Ko'pincha astronavtika haqidagi umumiy o'quv nashrlarida yadroviy raketa dvigateli (NRE) va yadroviy raketa elektr harakat tizimi (NRE) o'rtasidagi farq ajratilmaydi. Biroq, bu qisqartmalar nafaqat yadro energiyasini raketa zarbasiga aylantirish tamoyillaridagi farqni, balki kosmonavtika rivojlanishining juda dramatik tarixini ham yashiradi.

Tarixning dramatik jihati shundan iboratki, agar SSSRda ham, AQShda ham asosan iqtisodiy sabablarga ko'ra to'xtatilgan yadroviy harakat va yadroviy harakatlanish bo'yicha tadqiqotlar davom etganida, odamlarning Marsga parvozlari allaqachon odatiy holga aylangan bo'lar edi.

Hammasi ramjet yadroli dvigatelli atmosfera samolyotlari bilan boshlandi

AQSh va SSSR konstruktorlari tashqi havoni tortib, uni ulkan haroratgacha qizdira oladigan “nafas oluvchi” yadroviy qurilmalarni ko'rib chiqdilar. Ehtimol, bu kuchlanishni yaratish printsipi faqat o'rniga ramjet dvigatellaridan olingan raketa yoqilg'isi Uran dioksidi 235 atom yadrolarining bo'linish energiyasi ishlatilgan.

AQShda bunday dvigatel Pluton loyihasi doirasida ishlab chiqilgan. Amerikaliklar yangi dvigatelning ikkita prototipini yaratishga muvaffaq bo'lishdi - Tory-IIA va Tory-IIC, ular hatto reaktorlarni quvvat bilan ta'minlaydi. O'rnatish quvvati 600 megavatt bo'lishi kerak edi.

Pluton loyihasi doirasida ishlab chiqilgan dvigatellarni 1950-yillarda SLAM (Supersonic Low Altitude Missile, supersonik past balandlikdagi raketa) nomi ostida yaratilgan qanotli raketalarga o'rnatish rejalashtirilgan edi.

Qo'shma Shtatlar uzunligi 26,8 metr, diametri uch metr va og'irligi 28 tonna bo'lgan raketa yasashni rejalashtirgan edi. Raketa korpusida yadro kallagi, shuningdek uzunligi 1,6 metr va diametri 1,5 metr bo'lgan yadro harakatlantiruvchi tizimi bo'lishi kerak edi. Boshqa o'lchamlar bilan solishtirganda, o'rnatish juda ixcham ko'rinardi, bu uning to'g'ridan-to'g'ri oqim printsipini tushuntiradi.

Ishlab chiquvchilar yadro dvigateli tufayli SLAM raketasining parvoz masofasi kamida 182 ming kilometrni tashkil etishiga ishonishdi.

1964 yilda AQSh Mudofaa vazirligi loyihani yopdi. Rasmiy sabab parvoz paytida yadroviy qanotli raketa atrofdagi hamma narsani haddan tashqari ifloslantirishi edi. Ammo, aslida, sabab bunday raketalarni saqlashning katta xarajatlari edi, ayniqsa, o'sha vaqtga kelib raketasozlik suyuq yonilg'i dvigatellari asosida tez rivojlanayotgan edi, ularga texnik xizmat ko'rsatish ancha arzon edi.

SSSR yadroviy dvigatel uchun ramjet dizaynini yaratish g'oyasiga AQShga qaraganda ancha uzoq vaqt sodiq qoldi va loyihani faqat 1985 yilda yopdi. Ammo natijalar ancha muhimroq bo'lib chiqdi. Shunday qilib, birinchi va yagona Sovet yadrosi raketa dvigateli Voronejdagi Ximavtomatika konstruktorlik byurosida ishlab chiqilgan. Bu RD-0410 (GRAU indeksi - 11B91, "Irbit" va "IR-100" sifatida ham tanilgan).

RD-0410 heterojen termal neytron reaktoridan foydalangan, moderator sirkoniy gidrid, neytron reflektorlari berilliydan qilingan, yadro yoqilg'isi uran va volfram karbidlariga asoslangan material bo'lib, 235 izotopida taxminan 80% boyitilgan.

Dizayn 37 ta yoqilg'i agregatini o'z ichiga olgan bo'lib, ularni moderatordan ajratib turadigan issiqlik izolyatsiyasi bilan qoplangan. Dizayn vodorod oqimining birinchi navbatda reflektor va moderatordan o'tib, ularning haroratini xona haroratida ushlab turishini va keyin yadroga kirib, yoqilg'i agregatlarini sovutib, 3100 K gacha qizdirishini ta'minladi. Stendda reflektor va moderator edi. alohida vodorod oqimi bilan sovutiladi.

Reaktor bir qator muhim sinovlardan o'tdi, ammo uning to'liq ishlash muddati hech qachon sinovdan o'tkazilmadi. Shu bilan birga, reaktorning tashqi qismlari butunlay tugaydi.

RD 0410 ning texnik tavsiflari

Bo'shliqqa tortish: 3,59 tf (35,2 kN)
Reaktorning issiqlik quvvati: 196 MVt
Vakuumdagi solishtirma impuls: 910 kgf s/kg (8927 m/s)
Boshlanishlar soni: 10
Ishchi resurs: 1 soat
Yoqilg'i komponentlari: ishchi suyuqlik - suyuq vodorod, yordamchi modda - geptan
Radiatsiyadan himoyalangan vazn: 2 tonna
Dvigatel o'lchamlari: balandligi 3,5 m, diametri 1,6 m.

Nisbatan kichik umumiy o'lchamlar va og'irlik, yuqori harorat yadro yoqilg'isi(3100 K) da samarali tizim vodorod oqimi bilan sovutish RD0410 zamonaviy qanotli raketalar uchun yadroviy harakatlantiruvchi dvigatelning deyarli ideal prototipi ekanligini ko'rsatadi. Va hisobga olgan holda zamonaviy texnologiyalar o'z-o'zidan to'xtab qoladigan yadro yoqilg'isini olish, resursni bir soatdan bir necha soatgacha oshirish juda real vazifadir.

Yadro raketa dvigatellari dizayni

Yadroviy raketa dvigateli (NRE) - reaktiv dvigatel bo'lib, unda yadro parchalanishi yoki termoyadroviy reaktsiyasi paytida hosil bo'lgan energiya ishchi suyuqlikni (ko'pincha vodorod yoki ammiak) isitadi.

Reaktor uchun yoqilg'i turiga qarab uch turdagi yadro dvigatellari mavjud:

• qattiq faza;
• suyuq faza;
• gaz fazasi.

Eng to'liq dvigatelning qattiq fazali versiyasidir. Rasmda qattiq yadroviy yonilg'i reaktoriga ega eng oddiy yadroviy dvigatelning diagrammasi ko'rsatilgan. Ishchi suyuqlik tashqi idishda joylashgan. Nasos yordamida u vosita kamerasiga etkazib beriladi. Kamerada ishchi suyuqlik nozullar yordamida püskürtülür va yoqilg'i hosil qiluvchi yadro yoqilg'isi bilan aloqa qiladi. Qizdirilganda u kengayadi va katta tezlikda nozul orqali kameradan uchib ketadi.

Gaz fazali yadro dvigatellarida yoqilg'i (masalan, uran) va ishchi suyuqlik gazsimon holatda (plazma shaklida) bo'lib, ish joyida saqlanadi. elektromagnit maydon. O'n minglab darajagacha qizdirilgan uran plazmasi issiqlikni ishchi suyuqlikka (masalan, vodorod) o'tkazadi, bu esa, o'z navbatida, isitiladi. yuqori haroratlar va reaktiv oqim hosil qiladi.

Yadro reaktsiyasining turiga ko'ra, radioizotopli raketa dvigateli, termoyadroli raketa dvigateli va yadro dvigatelining o'zi (yadro bo'linish energiyasi ishlatiladi) farqlanadi.

Qiziqarli variant ham impulsli yadroviy raketa dvigatelidir - energiya (yoqilg'i) manbai sifatida yadro zaryadidan foydalanish taklif etiladi. Bunday o'rnatishlar ichki va tashqi turdagi bo'lishi mumkin.

Yadro dvigatellarining asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:

• yuqori o'ziga xos impuls;
• katta energiya zaxiralari;
• harakatlanish tizimining ixchamligi;
• vakuumda o'nlab, yuzlab va minglab tonnalar - juda yuqori tortishish olish imkoniyati.

Asosiy kamchilik - bu harakatlanish tizimining yuqori radiatsiyaviy xavfi:

• yadroviy reaksiyalar jarayonida kirib boruvchi nurlanish (gamma nurlanish, neytronlar) oqimlari;
• uran va uning qotishmalarining yuqori radioaktiv birikmalarini olib tashlash;
• radioaktiv gazlarning ishchi suyuqlik bilan chiqishi.

Yadro harakatlanish tizimi

Nashrlardan, shu jumladan ilmiy maqolalardan AES to'g'risida ishonchli ma'lumot olishning iloji yo'qligini hisobga olib, bunday qurilmalarning ishlash printsipi ochiq patent materiallari misollarida ko'rib chiqilgan bo'lsa ham, ular nou-xauni o'z ichiga oladi.

Masalan, patent bo'yicha ixtiro muallifi, taniqli rus olimi Anatoliy Sazonovich Koroteev zamonaviy YARDU uchun asbob-uskunalar tarkibining texnik echimini taqdim etdi. Quyida men ushbu patent hujjatining bir qismini so'zma-so'z va izohsiz taqdim etaman.

Taklif etilayotgan texnik yechimning mohiyati chizmada keltirilgan diagrammada ko'rsatilgan. Harakat-energetika rejimida ishlaydigan yadro harakatlantiruvchi tizimi elektr harakatlantiruvchi tizimni (EPS) o'z ichiga oladi (misol diagrammasida mos keladigan besleme tizimlari 3 va 4 bo'lgan ikkita elektr raketa dvigatellari 1 va 2), reaktor o'rnatish 5, turbin 6, kompressor mavjud. 7, generator 8, issiqlik almashtirgich-rekuperator 9, Ranck-Hilsch vorteks trubkasi 10, sovutgich-radiator 11. Bu holda turbina 6, kompressor 7 va generator 8 bitta blokga - turbogenerator-kompressorga birlashtirilgan. Yadro harakatlantiruvchi qurilmasi ishchi suyuqlikning quvur liniyalari 12 va generatorni 8 va elektr harakat blokini bog'laydigan elektr liniyalari 13 bilan jihozlangan. Issiqlik almashtirgich-rekuperator 9 yuqori haroratli 14 va past haroratli 15 ishchi suyuqlik kirishlari, shuningdek, yuqori haroratli 16 va past haroratli 17 ishchi suyuqlik chiqishiga ega.

Reaktor blokining 5 chiqishi turbinaning 6 kirishiga, turbinaning 6 chiqishi issiqlik almashtirgich-rekuperatorning yuqori haroratli kirishiga 14 ulangan 9. Issiqlik almashtirgich-rekuperatorning past haroratli chiqishi 15. 9 Ranck-Hilsch vorteks trubasiga kirishga ulangan 10. Ranck-Hilsch vorteks trubkasi 10 ikkita chiqishga ega , ulardan biri ("issiq" ishchi suyuqlik orqali) radiator sovutgich 11 ga ulangan, ikkinchisi esa ( "sovuq" ishchi suyuqlik orqali) kompressorning kirishiga ulangan 7. Radiator sovutgichning 11 chiqishi ham kompressorga 7 kirishiga ulangan. Kompressor chiqishi 7 past haroratli 15 kirishiga ulangan. issiqlik almashtirgich-rekuperator 9. Issiqlik almashtirgich-rekuperator 9 ning yuqori haroratli chiqishi 16 reaktor qurilmasiga kirishga ulangan 5. Shunday qilib, atom elektr stantsiyasining asosiy elementlari ishchi suyuqlikning yagona konturi bilan o'zaro bog'langan. .

Atom elektr stansiyasi quyidagicha ishlaydi. Reaktor qurilmasida 5 isitiladigan ishchi suyuqlik turbinaga 6 yuboriladi, bu kompressor 7 va turbogenerator-kompressor generatorining 8 ishlashini ta'minlaydi. 8-generator elektr energiyasini ishlab chiqaradi, bu elektr liniyalari 13 orqali 1 va 2 elektr raketa dvigatellari va ularning 3 va 4 ta'minot tizimlariga yuboriladi, ularning ishlashini ta'minlaydi. Turbina 6 dan chiqqandan keyin ishchi suyuqlik yuqori haroratli kirish 14 orqali issiqlik almashtirgich-rekuperator 9 ga yuboriladi, bu erda ishchi suyuqlik qisman sovutiladi.

Keyin issiqlik almashtirgich-rekuperatorning 9 past haroratli chiqishi 17 dan ishchi suyuqlik Ranque-Hilsch vorteks trubkasi 10 ga yo'naltiriladi, uning ichida ishchi suyuqlik oqimi "issiq" va "sovuq" qismlarga bo'linadi. Keyin ishchi suyuqlikning "issiq" qismi sovutgich-emitter 11 ga o'tadi, u erda ishchi suyuqlikning bu qismi samarali sovutiladi. Ishchi suyuqlikning "sovuq" qismi kompressorning 7 kirish qismiga o'tadi va sovutgandan so'ng, ishlaydigan suyuqlikning radiatsion muzlatgichdan 11 chiqib ketadigan qismi ham u erga boradi.

Kompressor 7 sovutilgan ishchi suyuqlikni past haroratli kirish 15 orqali issiqlik almashtirgich-rekuperatorga 9 etkazib beradi. Issiqlik almashtirgich-rekuperatordagi bu sovutilgan ishchi suyuqlik 9 issiqlik almashtirgich-rekuperatorga kiruvchi ishchi suyuqlikning qarshi oqimining qisman sovishini ta'minlaydi. 9 turbinasi 6 dan yuqori haroratli kirish orqali 14. Keyinchalik, qisman isitiladigan ishchi suyuqlik (turbinadan 6 ishchi suyuqlikning qarshi oqimi bilan issiqlik almashinuvi tufayli) issiqlik almashtirgich-rekuperatordan 9 yuqori harorat orqali. chiqish 16 yana reaktor o'rnatish 5 kiradi, tsikl yana takrorlanadi.

Shunday qilib, yopiq konturda joylashgan bitta ishchi suyuqlik atom elektr stantsiyasining uzluksiz ishlashini ta'minlaydi va da'vo qilingan texnik echimga muvofiq atom elektr stantsiyasining bir qismi sifatida Ranque-Hilsch vorteks trubkasidan foydalanish og'irlik va o'lcham xususiyatlarini yaxshilaydi. atom elektr stansiyasining ishlashi, uning ishlash ishonchliligini oshiradi, dizaynini soddalashtiradi va umuman atom elektr stantsiyalarining samaradorligini oshirishga imkon beradi.

Havolalar:

Ushbu o'n yillikning oxirida Rossiyada sayyoralararo sayohat uchun yadroviy kosmik kema yaratilishi mumkin. Va bu Yerga yaqin kosmosda ham, Yerning o'zida ham vaziyatni keskin o'zgartiradi.

Atom elektr stansiyasi (AES) 2018 yilda parvozga tayyor bo'ladi. Bu haqda Keldish markazi direktori, akademik ma’lum qildi Anatoliy Koroteev. “Biz 2018-yilda parvoz sinovlari uchun birinchi namunani (megavatt toifali atom elektr stansiyasining. – Ekspert Online eslatmasi) tayyorlashimiz kerak. U uchadimi yoki yo‘qmi, bu boshqa masala, navbat bo‘lishi mumkin, lekin u uchishga tayyor bo‘lishi kerak”, — deya uning so‘zlarini keltirgan RIA Novosti. Yuqorida aytilganlar fazoni tadqiq qilish sohasidagi eng ulug'vor sovet-rus loyihalaridan biri darhol amaliy amalga oshirish bosqichiga kirayotganini anglatadi.

Ildizlari o‘tgan asr o‘rtalariga borib taqaladigan mazkur loyihaning mazmun-mohiyati shundan iborat. Endi Yerga yaqin fazoga parvozlar dvigatellarida suyuqlik yoki suyuqlikning yonishi tufayli harakatlanadigan raketalarda amalga oshirilmoqda. qattiq yoqilg'i. Aslida, bu avtomobildagi kabi bir xil dvigatel. Faqat avtomashinada benzin yoqilganda, silindrlardagi pistonlarni itaradi va energiyani ular orqali g'ildiraklarga o'tkazadi. Va raketa dvigatelida kerosin yoki geptilni yoqish raketani to'g'ridan-to'g'ri oldinga siljitadi.

Oxirgi yarim asr davomida bu raketa texnologiyasi butun dunyoda eng mayda detallarigacha takomillashtirildi. Ammo raketachilarning o'zlari buni tan olishadi. Yaxshilash - ha, kerak. "Yaxshilangan" yonish dvigatellari asosida raketalarning foydali yukini hozirgi 23 tonnadan 100 va hatto 150 tonnagacha oshirishga harakat qilish - ha, sinash kerak. Ammo bu evolyutsiya nuqtai nazaridan boshi berk ko'chadir. " Dunyo bo'ylab raketa dvigatellari mutaxassislari qanchalik ko'p ishlamasin, biz oladigan maksimal effekt foizning kasrlarida hisoblab chiqiladi. Taxminan aytadigan bo'lsak, mavjud raketa dvigatellaridan hamma narsa siqib chiqarilgan, xoh suyuq, xoh qattiq yoqilg'i bo'lsin, kuch va o'ziga xos impulsni oshirishga urinishlar befoyda. Yadro energetikasining harakatlantiruvchi tizimlari ko'p marta o'sishni ta'minlaydi. Marsga parvoz misolida, endi u erga va orqaga uchish uchun bir yarim-ikki yil kerak bo'ladi, ammo ikki-to'rt oy ichida uchish mumkin bo'ladi. "- Rossiya Federal kosmik agentligining sobiq rahbari bir vaqtning o'zida vaziyatni baholadi Anatoliy Perminov.

Shuning uchun, 2010 yilda Rossiyaning o'sha paytdagi prezidenti, hozir esa Bosh vazir Dmitriy Medvedev Shu oʻn yillikning oxiriga kelib, mamlakatimizda megavatt toifali atom elektr stansiyasi negizida kosmik transport-energetika modulini yaratish boʻyicha topshiriq berildi. Ushbu loyihani 2018 yilgacha mablag' hisobidan ishlab chiqish federal byudjet, Roskosmos va Rosatom 17 milliard rubl ajratish rejalashtirilgan. Ushbu mablag'ning 7,2 milliardi "Rosatom" davlat korporatsiyasiga reaktor zavodini yaratish uchun (bu Dollejhal energetika ilmiy-tadqiqot va loyiha instituti tomonidan amalga oshirilmoqda), 4 milliardi - Keldish atom energetikasini yaratish markaziga ajratilgan. harakatlantiruvchi qurilma. RSC Energia tomonidan transport-energetika moduli, ya'ni, raketa kemasi yaratish uchun 5,8 milliard rubl ajratilgan.

Tabiiyki, bu ishlarning barchasi vakuumda amalga oshirilmaydi. 1970 yildan 1988 yilgacha SSSRning o‘zi koinotga “Buk” va “Topaz” kabi kam quvvatli atom elektr stansiyalari bilan jihozlangan o‘ndan ortiq ayg‘oqchi sun’iy yo‘ldoshlarini uchirdi. Ular butun dunyo okeani bo'ylab sirt nishonlarini kuzatish va qurol tashuvchilar yoki qo'mondonlik punktlariga uzatish bilan nishonni belgilash uchun barcha ob-havo tizimini yaratish uchun ishlatilgan - Legend dengiz kosmik razvedkasi va nishonlarni belgilash tizimi (1978).

NASA va kosmik kemalar va ularni etkazib berish vositalarini ishlab chiqaruvchi Amerika kompaniyalari uch marta urinib ko'rsalar ham, bu vaqt ichida koinotda barqaror ishlaydigan yadro reaktorini yarata olishmadi. Shuning uchun, 1988 yilda foydalanishni taqiqlash kosmik kema Sovet Ittifoqida yadroviy qo'zg'alish tizimlari bilan va bortida yadro harakatlantiruvchi tizimlari bo'lgan AQSh-A tipidagi sun'iy yo'ldoshlarni ishlab chiqarish to'xtatildi.

Bunga parallel ravishda, o'tgan asrning 60-70-yillarida Keldysh markazi yadro yoqilg'isida ishlaydigan yuqori quvvatli harakat tizimini yaratish uchun eng mos bo'lgan ion dvigatelini (elektroplazma dvigatel) yaratish bo'yicha faol ish olib bordi. Reaktor issiqlik ishlab chiqaradi, u generator tomonidan elektr energiyasiga aylanadi. Elektr quvvati yordamida bunday dvigateldagi inert gaz ksenoni avval ionlashtiriladi, so'ngra musbat zaryadlangan zarrachalar (musbat ksenon ionlari) elektrostatik maydonda ma'lum tezlikka tezlashadi va dvigateldan chiqishda surish hosil qiladi. Bu ion dvigatelining ishlash printsipi, uning prototipi allaqachon Keldish markazida yaratilgan.

« 20-asrning 90-yillarida biz Keldysh markazida ionli dvigatellar ustida ishlashni davom ettirdik. Endi shunday qudratli loyiha uchun yangi hamkorlikni yaratish kerak. Asosiy texnologik va dizayn echimlarini sinab ko'rish mumkin bo'lgan ionli dvigatelning prototipi allaqachon mavjud. Lekin standart mahsulotlar hali ham yaratilishi kerak. Bizda belgilangan muddat bor – 2018 yilga kelib mahsulot parvoz sinovlariga tayyor bo‘lishi kerak, 2015 yilga kelib esa asosiy dvigatel sinovlari yakunlanishi kerak. Keyingi - butun birlikning hayotiy sinovlari va sinovlari.", dedi o'tgan yili M.V. nomidagi ilmiy-tadqiqot markazining elektrofizika bo'limi mudiri. Keldysh, professor, Aerofizika va kosmik tadqiqotlar fakulteti, MIPT Oleg Gorshkov.

Ushbu o'zgarishlardan Rossiya uchun qanday amaliy foyda bor? Bu foyda davlat 2018 yilga kelib atom energiyasiga ega raketa yaratish uchun sarflamoqchi bo'lgan 17 milliard rubldan ancha oshadi. elektr stansiyasi bortda 1 MVt quvvatga ega. Birinchidan, bu mamlakatimiz va umuman insoniyat imkoniyatlarining keskin kengayishidir. Atom energiyasi bilan ishlaydigan kosmik kema odamlarga boshqa sayyoralarda ishlarni amalga oshirish uchun haqiqiy imkoniyatlarni taqdim etadi. Hozir ko'plab mamlakatlarda bunday kemalar mavjud. Ular, shuningdek, 2003 yilda, amerikaliklar AESga ega bo'lgan Rossiya sun'iy yo'ldoshlarining ikkita namunasini olgandan so'ng, AQShda qayta tiklandi.

Biroq, shunga qaramay, NASAning boshqariladigan parvozlar bo'yicha maxsus komissiyasi a'zosi Edvard Krouli masalan, u Marsga xalqaro parvoz uchun kemada rus yadro dvigatellari bo'lishi kerak, deb hisoblaydi. " Talabda Rossiya tajribasi yadro dvigatelini ishlab chiqish sohasida. Menimcha, Rossiyada juda ko'p narsa bor ajoyib tajriba raketa dvigatellarini ishlab chiqishda ham, yadro texnologiyasida ham. U shuningdek, insonning kosmik sharoitlarga moslashishi bo'yicha katta tajribaga ega, chunki rus kosmonavtlari juda uzoq parvozlarni amalga oshirgan ", - dedi Krouli o'tgan bahorda Moskva davlat universitetida Amerikaning kosmik tadqiqotlar rejalari haqidagi ma'ruzasidan keyin jurnalistlarga.

Ikkinchidan, bunday kemalar Yerga yaqin kosmosdagi faollikni keskin kuchaytirishga imkon beradi va Oyni mustamlaka qilishni boshlash uchun haqiqiy imkoniyat yaratadi (erning sun'iy yo'ldoshida allaqachon qurilish loyihalari mavjud. atom elektr stansiyalari). « Ion dvigatellari yoki quyosh shamoli energiyasidan foydalangan holda boshqa turdagi qurilmalarda ucha oladigan kichik kosmik kemalar uchun emas, balki yirik boshqariladigan tizimlar uchun yadro harakatlantiruvchi tizimlardan foydalanish ko'rib chiqilmoqda. Ion dvigatellari bo'lgan yadro qo'zg'atuvchi tizimlar interorbital qayta ishlatiladigan tirgakda ishlatilishi mumkin. Masalan, past va baland orbitalar orasida yuk tashish va asteroidlarga uchish. Siz qayta foydalanish mumkin bo'lgan oy tirgichini yaratishingiz yoki Marsga ekspeditsiya yuborishingiz mumkin", deydi professor Oleg Gorshkov. Bu kabi kemalar kosmik tadqiqotlar iqtisodiyotini tubdan o'zgartiradi. RSC Energia mutaxassislarining hisob-kitoblariga ko'ra, yadroviy raketa bilan ishlaydigan raketa suyuq raketa dvigatellariga qaraganda foydali yukni oy orbitasiga olib chiqish xarajatlarini ikki baravarga kamaytiradi.

Uchinchidan, bular ushbu loyihani amalga oshirish jarayonida yaratiladigan va keyinchalik boshqa sohalarga - metallurgiya, mashinasozlik va boshqalarga joriy qilinadigan yangi materiallar va texnologiyalardir. Ya'ni, bu rus tilini ham, haqiqatan ham itarishi mumkin bo'lgan yutuq loyihalardan biridir jahon iqtisodiyoti.

Aleksandr Losev

Raketa va kosmik texnologiyalarning jadal rivojlanishi 20-asrda ikki qudratli davlat - SSSR va AQShning harbiy-strategik, siyosiy va ma'lum darajada mafkuraviy maqsad va manfaatlari bilan belgilanadi va barcha davlat kosmik dasturlari ularning harbiy loyihalarining davomi edi. asosiy vazifa mudofaa qobiliyatini va potentsial dushman bilan strategik tenglikni ta'minlash zarurati paydo bo'ldi. Uskunani yaratish va foydalanish xarajatlari o'sha paytda asosiy ahamiyatga ega emas edi. Yuriy Gagarinning 1961 yilda 108 daqiqalik parvozi va 1969 yilda Oy yuzasidan Nil Armstrong va Buzz Oldrinning televizion ko'rsatuvlari raketalar va kosmik kemalarni yaratish uchun juda katta mablag'lar ajratildi. Ular, shuningdek, Sovuq urush davridagi janglarda strategik g'alabalar deb hisoblangan.

Ammo Sovet Ittifoqi parchalanib, jahon yetakchiligi uchun kurashdan chiqib ketganidan so‘ng, uning geosiyosiy raqiblari, birinchi navbatda, Qo‘shma Shtatlar G‘arbning ustunligini butun dunyoga isbotlash uchun nufuzli, lekin nihoyatda qimmat kosmik loyihalarni amalga oshirishga hojat qolmadi. iqtisodiy tizim va mafkuraviy tushunchalar.
90-yillarda o'tgan yillarning asosiy siyosiy vazifalari o'z ahamiyatini yo'qotdi, bloklar qarama-qarshiligi globallashuvga yo'l oldi, dunyoda pragmatizm hukmronlik qildi, shuning uchun ko'plab kosmik dasturlar qisqartirildi yoki qoldirildi o'tgan. Bundan tashqari, G'arb demokratiyasi barcha qimmat narsalarni ta'minladi davlat dasturlari saylov tsikllariga bog'liq.
Hokimiyatni qo'lga kiritish yoki saqlab qolish uchun zarur bo'lgan saylovchilarni qo'llab-quvvatlash siyosatchilarni, parlamentlarni va hukumatlarni populizmga moyil bo'lishga va qisqa muddatli muammolarni hal qilishga majbur qiladi, shuning uchun fazoni o'rganishga sarflanadigan xarajatlar yildan-yilga kamayib bormoqda.
Fundamental kashfiyotlarning aksariyati XX asrning birinchi yarmida amalga oshirildi va bugungi kunda fan va texnika ma'lum chegaralarga yetdi, bundan tashqari, butun dunyoda ilmiy bilimlarning ommaviyligi pasaydi, matematika, fizika va boshqa tabiiy fanlarni o'qitish sifati pasaydi. fanlar yomonlashdi. Bu so'nggi yigirma yil ichida, shu jumladan kosmik sektorda turg'unlikning sababi bo'ldi.
Ammo endi dunyo o'tgan asrning kashfiyotlari asosidagi yana bir texnologik tsiklning oxiriga yaqinlashayotgani ayon bo'ldi. Shu sababli, global texnologik tuzilmaning o'zgarishi davrida tubdan yangi istiqbolli texnologiyalarga ega bo'lgan har qanday kuch avtomatik ravishda kamida keyingi ellik yil davomida global etakchilikni ta'minlaydi.

Ishchi suyuqlik sifatida vodorod bilan yadroviy harakatlantiruvchi dvigatelning asosiy dizayni

Bu faoliyatning barcha jabhalarida Amerika buyukligini qayta tiklash yo‘lini belgilab bergan Qo‘shma Shtatlarda ham, Amerika gegemonligiga qarshi chiqayotgan Xitoyda ham, bor kuchi bilan harakat qilayotgan Yevropa Ittifoqida ham amalga oshirilmoqda. jahon iqtisodiyotidagi o'z vaznini saqlab qolish.
U yerda sanoat siyosati olib borilmoqda va ular o‘zlarining ilmiy-texnikaviy va ishlab chiqarish salohiyatini rivojlantirish bilan jiddiy shug‘ullanmoqdalar, kosmik soha esa yangi texnologiyalarni sinovdan o‘tkazish va poydevor qo‘yadigan ilmiy farazlarni isbotlash yoki rad etish uchun eng yaxshi sinov maydonchasiga aylanishi mumkin. kelajakning tubdan boshqacha, ilg'or texnologiyasini yaratish uchun.
Qo'shma Shtatlar qurol-yarog', transport va konstruktiv materiallar, shuningdek, biomeditsina va telekommunikatsiya sohasida noyob innovatsion texnologiyalarni yaratish uchun kosmik chuqur tadqiqotlar loyihalari qayta tiklanadigan birinchi davlat bo'lishini kutish tabiiydir.
To'g'ri, hatto Qo'shma Shtatlar ham inqilobiy texnologiyalarni yaratishda muvaffaqiyatga kafolatlanmagan. Ilon Maskning SpaceX kompaniyasi qilganidek, yarim asrlik raketa dvigatellarini kimyoviy yoqilg'iga asoslangan takomillashtirishda yoki uzoq parvozlar uchun hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarini yaratishda boshi berk ko'chaga tushib qolish xavfi yuqori. ISS.
Koinot sohasidagi turg'unligi yildan-yilga sezilarli bo'lib borayotgan Rossiya kelajakdagi texnologik yetakchilik poygasida rivojlanayotgan davlatlar ro'yxatida emas, balki super kuchlar klubida qolish uchun poygada sakrashga erisha oladimi?
Ha, albatta, Rossiya koinot sanoatining surunkali yetarlicha moliyalashtirilmasligiga qaramay, atom energetikasi va yadroviy raketa dvigatellari texnologiyalari sohasida sezilarli qadam qo'yishi mumkin, bundan tashqari.
Astronavtikaning kelajagi yadro energiyasidan foydalanishdir. Yadro texnologiyasi va kosmik qanday bog'langanligini tushunish uchun reaktiv harakatning asosiy tamoyillarini ko'rib chiqish kerak.
Shunday qilib, zamonaviy kosmik dvigatellarning asosiy turlari kimyoviy energiya tamoyillari asosida yaratilgan. Bu qattiq yonilg'i tezlatgichlari va suyuq raketa dvigatellari bo'lib, ularning yonish kameralarida yoqilg'i komponentlari (yoqilg'i va oksidlovchi) ekzotermik fizik va kimyoviy yonish reaktsiyasiga kiradi va har soniyada dvigatel ko'krakdan tonnalab moddalarni chiqaradigan reaktiv oqim hosil qiladi. Jetning ishchi suyuqligining kinetik energiyasi raketani harakatga keltirish uchun etarli bo'lgan reaktiv kuchga aylanadi. Bunday kimyoviy dvigatellarning o'ziga xos impulsi (hosil bo'lgan tortishishning ishlatilgan yoqilg'i massasiga nisbati) yoqilg'i tarkibiy qismlariga, yonish kamerasidagi bosim va haroratga, shuningdek, gaz aralashmasining molekulyar og'irligiga bog'liq. dvigatel ko'krak.
Va moddaning harorati va yonish kamerasi ichidagi bosim qanchalik yuqori bo'lsa va gazning molekulyar massasi qanchalik past bo'lsa, o'ziga xos impuls shunchalik yuqori bo'ladi va shuning uchun dvigatelning samaradorligi. Maxsus impuls - bu harakat miqdori va odatda tezlik kabi soniyada metrlarda o'lchanadi.
Kimyoviy dvigatellarda eng yuqori o'ziga xos impuls kislorod-vodorod va ftor-vodorod yonilg'i aralashmalari (4500-4700 m / s) tomonidan ta'minlanadi, ammo eng mashhur (va ishlatish uchun qulay) kerosin va kislorodda ishlaydigan raketa dvigatellari bo'ldi. Masalan, Soyuz va Maskning Falcon raketalari, shuningdek, azot tetroksidi va nitrat kislota aralashmasi ko'rinishidagi oksidlovchi bilan nosimmetrik dimetilgidrazin (UDMH) ishlatadigan dvigatellar (Sovet va Rossiya Proton, Frantsiya Ariane, Amerika Titan). Ularning samaradorligi vodorod yonilg'i dvigatellariga qaraganda 1,5 baravar past, ammo 3000 m / s impuls va quvvat tonnalab foydali yuklarni Yerga yaqin orbitalarga chiqarishni iqtisodiy jihatdan foydali qilish uchun etarli.
Ammo boshqa sayyoralarga parvozlar insoniyat ilgari yaratgan barcha narsalardan, jumladan, modulli XKSdan ancha katta kosmik kemalarni talab qiladi. Ushbu kemalarda ekipajlarning uzoq muddatli avtonom mavjudligini va ma'lum bir yoqilg'i ta'minotini va asosiy dvigatellar va dvigatellarning manevrlar va orbitalarni to'g'rilash uchun xizmat qilish muddatini ta'minlash, kosmonavtlarni maxsus qo'nish modulida etkazib berishni ta'minlash kerak. boshqa sayyora yuzasiga va ularning asosiy transport kemasiga qaytishi, keyin esa ekspeditsiyaning Yerga qaytishi.
Dvigatellarning to'plangan muhandislik bilimlari va kimyoviy energiyasi Oyga qaytib, Marsga etib borish imkonini beradi, shuning uchun yaqin o'n yillikda insoniyat Qizil sayyoraga tashrif buyurishi ehtimoli yuqori.
Agar biz faqat mavjud kosmik texnologiyalarga tayanadigan bo'lsak, unda Marsga yoki Yupiter va Saturn sun'iy yo'ldoshlariga uchish uchun yashash modulining minimal massasi taxminan 90 tonnani tashkil qiladi, bu 1970-yillarning boshidagi Oy kemalariga qaraganda 3 baravar ko'pdir. , ya'ni Marsga keyingi parvoz uchun mos yozuvlar orbitalariga olib chiqiladigan raketalar Apollon Oy loyihasining Saturn 5 (uchirish og'irligi 2965 tonna) yoki Sovet Energiya tashuvchisidan (tashuvchining og'irligi 2400 tonna) ancha ustun bo'ladi. Orbitada og'irligi 500 tonnagacha bo'lgan sayyoralararo kompleks yaratish kerak bo'ladi. Kimyoviy raketa dvigatellari bilan sayyoralararo kemada parvoz faqat bitta yo'nalishda 8 oydan 1 yilgacha davom etadi, chunki siz kemani qo'shimcha tezlashtirish uchun sayyoralarning tortishish kuchi va ulkan yoqilg'idan foydalangan holda tortishish manevrlarini bajarishingiz kerak bo'ladi. .
Ammo raketa dvigatellarining kimyoviy energiyasidan foydalanib, insoniyat Mars yoki Venera orbitasidan uzoqqa uchmaydi. Bizga kosmik kemalarning turli xil parvoz tezligi va boshqa kuchli harakat energiyasi kerak.

Princeton Satellite Systems yadroviy raketa dvigatelining zamonaviy dizayni

Chuqur fazoni o'rganish uchun raketa dvigatelining tortishish va og'irlik nisbati va samaradorligini sezilarli darajada oshirish, shuning uchun uning o'ziga xos impulsi va xizmat muddatini oshirish kerak. Va buning uchun dvigatel kamerasi ichidagi kam atom massasi bo'lgan gaz yoki ishchi suyuqlik moddasini an'anaviy yonilg'i aralashmalarining kimyoviy yonish haroratidan bir necha baravar yuqori haroratgacha qizdirish kerak va bu yadro reaktsiyasi yordamida amalga oshirilishi mumkin.
Agar an'anaviy yonish kamerasi o'rniga raketa dvigateliga yadroviy reaktor joylashtirilsa, uning faol zonasiga suyuq yoki gazsimon modda etkazib berilsa, u bir necha ming darajagacha yuqori bosim ostida isitiladi. nozul kanali orqali chiqarib yuborilishi, reaktiv zarbani yaratish. Bunday yadroviy reaktiv dvigatelning o'ziga xos impulsi kimyoviy tarkibiy qismlarga ega bo'lgan an'anaviy dvigateldan bir necha baravar yuqori bo'ladi, ya'ni dvigatelning o'zi ham, umuman raketaning samaradorligi ham ko'p marta ortadi. Bunday holda, yonilg'i yoqish uchun oksidlovchi kerak bo'lmaydi va engil vodorod gazini jet zarbasini yaratadigan modda sifatida ishlatish mumkin, biz bilamizki, gazning molekulyar massasi qanchalik past bo'lsa, impuls shunchalik yuqori bo'ladi va bu juda katta bo'ladi Raketaning massasini yaxshi ishlaydigan vosita kuchi bilan kamaytiring.
Yadro dvigateli an'anaviy dvigatelga qaraganda yaxshiroq bo'ladi, chunki reaktor zonasida engil gazni 9 ming Kelvin darajadan yuqori haroratgacha qizdirish mumkin va bunday o'ta qizib ketgan gaz oqimi an'anaviy kimyoviy dvigatellarga qaraganda ancha yuqori o'ziga xos impulsni ta'minlaydi. . Ammo bu nazariy jihatdan.
Xavf shundaki, bunday yadroviy qurilmaga ega raketani ishga tushirish paytida avariya yuz berishi mumkin. Yadroviy ifloslanish atmosfera va ishga tushirish maydonchasi atrofidagi bo'shliq, asosiy muammo shundaki, yuqori haroratlarda dvigatelning o'zi kosmik kema bilan birga erishi mumkin. Dizaynerlar va muhandislar buni tushunishadi va bir necha o'n yillar davomida mos echimlarni topishga harakat qilmoqdalar.
Yadro raketa dvigatellari (NRE) allaqachon koinotda yaratilish va ishlash tarixiga ega. Yadro dvigatellarining birinchi rivojlanishi 1950-yillarning o'rtalarida, ya'ni inson kosmosga uchishidan oldin va deyarli bir vaqtning o'zida SSSRda ham, AQShda ham, yadroviy reaktorlardan ishchilarni isitish uchun foydalanish g'oyasi paydo bo'lgan. Raketa dvigatelidagi modda birinchi rektorlar bilan birga 40-yillarning o'rtalarida, ya'ni 70 yildan ko'proq vaqt oldin tug'ilgan.
Mamlakatimizda yadro harakatini yaratish tashabbuskori termal fizik Vitaliy Mixaylovich Ievlev edi. 1947 yilda u S. P. Korolev, I. V. Kurchatov va M. V. Keldish tomonidan qo'llab-quvvatlangan loyihani taqdim etdi. Dastlab, bunday dvigatellarni qanotli raketalar uchun ishlatish, keyin esa ularni ballistik raketalarga o'rnatish rejalashtirilgan edi. Ishlab chiqish Sovet Ittifoqining etakchi mudofaa konstruktorlik byurolari, shuningdek, NIITP, CIAM, IAE, VNIINM tadqiqot institutlari tomonidan amalga oshirildi.
Sovet yadroviy dvigateli RD-0410 60-yillarning o'rtalarida Voronej kimyoviy avtomatika konstruktorlik byurosida yig'ilgan bo'lib, u erda kosmik texnologiyalar uchun eng suyuq raketa dvigatellari yaratilgan.
RD-0410 vodorodni ishchi suyuqlik sifatida ishlatgan, u suyuq holatda "sovutish ko'ylagi" dan o'tib, ko'krak devorlaridan ortiqcha issiqlikni olib tashlagan va erishini oldini olgan, so'ngra reaktor yadrosiga kirib, u erda qizdirilgan. 3000K va kanal nozullari orqali chiqariladi, shu bilan issiqlik energiyasini kinetik energiyaga aylantiradi va 9100 m / s o'ziga xos impuls hosil qiladi.
AQShda yadroviy harakatlanish loyihasi 1952 yilda boshlangan va birinchi ishlaydigan dvigatel 1966 yilda yaratilgan va NERVA (Raketa vositalarini qo'llash uchun yadroviy dvigatel) deb nomlangan. 60-70-yillarda Sovet Ittifoqi va AQSh bir-biriga bo'ysunmaslikka harakat qilishdi.
To'g'ri, bizning RD-0410 ham, Amerika NERVA ham qattiq fazali yadro dvigatellari edi (uran karbidlari asosidagi yadro yoqilg'isi reaktorda qattiq holatda edi) va ularning ish harorati 2300-3100K oralig'ida edi.
Reaktor devorlarining portlashi yoki erishi xavfisiz yadro haroratini oshirish uchun yoqilg'i (uran) gazsimon holatga aylanadigan yoki plazmaga aylanadigan va reaktor ichida ushlab turiladigan shunday yadro reaktsiyasi sharoitlarini yaratish kerak. kuchli magnit maydon tufayli, devorlarga tegmasdan. Va keyin reaktor yadrosiga kiradigan vodorod gaz fazasida uran atrofida "oqadi" va plazmaga aylanadi va ko'krak kanali orqali juda yuqori tezlikda chiqariladi.
Ushbu turdagi dvigatel gaz fazali yadro dvigateli deb ataladi. Bunday yadroviy dvigatellarda gazsimon uran yoqilg'isining harorati 10 mingdan 20 ming daraja Kelvingacha, o'ziga xos impuls esa 50 000 m / s ga yetishi mumkin, bu eng samarali kimyoviy raketa dvigatellaridan 11 baravar yuqori.
Yaratish va foydalanish kosmik texnologiya ochiq va yopiq turdagi gaz fazali yadro dvigatellari eng ko'p istiqbolli yo'nalish rivojlanish kosmik raketalar dvigatellar va quyosh tizimining sayyoralari va ularning sun'iy yo'ldoshlarini o'rganish uchun insoniyatga aynan nima kerak.
Gaz fazali yadroviy harakat loyihasi bo'yicha birinchi tadqiqotlar SSSRda 1957 yilda Issiqlik jarayonlari ilmiy-tadqiqot institutida (M. V. Keldish nomidagi Milliy tadqiqot markazi) boshlangan va gaz fazali yadro reaktorlari asosida atom kosmik elektrostantsiyalarini yaratish to'g'risida qaror qabul qilingan. 1963 yilda akademik V. P. Glushko (NPO Energomash) tomonidan qilingan va keyin KPSS Markaziy Qo'mitasi va SSSR Vazirlar Sovetining qarori bilan tasdiqlangan.
Gaz fazali yadro dvigatellarini ishlab chiqish Sovet Ittifoqida yigirma yil davomida amalga oshirilgan, ammo, afsuski, etarli mablag' va qo'shimcha ehtiyoj tufayli hech qachon tugallanmagan. asosiy tadqiqot yadro yoqilg'isi va vodorod plazmasi termodinamiği, neytron fizikasi va magnit gidrodinamika sohalarida.
Sovet yadro olimlari va muhandis-konstruktorlari gaz fazali yadro reaktorining ishining muhimligiga erishish va barqarorligini ta'minlash, bir necha ming darajagacha qizdirilgan vodorodni chiqarishda erigan uran yo'qotilishini kamaytirish, termal himoya kabi bir qator muammolarga duch kelishdi. nozul va magnit maydon generatorining va uran parchalanish mahsulotlarining to'planishi, kimyoviy chidamli qurilish materiallarini tanlash va boshqalar.
Va Energia raketasi Sovet Mars-94 dasturi uchun Marsga birinchi marta parvoz qilish uchun yaratila boshlaganida, yadroviy dvigatel loyihasi noma'lum muddatga qoldirildi. 1994 yilda kosmonavtlarimizni Mars sayyorasiga qo‘ndirish uchun Sovet Ittifoqining vaqti, eng muhimi, siyosiy irodasi va iqtisodiy samaradorligi yetarli emas edi. Bu so‘zsiz yutuq va yetakchiligimizning isboti bo‘lardi yuqori texnologiya keyingi bir necha o'n yilliklar ichida. Ammo kosmos, boshqa ko'p narsalar singari, SSSRning so'nggi rahbariyati tomonidan xiyonat qildi. Tarixni o'zgartirib bo'lmaydi, ketgan olimlar va muhandislarni qaytarib bo'lmaydi, yo'qolgan bilimlarni tiklab bo'lmaydi. Ko'p narsalarni yangidan yaratish kerak bo'ladi.
Ammo bo'sh joy yadro energiyasi faqat qattiq va gaz fazali yadroviy harakatlantiruvchi dvigatellar sohasi bilan cheklanib qolmaydi. Reaktiv dvigatelda materiyaning qizdirilgan oqimini yaratish uchun elektr energiyasidan foydalanish mumkin. Bu g'oyani birinchi marta Konstantin Eduardovich Tsiolkovskiy 1903 yilda o'zining "Jahon fazolarini reaktiv asboblar yordamida o'rganish" asarida ifodalagan.
Va SSSRdagi birinchi elektrotermik raketa dvigateli 1930-yillarda SSSR Fanlar akademiyasining bo'lajak akademigi va NPO Energia rahbari Valentin Petrovich Glushko tomonidan yaratilgan.
Elektr raketa dvigatellarining ishlash tamoyillari boshqacha bo'lishi mumkin. Odatda ular to'rt turga bo'linadi:

• elektrotermik (isitish yoki elektr yoyi). Ularda gaz 1000-5000K haroratgacha qizdiriladi va yadro raketasi dvigatelidagi kabi nozuldan chiqariladi.
• elektrostatik dvigatellar (kolloid va ionli), ularda ishchi modda birinchi navbatda ionlashtiriladi, so'ngra musbat ionlar (elektronsiz atomlar) elektrostatik maydonda tezlashadi va shuningdek, ko'krak kanali orqali chiqariladi, bu esa reaktiv zarba hosil qiladi. Elektrostatik dvigatellarga statsionar plazma dvigatellari ham kiradi.
• magnetoplazma va magnitodinamik raketa dvigatellari. U erda gaz plazmasi perpendikulyar ravishda kesishgan magnit va elektr maydonlarida Amper kuchi tufayli tezlashadi.
• elektr razryadda ishlaydigan suyuqlikning bug'lanishi natijasida hosil bo'lgan gazlarning energiyasidan foydalanadigan impulsli raketa dvigatellari.

Ushbu elektr raketa dvigatellarining afzalligi ishchi suyuqlikning kam iste'moli, samaradorligi 60% gacha va zarrachalar oqimining yuqori tezligi bo'lib, bu kosmik kemaning massasini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin, ammo kamchilik ham bor - past bosim zichligi va shuning uchun past quvvat, shuningdek plazma yaratish uchun ishlaydigan suyuqlikning yuqori narxi (inert gazlar yoki gidroksidi metallarning bug'lari).
Ro'yxatda keltirilgan barcha turdagi elektr dvigatellari amalda qo'llanilgan va 60-yillarning o'rtalaridan beri Sovet va Amerika kosmik kemalarida kosmosda bir necha bor ishlatilgan, ammo past quvvati tufayli ular asosan orbitani to'g'rilash dvigatellari sifatida ishlatilgan.
1968 yildan 1988 yilgacha SSSR Kosmos sun'iy yo'ldoshlarining butun seriyasini uchirdi. yadroviy inshootlar transport vosita ichida. Reaktorlarning turlari "Buk", "Topaz" va "Yenisey" deb nomlandi.
Yenisey loyihasi reaktori 135 kVtgacha bo'lgan issiqlik quvvatiga va taxminan 5 kVt elektr quvvatiga ega edi. Sovutish suyuqligi natriy-kaliy eritmasi edi. Ushbu loyiha 1996 yilda yopildi.
Haqiqiy harakatlantiruvchi raketa dvigateli juda kuchli energiya manbasini talab qiladi. Va bunday kosmik dvigatellar uchun eng yaxshi energiya manbai yadro reaktoridir.
Atom energetikasi mamlakatimiz yetakchi mavqeini saqlab qolgan yuqori texnologiyali tarmoqlardan biridir. Va Rossiyada mutlaqo yangi raketa dvigateli yaratilmoqda va bu loyiha 2018 yilda muvaffaqiyatli yakunlanishiga yaqin. Parvoz sinovlari 2020 yilga rejalashtirilgan.
Va agar gaz fazali yadroviy qo'zg'alish kelajakdagi o'n yilliklar uchun fundamental tadqiqotlardan so'ng qaytarilishi kerak bo'lgan mavzu bo'lsa, uning bugungi muqobili megavatt toifali yadro quvvatini harakatga keltiruvchi tizim (NPPU) bo'lib, u allaqachon Rosatom tomonidan yaratilgan. 2009 yildan beri Roskosmos korxonalari.
Hozirda dunyodagi yagona kosmik atom elektr stansiyalarini ishlab chiqaruvchi va ishlab chiqaruvchi NPO Krasnaya Zvezda, shuningdek, A. M. V. Keldysh, NIKIET im. N.A. Dollezhala, tadqiqot instituti NPO "Luch", "Kurchatov instituti", IRM, IPPE, RIAR va NPO Mashinostroeniya.
Yadro energiyasini harakatga keltirish tizimi issiqlik energiyasini elektr energiyasiga aylantirish uchun turbomashina tizimiga ega yuqori haroratli gaz bilan sovutilgan tez neytronli yadro reaktorini, ortiqcha issiqlikni kosmosga olib tashlash uchun sovutgich-emitentlar tizimini, asbob-uskunalar bo'linmasini, tayanch blokini o'z ichiga oladi. plazma yoki ionli elektr motorlar va foydali yukni joylashtirish uchun idish.
Quvvatli harakatlanish tizimida yadroviy reaktor elektr plazma dvigatellarining ishlashi uchun elektr energiyasi manbai bo'lib xizmat qiladi, yadrodan o'tuvchi reaktorning gaz sovutgichi esa elektr generatori va kompressorning turbinasiga kiradi va reaktorga qaytib keladi. yopiq halqa bo'lib, yadroviy harakatlantiruvchi dvigatelda bo'lgani kabi kosmosga tashlanmaydi, bu dizaynni yanada ishonchli va xavfsiz qiladi va shuning uchun boshqariladigan kosmik parvoz uchun mos keladi.
AES Oyni tadqiq qilish yoki ko'p maqsadli orbital komplekslarni yaratishda yuklarni yetkazib berishni ta'minlash uchun qayta ishlatiladigan kosmik tirgak uchun ishlatilishi rejalashtirilgan. Afzallik nafaqat transport tizimining elementlaridan qayta foydalanish mumkin bo'lgan (Ilon Mask o'zining SpaceX kosmik loyihalarida erishmoqchi), balki taqqoslanadigan quvvatga ega kimyoviy reaktiv dvigatelli raketalarga qaraganda uch baravar ko'proq yuklarni etkazib berish qobiliyatidir. transport tizimining ishga tushirish massasini kamaytirish orqali. O'rnatishning maxsus dizayni uni Yerdagi odamlar va atrof-muhit uchun xavfsiz qiladi.
2014-yilda elektrostaldagi “Mashinostroitelny zavod” OAJda ushbu yadroviy elektr harakatlantiruvchi tizim uchun birinchi standart konstruksiyali yonilg‘i elementi (yoqilg‘i elementi) yig‘ildi va 2016 yilda reaktor yadrosi savat simulyatorining sinovlari o‘tkazildi.
Hozir (2017 yilda) maketlarda butlovchi qismlar va agregatlarni o'rnatish va sinovdan o'tkazishning konstruktiv elementlarini ishlab chiqarish, shuningdek, turbomashina energiya konversiyalash tizimlari va prototip quvvat bloklarini avtonom sinovdan o'tkazish bo'yicha ishlar olib borilmoqda. Ishlarni yakunlash keyingi 2018 yil oxiriga rejalashtirilgan, ammo 2015 yildan boshlab jadvalning orqada qolgan qismi to'plana boshladi.
Shunday qilib, ushbu qurilma yaratilishi bilanoq, Rossiya yadroviy kosmik texnologiyalarga ega bo'lgan dunyodagi birinchi davlat bo'ladi, bu nafaqat Quyosh tizimini tadqiq qilish bo'yicha kelajakdagi loyihalar, balki yer va yerdan tashqari energiya uchun ham asos bo'ladi. . Kosmik atom elektr stantsiyalari elektr energiyasini Yerga yoki elektromagnit nurlanish yordamida kosmik modullarga masofadan uzatish tizimlarini yaratish uchun ishlatilishi mumkin. Bu ham kelajakning ilg‘or texnologiyasiga aylanadi, bunda mamlakatimiz yetakchi mavqega ega bo‘ladi.
Yaratilayotgan plazmali elektr motorlar asosida insonning koinotga uzoq masofalarga parvozlari va birinchi navbatda, orbitasiga 1,5 oy ichida emas, balki atigi 1,5 oyda erishiladigan Marsni tadqiq qilish uchun kuchli harakatlantiruvchi tizimlar yaratiladi. bir yildan ortiq, an'anaviy kimyoviy reaktiv dvigatellardan foydalanganda bo'lgani kabi.
Va kelajak har doim energiyadagi inqilobdan boshlanadi. Va boshqa hech narsa. Energiya birlamchi bo'lib, texnik taraqqiyotga, mudofaa qobiliyatiga va odamlarning hayot sifatiga ta'sir qiluvchi energiya iste'moli miqdoridir.

NASA eksperimental plazma raketa dvigateli

Sovet astrofiziki Nikolay Kardashev 1964 yilda tsivilizatsiyalarning rivojlanish ko'lamini taklif qildi. Bu masshtabga ko‘ra, tsivilizatsiyalarning texnologik rivojlanish darajasi sayyora aholisi o‘z ehtiyojlari uchun foydalanadigan energiya miqdoriga bog‘liq. Shunday qilib, I turdagi sivilizatsiya sayyorada mavjud bo'lgan barcha mavjud resurslardan foydalanadi; II tip tsivilizatsiya - o'zi joylashgan tizimda o'z yulduzining energiyasini oladi; III tipdagi tsivilizatsiya esa galaktikasining mavjud energiyasidan foydalanadi. Insoniyat hali bu miqyosda I tip tsivilizatsiyaga yetib bormagan. Biz Yer sayyorasining umumiy potentsial energiya zaxirasining atigi 0,16 foizidan foydalanamiz. Bu shuni anglatadiki, Rossiya va butun dunyoda rivojlanish uchun joy bor va bu yadro texnologiyalari mamlakatimiz uchun nafaqat koinotga, balki kelajakdagi iqtisodiy farovonlikka ham yo'l ochadi.
Va, ehtimol, Rossiya uchun ilmiy-texnik sohadagi yagona variant - bu etakchilarning ko'p yillik ortda qolishini bir "sakrash"da engib o'tish uchun yadroviy kosmik texnologiyalarda inqilobiy yutuqni amalga oshirishdir. insoniyat tsivilizatsiyasi rivojlanishining navbatdagi tsiklida yangi texnologik inqilob. Bunday noyob imkoniyat ma'lum bir mamlakatga bir necha asrda bir marta tushadi.
Afsuski, so‘nggi 25 yil ichida fundamental fanlar, oliy va o‘rta ta’lim sifatiga yetarlicha e’tibor qaratmagan Rossiya, agar dastur qisqartirilsa va hozirgi olimlar va tadqiqotchilarning o‘rnini yangi avlod tadqiqotchilari yetishmasa, bu imkoniyatni butunlay yo‘qotish xavfi bor. muhandislar. Rossiya 10-12 yil ichida duch keladigan geosiyosiy va texnologik muammolar XX asr o'rtalaridagi tahdidlar bilan taqqoslanadigan juda jiddiy bo'ladi. Kelajakda Rossiyaning suvereniteti va yaxlitligini saqlab qolish uchun hozir zudlik bilan ushbu chaqiriqlarga javob beradigan va tubdan yangi narsalarni yaratishga qodir bo'lgan mutaxassislarni tayyorlashni boshlash kerak.
Rossiyani global intellektual va texnologik markazga aylantirish uchun bor-yo'g'i 10 yil bor va bu ta'lim sifatini jiddiy o'zgartirmasdan amalga oshirib bo'lmaydi. Ilmiy va texnologik yutuq uchun ta'lim tizimiga (ham maktab, ham universitet) dunyo manzarasi, ilmiy fundamentallik va mafkuraviy yaxlitlik haqidagi tizimli qarashlarni qaytarish kerak.
Koinot sanoatidagi hozirgi turg'unlikka kelsak, bu qo'rqinchli emas. Zamonaviy kosmik texnologiyalarga asoslangan jismoniy tamoyillar an'anaviy sun'iy yo'ldosh xizmatlari sohasida uzoq vaqt talab qilinadi. Esda tutaylikki, insoniyat 5,5 ming yil davomida yelkandan foydalangan va bug 'erasi deyarli 200 yil davom etgan va faqat 20-asrda dunyo tez o'zgara boshladi, chunki yana bir ilmiy va texnologik inqilob sodir bo'lib, u yelkan to'lqinini boshladi. innovatsiyalar va texnologik tuzilmalarning o'zgarishi, natijada jahon iqtisodiyotini ham, siyosatini ham o'zgartirdi. Asosiysi, bu o'zgarishlarning boshida bo'lish [elektron pochta himoyalangan] ,
veb-sayt: https://delpress.ru/information-for-subscribers.html

Havola orqali "Vatanning Arsenal" jurnalining elektron versiyasiga obuna bo'lishingiz mumkin.
Yillik obuna narxi -
12 000 rub.

Sergeev Aleksey, 9 "A" sinf, "84-sonli o'rta maktab" shahar ta'lim muassasasi

Ilmiy maslahatchi: , "Tomsk atom markazi" ilmiy va innovatsion faoliyat bo'yicha notijorat hamkorlik direktorining o'rinbosari

Rahbar: , fizika o'qituvchisi, "84-sonli o'rta maktab" shahar ta'lim muassasasi CATO Seversk

Kirish

Kosmik kema bortidagi harakatlantiruvchi tizimlar kuch yoki impuls hosil qilish uchun mo'ljallangan. Amaldagi surish turiga ko'ra, harakatlantiruvchi tizim kimyoviy (CHRD) va kimyoviy bo'lmagan (NCRD) bo'linadi. CRDlar suyuq yonilg'i dvigatellari (LPRE), qattiq yoqilg'i raketa dvigatellari (qattiq yoqilg'i dvigatellari) va kombinatsiyalangan raketa dvigatellariga (RCR) bo'linadi. O'z navbatida, kimyoviy bo'lmagan harakatlantiruvchi tizimlar yadro (NRE) va elektr (EP) ga bo'linadi. Buyuk olim Konstantin Eduardovich Tsiolkovskiy bundan bir asr oldin qattiq va qattiq jismlarda ishlaydigan qo'zg'alish tizimining birinchi modelini yaratdi. suyuq yoqilg'i. Keyinchalik, 20-asrning ikkinchi yarmida minglab parvozlar asosan suyuq yoqilg'i dvigatellari va qattiq yoqilg'i raketa dvigatellari yordamida amalga oshirildi.

Biroq, hozirgi vaqtda boshqa sayyoralarga parvozlar uchun, yulduzlar haqida gapirmasa ham, ko'plab raketa dvigatellari ishlab chiqilgan bo'lsa-da, suyuq yoqilg'i raketa dvigatellari va qattiq yoqilg'i raketa dvigatellaridan foydalanish tobora ko'proq foydasiz bo'lib bormoqda. Katta ehtimol bilan, suyuq yonilg'i raketa dvigatellari va qattiq yoqilg'i raketa dvigatellarining imkoniyatlari butunlay tugaydi. Buning sababi shundaki, barcha kimyoviy qo'zg'atuvchilarning o'ziga xos impulsi past va 5000 m / s dan oshmaydi, bu esa surgichning uzoq muddatli ishlashini va shunga mos ravishda etarlicha yuqori tezlikni ishlab chiqish uchun katta yoqilg'i zaxirasini talab qiladi, yoki, Astronavtikada odatiy bo'lganidek, Tsiolkovskiy sonining katta qiymatlari talab qilinadi, ya'ni yoqilg'i bilan ishlaydigan raketa massasining bo'sh raketa massasiga nisbati. Shunday qilib, 100 tonna foydali yukni past orbitaga olib chiqadigan "Energia" raketasining uchish massasi taxminan 3000 tonnani tashkil etadi, bu Tsiolkovskiy raqamiga 30 ichida qiymat beradi.

Masalan, Marsga parvoz qilish uchun Tsiolkovskiy soni yanada yuqori bo'lishi kerak, 30 dan 50 gacha bo'lgan qiymatlarga etadi. Taxminan 1000 tonna foydali yuk bilan hisoblash oson va bu chegaralar ichida minimal massa bo'ladi. Marsga uchadigan ekipaj uchun zarur bo'lgan hamma narsani ta'minlash uchun talab qilinadi. Yerga qaytish uchun yoqilg'i ta'minotini hisobga olgan holda, kosmik kemaning dastlabki massasi kamida 30 000 tonna bo'lishi kerak, bu zamonaviy kosmonavtikaning rivojlanish darajasidan aniq, suyuq yoqilg'i dvigatellari va qattiq yoqilg'i raketa dvigatellaridan foydalanishga asoslangan.

Shunday qilib, boshqariladigan ekipajlar hatto eng yaqin sayyoralarga ham etib borishi uchun kimyoviy harakatdan boshqa printsiplarda ishlaydigan dvigatellarda raketalarni ishlab chiqish kerak. Bu borada eng istiqbolli elektr reaktiv dvigatellar (EPE), termokimyoviy raketa dvigatellari va yadroviy reaktiv dvigatellar (NRE).

1.Asosiy tushunchalar

Raketa dvigateli - bu ish uchun atrof-muhitdan (havo, suv) foydalanmaydigan reaktiv dvigatel. Kimyoviy raketa dvigatellari eng ko'p qo'llaniladi. Boshqa turdagi raketa dvigatellari ishlab chiqilmoqda va sinovdan o'tkazilmoqda - elektr, yadro va boshqalar. Yoniq kosmik stantsiyalar Siqilgan gazlarda ishlaydigan eng oddiy raketa dvigatellari qurilmalarda ham keng qo'llaniladi. Odatda, ular ishlaydigan suyuqlik sifatida azotdan foydalanadilar. /1/

Harakat tizimlarining tasnifi

2. Raketa dvigatellarining maqsadi

Maqsadiga ko'ra, raketa dvigatellari bir nechta asosiy turlarga bo'linadi: tezlashtiruvchi (boshlovchi), tormozlovchi, harakatlantiruvchi, boshqaruvchi va boshqalar. Raketa dvigatellari asosan raketalarda ishlatiladi (shuning uchun nomi). Bundan tashqari, raketa dvigatellari ba'zan aviatsiyada qo'llaniladi. Raketa dvigatellari kosmonavtikaning asosiy dvigatellari hisoblanadi.

Harbiy (jangovar) raketalar odatda qattiq yoqilg'i dvigatellariga ega. Buning sababi shundaki, bunday dvigatel zavodda yoqilg'i bilan to'ldiriladi va raketaning o'zini butun saqlash va xizmat qilish muddati uchun texnik xizmat ko'rsatishni talab qilmaydi. Qattiq yoqilg'i dvigatellari ko'pincha kosmik raketalar uchun kuchaytirgich sifatida ishlatiladi. Ular, ayniqsa, AQSh, Frantsiya, Yaponiya va Xitoyda bu sohada keng qo'llaniladi.

Suyuq raketa dvigatellari qattiq raketa dvigatellariga qaraganda yuqori surilish xususiyatlariga ega. Shuning uchun ular kosmik raketalarni Yer orbitasiga chiqarish va sayyoralararo parvozlar uchun ishlatiladi. Raketalar uchun asosiy suyuqlik yoqilg'isi kerosin, geptan (dimetilgidrazin) va suyuq vodoroddir. Bunday turdagi yoqilg'i uchun oksidlovchi (kislorod) talab qilinadi. Bunday dvigatellarda oksidlovchi sifatida nitrat kislota va suyultirilgan kislorod ishlatiladi. Nitrat kislota oksidlovchi xossalari bo'yicha suyultirilgan kisloroddan past, ammo raketalarni saqlash, yonilg'i quyish va ishlatishda maxsus harorat rejimini saqlashni talab qilmaydi.

Kosmik parvozlar uchun dvigatellar Yerdagi dvigatellardan farq qiladi, chunki ular eng kichik massa va hajm bilan imkon qadar ko'proq quvvat ishlab chiqarishi kerak. Bundan tashqari, ular juda yuqori samaradorlik va ishonchlilik va muhim ish vaqti kabi talablarga bo'ysunadi. Amaldagi energiya turiga ko'ra, kosmik kemaning harakatlantiruvchi tizimlari to'rt turga bo'linadi: termokimyoviy, yadroviy, elektr, quyosh-yelkan. Ro'yxatdagi turlarning har biri o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega va muayyan sharoitlarda ishlatilishi mumkin.

Hozirgi vaqtda kuchli termokimyoviy dvigatellar bilan jihozlangan raketalar orqali kosmik kemalar, orbital stansiyalar va Yerning uchuvchisiz sun'iy yo'ldoshlari koinotga uchirilmoqda. Bundan tashqari, past kuchga ega miniatyura dvigatellari ham mavjud. Bu kuchli dvigatellarning kichikroq nusxasi. Ulardan ba'zilari sizning kaftingizga sig'ishi mumkin. Bunday dvigatellarning tortish kuchi juda kichik, ammo bu kemaning kosmosdagi holatini boshqarish uchun etarli.

3.Termokimyoviy raketa dvigatellari.

Ma'lumki, dvigatelda ichki yonish, bug 'qozonining o'chog'i - qaerda yonish sodir bo'lsa, atmosfera kislorodi eng faol qismni oladi. Kosmosda havo yo'q, raketa dvigatellari kosmosda ishlashi uchun ikkita komponent - yoqilg'i va oksidlovchi bo'lishi kerak.

Suyuq termokimyoviy raketa dvigatellari yoqilg'i sifatida spirt, kerosin, benzin, anilin, gidrazin, dimetilgidrazin va suyuq vodoroddan foydalanadi. Oksidlovchi sifatida suyuq kislorod, vodorod peroksid va nitrat kislota ishlatiladi. Ehtimol, kelajakda bunday faol kimyoviy moddalarni saqlash va ishlatish usullari ixtiro qilinganida, suyuq ftor oksidlovchi vosita sifatida ishlatiladi.

Suyuq reaktiv dvigatellar uchun yoqilg'i va oksidlovchi maxsus tanklarda alohida saqlanadi va nasoslar yordamida yonish kamerasiga etkazib beriladi. Ular yonish kamerasida birlashtirilganda, harorat 3000 - 4500 ° S ga etadi.

Yonish mahsulotlari kengayib, 2500 dan 4500 m / s gacha tezlikka erishadi. Dvigatel tanasidan itarib, ular reaktiv zarba hosil qiladi. Shu bilan birga, gaz oqimining massasi va tezligi qanchalik katta bo'lsa, dvigatelning kuchi shunchalik katta bo'ladi.

Dvigatellarning o'ziga xos tortishish kuchi odatda bir soniya ichida yondirilgan yoqilg'i massasi uchun hosil bo'lgan tortishish miqdori bilan baholanadi. Bu miqdor raketa dvigatelining o'ziga xos impulsi deb ataladi va soniyalarda o'lchanadi (sekundiga kg tortish / kg yondirilgan yoqilg'i). Eng yaxshi qattiq yoqilg'ida ishlaydigan raketa dvigatellari 190 s gacha bo'lgan o'ziga xos impulsga ega, ya'ni bir soniyada 1 kg yoqilg'i yonishi 190 kg tortishish hosil qiladi. Vodorod-kislorodli raketa dvigatelining o'ziga xos impulsi 350 s. Nazariy jihatdan, vodorod-ftorli dvigatel 400 s dan ortiq o'ziga xos impulsni ishlab chiqishi mumkin.

Tez-tez ishlatiladigan suyuq raketa dvigatelining sxemasi quyidagicha ishlaydi. Siqilgan gaz quvurlarda gaz pufakchalari paydo bo'lishining oldini olish uchun kriogen yoqilg'isi bo'lgan tanklarda kerakli bosim hosil qiladi. Nasoslar raketa dvigatellarini yoqilg'i bilan ta'minlaydi. Yonilg'i yonish kamerasiga AOK qilinadi katta miqdorda injektorlar. Oksidlovchi ham nozullar orqali yonish kamerasiga yuboriladi.

Har qanday mashinada yoqilg'i yoqilganda, dvigatelning devorlarini isitadigan katta issiqlik oqimlari hosil bo'ladi. Agar siz kameraning devorlarini sovutmasangiz, u qanday materialdan yasalgan bo'lishidan qat'i nazar, tezda yonib ketadi. Suyuq reaktiv dvigatel odatda yoqilg'i komponentlaridan biri tomonidan sovutiladi. Shu maqsadda kamera ikkita devordan yasalgan. Yoqilg'ining sovuq komponenti devorlar orasidagi bo'shliqda oqadi.

Alyuminiy" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">alyuminiy va boshqalar. Ayniqsa, vodorod-kislorod kabi an'anaviy yoqilg'ilarga qo'shimcha sifatida. Bunday "uchlik kompozitsiyalar" kimyoviy moddalar uchun mumkin bo'lgan eng yuqori tezlikni ta'minlaydi. Yoqilg'i sarfi - 5 km / s gacha, ammo bu deyarli kimyo resurslarining chegarasi bo'lsa-da, taklif qilingan tavsifda hali ham birinchi bo'lib aytish kerak Qattiq yoqilg'idan foydalangan holda termokimyoviy raketa dvigateli yaratilgan - masalan, maxsus porox - qattiq yoqilg'i bilan to'ldirilgan nozul bilan to'g'ridan-to'g'ri yonish kamerasida joylashgan - bu qattiq yoqilg'ining yonish rejimi qattiq yoqilg'i raketa motorining maqsadiga bog'liq (uchirish, qo'llab-quvvatlash yoki birlashtirilgan harbiy ishlar ishga tushirish va qo'zg'atuvchi dvigatellarning mavjudligi bilan tavsiflanadi, bu esa juda qisqa vaqt ichida yuqori kuchga ega raketa ishga tushirgichni tark etishi va uning dastlabki tezlashishi uchun. Qattiq yonilg'i raketa dvigateli parvoz yo'lining asosiy (qo'zg'alish) qismida raketaning doimiy parvoz tezligini ta'minlash uchun mo'ljallangan. Ularning orasidagi farqlar, asosan, yonish kamerasining dizayni va yonilg'i zaryadining yonish yuzasi profilida yotadi, bu yoqilg'ining yonish tezligini aniqlaydi, bu esa ish vaqti va dvigatelning surish kuchiga bog'liq. Bunday raketalardan farqli o'laroq, Yer sun'iy yo'ldoshlarini uchirish uchun kosmik raketalar, orbital stantsiyalar va kosmik kemalar, shuningdek, sayyoralararo stansiyalar raketa uchirilgandan boshlab, ob'ekt Yer atrofida orbitaga yoki sayyoralararo traektoriyaga chiqarilgunga qadar faqat start rejimida ishlaydi. Umuman olganda, qattiq yonilg'i bilan ishlaydigan raketa dvigatellari suyuq yoqilg'i dvigatellariga nisbatan ko'p afzalliklarga ega emas: ularni ishlab chiqarish oson, uzoq vaqt davomida saqlanishi mumkin, har doim harakatga tayyor va nisbatan portlashdan himoyalangan. Ammo o'ziga xos tortishish jihatidan qattiq yonilg'i dvigatellari suyuq dvigatellardan 10-30% kam.

4. Elektr raketa dvigatellari

Yuqorida muhokama qilingan deyarli barcha raketa dvigatellari juda katta kuchga ega va kosmik kemalarni Yer orbitasiga olib chiqish va ularni sayyoralararo parvozlar uchun kosmik tezlikka tezlashtirish uchun mo'ljallangan. Mutlaqo boshqa masala - orbitaga yoki sayyoralararo traektoriyaga chiqarilgan kosmik kemalar uchun harakatlantiruvchi tizimlar. Bu erda, qoida tariqasida, yuzlab va minglab soatlar davomida ishlaydigan va qayta-qayta yoqilishi va o'chirilishi mumkin bo'lgan kam quvvatli motorlar (bir necha kilovatt yoki hatto vatt) kerak. Ular atmosferaning yuqori qatlamlari va quyosh shamoli tomonidan yaratilgan parvoz qarshiligini qoplaydigan orbitada yoki ma'lum bir traektoriya bo'ylab parvozni davom ettirishga imkon beradi. Elektr raketa dvigatellarida ishchi suyuqlikni elektr energiyasi bilan qizdirish orqali ma'lum tezlikka tezlashtiriladi. Elektr dan keladi quyosh panellari yoki atom elektr stantsiyasi. Ishchi suyuqlikni isitish usullari boshqacha, lekin aslida elektr yoyi asosan ishlatiladi. U juda ishonchli ekanligi isbotlangan va ko'p sonli boshlanishlarga bardosh bera oladi. Vodorod elektr boshq dvigatellarida ishchi suyuqlik sifatida ishlatiladi. Elektr yoyi yordamida vodorod juda yuqori haroratgacha isitiladi va u plazmaga aylanadi - musbat ionlar va elektronlarning elektr neytral aralashmasi. Dvigateldan plazma chiqishi tezligi 20 km/s ga etadi. Olimlar plazmani dvigatel kamerasi devorlaridan magnit izolyatsiyalash muammosini hal qilganda, u holda plazma haroratini sezilarli darajada oshirish va egzoz tezligini 100 km / s ga oshirish mumkin bo'ladi. Birinchi elektr raketa dvigateli Sovet Ittifoqida o'tgan yillarda yaratilgan. rahbarligida (keyinchalik u Sovet kosmik raketalari uchun dvigatellar yaratuvchisi va akademik bo'ldi) mashhur Gaz dinamikasi laboratoriyasida (GDL)./10/

5.Dvigatellarning boshqa turlari

Shuningdek, yadroviy raketa dvigatellari uchun ko'proq ekzotik dizaynlar mavjud bo'lib, ularda parchalanuvchi material suyuq, gazsimon yoki hatto plazma holatida bo'ladi, ammo texnologiya va texnologiyaning hozirgi darajasida bunday dizaynlarni amalga oshirish haqiqatga to'g'ri kelmaydi. Quyidagi raketa dvigatellari loyihalari hali ham nazariy yoki laboratoriya bosqichida mavjud:

Kichik yadroviy zaryadlarning portlash energiyasidan foydalangan holda impulsli yadro raketa dvigatellari;

Yoqilg'i sifatida vodorod izotopidan foydalanishi mumkin bo'lgan termoyadro raketa dvigatellari. Bunday reaksiyada vodorodning energiya unumdorligi 6,8 * 1011 KJ/kg ni tashkil etadi, ya'ni yadro bo'linish reaksiyalarining mahsuldorligidan taxminan ikki marta yuqori;

Quyoshli yelkanli dvigatellar - quyosh nuri bosimidan (quyosh shamoli) foydalanadigan dvigatellar, ularning mavjudligi 1899 yilda rus fizigi tomonidan empirik tarzda isbotlangan. Hisob-kitoblarga ko‘ra, olimlar og‘irligi 1 tonna bo‘lgan, diametri 500 m bo‘lgan yelkan bilan jihozlangan qurilma Yerdan Marsga taxminan 300 kun ichida ucha olishini aniqladi. Biroq, quyosh yelkanining samaradorligi Quyoshdan masofa bilan tez kamayadi.

6.Yadroli raketa dvigatellari

Suyuq yoqilg'ida ishlaydigan raketa dvigatellarining asosiy kamchiliklaridan biri gazlarning cheklangan oqim tezligi bilan bog'liq. Yadro raketa dvigatellarida yadroviy "yoqilg'i" ning parchalanishi paytida ajralib chiqadigan ulkan energiyadan ishchi moddani isitish uchun foydalanish mumkin ko'rinadi. Yadro raketa dvigatellarining ishlash printsipi termokimyoviy dvigatellarning ishlash printsipidan deyarli farq qilmaydi. Farqi shundaki, ishchi suyuqlik o'zining kimyoviy energiyasi tufayli emas, balki yadro ichidagi reaktsiya paytida chiqarilgan "tashqi" energiya tufayli isitiladi. Ishchi suyuqlik yadro reaktoridan o'tkaziladi, unda atom yadrolarining (masalan, uran) bo'linish reaktsiyasi sodir bo'ladi va qizdiriladi. Yadro raketa dvigatellari oksidlovchiga bo'lgan ehtiyojni yo'q qiladi va shuning uchun faqat bitta suyuqlik ishlatilishi mumkin. Ishlaydigan suyuqlik sifatida dvigatelning ko'proq tortishish kuchini rivojlantirishga imkon beradigan moddalardan foydalanish tavsiya etiladi. Bu holat vodorod, keyin ammiak, gidrazin va suv bilan to'liq qondiriladi. Yadro energiyasi ajralib chiqadigan jarayonlar radioaktiv transformatsiyalar, og'ir yadrolarning bo'linish reaktsiyalari va engil yadrolarning sintez reaktsiyalariga bo'linadi. Radioizotop transformatsiyalari izotop energiya manbalarida amalga oshiriladi. Sun'iy radioaktiv izotoplarning o'ziga xos massa energiyasi (og'irligi 1 kg bo'lgan modda chiqaradigan energiya) kimyoviy yoqilg'ilarga qaraganda sezilarli darajada yuqori. Shunday qilib, 210Po uchun u 5 * 10 8 KJ / kg ga teng, energiya tejaydigan kimyoviy yoqilg'i (kislorodli berilliy) uchun bu qiymat 3 * 10 4 KJ / kg dan oshmaydi. Afsuski, kosmik raketalarda bunday dvigatellardan foydalanish hali oqilona emas. Buning sababi izotopik moddaning yuqori narxi va operatsion qiyinchiliklardir. Axir, izotop doimiy ravishda energiya chiqaradi, hatto u maxsus konteynerda tashilganda ham va raketa uchirilgan joyda to'xtab qolsa ham. Yadro reaktorlari tejamkor yoqilg'idan foydalanadi. Shunday qilib, 235U (uranning bo'linuvchi izotopi) ning o'ziga xos massa energiyasi 6,75 * 10 9 KJ / kg ga teng, ya'ni taxminan 210 Po izotopidan kattaroq tartib. Ushbu dvigatellarni "yoqish" va "o'chirish" mumkin bo'lgan yadro yoqilg'isi (233U, 235U, 238U, 239Pu) izotopli yoqilg'idan ancha arzon; Bunday dvigatellarda ishlaydigan suyuqlik sifatida nafaqat suv, balki samaraliroq ishlaydigan moddalar - spirt, ammiak, suyuq vodorod ham ishlatilishi mumkin. Suyuq vodorodli dvigatelning solishtirma kuchi 900 s. Qattiq yadro yoqilg'isida ishlaydigan reaktorli yadro raketasi dvigatelining eng oddiy konstruktsiyasida ishchi suyuqlik tankga joylashtiriladi. Nasos uni dvigatel kamerasiga etkazib beradi. Naychalar yordamida püskürtülür, ishchi suyuqlik yoqilg'i hosil qiluvchi yadro yoqilg'isi bilan aloqa qiladi, isitiladi, kengayadi va ko'krak orqali yuqori tezlikda tashlanadi. Yadro yoqilg'isi energiya zaxiralari bo'yicha boshqa yoqilg'i turlaridan ustundir. Keyin mantiqiy savol tug'iladi: nima uchun bu yoqilg'idan foydalanadigan qurilmalar hali ham nisbatan past o'ziga xos kuchga va katta massaga ega? Gap shundaki, qattiq fazali raketa dvigatelining o'ziga xos kuchi parchalanuvchi materialning harorati bilan chegaralanadi va elektr stantsiyasi ish paytida tirik organizmlarga zararli ta'sir ko'rsatadigan kuchli ionlashtiruvchi nurlanish chiqaradi. Bunday nurlanishdan biologik himoya qilish juda muhim va kosmosda qo'llanilmaydi. samolyot. Qattiq yadro yoqilg'isidan foydalanadigan yadro raketa dvigatellarining amaliy rivojlanishi 20-asrning 50-yillari o'rtalarida Sovet Ittifoqi va AQShda deyarli birinchi atom elektr stantsiyalari qurilishi bilan bir vaqtda boshlangan. Ish kuchaygan maxfiylik muhitida olib borildi, ammo ma'lumki, bunday raketa dvigatellari kosmonavtikada hali haqiqiy foydalanilmagan. Hozirgacha hamma narsa uchuvchisiz sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshlarida, sayyoralararo kosmik kemalarda va dunyoga mashhur Sovet "Oy roverida" nisbatan past quvvatli elektr energiyasining izotopik manbalaridan foydalanish bilan cheklangan.

7.Yadro reaktiv dvigatellari, ishlash tamoyillari, yadro harakatlantiruvchi dvigatelda impuls olish usullari.

Yadro-raketa dvigatellari yadro energiyasidan, ya'ni yadro reaksiyalari natijasida ajralib chiqadigan energiyadan foydalanish orqali zarba hosil qilganligi sababli o'z nomini oldi. Umumiy ma'noda, bu reaktsiyalar atom yadrolarining energiya holatidagi har qanday o'zgarishlarni, shuningdek, yadrolar tuzilishini qayta qurish yoki ulardagi elementar zarrachalar sonining o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan ba'zi yadrolarning boshqalarga aylanishini anglatadi. nuklonlar. Bundan tashqari, yadro reaktsiyalari, ma'lumki, o'z-o'zidan (ya'ni o'z-o'zidan) yoki sun'iy ravishda yuzaga kelishi mumkin, masalan, ba'zi yadrolar boshqalar (yoki elementar zarralar) tomonidan bombardimon qilinganda. Yadro boʻlinishi va sintez reaksiyalari energiya jihatidan kimyoviy reaksiyalardan mos ravishda millionlab va oʻn millionlab marta oshadi. Bu molekulalardagi atomlarning kimyoviy bog'lanish energiyasi yadrodagi nuklonlarning yadroviy bog'lanish energiyasidan ko'p marta kam ekanligi bilan izohlanadi. Raketa dvigatellarida yadro energiyasidan ikki usulda foydalanish mumkin:

1. Chiqarilgan energiya ishchi suyuqlikni isitish uchun ishlatiladi, keyin u an'anaviy raketa dvigatelida bo'lgani kabi nozulda kengayadi.

2. Yadro energiyasi elektr energiyasiga aylanadi va keyin ishchi suyuqlikning zarralarini ionlashtirish va tezlashtirish uchun ishlatiladi.

3. Nihoyat, impuls DIV_ADBLOCK265"> jarayonida hosil bo'lgan parchalanish mahsulotlari tomonidan yaratiladi.

Suyuq yonilg'i raketa dvigateliga o'xshab, yadroviy raketa dvigatelining boshlang'ich ishchi suyuqligi qo'zg'alish tizimining tankida suyuq holatda saqlanadi va turbonasos bloki yordamida etkazib beriladi. Turbina va nasosdan tashkil topgan ushbu blokni aylantirish uchun gaz reaktorning o'zida ishlab chiqarilishi mumkin.

Bunday qo'zg'alish tizimining diagrammasi rasmda ko'rsatilgan.

Bo'linish reaktoriga ega bo'lgan ko'plab yadro dvigatellari mavjud:

Qattiq faza

Gaz fazasi

termoyadroviy reaktor bilan NRE

Impulsli yadro dvigatellari va boshqalar

Yadro dvigatellarining barcha mumkin bo'lgan turlaridan eng rivojlangani termal radioizotop dvigatel va qattiq fazali bo'linish reaktoriga ega dvigateldir. Ammo agar radioizotop yadroli harakatlantiruvchi dvigatellarning xususiyatlari ularning kosmonavtikada keng qo'llanilishiga umid qilishga imkon bermasa (hech bo'lmaganda yaqin kelajakda), u holda qattiq fazali yadro harakatlantiruvchi dvigatellarini yaratish kosmonavtika uchun katta istiqbollarni ochadi. Ushbu turdagi odatiy yadroviy harakatlantiruvchi dvigatel balandligi va diametri taxminan 1-2 m bo'lgan silindr shaklida qattiq fazali reaktorni o'z ichiga oladi (agar bu parametrlar yaqin bo'lsa, bo'linish neytronlarining atrofdagi bo'shliqqa oqib chiqishi minimaldir). .

Reaktor yadrodan iborat; bu hududni o'rab turgan reflektor; boshqaruv organlari; quvvat tanasi va boshqa elementlar. Yadro yadroviy yoqilg'i - yoqilg'i elementlari tarkibidagi parchalanuvchi material (boyitilgan uran) va moderator yoki suyultiruvchini o'z ichiga oladi. Rasmda ko'rsatilgan reaktor bir hil - unda moderator yoqilg'i elementlarining bir qismi bo'lib, yoqilg'i bilan bir hil aralashadi. Moderator, shuningdek, yadro yoqilg'isidan alohida joylashgan bo'lishi mumkin. Bunday holda, reaktor heterojen deb ataladi. Bo'linadigan moddalarga maxsus xususiyatlarni berish uchun erituvchilar (ular, masalan, o'tga chidamli metallar - volfram, molibden bo'lishi mumkin) ishlatiladi.

Qattiq fazali reaktorning yonilg'i elementlari kanallar bilan o'tadi, ular orqali yadro dvigatelining ishchi suyuqligi asta-sekin qizib ketadi. Kanallar taxminan 1-3 mm diametrga ega va ularning umumiy maydoni faol zonaning kesimining 20-30% ni tashkil qiladi. Yadro reaktor qizdirilganda kengayishi uchun (aks holda u termal stresslar tufayli qulab tushadi) quvvat idishi ichidagi maxsus panjara bilan osilgan.

Yadro oqayotgan ishchi suyuqlikdan, termal stresslardan va tebranishlardan sezilarli gidravlik bosim tushishi (bir necha o'nlab atmosferagacha) bilan bog'liq yuqori mexanik yuklarni boshdan kechiradi. Reaktor qizdirilganda faol zona hajmining oshishi bir necha santimetrga etadi. Faol zona va reflektor ishchi suyuqlikning bosimini va reaktiv nozul tomonidan yaratilgan bosimni o'zlashtiradigan bardoshli quvvat korpusiga joylashtirilgan. Koson bardoshli qopqoq bilan yopiladi. Unda tartibga soluvchi organlarni haydash uchun pnevmatik, prujinali yoki elektr mexanizmlari, yadroviy harakatlantiruvchi dvigatelni kosmik kemaga ulash joylari va yadro harakatlantiruvchi dvigatelni ishchi suyuqlikni etkazib berish quvurlariga ulash uchun gardishlar mavjud. Qopqoqda turbopompa qurilmasi ham joylashgan bo'lishi mumkin.

8 - nozul,

9 - kengaytiruvchi nozul,

10 - turbina uchun ishchi moddani tanlash;

11 - Quvvat korpusi,

12 - Boshqarish tamburi,

13 - turbinaning egzosi (munosabatni nazorat qilish va tortishish kuchini oshirish uchun ishlatiladi),

14 - Boshqarish barabanlari uchun haydovchi halqasi)

1957 yil boshida Los-Alamos laboratoriyasida ishning yakuniy yo'nalishi aniqlandi va grafitda tarqalgan uran yoqilg'isi bilan grafit yadro reaktorini qurish to'g'risida qaror qabul qilindi. Ushbu yo'nalishda yaratilgan Kiwi-A reaktori 1959 yil 1 iyulda sinovdan o'tkazildi.

Amerika qattiq fazali yadro reaktiv dvigateli XE Prime sinov stolida (1968)

Reaktorni qurishdan tashqari, Los Alamos laboratoriyasi ham amalga oshirdi to'liq tebranish Nevada shtatida maxsus poligonni qurish bo'yicha ishlar olib borildi, shuningdek, AQSh havo kuchlari uchun bir qator maxsus buyurtmalarni bajardi. tegishli sohalar(alohida TURD birliklarini ishlab chiqish). Los Alamos laboratoriyasi nomidan individual komponentlarni ishlab chiqarish bo'yicha barcha maxsus buyurtmalar quyidagi kompaniyalar tomonidan amalga oshirildi: Aerojet General, Shimoliy Amerika aviatsiyasining Rocketdyne bo'limi. 1958 yil yozida Rover dasturining barcha boshqaruvi Qo'shma Shtatlar Harbiy-havo kuchlaridan yangi tashkil etilgan Milliy Aeronavtika va Koinot Boshqarmasiga (NASA) o'tkazildi. 1960 yil yoz o'rtalarida AEK va NASA o'rtasidagi maxsus kelishuv natijasida G. Finger rahbarligida Kosmik yadroviy harakat idorasi tuzildi, keyinchalik u Rover dasturiga rahbarlik qildi.

Yadro reaktiv dvigatellarining oltita "issiq sinovlari" dan olingan natijalar juda xursand bo'ldi va 1961 yil boshida reaktorlarning parvoz sinovlari (RJFT) bo'yicha hisobot tayyorlandi. Keyin, 1961 yil o'rtalarida Nerva loyihasi (kosmik raketalar uchun yadro dvigatelidan foydalanish) ishga tushirildi. Bosh pudratchi sifatida Aerojet General, reaktor qurilishi uchun mas’ul subpudratchi sifatida Westinghouse tanlandi.

10.2 Rossiyada TURE ustida ishlash

Amerika" href="/text/category/amerikanetc/" rel="bookmark">Amerikaliklar, rossiyalik olimlar tadqiqot reaktorlarida alohida yoqilg'i elementlarining eng tejamkor va samarali sinovlaridan foydalanganlar. 70-80-yillarda amalga oshirilgan ishlarning butun doirasi. "Salyut" konstruktorlik byurosi, Kimyoviy avtomatlar konstruktorlik byurosi, IAE, NIKIET va NPO "Luch" (PNITI) ga Kimyoviy avtomatlar konstruktorlik byurosida kosmik yadro dvigatellari va gibrid atom elektr stantsiyalarining turli loyihalarini ishlab chiqishga ruxsat berdi NIITP rahbariyati (FEI, IAE, NIKIET, NIITVEL, NPO reaktor elementlari uchun mas'ul edi, Luch, MAI). YARD RD 0411 va minimal o'lchamdagi yadro dvigateli RD 0410 mos ravishda 40 va 3,6 tonnani tashkil etdi.

Natijada, vodorod gazida sinash uchun reaktor, "sovuq" dvigatel va dastgoh prototipi ishlab chiqarildi. Amerikanikidan farqli o'laroq, 8250 m / s dan oshmaydigan o'ziga xos impuls bilan Sovet TNRE, issiqlikka bardoshli va ilg'or dizayn yonilg'i elementlari va yadrodagi yuqori harorat tufayli bu ko'rsatkich 9100 m ga teng edi. /s va undan yuqori. "Luch" NPO qo'shma ekspeditsiyasining TURE-ni sinovdan o'tkazish uchun dastgoh bazasi Semipalatinsk-21 shahridan 50 km janubi-g'arbda joylashgan edi. U 1962 yilda ish boshlagan. In to'liq hajmdagi namunalar sinov maydonchasida sinovdan o'tkazildi yoqilg'i elementlari YARD prototiplari. Bunday holda, chiqindi gaz yopiq egzoz tizimiga kirdi. To'liq o'lchamli yadroviy dvigatelni sinovdan o'tkazish uchun Baykal-1 sinov dastgohi majmuasi Semipalatinsk-21dan 65 km janubda joylashgan. 1970 yildan 1988 yilgacha reaktorlarning 30 ga yaqin "issiq ishga tushirilishi" amalga oshirildi. Shu bilan birga, quvvat 230 MVt dan oshmadi, vodorod iste'moli 16,5 kg / sek gacha va uning reaktor chiqishidagi harorati 3100 K. Barcha uchirishlar muvaffaqiyatli, muammosiz va rejaga muvofiq amalga oshirildi.

Sovet TNRD RD-0410 dunyodagi yagona ishlaydigan va ishonchli sanoat yadro raketa dvigatelidir

Hozirda uchastkada bunday ishlar to‘xtatilgan, garchi uskunalar nisbatan ish holatida bo‘lsa-da. NPO Luch sinov dastgohi bazasi dunyodagi yagona eksperimental majmua bo'lib, unda yadroviy harakatlantiruvchi reaktorlar elementlarini katta moliyaviy va vaqt sarfisiz sinab ko'rish mumkin. Ehtimol, AQShda Rossiya va Qozog‘iston mutaxassislarining rejalashtirilgan ishtirokida Koinot tadqiqotlari tashabbusi dasturi doirasida Oy va Marsga parvozlar uchun yadroviy harakatlantiruvchi dvigatellar ustida ishlarning qayta tiklanishi AQSHda faoliyatning qayta tiklanishiga olib kelishi mumkin. Semipalatinsk bazasi va 2020-yillarda "Marslik" ekspeditsiyasini amalga oshirish.

Asosiy xususiyatlar

Vodorodga xos impuls: 910 - 980 sek(nazariy jihatdan 1000 gacha sek).

· Ishchi suyuqlikning (vodorod) chiqish tezligi: 9100 - 9800 m/sek.

· erishish mumkin bo'lgan quvvat: yuzlab va minglab tonnagacha.

· Maksimal ish harorati: 3000°S - 3700°S (qisqa muddatli yoqish).

· Ishlash muddati: bir necha ming soatgacha (davriy faollashtirish). /5/

11. Qurilma

Sovet qattiq fazali yadro raketa dvigatelining dizayni RD-0410

1 - ishlaydigan suyuqlik idishidan chiziq

2 - turbonasos bloki

3 - baraban haydovchisini boshqarish

4 - radiatsiyaviy himoya

5 - tartibga soluvchi baraban

6 - sekinlashtiruvchi

7 - yoqilg'i yig'ish

8 - reaktor idishi

9 - olov tagida

10 - ko'krak sovutish liniyasi

11- nozul kamerasi

12 - nozul

12.Foydalanish printsipi

O'zining ishlash printsipiga ko'ra, TNRE yuqori haroratli reaktor-issiqlik almashtirgich bo'lib, unga bosim ostida ishlaydigan suyuqlik (suyuq vodorod) kiritiladi va u yuqori haroratga (3000 ° C dan yuqori) qizdirilganda u havo oqimi orqali chiqariladi. sovutilgan nozul. Ko‘krakdagi issiqlik regeneratsiyasi juda foydali, chunki u vodorodni ancha tez qizdirish imkonini beradi va katta miqdorda issiqlik energiyasidan foydalangan holda o‘ziga xos impulsni 1000 sek (9100-9800 m/s) ga oshirish mumkin.

Yadro raketa dvigateli reaktori

MsoNormalTable">

Ishlaydigan suyuqlik

Zichlik, g/sm3

Maxsus tortishish (isitish kamerasida belgilangan haroratlarda, ° K), sek

0,071 (suyuqlik)

0,682 (suyuqlik)

1000 (suyuqlik)

Yo'q. Dann

Yo'q. Dann

Yo'q. Dann

(Eslatma: isitish kamerasidagi bosim 45,7 atm, doimiy ravishda 1 atm bosimgacha kengayish kimyoviy tarkibi ishchi suyuqlik) /6/

15. Foyda

TNRE ning kimyoviy raketa dvigatellaridan asosiy ustunligi yuqori o'ziga xos impulsga erishish, sezilarli energiya zahiralari, tizimning ixchamligi va juda yuqori (vakuumda o'nlab, yuzlab va minglab tonnalar) olish qobiliyatidir. Vakuumda erishilgan o'ziga xos impuls ikki komponentli kimyoviy raketa yoqilg'isidan (kerosin-kislorod, vodorod-kislorod) 3-4 marta va eng yuqori issiqlik intensivligida ishlaganda 4-5 baravar yuqori AQSh va Rossiyada bunday dvigatellarni ishlab chiqish va qurish bo'yicha katta tajriba mavjud va agar kerak bo'lsa (kosmosni o'rganish uchun maxsus dasturlar) bunday dvigatellar qisqa vaqt ichida ishlab chiqarilishi mumkin va TURE-dan foydalanish uchun maqbul narxga ega bo'ladi. kosmik kemalarni kosmosda tezlashtirish va bunga bog'liq. qo'shimcha foydalanish katta sayyoralarning (Yupiter, Uran, Saturn, Neptun) tortishish maydonidan foydalangan holda tebranish manevrlari, Quyosh tizimini o'rganishning erishish mumkin bo'lgan chegaralari sezilarli darajada kengayadi va uzoq sayyoralarga etib borish uchun zarur bo'lgan vaqt sezilarli darajada kamayadi. Bundan tashqari, TNRElar gigant sayyoralarning past orbitalarida ishlaydigan qurilmalar uchun, ularning siyrak atmosferasini ishchi suyuqlik sifatida ishlatish yoki ularning atmosferasida ishlash uchun muvaffaqiyatli ishlatilishi mumkin. /8/

16. Kamchiliklari

TNRE ning asosiy kamchiliklari - kuchli kirib boruvchi nurlanish oqimining mavjudligi (gamma nurlanishi, neytronlar), shuningdek, yuqori radioaktiv uran birikmalarini, induktsiyalangan nurlanish bilan o'tga chidamli birikmalarni va radioaktiv gazlarni ishchi suyuqlik bilan olib tashlash. Shu munosabat bilan, TURE ishga tushirish joyida va atmosferada ekologik vaziyatning yomonlashishiga yo'l qo'ymaslik uchun yer uchirishlari uchun qabul qilinishi mumkin emas. /14/

17.TURD xarakteristikalarini takomillashtirish. Gibrid turbovintli dvigatellar

Har qanday raketa yoki umuman dvigatel kabi, qattiq fazali yadro reaktiv dvigateli erishish mumkin bo'lgan eng muhim xususiyatlar bo'yicha sezilarli cheklovlarga ega. Ushbu cheklovlar qurilmaning (TJRE) dvigatelning strukturaviy materiallarining maksimal ish harorati oralig'idan oshib ketadigan harorat oralig'ida ishlay olmasligini anglatadi. TJRE imkoniyatlarini kengaytirish va asosiy ish parametrlarini sezilarli darajada oshirish uchun turli xil gibrid sxemalardan foydalanish mumkin, ularda TJRE issiqlik va energiya manbai rolini o'ynaydi va qo'shimcha jismoniy usullar ishchi organlarning tezlashishi. Eng ishonchli, amalda mumkin bo'lgan va yuqori o'ziga xos impuls va surish xususiyatlariga ega bo'lgan ionlashtirilgan ishchi suyuqlikni (vodorod va maxsus qo'shimchalar) tezlashtirish uchun qo'shimcha MHD sxemasi (magnetogidrodinamik sxema) bilan gibrid sxema. /13/

18. Yadro harakatlantiruvchi dvigatellarning radiatsiya xavfi.

Ishlaydigan yadro dvigateli kuchli nurlanish manbai - gamma va neytron nurlanishidir. Maxsus choralar ko'rilmasa, radiatsiya kosmik kemadagi ishchi suyuqlik va konstruktsiyaning qabul qilinishi mumkin bo'lmagan isishiga, metall konstruktiv materiallarning mo'rtlashishiga, plastmassaning yo'q qilinishiga va rezina qismlarning qarishiga, elektr kabellarining izolyatsiyasiga zarar etkazishi va elektron jihozlarning ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin. Radiatsiya materiallarning induktsiyalangan (sun'iy) radioaktivligini - ularning faollashishini keltirib chiqarishi mumkin.

Hozirgi vaqtda yadro harakatlantiruvchi dvigatellari bo'lgan kosmik kemalarni radiatsiyaviy himoya qilish muammosi printsipial jihatdan hal qilingan deb hisoblanadi. Sinov stendlari va uchirish maydonchalarida yadroviy harakatlantiruvchi dvigatellarga texnik xizmat ko‘rsatish bilan bog‘liq asosiy masalalar ham hal qilindi. Operatsion NRE operatsion xodimlar uchun xavf tug'dirsa-da, NRE faoliyati tugaganidan bir kun o'tgach, hech qanday shaxsiy himoya vositalarisiz NREdan 50 m masofada bir necha o'n daqiqa turish va hatto yaqinlashish mumkin. Bu eng oddiy himoya vositalari sinovlardan so'ng qisqa vaqt ichida ishlaydigan xodimlarga ish joyiga kirishga imkon beradi.

Aftidan, uchirish komplekslari va atrof-muhitning ifloslanish darajasi kosmik raketalarning pastki bosqichlarida yadroviy harakatlantiruvchi dvigatellardan foydalanishga to'sqinlik qilmaydi. Atrof-muhit va operatsion xodimlar uchun radiatsiyaviy xavf muammosi, asosan, ishchi suyuqlik sifatida ishlatiladigan vodorodning reaktordan o'tayotganda deyarli faollashtirilmasligi bilan yumshatiladi. Shuning uchun yadroviy dvigatelning reaktiv oqimi suyuq yonilg'i bilan ishlaydigan raketa dvigatelining reaktividan xavfli emas./4/

Xulosa

Astronavtikada yadro dvigatellarini ishlab chiqish va ulardan foydalanish istiqbollarini ko'rib chiqishda erishilgan va kutilgan xususiyatlardan kelib chiqish kerak. har xil turlari NRE, ularni kosmonavtikaga nima berishi mumkinligidan, qo'llanilishidan va nihoyat, NRE muammosi va kosmosda energiya ta'minoti muammosi va umuman energiyani rivojlantirish muammolari o'rtasidagi yaqin bog'liqlik mavjudligidan.

Yuqorida aytib o'tilganidek, yadro dvigatellarining barcha mumkin bo'lgan turlaridan eng rivojlanganlari termal radioizotopli dvigatel va qattiq fazali bo'linish reaktoriga ega dvigateldir. Ammo agar radioizotop yadroli harakatlantiruvchi dvigatellarning xususiyatlari ularning kosmonavtikada keng qo'llanilishiga umid qilishga imkon bermasa (hech bo'lmaganda yaqin kelajakda), u holda qattiq fazali yadro harakatlantiruvchi dvigatellarini yaratish kosmonavtika uchun katta istiqbollarni ochadi.

Masalan, boshlang'ich massasi 40 000 tonna (ya'ni, eng yirik zamonaviy raketa tashuvchilarnikidan taxminan 10 baravar katta) bo'lgan qurilma taklif qilingan, bu massaning 1/10 qismi foydali yukga, 2/3 qismi esa yadroviy raketaga to'g'ri keladi. to'lovlar. Agar siz har 3 soniyada bitta zaryadni portlatsangiz, ularning ta'minoti yadroviy harakat tizimining 10 kunlik uzluksiz ishlashi uchun etarli bo'ladi. Bu vaqt ichida qurilma 10 000 km/s tezlikka erishadi va kelajakda 130 yildan keyin Alpha Centauri yulduziga yetib borishi mumkin.

Atom elektr stansiyalari o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lib, ular deyarli cheksiz energiya intensivligi, ishlashning atrof-muhitdan mustaqilligi va tashqi ta'sirlarga (kosmik nurlanish, meteoritlarning shikastlanishi, yuqori va past haroratlar va boshqalar) immunitetini o'z ichiga oladi. Biroq, yadroviy radioizotop qurilmalarining maksimal quvvati bir necha yuz vattlik tartib qiymati bilan cheklangan. Bu cheklov yadroviy reaktor elektr stansiyalari uchun mavjud emas, bu og'ir kosmik kemalarning Yerga yaqin kosmosda uzoq muddatli parvozlarida, quyosh tizimining uzoq sayyoralariga parvozlar paytida va boshqa hollarda ulardan foydalanish rentabelligini belgilaydi.

Bo'linish reaktorlari bo'lgan qattiq fazali va boshqa yadroviy harakatlantiruvchi dvigatellarning afzalliklari Quyosh tizimi sayyoralariga boshqariladigan parvozlar (masalan, Marsga ekspeditsiya paytida) kabi murakkab kosmik dasturlarni o'rganishda to'liq namoyon bo'ladi. Bunday holda, itaruvchining o'ziga xos impulsining oshishi sifat jihatidan yangi muammolarni hal qilish imkonini beradi. Zamonaviy suyuq yonilg'i raketa dvigatellariga qaraganda ikki baravar yuqori o'ziga xos impulsga ega bo'lgan qattiq fazali yadroviy raketa dvigatelidan foydalanganda bu muammolarning barchasi sezilarli darajada osonlashadi. Bunday holda, parvoz vaqtini sezilarli darajada qisqartirish ham mumkin bo'ladi.

Yaqin kelajakda qattiq fazali yadro dvigatellari eng keng tarqalgan raketa dvigatellaridan biriga aylanishi mumkin. Qattiq fazali yadro harakatlantiruvchi dvigatellari uzoq masofalarga, masalan, Neptun, Pluton kabi sayyoralarga va hatto Quyosh tizimidan tashqariga uchish uchun qurilmalar sifatida ishlatilishi mumkin. Biroq, yulduzlarga parvozlar uchun parchalanish tamoyillariga asoslangan yadroviy dvigatel mos kelmaydi. Bunday holda, termoyadroviy dvigatellar yoki, aniqrog'i termoyadroviy reaktiv dvigatellar (TRElar) termoyadroviy reaktsiyalar printsipi bo'yicha ishlaydi va fotonik reaktiv dvigatellar (PRE), materiya va antimateriyaning yo'q bo'lib ketish reaktsiyasi impuls manbai hisoblanadi. . Biroq, ehtimol, insoniyat yulduzlararo kosmosda sayohat qilish uchun reaktivdan farqli boshqa transport usulidan foydalanadi.

Xulosa qilib, men Eynshteynning mashhur iborasini takrorlayman - yulduzlarga sayohat qilish uchun insoniyat murakkabligi va idrokiga ko'ra neandertal uchun yadroviy reaktor bilan taqqoslanadigan narsani o'ylab topishi kerak!

ADABIYOT

Manbalar:

1. "Raketalar va odamlar. 4-kitob Oy poygasi" - M: Znanie, 1999 yil.
2. http://www. lpre. de/energomash/index. htm
3. Pervushin "Yulduzlar uchun jang" - M: bilim, 1998 yil.
4. L. Gilberg “Osmonni zabt etish” - M: Znanie, 1994 y.
5. http://epizodspace. *****/bibl/molodtsov
6. “Dvigatel”, “Kosmik kemalar uchun yadro dvigatellari”, 5-son 1999 y.

7. “Dvigatel”, “Kosmik kemalar uchun gaz fazali yadro dvigatellari”,

№ 6, 1999 yil
7. http://www. *****/kontent/raqamlar/263/03.shtml
8. http://www. lpre. de/energomash/index. htm
9. http://www. *****/kontent/raqamlar/219/37.shtml
10., Chekalin kelajak transporti.

M.: Bilim, 1983 yil.

11. , Chekalin kosmik tadqiqotlari - M.:

Bilim, 1988 yil.

12. “Energiya – Buran” – kelajak sari qadam // Fan va hayot.-

13. Kosmik texnika - M.: Mir, 1986.

14., Sergeyuk va savdo - M.: APN, 1989.

15. SSSR kosmosda. 2005 yil - M.: APN, 1989 yil.

16. Chuqur koinot yo'lida // Energiya. - 1985. - 6-son.

ILOVA

Qattiq fazali reaktiv yadroli dvigatellarning asosiy xarakteristikalari

Ishlab chiqaruvchi mamlakat	Dvigatel	Vakuumdagi surish, kN	Maxsus impuls, sek		Loyiha ishi, yil
	NERVA/Lox aralash sikli

Raketa dvigateli, unda ishchi suyuqlik yadro reaktsiyasi yoki radioaktiv parchalanish paytida ajralib chiqadigan energiya yoki to'g'ridan-to'g'ri ushbu reaktsiyalarning mahsulotlari bilan isitiladigan modda (masalan, vodorod). Farqlash...... Katta ensiklopedik lug'at

Raketa dvigateli, unda ishchi suyuqlik yadro reaktsiyasi yoki radioaktiv parchalanish paytida ajralib chiqadigan energiya yoki to'g'ridan-to'g'ri ushbu reaktsiyalarning mahsulotlari bilan isitiladigan modda (masalan, vodorod). In …… ensiklopedik lug'at

yadroviy raketa dvigateli- branduolinis raketinis variklis statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Raketinis variklis, kuriame reaktyvinė trauka sudaroma vykstant branduolinei arba termobranduolinei reakcijai. Branduoliniams raketiniams varikliams sudaroma kur kas didesnė… … Artilerijos terminų žodynas

- (Nuclear Jet) - radioaktiv parchalanish yoki yadro reaktsiyasi paytida ajralib chiqadigan energiya tufayli surish kuchi hosil bo'lgan raketa dvigateli. Yadro dvigatelida sodir bo'ladigan yadro reaktsiyasining turiga ko'ra, radioizotopli raketa dvigateli ajratiladi... ...

- (YRD) raketa dvigateli, unda energiya manbai yadro yoqilg'isi hisoblanadi. Yadro reaktoriga ega yadroviy dvigatelda. Yadro zanjiri reaktsiyasi natijasida ajralib chiqadigan torus issiqligi ishchi suyuqlikka (masalan, vodorod) o'tadi. Yadro reaktorining yadrosi ......

Ushbu maqola Wikified bo'lishi kerak. Iltimos, uni maqolani formatlash qoidalariga muvofiq formatlang. Yadro yoqilg'isi tuzlarining bir hil eritmasidan foydalangan holda yadro raketasi dvigateli (inglizcha... Vikipediya

Yadro raketa dvigateli (NRE) - raketa dvigatelining bir turi bo'lib, u reaktiv zarbani yaratish uchun yadrolarning bo'linishi yoki sintezi energiyasidan foydalanadi. Ular aslida reaktivdir (ishchi suyuqlikni isitish yadro reaktori va gaz chiqishi orqali... ... Vikipediya

Energiya manbai va ishchi suyuqligi avtomobilning o'zida joylashgan reaktiv dvigatel. Raketa dvigateli sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshi orbitasiga foydali yukni chiqarish va ... ... Vikipediyada foydalanish uchun amalda o'zlashtirilgan yagona vositadir.

- (RD) O'zining ishlashi uchun faqat harakatlanuvchi transport vositasida (samolyot, yer, suv ostida) zaxirada bo'lgan moddalar va energiya manbalaridan foydalanadigan reaktiv dvigatel. Shunday qilib, havo reaktiv dvigatellaridan farqli o'laroq (Qarang. ... ... Buyuk Sovet Entsiklopediyasi

Izotopik raketa dvigateli, kimyoviy moddalarning radioaktiv izotoplarining parchalanish energiyasidan foydalanadigan yadroviy raketa dvigateli. elementlar. Bu energiya ishchi suyuqlikni isitish uchun xizmat qiladi yoki ishchi suyuqlik parchalanish mahsulotlarining o'zi bo'lib, ... ... hosil qiladi. Katta ensiklopedik politexnika lug'ati