций деления и синтеза в активную зону реактора вводят высокоэнергетические протоны, которые, вращаясь внутри реактора, генерируют нейтроны из ядер делящегося вещества. За счет соответствующего выбора энергии - релятивистской массы протонов - возбуждают электромагнитные и магнитоакустические волны, частота которых совпадает с частотой вращения исходных ядер синтеза, находящихся в приосевой области, и тем самым нагревают их до термоядерных температур. Кроме этого, высокоэнергетические протоны ионизируют ядра деления и синтеза, в результате чего они под действием скрещенных электрического и магнитного полей магнитной ловушки начинают вращаться вокруг продольной оси реактора с дрейфовой скоростью, обеспечивающей резонансное деление ядер делящегося вещества при их соударении с тепловыми нейтронами, вошедшими в активную зону реактора из замедлителя, в котором они были получены из быстрых нейтронов при их замедлении. После поджига совместных реакций деления и синтеза подача высокоэнергетических протонов прекращается. Однако она может быть продолжена при необходимости дополнительного снижения критической плотности делящегося вещества или получения дополнительной ядерной энергии. Технический результат заключается в обеспечении возможности совместного протекания реакций резонансно-динамического деления и термоядерного синтеза за счет использования высокоэнергетических протонов, ускоренных до энергии сотни МЭВ. 2 табл., 1 ил.
Но я лично думаю, что все проще: крылатая ракета стартует обычным образом, выходит на высоту и скорость, а далее работает прямоточный реактивный двигатель рельсотронной архитектуры, где импульсы разрядные питаются от небольшого реактора и порождают в воздухе поток плазмы - ионизированного воздуха. Это позволяет поддерживать режим полета на заданной скорости (рельсотронные ускорители позволяют создавать достаточно быстрый реактивный поток). Для аппарата основная задача: лететь на нужной скорости как можно дольше, поток пазмы - не радиоактивен, а в момент взрыва ракеты ядерная установка разрушается, добавляя радиоактивности в эпицентре. Вот такая схема, судя по всему, и реализуется в данном типе оружия - так получается крылатая ракета с ядерной энергетической установкой.
Наверное вы уже в курсе, что Путин в публичном выступлении рассказал про всякое новое оружее, которое разрабатывается в РФ и было там много чего более-менее известного ранее, кроме одного изделия: крылатой ракеты с "неограниченной дальностью за счет сверхмощной ядерной энергетической установки" в габаритах крылатых ракет "Томагавк" (0,53 м диаметром и весом 1400 кг) или Х-101 (0,74 м описанным диаметром и весом 2300 кг).
Резюмируя ощущения от показанного проекта можно сказать, что это крайнее удивление на грани недостоверности показанного. Попробую объяснить, почему.
Да, исторически разработки крылатых ракет с прямоточным ядерным воздушным двигателем были: это ракета SLAM в США с реактором TORY-II, концепт Avro Z-59 в Великобритании, проработки в СССР.
"Современный рендер концепта ракеты Avro Z-59, массой около 20 тонн."
Однако все эти работы шли в 60х как НИОКР разной степени глубины (дальше всех зашли США, о чем ниже) и продолжения в виде образцов на вооружении не получили. Не получили по той же причине, что и многие другие проработки Atom Age - самолеты, поезда, ракеты с ЯЭУ. Все эти варианты транспортных средств при некоторых плюсах, которые дает бешенная плотность энергии в ядерном топливе, имеют очень серьезные минусы - дороговизна, сложность эксплуатации, требования постоянной охраны, наконец неудовлетворительные результаты разработок, про которые обычно что мало известно (публикуя результаты НИОКР всем сторонам выгоднее выставлять достижения и скрывать неудачи).
В частности, для крылатых ракет гораздо проще создать носитель (подводную лодку или самолет), который "подтащит" множество кр к месту пуска, чем морочится с небольшим парком (а большой парк освоить невероятно сложно) крылатых ракет, запускаемых со своей территории. Универсальное, дешевое, массовое средство победило в итоге малосерийное, дорогое и с неоднозначными плюсами. Атомные крылатые ракеты не пошли дальше наземных испытаний.
Этот концептуальный тупик 60х годов КР с ЯЭУ, на мой взгляд, актуален и сейчас, поэтому основной вопрос к показанному "зачем??". Но еще более выпуклым его делают проблемы, которые возникают при разработке, испытаниях и эксплуатации подобного оружия, о чем говорим дальше.
Итак, начнем с реактора. Концепты SLAM и Z-59 были трехмаховым низколетящими ракетами внушительных габаритов и массы (20+ тонн после сброса стартовых ускорителей). Страшно затратный низколетящий сверхзвук позволял по максимуму использовать наличие практически не ограниченного источника энергии на борту, кроме того, важной чертой ядерного воздушного реактивного двигателя является улучшения кпд работы (термодинамического цикла, прямоточный ВРД) при росте скорости, т.е. та же идея, но на скоростях в 1000 км/ч имела бы гораздо более тяжелый и габаритный двигатель. Наконец, 3М на высоте в сотню метров в 1965 году означало неуязвимость для ПВО.
Получается, что раньше концепция КР с ЯЭУ "завязывалась" на высокой скорости, где преимущества концепции были сильными, а конкуренты с углеводородным топливом ослабевали.
Показанная же ракета, на мой взгляд, околозвуковая или слабосверхзвуковая (если, конечно, верить, что на видео именно она). Но при этом габарит реактора уменьшился значительно по сравнению с TORY-II от ракеты SLAM, где он составлял аж 2 метра включая радиальный отражатель нейтронов из графита
"Активная зона первого тестового реактора TORY-II-A во время сборки. "
Можно ли вообще уложить реактор в диаметр 0,4-0,6 метра? Начнем с принципиально минимального реактора - болванки из Pu239. Хороший пример реализации такой концепции - космический реактор Kilopower, где, правда, используется U235. Диаметр активной зоны реактора всего 11 сантиметров! Если перейти на плутоний 239 размеры АЗ упадут еще в 1,5-2 раза.
Теперь от минимального размера мы начнем шагать к реальном ядерному воздушному реактивному двигателю, вспоминая про сложности. Самым первым к размеру реактора добавляется размер отражателя - в частности в Kilopower BeO утраивает размеры. Во-вторых мы не можем использовать болванку U или Pu - они элементарно сгорят в потоке воздуха буквально через минуту. Нужна оболочка, например из инкалоя, который противостоит мгновенному окислению до 1000 С, или других никелевых сплавов с возможным покрытием керамикой. Внесение большого количества материала оболочек в АЗ сразу в несколько раз увеличивает необходимое количество ядерного топлива - ведь "непродуктивное" поглощение нейтронов в АЗ теперь резко выросло!
"Размер всего ПВРД с ЯЭУ TORY-II"
Более того, металлическая форма U или Pu теперь не годится - эти материалы и сами не тугоплавкие (плутоний вообще плавится при 634 С), так еще и взаимодействуют с материалом металлических оболочек. Переводим топливо в классическую форму UO2 или PuO2 - получаем еще одно разбавление материала в АЗ, теперь уже кислородом.
Наконец, вспоминаем предназначение реактора. Нам нужно прокачивать через него много воздуха, которому мы будем отдавать тепло. примерно 2/3 пространства займут "воздушные трубки".
"TORY-IIC. Твэлы в активно зоне представляю собой шестигранные полые трубки из UO2, покрытые защитной керамической оболочкой, собранные в инкалоевых ТВС."
В итоге минимальный диаметр АЗ вырастает до 40-50 см (для урана), а диаметр реактора с 10-сантиметровым бериллиевым отражателем до 60-70 см. Мои наколеночные прикидки "по подобию" подтверждаются проектом ядерного реактивного двигателя MITEE, предназначенного для полетов в атмосфере Юпитера. Этот совершенно бумажный проект (например температура АЗ предусматривается в 3000 К, а стенки из бериллия, выдерживающего от силы 1200 К) имеет рассчетный по нейтронике диаметр АЗ в 55.4 см, при том, что охлаждение водородом позволяет слегка уменьшить размеры каналов, по которым прокачивается теплоноситель.
"Сечение активной зоны атмосферного реактивного ядерного двигателя MITEE и минимальные достижимые массы для различных вариантов геометрии АЗ - в скобках обозначены отношения длины к шагу твела (первай цифра), количество твэлов (вторая цифра), количество элементов отражателя (тертяя цифра) для разных композиций. Небезинтересен вариант с топливом в виде Америция 242m и отражателем из жидкого водорода:)"
На мой взгляд воздушный ядерный реактивный двигатель можно впихнуть в ракету диаметром около метра, что впрочем, все же не кардинально больше озвученных 0,6-0,74 м, но все же настораживает.
Так или иначе, ЯЭУ будет иметь мощность ~несколько мегаватт, питаемые ~10^16 распадов в секунду. Это означает, что сам реактор будет создавать радиационное поле в несколько десятков тысяч рентген у поверхности, и до тысячи рентген вдоль всей ракеты. Даже установка нескольких сот кг секторной защиты не сильно снизит эти уровни, т.к. нейтронны и гамма-кванты будут отражаться от воздуха и "обходить защиту". За несколько часов такой реактор наработает ~10^21-10^22 атомов продуктов деления c с активностью в несколько (несколько десятков) петабеккерелей который и после остановки создадут фон в несколько тысяч рентген возле реактора. Конструкция ракеты будет активирована до примерно 10^14 Бк, хотя изотопы будут в основном бета-излучателями и опасны только тормозным рентгеном. Фон от самой конструкции может достигать десятки рентген на расстоянии 10 метров от корпуса ракеты.
"Рентген ракеты SLAM. Все приводы пневматические, аппаратура управления находится в капсуле, ослабляющей излучение."
Все эти "веселости" дают представление, что и разработка и испытания подобной ракеты - задача на грани возможного. Необходимо создать целый набор радиационно-стойкого навигационного и управляющего оборудования, испытать это все довольно комплексным образом (радиация, температура, вибрации - и все это на статистику). Летные испытания с работающим реактором в любой момент могут превратиться в радиационную катастрофу с выбросом от сотен террабеккерелей до единиц петабеккерелей. Даже без катастрофических ситуаций весьма вероятная разгерметизация отдельных твэлов и выброс радионуклидов.
Конечно, в России до сих пор есть Новоземельский полигон на котором можно проводить такие испытания, однако это будет противоречить духу договора о запрещении испытаний ядерного оружия в трех средах (запрещение вводилось с целью недопущения планомерного загрязнения атмосферы и океана радинуклидами).
Наконец, интересно, кто в РФ мог бы заниматься разработкой подобного реактора. Традиционно изначально высокотемпературными реакторами занимался Курчатовский институт (общее проектирование и расчеты), Обнинский ФЭИ (экспериментальная отработка и топливо), НИИ "Луч" в Подольске (топливо и технологии материалов). Позже к проектированию подобных машин подключился коллектив НИКИЭТ (например реакторы ИГР и ИВГ - прообразы активной зоны ядерного ракетного двигателя РД-0410). Сегодня НИКИЭТ обладает коллективом конструкторов, которые выполняют работы по проектированию реакторов (высокотемпературный газоохлаждаемый РУГК, быстрые реакторы МБИР, БРЕСТ), а ФЭИ и "Луч" продолжают заниматься сопутствующими расчетами и технологиями соотвественно. Курчатовский институт же в последние десятилетия больше перешел к теории ядерных реакторов
Резюмируя, хочется сказать, что создание крылатой ракеты с воздушным реактивным двигателеям с ЯЭУ является в целом выполнимой задачей, но одновременно крайне дорогой и сложной, требующей значимой мобилизации людских и финансовых ресурсов, как мне кажется в большей степени, чем все остальные озвученные проекты ("Сармат", "Кинжал", "Статус-6", "Авангард"). Очень странно, что эта мобилизация не оставила ни малейшего следа. А главное, совершенно не понятно, в чем польза от получения подобных образцов вооружений (на фоне имеющихся носителей), и как они могут перевесить многочисленные минусы - вопросы радиционной безопасности, дороговизны, несовместимости с договорами о сокращении стратегических вооружений.
P.S. Впрочем "источники" уже начинают смягчать ситуацию: "Источник, близкий к ВПК, рассказал «Ведомостям», что радиационная безопасность при испытаниях ракеты была обеспечена. Ядерную установку на борту представлял электрический макет, говорит источн
Обратился с посланием к Федеральному собранию. Та часть его речи, в которой затрагивались вопросы обороны, стала предметом для оживленной дискуссии. Глава государства представил новое вооружение.
Речь идет о размещении малогабаритной сверхмощной ядерной энергетической установки в корпусе крылатой ракеты Х-101 «воздух-земля».
militaryrussia.ru Крылатая ракета Х-101 Поскольку такая ракета, несущая ядерную боевую часть, не имеет ограничения по дальности полета, а траекторию ее движения невозможно предсказать, она сводит на нет результативность любой ПРО и ПВО, а значит, имеет потенциальную возможность нанести непоправимый ущерб любой стране мира. По словам президента, в конце 2017 года прошло успешное испытание этого оружия. И ничего подобного ни у кого в мире пока нет.
Некоторые западные СМИ со скепсисом отнеслись к информации, которую озвучил Путин. Так некий американский чиновник, знающий состояние российского ВПК, в разговоре с CNN усомнился в том, что описанное оружие существует. Собеседник агентства сообщил, что США наблюдали небольшое количество российских испытаний ядерной крылатой ракеты и видели все аварии, которыми те сопровождались. «В любом случае, если Россия когда-либо нападет на США, она будет встречена подавляющей силой», - резюмировал чиновник.
Не остались в стороне и эксперты в России. Так, издание The Insider взяло комментарий у руководителя Института космических проблем Ивана Моисеева , который счел, что у крылатой ракеты не может быть ядерного двигателя.
«Такие вещи невозможны, да и не нужны, в общем-то. Нельзя на крылатую ракету ставить ядерный двигатель. Да и нет таких двигателей. Есть в разработке один такой двигатель мегаваттного класса, но он космический и, конечно, никаких испытаний в 2017 году не могло проводиться», - рассказал изданию Моисеев.
«Были некие подобные разработки в Советском Союзе, но все идеи поставить ядерные двигатели на воздушные, а не космические средства - самолеты, крылатые ракеты - были отброшены в 50-х годах прошлого века», - добавил он.
У СССР действительно были ядерные энергетические установки для ракет. Работа по их созданию стартовала в 1947 году. Не отставала от СССР и Америка. В 1961 Джон Кеннеди назвал программу по созданию ракеты с ядерным ракетным двигателем одним из четырех приоритетных направлений в завоевании космоса. Но поскольку финансирование было сфокусировано на Лунной программе, денег на разработку ядерного двигателя не хватило, и программа была закрыта.
В отличие от США Советский Союз работу над ядерными двигателями продолжил. Их разработкой занимались такие ученые, как Мстислав Келдыш, Игорь Курчатов и Сергей Королев , которые, в отличие от эксперта из Института космических проблем, оценивали возможности создания ракет с ядерными источниками энергии достаточно высоко.
В 1978 году состоялся пуск первого ядерного ракетного двигателя 11Б91, затем последовали еще две серии испытаний - второго и третьего аппаратов 11Б91-ИР-100.
Словом, у СССР появились спутники с ядерными источниками энергии. 24 января 1978 разразился грандиозный международный скандал. На территорию Канады рухнул «Космос-954» - советский спутник космической разведки с ядерной энергетической установкой на борту. Часть территорий признали радиоактивно зараженными. Жертв среди населения не было. Оказалось, что за спутником пристально следила американская разведка, которая знала, что на устройстве есть ядерный источник энергии.
Из-за скандала СССР пришлось почти на три года отказаться от запусков подобных спутников и серьезно усовершенствовать систему радиационной безопасности.
30 августа 1982 года с Байконура стартовал еще один спутник-шпион с ядерным двигателем - Космос-1402. После выполнения задания устройство было уничтожено системой радиационной безопасности реактора, которая раньше отсутствовала.
Каждые несколько лет какой-нибудь
новый подполковник открывает для себя «Плутон».
После этого он звонит в лабораторию,
чтобы узнать дальнейшую судьбу ядерного ПВРД.
Модная нынче тема, но мне представляется, что гораздо интереснее ядерный прямоточный воздушно-реактивный двигатель, ведь ему не надо таскать с собой рабочее тело.
Предполагаю, что в послании Президента речь шла именно о нем, но почему-то все сегодня начали постить про ЯРД???
Соберу-ка я тут все в одном месте. Прелюбопытные мысли, скажу я вам, появляются, когда вчитаешься в тему. И очень неудобные вопросы.
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД; англоязычный термин — ramjet, от ram — таран) — реактивный двигатель, является самым простым в классе воздушно-реактивных двигателей (ВРД) по устройству. Относится к типу ВРД прямой реакции, в которых тяга создается исключительно за счёт реактивной струи, истекающей из сопла. Необходимое для работы двигателя повышение давления достигается за счёт торможения встречного потока воздуха. ПВРД неработоспособен при низких скоростях полёта, тем более — при нулевой скорости, для вывода его на рабочую мощность необходим тот или иной ускоритель.
Во второй половине 1950-х годов, в эпоху холодной войны, в США и СССР разрабатывались проекты ПВРД с ядерным реактором.
Автор фото: Leicht modifiziert aus http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pluto1955.jpg
Источником энергии этих ПВРД (в отличие от остальных ВРД) является не химическая реакция горения топлива, а тепло, вырабатываемое ядерным реактором в камере нагрева рабочего тела. Воздух из входного устройства в таком ПВРД проходит через активную зону реактора, охлаждая его, нагревается сам до рабочей температуры (около 3000 К), а затем истекает из сопла со скоростью, сравнимой со скоростями истечения для самых совершенных химических ЖРД. Возможное назначения летательного аппарата с таким двигателем:
- межконтинентальная крылатая ракета-носитель ядерного заряда;
- одноступенчатый воздушно-космический самолёт.
В обеих странах были созданы компактные малоресурсные ядерные реакторы, которые вписывались в габариты большой ракеты. В США по программам исследований ядерного ПВРД «Pluto» и «Tory» в 1964 году были проведены стендовые огневые испытания ядерного прямоточного двигателя «Tory-IIC» (режим полной мощности 513 МВт в течение пяти минут с тягой 156 кН). Лётные испытания не проводились, программа была закрыта в июле 1964 года. Одна из причин закрытия программы — совершенствование конструкции баллистических ракет с химическими ракетными двигателями, которые вполне обеспечили решение боевых задач без применения схем с сравнительно дорогостоящими ядерными ПВРД.
Про вторую в российских источниках сейчас не принято говорить...
В проекте «Плутон» должна была использоваться тактика полета на низких высотах. Данная тактика обеспечивала скрытность от радаров системы ПВО СССР.
Для достижения скорости, на которой работал бы прямоточный воздушно-реактивный двигатель, «Плутон» должен был с земли запускаться при помощи пакета обычных ракетных ускорителей. Запуск ядерного реактора начинался только после того, как «Плутон» достигал высоты крейсерского полета и достаточно удалялся от населенных районов. Ядерный двигатель, дающий практически неограниченный радиус действия, позволял ракете летать над океаном кругами в ожидании приказа перехода на сверхзвуковую скорость к цели в СССР.
Эскизный проект SLAM
Было принято решение провести статическое испытание полномасштабного реактора, который предназначался для прямоточного двигателя.
Поскольку после запуска реактор «Плутона» становился чрезвычайно радиоактивным, его доставка на место испытаний осуществлялась по специально построенной полностью автоматизированной железнодорожной линии. По данной линии реактор перемещаться на расстояние примерно двух миль, которые разделяли стенд статических испытаний и массивное «демонтажное» здание. В здании «горячий» реактор демонтировался для проведения обследования при помощи оборудования, управляемого дистанционно. Ученые из Ливермора наблюдали за процессом испытаний с помощью телевизионной системы, которая размещалась в жестяном ангаре далеко от испытательного стенда. На всякий случай ангар оборудовался противорадиационным укрытием с двухнедельным запасом пищи и воды.
Только чтобы обеспечить поставки бетона необходимого для строительства стен демонтажного здания (толщина составляла от шести до восьми футов), правительство Соединенных Штатов приобрело целую шахту.
Миллионы фунтов сжатого воздуха хранились в трубах, использующихся в нефтедобыче, общей протяженностью 25 миль. Данный сжатый воздух предполагалось использовать для имитации условий, в которых прямоточный двигатель оказывается во время полета на крейсерской скорости.
Чтобы обеспечить в системе высокое воздушное давление, лаборатория позаимствовала с базы подводных лодок (Гротон, шт. Коннектикут) гигантские компрессоры.
Для проведения теста, во время которого установка работала на полной мощности в течение пяти минут, требовалось прогонять тонну воздуха через стальные цистерны, которые заполнялись более чем 14 млн. стальных шариков, диаметром 4 см. Данные цистерны нагревались до 730 градусов при помощи нагревательных элементов, в которых сжигали нефть.
Установленный на железнодорожной платформе, Тори-2С готов к успешным испытаниям. Май 1964 года
14 мая 1961 г. инженеры и ученые, находящиеся в ангаре, откуда управлялся эксперимент, задержали дыхание — первый в мире ядерный прямоточный реактивный двигатель, смонтированный на ярко-красной железнодорожной платформе, возвестил о своем рождении громким ревом. Тори-2А запустили всего на несколько секунд, во время которых он не развивал своей номинальной мощности. Однако считалось, что тест являлся успешным. Самым важным стало то, что реактор не воспламенился, чего крайне опасались некоторые представители комитета по атомной энергетике. Почти сразу после испытаний Меркл приступил к работам по созданию второго реактора «Тори», который должен был иметь большую мощность при меньшей массе.
Работы по Тори-2B дальше чертежной доски не продвинулись. Вместо него ливерморцы сразу построили Тори-2C, который нарушил безмолвие пустыни спустя три года после испытаний первого реактора. Спустя неделю данный реактор был вновь запущен и проработал на полной мощности (513 мегаватт) в течение пяти минут. Оказалась что радиоактивность выхлопа значительно меньше ожидаемой. На этих испытаниях также присутствовали генералы ВВС и чиновники из комитета по атомной энергетике.
В это время заказчиков из Пентагона, финансировавших проект «Плутон», начали одолевать сомнения. Поскольку ракета запускалась с территории США и летела над территорией американских союзников на малой высоте, чтобы избежать обнаружения системами ПВО СССР, некоторые военные стратеги задумались — а не будет ли ракета представлять для союзников угрозу? Еще до того как ракета «Плутон» сбросит бомбы на противника, она сначала оглушит, раздавит и даже облучит союзников. (Ожидалось, что от Плутона, пролетающего над головой, уровень шума на земле будет составлять около 150 децибел. Для сравнения — уровень шума ракеты, отправившей американцев на Луну (Сатурн-5), на полной тяге составила 200 децибел). Разумеется, разорванные барабанные перепонки были бы наименьшей проблемой, если бы вы оказались под пролетающим над вашей головой обнаженным реактором, который изжарил бы вас как цыпленка гамма- и нейтронным излучением.
Тори-2C
Хотя создатели ракеты утверждали, что «Плутон» изначально по своей сути также неуловим, военные аналитики выражали недоумение — как нечто такое шумное, горячее, большое и радиоактивное может оставаться незамеченным на протяжении времени, которое необходимо для выполнения задачи. В это же время военно-воздушные силы США уже начали развертывать баллистические ракеты «Атлас» и «Титан», которые были способны достичь целей на несколько часов раньше летающего реактора, и противоракетная система СССР, страх перед которой стал основным толчком для создания «Плутона», так и не стала для баллистических ракет помехой, несмотря на успешно проведенные испытательные перехваты. Критики проекта придумали собственную расшифровку аббревиатуры SLAM — slow, low, and messy — медленно, низко и грязно. После успешных испытаний ракеты «Полярис» флот, изначально проявлявший интерес к использованию ракет для пусков с подводных лодок или кораблей, также начал покидать проект. И, наконец, стоимость каждой ракеты составляла 50 миллионов долларов. Внезапно «Плутон» стал технологией, которой нельзя найти приложения, оружием, у которого не было подходящих целей.
Однако последним гвоздем в гроб «Плутона» стал всего один вопрос. Он настолько обманчиво простой, что можно извинить ливерморцев за то, что они ему сознательно не уделили внимания. «Где проводить летные испытания реактора? Как убедить людей в том, что во время полета ракета не потеряет управление и не полетит над Лос-Анджелесом или Лас-Вегасом на малой высоте?» — спрашивал физик ливерморской лаборатории Джим Хэдли, который до самого конца работал над проектом «Плутон». В настоящее время он занимается обнаружением ядерных испытаний, которые проводятся в других странах, для подразделения Z. По признанию самого Хэдли, не было никаких гарантий, что ракета не выйдет из под контроля и не превратится в летающий Чернобыль.
Было предложено несколько вариантов решения данной проблемы. Одно из них - запуск Плутона около острова Уэйк, где ракета летала бы, нарезая восьмерки над принадлежащей Соединенным Штатам частью океана. «Горячие» ракеты предполагалась затапливать на глубине 7 километров в океане. Однако даже тогда, когда комиссия по атомной энергетике склоняла мнение людей думать о радиации как о безграничном источнике энергии, предложения сбрасывать множество загрязненных радиацией ракет в океан было вполне достаточно, чтобы работы приостановили.
1 июля 1964 г, спустя семь лет и шесть месяцев с начала работ, проект «Плутон» закрыли комиссия по атомной энергетике и военно-воздушные силы.
По словам Хэдли, каждые несколько лет какой-нибудь новый подполковник военно-воздушных сил открывает для себя «Плутон». После этого он звонит в лабораторию, чтобы узнать дальнейшую судьбу ядерного ПВРД. Энтузиазм у подполковников пропадает сразу же после того как Хэдли рассказывает о проблемах с радиацией и летными испытаниями. Больше одного раза никто Хэдли не звонил.
Если кого-то захочет вернуть к жизни «Плутон», то, возможно, ему удастся найти несколько новобранцев в Ливерморе. Однако их много не будет. Идею того, что могло стать адским безумным оружием, лучше оставить в прошлом.
Технические характеристики ракеты SLAM:
Диаметр — 1500 мм.
Длинна — 20000 мм.
Масса — 20 тонн.
Радиус действия — не ограниченный (теоретически).
Скорость на уровне моря — 3 Маха.
Вооружение — 16 термоядерных бомб (мощность каждой 1 мегатонна).
Двигатель — ядерный реактор (мощность 600 мегаватт).
Система наведения — инерциальная + TERCOM.
Максимальная температура обшивки — 540 градусов Цельсия.
Материал планера — высокотемпературная, нержавеющая сталь Рене 41.
Толщина обшивки — 4 — 10 мм.
Тем не менее, ядерный ПВРД перспективен как двигательная система для одноступенчатых воздушно-космических самолётов и скоростной межконтинентальной тяжёлой транспортной авиации. Этому способствует возможность создания ядерного ПВРД, способного работать на дозвуковых и нулевых скоростях полёта в режиме ракетного двигателя, используя бортовые запасы рабочего тела. То есть, например, воздушно-космический самолёт с ядерным ПВРД стартует (в том числе взлетает), подавая в двигатели рабочее тело из бортовых (или подвесных) баков и, уже достигнув скоростей от М = 1, переходит на использование атмосферного воздуха.
Как заявил президент РФ В. В. Путин, в начале 2018 года «состоялся успешный пуск крылатой ракеты с ядерной энергоустановкой». При этом, по его заявлению, дальность такой крылатой ракеты "неограниченная".
Интересно, а в каком регионе проводились испытания и почему их проушехлопили соответствующие службы мониторинга за ядерными испытаниями. Или все-таки осенний выброс рутения-106 в атмосфере как-то связан с этими испытаниями? Т.е. челябинцев не только присыпали рутением, но еще и поджарили?
А куда упала эта ракета можно узнать? Проще говоря, где расколотили ядерный реактор? На каком полигоне? На Новой Земле?
**************************************** ********************
А теперь немного почитаем про ядерные ракетные двигатели, хотя это совсем другая история
Я́дерный раке́тный дви́гатель (ЯРД) — разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги. Бывают жидкостными (нагрев жидкого рабочего тела в нагревательной камере от ядерного реактора и вывод газа через сопло) и импульсно-взрывными (ядерные взрывы малой мощности при равном промежутке времени).
Традиционный ЯРД в целом представляет собой конструкцию из нагревательной камеры с ядерным реактором как источником тепла, системы подачи рабочего тела и сопла. Рабочее тело (как правило — водород) подаётся из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу. Существуют различные конструкции ЯРД: твёрдофазный, жидкофазный и газофазный — соответствующие агрегатному состоянию ядерного топлива в активной зоне реактора — твёрдое, расплав или высокотемпературный газ (либо даже плазма).
Ист.
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1822546
РД-0410 (Индекс ГРАУ — 11Б91, известен также как «Иргит» и «ИР-100») — первый и единственный советский ядерный ракетный двигатель 1947-78 гг. Был разработан в конструкторском бюро «Химавтоматика», Воронеж.
В РД-0410 был применён гетерогенный реактор на тепловых нейтронах. Конструкция включала в себя 37 тепловыделяющих сборок, покрытых теплоизоляцией, отделявшей их от замедлителя. Проект
ом предусматривалось, что поток водорода вначале проходил через отражатель и замедлитель, поддерживая их температуру на уровне комнатной, а затем поступал в активную зону, где нагревался при этом до 3100 К. На стенде отражатель и замедлитель охлаждались отдельным потоком водорода. Реактор прошёл значительную серию испытаний, но ни разу не испытывался на полную длительность работы. Внереакторные узлы были отработаны полностью.
********************************
А это американский ядерный ракетный двигатель. Его схема была на заглавной картинке
Автор: NASA - Great Images in NASA Description, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378
NERVA (англ. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) — совместная программа Комиссии по атомной энергии США и НАСА по созданию ядерного ракетного двигателя (ЯРД), продолжавшаяся до 1972 года.
NERVA продемонстрировал, что ЯРД вполне работоспособен и подходит для исследования космоса, и в конце 1968 года SNPO подтвердил, что новейшая модификация NERVA, NRX/XE, отвечает требованиям для пилотируемого полета на Марс. Хотя двигатели NERVA были построены и испытаны в максимально возможной степени и считались готовыми к установке на космический аппарат, бо́льшая часть американской космической программы была отменена администрацией президента Никсона.
NERVA была оценена AEC, SNPO и НАСА как высокоуспешная программа, достигшая или даже превысившая свои цели. Главная цель программы заключалась в «создании технической базы для систем ядерных ракетных двигателей, которые будут использоваться в разработке и развитии двигательных установок для космических миссий». Практически все космические проекты, использующие ЯРД, основаны на конструкциях NERVA NRX или Pewee.
Марсианские миссии стали причиной упадка NERVA. Члены Конгресса из обеих политических партий решили, что пилотируемый полет на Марс будет молчаливым обязательством для Соединенных Штатов в течение десятилетий поддерживать дорогостоящую космическую гонку. Ежегодно программа RIFT задерживалась и цели NERVA усложнялись. В конце концов, хотя двигатель NERVA прошёл много успешных испытаний и имел мощную поддержку Конгресса, он никогда не покидал Землю.
В ноябре 2017 года Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (China Aerospace Science and Technology Corporation, CASC) опубликовала дорожную карту развития космической программы КНР на период 2017—2045 годы. Она предусматривает, в частности, создание многоразового корабля, работающего на ядерном ракетном двигателе.