Пентагон движется вперед к созданию ядерно-космического двигателя

В 60-х и 70-х годах прошлого века США и Советский Союз отчаянно пытались создать ядерный двигатель. И даже разработали несколько прототипов. Наиболее известными из них являются совместная программа НАСА и Комиссии по атомной энергии США – NERVA, а также советская программа по созданию ядерного двигателя РД-0410.

Однако ни одно из созданных устройств никогда не использовалось для космических полетов. Почему? Для этого есть несколько причин, которые мы обсудим в следующих строках. Важно то, что Пентагон сейчас продвигается к созданию такой системы космических путешествий.

Все, что вам нужно знать о ядерных двигателях

Во-первых, давайте посмотрим, как работает ядерно-тепловой двигатель. Тяга, которую развивает такое устройство, происходит от использования ядерного реактора деления для нагрева низкомолекулярного топлива. В этом качестве предлагается использовать водород. При быстром нагреве атомы водорода получают колоссальное количество кинетической энергии и выбрасываются с очень высокой скоростью, создавая реактивную тягу. Это просто.

Использование двигательной установки этого типа дает огромные преимущества по сравнению с обычными ракетными двигателями. Так как демонстрирует высокую эффективность. Ядерный двигатель способен генерировать удельные импульсы (I_зр) более 800 секунд. Для сравнения, обычная химическая тяга обычно обеспечивает I_зр от 300 до 450 секунд. Разница очевидна.

Что касается недостатков, то наиболее важным из них является выброс радиоактивного материала через сопло. Хотя это перестает быть проблемой, если двигатель запускается в космосе. Также необходимо учитывать генерируемое излучение, которое может повлиять как на электронику, так и на живые существа. Также можно отметить плохое соотношение развиваемой тяги к собственной массе изделия. И высокая цена за ядерный двигатель.

Из плюсов можно добавить, что неактивированный ядерный двигатель не радиоактивен.

Недостатки

Но, пожалуй, главный недостаток ядерных тепловых двигателей заключается в том, что их эффективность хоть и высока, но не особенно впечатляет. Особенно если сравнивать с другими перспективными силовыми установками. (Например, ионная силовая установка может легко доставлять от 2000 до 5000 л._зр секунд. Хотя тяга, которую обеспечивают эти типы двигателей, обычно мизерная).

Этот факт стал причиной того, что космические агентства и симпатизирующие им организации посчитали, что с внедрением такого двигателя обязательно возникнут трудности. И его недостатки не перевешивают достоинств.

10 вещей, которые нужно знать о том, что происходит сегодня в этом направлении

Запуск программы DRACO

В 2020 году Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) запустило программу DRACO. Его цель – разработать тепловой ядерный двигатель, который можно было бы использовать для полетов в космос.

General Atomics

9 апреля 2021 года DARPA заключило с General Atomics контракт на 22 миллиона долларов на разработку компактного ядерного реактора, который можно будет использовать в ядерном двигателе.

Сила тяжести

Удельный вес этого устройства должен быть аналогичен удельному весу обычного химического двигателя. Но я_зр должно быть в два-пять раз выше.

Крайний срок

У General Atomics есть полтора года, чтобы спроектировать подходящий реактор для первой фазы программы. Реактор должен быть типа HALEU (High-Assay Low-Enriched Uranium), то есть он будет содержать 20% урана-235.

Основной

Предположительно, в финальном дизайне будет использован цельный сердечник. То же, что и в программах 1960-х годов. Но не жидкое или газовое ядро. Да, их использование в принципе может значительно повысить эффективность двигателя. Однако это сильно усложнит конструкцию.

Космический аппарат программы DRACO

Позже DARPA объявило о контрактах на разработку корабля программы DRACO. Согласно обнародованной информации, Lockheed Martin получила 2,9 миллиона долларов, а Blue Origin – 2,5 миллиона долларов.

Когда?

Обе компании приступят к разработке своих концептуальных кораблей после того, как General Atomics завершит проектирование реактора.

Строительство

Однако совершенно очевидно, что этих денег недостаточно для создания космического корабля, на котором будет установлен тепловой ядерный двигатель. Скорее всего, речь идет только о стадии эскизного проектирования.

Атмосфера Земли

Как обсуждалось в начале этой статьи, ядерные двигатели не опасны при запуске на орбиту в выключенном состоянии. Но после запуска все меняется. И нужно быть очень осторожным, чтобы не попасть в атмосферу Земли.

Подобные инициативы

Программа DRACO – не единственная инициатива США по возрождению ядерных тепловых двигателей. У НАСА тоже есть своя программа. Его цель – также разработать ядерный двигатель. И НАСА даже подписало контракт на 9,4 миллиона долларов с BWX Technologies на определение общих проектных параметров реактора нового ядерного двигателя.