В космос на термояде: «летающий Чернобыль» или технологии будущего?
Для начала, представьте себе обычный двигатель ракеты, который работает на каком-то виде топлива. Он отлично справляется, но у него есть свои ограничения в мощности.
Ещё и от законов физики и гравитации никуда не уйти — нужно ОЧЕНЬ много энергии, чтобы выйти на орбиту. Чем больше энергии — тем мощнее нужен двигатель и следовательно тем больше нужно топлива.
Собственно, отчасти и поэтому, ещё в середине прошлого века в СССР (да и в США) пытались создать новые типы двигателей.
Ядерные двигатели же, как можно догадаться из названия, используют ядерную энергию. Это делает их в разы мощнее и эффективнее.
Поэтому они способны дать необходимую энергию при меньшем количестве исходного топлива, а это значит, что мы сможем отправиться в космос на такие далекие расстояния, о которых ранее не приходилось и мечтать.
.
Что ни говори, но ракеты с химическими двигателями — по меркам космоса весьма примитивная штука. Даже амбициозный проект Илона Маска «SpaceX Starship» по сути своей — жестяная бочка, наполненная топливом, вот и остаётся на полезную нагрузку всего ничего
Испытания SpaceX Starship
До того же Марса лететь года два таким способом, да и то, при наличии удобного пускового «окна» (когда Красная планета к нам ближе всего).
А вот корабль, который будет использовать ядерный двигатель, мало того, что долетит до Марса за пару недель, так и ещё и на борт можно загрузить куда больше всякого полезного.
Дела минувших дней
Собственно поэтому ещё в прошлом веке СССР и США думали о создании специальных летательных аппаратов, которые могли бы преодолеть огромные расстояния без необходимости постоянной дозаправки.
В США начали разрабатывать бомбардировщик NB-36H с небольшим ядерным реактором на борту. И у нас, в СССР, был схожий проект — Ту-119. Впрочем, ни один из этих самолетов на атомных двигателях так и не полетел (только на обычных), но вот готовились к этому очень серьёзно.
Параллельно велись исследования по созданию прямоточно-воздушного реактивного двигателя, где вместо обычного топлива для получения энергии использовался бы маленький ядерный реактор.
В США такой проект назывался «Плутон». Планировали создать ядерный прямоточно-воздушный двигатель для SLAM (Supersonic Low Altitude Missile, буквально «сверхзвуковая низковысотная ракета») — гигантской крылатой ракеты с ядерным реактором, предназначенной для доставки термоядерных бомб к целям на территории Советского Союза.
Но ракета создавала сильные ударные волны и радиоактивное загрязнение вдоль всего своего пути (хотя в случае ядерной войны это, наверное, даже бонус). Поэтому такие проекты, в основном, остались на бумаге и в реальность не воплотились.
В 1974 году в США начали разрабатывать программу «Спейс Шаттл» (которая, кстати, имела и военное назначение), и в СССР решили не отставать(«гонка вооружений», все дела). Так и началась программа создания своего воздушно-космического самолёта.
Взялись за этот проект инженеры из ОКБ Туполева, который сегодня называют Ту-2000. Их задачей было создание такой системы, которая могла бы самостоятельно подниматься в космос.
Это было куда больше чем просто самолёт — настоящий космический гигант, двигателей которого достаточно для выхода на орбиту! Более того, он даже должен был справляться с входом в атмосферу после космического полёта.
В общем, план был такой: сначала построить гиперзвуковой самолёт, протестировать его, а уже потом приступить ко второй фазе проекта — полёту в космос.
Вскоре после начала работы над атомным космическим самолётом, в ОКБ Мясищева запустили проект под кодовым именем М-19. Эта штука получила довольно серьёзную поддержку со стороны государства.
В.М. Мясищев с моделью гиперзвукового космоплана М19
Вместо обычной камеры сгорания, здесь использовали ядерный реактор, что в некотором смысле упрощало задачу.
В самом М-19 предполагалось использовать двухконтурную схему, без прямого контакта между рабочим телом двигателя и реактором. При этом двигатели (в том числе и прямоточные), которые разгоняли самолет до гиперзвуковых скоростей, не заражали бы радиацией воздух.
Заражение происходило бы только на высоте более 50 километров, когда самолет переходил на ЯРД — ядерный реактивный двигатель, где водород подавался прямо в реактор и выходил в реактивное сопло. Однако негативные эффекты можно было бы сгладить и в этом случае.
Но проект так и не был реализован: в 80-х годах он уступил программе «Энергия–Буран» и постепенно канул в прошлое.
Орион
Проект «Орион» разрабатывали в США в середине 1950-х годов. Для выталкивания корабля в космос хотели использовать ядерные взрывы. Звучит немного фантастично, но математические расчёты подтверждают — это реально.
И вот в чём состояла задумка: в нижней части корабля располагались «подушки» с атомными бомбами. Когда бомбы взрывались, создавался мощный импульс, который и отталкивал корабль в пространство. Такой подход позволял достигать очень высоких скоростей за короткий промежуток времени.
© Как-то так оно должно летать
Проект обладал огромным потенциалом для исследования космоса и межпланетных полетов. Человеческие экипажи можно было бы отправить и на Марс и даже ещё дальше!
Однако, у проекта «Орион» были и свои проблемы и ограничения. Опять же, вопросики по поводу безопасности и воздействия радиации на экипаж. Кроме того, использование атомных бомб в годы «холодной войны», сами понимаете, не самая безопасная для жизни идеи .
Да и цена впечатляла. Создатель этой идеи, Фримен Дайсон, подсчитал, что для путешествия к ближайшей звезде на термоядерном корабле нужно было бы использовать аж 300 тысяч мегатонных боеголовок!
И при этом сам корабль весил бы 400 тысяч тонн. Самое забавное, что из этих 400 тысяч тонн, только 10 тысяч можно было бы использовать под полезную нагрузку. Ведь для такого мега-путешествия нет никакого смысла брать что-то лишнее.
К слову, в наши дни мегатонные боеголовки несколько легче.
Подобный корабль смог бы добраться до альфы Центавра за 133 года (при скорости до 10 тысяч километров в секунду). Это, конечно, огромный срок, но и речь идет вообще о другой звезде, а не о планетах нашей системы.
Если сейчас прикинуть этот проект в долларах 2023 года, то в итоге вышла бы впечатляющая сумма — 840 миллиардов. Неподъёмная сумма в наши дни, но вот в будущем… возможно.
В конечном счёте, проект «Орион» закрыли в 1963 году, несмотря на весь его огромный потенциал.
Буревестник
Так, ну и при чём тут тогда «Буревестник», если всё это удовольствие неизбежно «портит воздух»?
А дело в том, что судя по тому, что в Норвегии во время испытания нашей ракеты не зарегистрировали наличие изотопов, можно сказать, что реактор у «Буревестника» закрытого типа.
То есть воздух греется через теплообменник (скорее всего, жидкий металл), а не напрямую в активной зоне, как это делали раньше, что и приводило к радиоактивному следу.
А это значит, что мы наблюдали первый в истории полёт на ядерном двигателе. Оно случилось.
Перспективы открываются действительно захватывающие. Например, можно разработать самолёты, которые смогут летать на любые расстояния (в том числе и с пилотами).
А если внедрить более мощные реакторы, объединив их с турбореактивными и прямоточно-воздушными двигателями, то можно создать и атомолёт, способный подниматься на десятки километров вверх и разгоняться до гиперзвуковых скоростей.
И кстати, ещё в 2019 году Роскосмос говорил о планах создания ракетоплана с ядерной энергетической установкой. Эти системы могут кардинально изменить рынок космических средств и создать совершенно новые возможности для развития.
Так что, надеюсь, Буревестник — не только «оружие Судного дня», но и начало новых работ по ядерным реактивным двигателям.
А там уже и до Плутона рукой подать. Да. Было бы только финансирование.