Ядерная ракета – ракета с ядерным двигателем » Военное обозрение

ракета с ядерным двигателем » Военное обозрение

Первая стадия — отрицание

Немецкий эксперт в области ракетной техники Роберт Шмукер посчитал заявления В. Путина совершенно неправдоподобными. «Не могу представить, что россияне могут создать маленький летающий реактор», — рассказал эксперт в интервью «Дойче Велле».

Могут, герр Шмукер. Только представьте.

Первый отечественный спутник с ядерной энергоустановкой (“Космос-367”) был запущен с Байконура в далеком 1970 году. 37 тепловыделяющих сборок малогабаритного реактора БЭС-5 “Бук”, содержащих 30 кг урана, при температуре в первом контуре 700°С и тепловыделении 100 кВт обеспечивали электрическую мощность установки 3 кВт. Масса реактора — менее одной тонны, расчетное время работы 120-130 суток.

Эксперты выразят сомнение: слишком мала мощность у этой ядерной “батарейки”… Но! Вы посмотрите на дату: это было полвека назад.

Низкий КПД — следствие термоэмиссионного преобразования. При других формах передачи энергии показатели значительно выше, например у АЭС значение КПД находится в пределах 32-38%. В этом смысле особый интерес представляет тепловая мощность “космического” реактора. 100 кВт — серьезная заявка на победу.

Стоит отметить, БЭС-5 “Бук” не относится к семейству РИТЭГов. Радиоизотопные термоэлектрогенераторы преобразуют энергию естественного распада атомов радиоактивных элементов и обладают ничтожной мощностью. В то же время “Бук” — настоящий реактор с управляемой цепной реакцией.

Следующее поколение советских малогабаритных реакторов, появившихся в конце 1980-х гг., отличалось еще меньшими габаритами и большим энерговыделением. Таким был уникальный “Топаз”: по сравнению с “Буком” количество урана в реакторе сократилось втрое (до 11,5 кг). Тепловая мощность возросла на 50% и составила 150 кВт, время непрерывной работы достигло 11 месяцев (реактор данного типа был установлен на борту разведывательного спутника “Космос-1867”).

Ядерные космические реакторы — внеземная форма смерти. При потере управления “падающая звезда” не исполняла желаний, но могла отпустить “счастливчикам” их грехи.

В 1992 году два оставшихся экземпляра малогабритных реакторов серии “Топаз” были проданы в США за 13 млн. долл.

Главный вопрос: достаточно ли мощности у подобных установок для их использования в качестве ракетных двигателей? Путем пропуска рабочего тела (воздух) через горячую активную зону реактора и получения на выходе тяги по закону сохранения импульса.

Ответ: нет. “Бук” и “Топаз” — ядерные электростанции компактных размеров. Для создания ЯРД необходимы другие средства. Но общий тренд виден невооруженным глазом. Компактные ЯЭУ давно созданы и существуют на практике.

Какую мощность должна иметь ЯЭУ для применения в качестве маршевого двигателя крылатой ракеты, аналогичной по размерам Х-101?

Не можешь найти работу? Умножь время на мощность!
(Сборник универсальных советов.)

Найти мощность также не составит большого труда. N=F×V.

По официальным данным, крылатые ракеты Ха-101, как и КР семейства “Калибр”, оснащаются короткоресурсным ТРДД-50, развивающим тягу 450 кгс (≈ 4400 Н). Маршевая скорость крылатой ракеты — 0,8М, или 270 м/с. Идеальный расчетный КПД турбореактивного двухконтурного двигателя — 30%.

В этом случае потребная мощность двигателя крылатой ракеты всего в 25 раз превышает тепловую мощность реактора серии “Топаз”.

Несмотря на сомнения немецкого эксперта, создание ядерного турбореактивного (либо прямоточного) ракетного двигателя — реалистичная задача, отвечающая требованиям современности.

Ракета из ада

«Все это сюрприз — крылатая ракета с ядерными двигателями, — отметил Дуглас Барри, старший научный сотрудник Международного Института стратегических исследований в Лондоне. — Эта идея не нова, об этом говорили в 60-х, но она столкнулась с большим количеством препятствий».

Об этом не только говорили. На испытаниях в 1964 году ядерный прямоточный двигатель “Тори-IIС” развил тягу 16 тонн при тепловой мощности реактора 513 МВт. Имитируя сверхзвуковой полет, установка израсходовала за пять минут 450 тонн сжатого воздуха. Реактор проектировался очень “горячим” — рабочая температура в активной зоне достигала 1600°С. Конструкция имела очень узкие допуски: на ряде участков допустимая температура была всего на 150-200°С ниже температуры, при которых плавились и разрушались элементы ракеты.

Хватало ли этих показателей для применения ЯПВРД в качестве двигателя на практике? Ответ очевиден.

Ядерный ПВРД развил большую (!) тягу, чем турбопрямоточный двигатель “трехмахового” разведчика SR-71 “Блэк бёрд”.

«Полигон-401», испытания ядерного ПВРД

Экспериментальные установки “Тори-IIA” и “-IIC” — прототипы ядерного двигателя крылатой ракеты SLAM.

Дьявольское изобретение, способное, по расчетам, пронзить 160 000 км пространства на минимальной высоте со скоростью 3М. Буквально “выкашивая” всех, кто встречался на её скорбном пути, ударной волной и громовым раскатом в 162 дБ (смертельное значение для человека).

Реактор боевого ЛА не имел никакой биологической защиты. Разорванные после пролета SLAM барабанные перепонки показались бы незначительным обстоятельством на фоне радиоактивных выбросов из сопла ракеты. Летающее чудовище оставляло за собой шлейф шириной более километра с дозой излучения 200-300 рад. По расчетам, за один час полета SLAM заражала смертельной радиацией 1800 квадратных миль.

Согласно расчетам, длина летательного аппарата могла достигать 26 метров. Стартовая масса — 27 тонн. Боевая нагрузка — термоядерные заряды, которые требовалось последовательно сбросить на несколько советских городов, вдоль маршрута полета ракеты. После завершения основной задачи SLAM должна была еще несколько суток кружить над территорией СССР, заражая все вокруг радиоактивными выбросами.

Пожалуй, самое смертоносное оружие из всех, которые пытался создать человек. К счастью, до реальных запусков дело не дошло.

Проект с кодовым названием “Плутон” был свернут 1 июля 1964 года. При этом, по словам одного из разработчиков SLAM, Дж. Крейвена, никто из военного и политического руководства США не сожалел о принятом решении.

Причиной отказа от “низколетящей ядерной ракеты” стало развитие межконтинентальных баллистических ракет. Способных нанести необходимый ущерб за меньшее время при несопоставимых рисках для самих военных. Как справедливо заметили авторы публикации в журнале Air&Space: МБР, по крайней мере, не убивали всех, кто находился рядом с пусковой установкой.

До сих пор неизвестно, кто, где и как планировал проводить испытания исчадия ада. И кто бы отвечал, если бы SLAM сбилась с курса и пролетела над Лос-Анджелесом. Одно из безумных предложений предлагало привязать ракету за трос и гонять по кругу над безлюдными районами шт. Невада. Однако сразу возникал другой вопрос: что делать с ракетой, когда в реакторе выгорят последние остатки топлива? К месту, где “приземлится” SLAM, будет нельзя приближаться в течение столетий.

Жизнь или смерть. Окончательный выбор

В отличие от мистического “Плутона” родом из 1950-х гг., проект современной ядерной ракеты, озвученный В. Путиным, предлагает создание эффективного средства для прорыва американской ПРО. Средство гарантированного взаимного уничтожения — важнейший критерий ядерного сдерживания.

Превращение классической “ядерной триады” в дьявольскую “пентаграмму” — с включением в неё средств доставки нового поколения (ядерные крылатые ракеты неограниченной дальности и стратегические ядерные торпеды “статус-6”) вкупе с модернизацией боевых блоков МБР (маневрирующий “Авангард”) есть разумный ответ на появление новых угроз. Политика Вашингтона в отношении ПРО не оставляет Москве другого выбора.

“Вы развиваете свои антиракетные системы. Дальность антиракет возрастает, точность увеличивается, это оружие совершенствуется. Поэтому нам нужно адекватно отвечать на это, чтобы мы могли преодолевать систему не только сегодня, но и завтра, когда у вас появится новое оружие.”

В. Путин в интервью NBC.

Рассекреченные подробности экспериментов по программе SLAM/Плутон, убедительно доказывают, что создание ядерной крылатой ракеты было возможно (технически осуществимо) еще шесть десятилетий назад. Современные технологии позволяет вывести идею на новый технический уровень.

Меч ржавеет от обещаний

Несмотря на массу очевидных фактов, объясняющих причины появления “супероружия президента” и развеивающих любые сомнения насчет “невозможности” создания подобных систем, в России, как и за рубежом, остается множество скептиков. “Все перечисленное оружие — лишь средство информационной войны”. И следом — самые разные предложения.

Наверное, не стоит принимать всерьез карикатурных “экспертов”, таких, как И. Моисеев. Руководитель института космической политики (?), заявивший интернет-изданию The Insider: “Нельзя на крылатую ракету ставить ядерный двигатель. Да и нет таких двигателей”.

Попытки “разоблачения” заявлений президента делаются и на более серьезном аналитическом уровне. Подобные “расследования” немедленно обретают популярность среди либерально настроенной общественности. Скептики приводят следующие аргументы.

Все озвученные комплексы относятся к стратегическим сверхсекретным вооружениям, проверить или опровергнуть существование которых не представляется возможным. (В самом послании Федеральному собранию демонстрировалась компьютерная графика и кадры пусков, неотличимые от испытаний других типов крылатых ракет.) В то же время никто не говорит, к примеру, о создании тяжелого ударного беспилотника или боевого корабля класса “эсминец”. Оружие, которое в скором времени пришлось бы наглядно продемонстрировать всему миру.

По мнению некоторых “разоблачителей”, сугубо стратегический, “секретный” контекст сообщений может указывать на их неправдоподобный характер. Что ж, если это главный аргумент, то о чем тогда спор с этими людьми?

Встречается и другая точка зрения. Шокирующие новости о ядерных ракетах и беспилотных 100-узловых подлодках делаются на фоне очевидных проблем ВПК, встречающихся при реализации более простых проектов “традиционных” вооружений. Заявления о ракетах, разом превзошедших все существующие образцы вооружений, имеют резкий контраст на фоне общеизвестной ситуации с ракетостроением. Скептики приводят в пример массовые отказы при пусках “Булавы” или затянувшееся на два десятилетия создание РН “Ангара”. Сама история началась в 1995 году; выступая в ноябре 2017 г., вице-премьер Д. Рогозин пообещал возобновить запуски “Ангары” с космодрома “Восточный” только в… 2021 г.

И, кстати, почему без внимания был оставлен “Циркон” — главная военно-морская сенсация предыдущего года? Гиперзвуковая ракета, способная перечеркнуть все существующие концепции морского боя.

Новость о поступлении в войска лазерных комплексов привлекло внимание производителей лазерных установок. Существующие образцы оружия направленной энергии создавались на обширной базе исследований и разработок высокотехнологичного оборудования для гражданского рынка. К примеру, американская корабельная установка AN/SEQ-3 LaWS представляет “пачку” из шести сварочных лазеров суммарной мощностью 33 кВт.

Заявление о создании сверхмощного боевого лазера контрастируют на фоне весьма слабой лазерной промышленности: Россия не входит в число крупнейших мировых производителей лазерного оборудования (Coherent, IPG Photonics или китайская Han’ Laser Technology). Поэтому внезапное появление образцов лазерного оружия высокой мощности вызывает у специалистов неподдельный интерес.

Вопросов всегда больше, чем ответов. Дьявол кроется в мелочах, однако официальные источники дают крайне скудное представление о новейших вооружениях. Зачастую даже неясно, система уже готова к приятию на вооружение, или её разработка находится на определенном этапе. Известные прецеденты, связанные с созданием подобного оружия в прошлом, свидетельствуют, что возникающие при этом проблемы не решаются по щелчку пальцев. Любителей технических новинок волнует выбор места для проведения испытаний КР с ядерным двигателем. Или способы связи с подводным беспилотником “Статус-6” (фундаментальная проблема: под водой не работает радиосвязь, во время проведения сеансов связи субмарины вынуждены подниматься к поверхности). Было бы интересно услышать пояснение и о способах применения: по сравнению с традиционными МБР и БРПЛ, способными начать и окончить войну в течение часа, “Статусу-6” потребуется несколько суток, чтобы добраться до побережья США. Когда там уже никого не будет!

Окончен последний бой.
Остался кто-нибудь живой?
В ответ — только ветра вой…

С использованием материалов:
Air&Space Magazine (апрель-май 1990)
The Silent War, автор John Craven

topwar.ru

Ядерные ракетные двигатели и ядерные ракетные электродвигательные установки / Habr

Часто в общеобразовательных публикациях о космонавтике не различают разницу между ядерным ракетным двигателем (ЯРД) и ядерной ракетной электродвигательной установкой (ЯЭДУ). Однако под этими аббревиатурами скрывается не только разница в принципах преобразования ядерной энергии в силу тяги ракеты, но и весьма драматичная история развития космонавтики.

Драматизм истории состоит в том, что если бы остановленные главным образом по экономическим причинам исследования ЯДУ и ЯЭДУ как в СССР, так и в США продолжились, то полёты человека на марс давно бы уже стали обыденным делом.

Всё начиналось с атмосферных летательных аппаратов с прямоточным ядерным двигателем

Конструкторы в США и СССР рассматривали «дышащие» ядерные установки, способные втягивать забортный воздух и разогревать его до колоссальных температур. Вероятно, этот принцип образования тяги был заимствован от прямоточных воздушно-реактивных двигателей, только вместо ракетного топлива использовалась энергия деления атомных ядер диоксида урана 235.

В США такой двигатель разрабатывался в рамках проекта Pluto[1]. Американцы сумели создать два прототипа нового двигателя — Tory-IIA и Tory-IIC, на которых даже производились включения реакторов. Мощность установки должна была составить 600 мегаватт.
Двигатели, разработанные в рамках проекта Pluto, планировалось устанавливать на крылатые ракеты, которые в 1950-х годах создавались под обозначением SLAM (Supersonic Low Altitude Missile, сверхзвуковая маловысотная ракета).

В США планировали построить ракету длинной 26,8 метра, диаметром три метра, и массой в 28 тонн. В корпусе ракеты должен был располагаться ядерный боезаряд, а также ядерная двигательная установка, имеющая длину 1,6 метра и диаметр 1,5 метра. На фоне других размеров установка выглядела весьма компактной, что и объясняет её прямоточный принцип работы.

Разработчики полагали, что, благодаря ядерному двигателю, дальность полета ракеты SLAM составит, по меньшей мере, 182 тысячи километров.

В 1964 году министерство обороны США проект закрыло. Официальной причиной послужило то, что в полете крылатая ракета с ядерным двигателем слишком сильно загрязняет все вокруг. Но на самом деле причина состояла в значительных затратах на обслуживание таких ракет, тем более к тому времени бурно развивалось ракетостроение на основе жидкостных реактивных ракетных двигателей, обслуживание которых было значительно дешевле.

СССР оставалась верной идеи создания ЯРД прямоточной конструкции значительно дольше, чем США, закрыв проект только в 1985 году [2]. Но и результаты получились значительно весомее. Так, первый и единственный советский ядерный ракетный двигатель был разработан в конструкторском бюро «Химавтоматика», Воронеж. Это РД-0410 (Индекс ГРАУ — 11Б91, известен также как «Ирбит» и «ИР-100»).

В РД-0410 был применён гетерогенный реактор на тепловых нейтронах, замедлителем служил гидрид циркония, отражатели нейтронов — из бериллия, ядерное топливо — материал на основе карбидов урана и вольфрама, с обогащением по изотопу 235 около 80 %.

Конструкция включала в себя 37 тепловыделяющих сборок, покрытых теплоизоляцией, отделявшей их от замедлителя. Проектом предусматривалось, что поток водорода вначале проходил через отражатель и замедлитель, поддерживая их температуру на уровне комнатной, а затем поступал в активную зону, где охлаждал тепловыделяющие сборки, нагреваясь при этом до 3100 К. На стенде отражатель и замедлитель охлаждались отдельным потоком водорода.

Реактор прошёл значительную серию испытаний, но ни разу не испытывался на полную длительность работы. Однако, вне реакторные узлы были отработаны полностью.

Технические характеристики РД 0410

Тяга в пустоте: 3,59 тс (35,2 кН)
Тепловая мощность реактора: 196 МВт
Удельный импульс тяги в пустоте: 910 кгс·с/кг (8927 м/с)
Число включений: 10
Ресурс работы: 1 час
Компоненты топлива: рабочее тело — жидкий водород, вспомогательное вещество — гептан
Масса с радиационной защитой: 2 тонны
Габариты двигателя: высота 3,5 м, диаметр 1,6 м.

Относительно небольшие габаритные размеры и вес, высокая температура ядерного топлива (3100 K) при эффективной системе охлаждения потоком водорода свидетельствует от том, что РД0410 является почти идеальным прототипом ЯРД для современных крылатых ракет. А, учитывая современные технологии получения самоостанавливающегося ядерного топлива, увеличение ресурса с часа до нескольких часов является вполне реальной задачей.

Конструкции ядерных ракетных двигателей

Ядерный ракетный двигатель (ЯРД) — реактивный двигатель, в котором энергия, возникающая при ядерной реакции распада или синтеза, нагревает рабочее тело (чаще всего, водород или аммиак)[3].

Существует три типа ЯРД по виду топлива для реактора:

• твердофазный;
• жидкофазный;
• газофазный.

Наиболее законченным является твердофазный вариант двигателя. На рисунке изображена схема простейшего ЯРД с реактором на твердом ядерном горючем. Рабочее тело располагается во внешнем баке. С помощью насоса оно подается в камеру двигателя. В камере рабочее тело распыляется с помощью форсунок и вступает в контакт с тепловыделяющим ядерным топливом. Нагреваясь, оно расширяется и с огромной скоростью вылетает из камеры через сопло.

В газофазных ЯРД топливо (например, уран) и рабочее тело находится в газообразном состоянии (в виде плазмы) и удерживается в рабочей зоне электромагнитным полем. Нагретая до десятков тысяч градусов урановая плазма передает тепло рабочему телу (например, водороду), которое, в свою очередь, будучи нагретым до высоких температур и образует реактивную струю.

По типу ядерной реакции различают радиоизотопный ракетный двигатель, термоядерный ракетный двигатель и собственно ядерный двигатель (используется энергия деления ядер).

Интересным вариантом также является импульсный ЯРД — в качестве источника энергии (горючего) предлагается использовать ядерный заряд. Такие установки могут быть внутреннего и внешнего типов.

Основными преимуществами ЯРД являются:

• высокий удельный импульс;
• значительный энергозапас;
• компактность двигательной установки;
• возможность получения очень большой тяги — десятки, сотни и тысячи тонн в вакууме.

Основным недостатком является высокая радиационная опасность двигательной установки:

• потоки проникающей радиации (гамма-излучение, нейтроны) при ядерных реакциях;
• вынос высокорадиоактивных соединений урана и его сплавов;
• истечение радиоактивных газов с рабочим телом.

Ядерная энергодвигательная установка

Учитывая, что какую-либо достоверную информацию о ЯЭДУ по публикациям, в том числе и из научных статей, получить невозможно, принцип работы таких установок лучше всего рассматривать на примерах открытых патентных материалов, хотя и содержащих ноу-хау.

Так, например, выдающимся российским учёным Коротеевым Анатолием Сазоновичем, автором изобретения по патенту [4], приведено техническое решение по составу оборудования для современной ЯРДУ. Далее привожу часть указанного патентного документа дословно и без комментариев.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой, представленной на чертеже. ЯЭДУ, функционирующая в двигательно-энергетическом режиме, содержит электроракетную двигательную установку (ЭРДУ) (на схеме для примера представлено два электроракетных двигателя 1 и 2 с соответствующими системами подачи 3 и 4), реакторную установку 5, турбину 6, компрессор 7, генератор 8, теплообменник-рекуператор 9, вихревую трубку Ранка-Хильша 10, холодильник-излучатель 11. При этом турбина 6, компрессор 7 и генератор 8 объединены в единый агрегат — турбогенератор-компрессор. ЯЭДУ оснащена трубопроводами 12 рабочего тела и электрическими линиями 13, соединяющими генератор 8 и ЭРДУ. Теплообменник-рекуператор 9 имеет так называемые высокотемпературный 14 и низкотемпературный 15 входы рабочего тела, а также высокотемпературный 16 и низкотемпературный 17 выходы рабочего тела.

Выход реакторной установки 5 соединен со входом турбины 6, выход турбины 6 соединен с высокотемпературным входом 14 теплообменника-рекуператора 9. Низкотемпературный выход 15 теплообменника-рекуператора 9 соединен со входом в вихревую трубку Ранка-Хильша 10. Вихревая трубка Ранка-Хильша 10 имеет два выхода, один из которых (по «горячему» рабочему телу) соединен с холодильником-излучателем 11, а другой (по «холодному» рабочему телу) соединен со входом компрессора 7. Выход холодильника-излучателя 11 также соединен со входом в компрессор 7. Выход компрессора 7 соединен с низкотемпературным 15 входом в теплообменник-рекуператор 9. Высокотемпературный выход 16 теплообменника-рекуператора 9 соединен со входом в реакторную установку 5. Таким образом, основные элементы ЯЭДУ связаны между собой единым контуром рабочего тела.

ЯЭДУ работает следующим образом. Нагретое в реакторной установке 5 рабочее тело направляется на турбину 6, которая обеспечивает работу компрессора 7 и генератора 8 турбогенератора-компрессора. Генератор 8 производит генерацию электрической энергии, которая по электрическим линиям 13 направляется к электроракетным двигателям 1 и 2 и их системам подачи 3 и 4, обеспечивая их работу. После выхода из турбины 6 рабочее тело направляется через высокотемпературный вход 14 в теплообменник-рекуператор 9, где осуществляется частичное охлаждение рабочего тела.

Затем, из низкотемпературного выхода 17 теплообменника-рекуператора 9 рабочее тело направляется в вихревую трубку Ранка-Хильша 10, внутри которой происходит разделение потока рабочего тела на «горячую» и «холодную» составляющие. «Горячая» часть рабочего тела далее следует в холодильник-излучатель 11, где происходит эффективное охлаждение этой части рабочего тела. «Холодная» часть рабочего тела следует на вход в компрессор 7, туда же следует после охлаждения часть рабочего тела, выходящая из холодильника-излучателя 11.

Компрессор 7 производит подачу охлажденного рабочего тела в теплообменник-рекуператор 9 через низкотемпературный вход 15. Это охлажденное рабочее тело в теплообменнике-рекуператоре 9 обеспечивает частичное охлаждение встречного потока рабочего тела, поступающего в теплообменник-рекуператор 9 из турбины 6 через высокотемпературный вход 14. Далее, частично подогретое рабочее тело (за счет теплообмена с встречным потоком рабочего тела из турбины 6) из теплообменника-рекуператора 9 через высокотемпературный выход 16 вновь поступает к реакторной установке 5, цикл вновь повторяется.

Таким образом, находящееся в замкнутом контуре единое рабочее тело обеспечивает непрерывную работу ЯЭДУ, причем использование в составе ЯЭДУ вихревой трубки Ранка-Хильша в соответствии с заявляемым техническим решением обеспечивает улучшение массогабаритных характеристик ЯЭДУ, повышает надежность ее работы, упрощает ее конструктивную схему и дает возможность повысить эффективность ЯЭДУ в целом.

Ссылки:

1.Ракета, о которой никто не знал.

2.РД-0410.

3.Ядерные ракетные двигатели.

4. RU 2522971

habr.com

Изделие без имени. Зачем России крылатая ракета с ядерным двигателем

8 августа в Архангельской области произошла авария на объекте Министерства обороны. Изначально военные сообщили, что происшествие случилось при «испытании жидкостной реактивной двигательной установки», хотя кратковременное повышение радиационного фона в районе аварии указывало на то, что инцидент мог быть связан с источником радиации. 10 августа это официально подтвердил пресс-релиз госкорпорации «Росатом»: «Трагедия произошла в период работ, связанных с инженерно-техническим сопровождением изотопных источников питания на жидкостной двигательной установке», – утверждается в документе, который также сообщает о гибели пятерых сотрудников корпорации и ожогах различной степени тяжести у еще троих.

Эксперт в области ядерного оружия Джеффри Льюис высказал предположение, что авария случилась при неудачных испытаниях российской крылатой ракеты с атомной двигательной установкой «Буревестник» – эта гипотеза основана на изучении спутниковых снимков и других данных, в частности, информации, что у побережья неподалеку от места аварии находится судно «Серебрянка», предназначенное для сбора жидких ядерных отходов. В формулировке Росатома говорится не о реакторе, который, предположительно, является составной частью «Буревестника», а именно об изотопном источнике питания, впрочем, здесь возможны разночтения.

Мы вновь публикуем текст о ракете «Буревестник», подготовленный в марте 2018 года – за несколько дней до того, как эта крылатая ракета с атомной двигательной установкой получила свое «птичье» название по итогам открытого конкурса Минобороны РФ.

***

1 марта 2018 года президент России Владимир Путин в обращении к Федеральному собранию объявил о создании новейших систем стратегического оружия, представленных как ответ на строительство Соединенными Штатами системы противоракетной обороны.

Путин перечислил следующее:

• Ракетный комплекс с тяжелой межконтинентальной ракетой «Сармат»: ограничений по дальности «практически нет», «способен атаковать цели как через Северный, так и через Южный полюс».
• Крылатая ракета с ядерной энергоустановкой.
• Беспилотные подводные аппараты с межконтинентальной дальностью со скоростью, «кратно превышающей скорость самых современных торпед».
• Гиперзвуковой авиационно-ракетный комплекс «Кинжал». Высокоскоростной самолет доставляет ракету в точку сброса «за считаные минуты». Ракета, «превышающая скорость звука в десять раз», маневририрует на всех участках полета. Дальность более двух тысяч километров, ядерные и обычные боезаряды. С 1 декабря – на опытно-боевом дежурстве в Южном военном округе.
• Перспективный ракетный комплекс стратегического назначения с планирующим крылатым блоком «Авангард». «Идет к цели как метеорит»: температура на поверхности блока достигает 1600–2000 градусов по Цельсию. Испытания успешно завершены. Началось серийное производство.
• Лазерное оружие. «С прошлого года в войска уже поступают боевые лазерные комплексы».

В США заявления Путина встретили со скептицизмом, связав их с предстоящими в России президентскими выборами. Телекомпания NBC привела мнения экспертов и неназванных официальных лиц, что названные Путиным вооружения не являются сюрпризом для американских специалистов и что часть из них не готова к использованию на поле боя, в частности, ядерная подводная торпеда. Пентагон заверил американцев, что военные США полностью готовы [к отражению подобных угроз].

Непредсказуемая траектория полета

В опубликованном в феврале обзоре ядерной политики США записано:

«В дополнение к модернизации «наследия» советских ядерных систем, Россия разрабатывает и вводит в действие новые ядерные боеголовки и средства запуска… Россия также разрабатывает по меньшей мере две новые межконтинентальные системы, гиперзвуковой планер (hypersonic glide vehicle), новую межконтинентальную, ядерную и с ядерным двигателем подводную автономную торпеду».

То есть в обзоре упоминаются по меньшей мере три типа из шести перечисленных Путиным вооружений. Не до конца понятно, «Кинжал» или «Авангард» имеются в виду под названием гиперзвуковой планер – скорее, «Авангард». Лазерное оружие не является стратегическим и потому не вызывает особых дискуссий. Подводная торпеда – по всей видимости, тот самый проект «Статус-6», картинки которого были, как утверждалось, случайно показаны российским телевидением в репортаже о совещании Путина с военными в 2015 году. Таким образом, по-настоящему сюрпризом могла быть только крылатая ракета с ядерным двигателем. И именно эта ракета из всего перечисленного Путиным стала предметом наибольшего обсуждения.

Вот как проект был описан Путиным: создана малогабаритная сверхмощная ядерная энергетическая установка, которая размещается в корпусе крылатой ракеты типа новейшей российской ракеты Х-101 воздушного базирования или американского «Томагавка» и имеет «практически неограниченную» дальность полета – в силу этого (и благодаря «непредсказуемой траектории полета», как выразился Путин) она способна обойти любые рубежи перехвата. В конце 2017 года на Центральном полигоне Российской Федерации состоялся ее успешный пуск. В ходе полета энергоустановка вышла на заданную мощность, обеспечила необходимый уровень тяги.

В качестве иллюстративного материала на выступлении Путина был приведен ролик, на котором ракета огибает зоны перехвата в Атлантическом океане, огибает американский континент с юга и идет на север.

Тут есть некоторая неясность: Путин говорит об установке ядерного двигателя на ракеты типа X-101, а это ракета воздушного базирования. На видео же запуск производится с земли.

Попытки создать крылатую ракету с ядерным двигателем восходят к середине прошлого века, в США это проект «Плутон»/SLAM. Компактный ядерный реактор устанавливается на ракету и во время полета нагревает забираемый снаружи воздух, который затем выбрасывается через сопло, создавая тягу.

Проект SLAM (иллюстрация)

Плюсы подобного проекта: не нужен запас никакого топлива, кроме ядерного, то есть комбинация «ядерный реактор + воздух в качестве рабочего тела двигателя» обладает почти неограниченным запасом хода – и в этом совпадает с описанием российского президента.

В 1964 году проект был окончательно закрыт

Минусы, вынудившие американцев отказаться от проекта: реактор, чтобы быть достаточно компактным для ракеты, лишен защиты, охлаждается непосредственно протекающим воздухом, который становится радиоактивным и выбрасывается наружу. Испытывать подобную ракету чрезвычайно проблематично – она излучает огромное количество тепла, издает очень громкий звук и покрывает территорию, над которой пролетела, шлейфом радиоактивных осадков. Если же с ракетой что-то произойдет, ядерный реактор без защиты может упасть на населенной территории. (Например, трудно представить себе удар крылатыми ракетами с ядерными двигателями, подобный ударам ракетами «Калибр» по целям в Сирии, которые в 2015 году нанесли российские корабли из Каспийского моря.)

И все-таки двигатели, созданные в рамках проекта, были испытаны на стендах – они продемонстрировали высокую мощность, соответствующую ожидаемой, а радиоактивность выхлопа оказалась ниже, чем предполагали инженеры. Однако в 1964 году проект был оконачательно закрыт: он требовал больших затрат, любое воздушное испытание ракеты было бы чрезвычайно опасным, а главное, возникли сомнения в целесообразности крылатых ракет такого типа – к этому моменту стало ясно, что основой стратегического ядерного арсенала суждено стать межконтинентальным баллистическим ракетам. Ракеты с ядерными двигателями примерно в те же годы разрабатывались в СССР и Великобритании, но они не дошли даже до этапа стендовых испытаний.

Как может быть устроена ракета с ядерным двигателем

Начнем с размеров. Президент упомянул, что ее параметры сравнимы с ракетами “Томагавк” и “Х-101”. «Томагавк» имеет диаметр 0,53 м, а Х-101 (у нее не круглая форма) описанный диаметр 74 см. Для сравнения: диаметр ракеты SLAM должен был составить более трех метров. Независимый эксперт по ядерным технологиям Валентин Гибалов считает, что параметры новой российской разработки могут быть где-то посередине, а эффективно вписать конструкцию с ядерным реактором в диаметр 50–70 сантиметров очень тяжело и вряд ли имеет смысл. По видео испытаний, учитывая размеры пусковой установки, можно прикинуть, что диаметр новой ракеты составляет около 1,5 метров.

X-101

Что находится внутри этой трубы? Самый простой вариант – так называемый прямоточный реактивный двигатель, когда воздух, поступающий через воздухозаборник спереди, проходит через реактор, нагревается, расширяется, и с большей скоростью выходит из сопла, создавая реактивную тягу. На этом принципе как раз и был основан проект SLAM, впрочем, эта схема далеко не единственная. Новая разработка может использовать какой-то вариант турбореактивного двигателя, нагрев воздуха может происходить не напрямую, а через теплообменник, – реактор может вырабатывать электроэнергию и питать электрический двигатель, вращающий пропеллер.

Беспилотный дрон с длинными крыльями или кукурузник

Как ни экзотично звучит этот вариант, он мог бы сработать, только летала бы такая ракета со скоростью максимум 500 км/ч и внешне больше бы походила на беспилотный дрон с очень длинными крыльями или… на кукурузник. Дело в том, что ядерная установка, дополнительно преобразующая тепловую энергию в электрическую, будет иметь очень большую относительную массу при заданной мощности. “Скажем, есть проект, который ныне засекречен, но до 2016 года довольно широко был опубликован – это проект мегаваттного (мегаватт – полезная энергия при 4 мегаватт тепловой энергии) реактора РУГК и установки ТЭМ (Транспортно-энергетический модуль) на его базе, его везде называют ядерным буксиром космического базирования. В этом проекте вес реакторной установки плюс система преобразования энергии составляет почти семь тонн при мощности 1 мегаватт. Его можно сравнить с самолетом АН-2: у него взлетный максимальный вес примерно семь тонн и мощность двигателя примерно 1 мегаватт. Получается, что если у нас нет ничего кроме реактора и турбогенераторов, то выйдет что-то вроде АН-2”, – говорит Гибалов. Максимальная скорость АН-2 – 258 км/ч, такая ракета вряд ли нужна российской армии.

Ан-2

Еще один экзотический вариант упомянул в комментарии Федеральному агентству новостей профессор российской Академии военных наук Сергей Судаков: “Мы сейчас предлагаем совершенно новую технологию – это очень компактный двигатель совершенно нового поколения… Это все, что касается холодных реакций и холодного ядерного синтеза. Это двигатели совершенно другие, и они не имеют никакого отношения к тем установкам, которые США разрабатывали в 50-е годы”. Эксперт, по всей видимости, не имеющий отношения к проекту, поясняет, что российским инженерам удалось создать двигатель на «низкообогащенном уране», обладающем высоким КПД, и ядерный “выхлоп” будет, но будет минимальным. «Мы сделали ракету, которая летает на низких температурах и с практически минимальным загрязнением», – сказал Судаков.

Если у военных внезапно такой прекрасный источник энергии

Холодный термоядерный синтез, то есть термоядерная реакция, происходящая при относительно небольших стартовых энергиях (в классической термоядерной реакции, например при термоядерном взрыве, топливо изначально нужно нагреть до очень высокой температуры – например, лазером или взрывом) – это маргинальная теория. Научный консенсус состоит в том, что холодный термоядерный синтез невозможен в принципе, немногочисленные адепты этого подхода время от времени громко заявляют, что добились успеха, но их эксперименты еще никому не удалось повторить. Есть и другой аргумент против холодного термояда в новой ракете – его куда эффективнее можно было бы использовать для других военных целей: “В чем смысл тогда многочисленных финансируемых государством проектов автономных ядерных энергоустановок для Арктики, если у военных внезапно есть такой прекрасный источник тепла и энергии, и не возили бы тогда топливо на самолетах, как это сейчас происходит для дизелей”, – замечает Гибалов.

Устройство ракеты проекта SLAM

Но и другие, более традиционные подходы, по мнению Гибалова, слишком сложны для двигателя, который должен работать очень долго и в условиях жесткого радиационного излучения:

– Например, воздушный реактивный двигатель с турбиной требует крайне сложной высокоточной механики, которая, если засунуть ее в условия ядерного реактора, не будет работать сколько-то продолжительное время. Нужно перебирать все узлы такого комбинированного двигателя и по каждому узлу проводить большое исследование – какими материалами надо его заменить, как его усовершенствовать. Чем дальше мы будем погружаться в детали такого возможного более сложного варианта, тем яснее будет, что такая разработка сопоставима, если не больше, по масштабам с разработкой СССР ядерных ракетных двигателей для космических ракет, а они потребовали строительства нескольких ядерных центров с реакторами, стендов на Семипалатинском полигоне, где сквозь ядерный реактор продувался водород. Все это затянулось где-то лет на 20, примерно 25 – отработка. И она была очень трудоемкая и очень ресурсоемкая. Я думаю, что любой другой вариант, кроме прямоточного, – это примерно то же самое.

Масло скорее польется из двигателя «Формулы-1», чем “Опеля”

По мнению эксперта, новая разработка, вероятнее всего, является продолжением идей 1960-х, в первую очередь, прямоточных реактивных двигателей проекта SLAM. Гибалов утверждает, что современные материалы, новые технологии производства тепловыводящих элементов позволяют сделать такую ракету намного более чистой, чем 60 лет назад:

– Все реакторы проектируются таким образом, чтобы удерживать продукты деления, то есть радиоактивную грязь, которая образуется в ходе работы. Они герметичны в этом плане. Здесь, конечно, есть определенная сложность: чем больше температура, тем сложнее это делать, то есть стенки начинают течь. Но, как мне кажется, в принципе эта проблема решаемая. Можно считать, что в безаварийном варианте такой прямоточный реактор сравним по выбросам в воздух с замкнутым реактором с теплообменниками и вторым контуром.

Впрочем, вряд ли стоит рассчитывать, что такая сложная и совершенно новая техника будет всегда функционировать штатно, особенно на стадии испытаний. “Масло скорее польется из двигателя «Формулы-1», чем рядового “Опеля”, – объясняет Гибалов.

Название

Название для российской крылатой ракеты с ядерным двигателем придумано не было – и даже организован конкурс, как ее назвать. Однако военный обозреватель Алексей Рамм в «Известиях» выдвигает версию, что речь идет об изделии 9М730 ОКБ «Новатор» – одного из разработчиков российских крылатых ракет. При этом в самой же статье упоминается, что «Новатор» специализируется на наземных и морских ракетах, а «изделия воздушного базирования» разрабатывает «Радуга». А упомянутая Путиным ракета Х-101 – именно воздушного базирования.

Изделия «Новатора» под номерами 9М728 и 9М729 – действительно крылатые ракеты, одна – для знаменитых «Искандеров», другая – наземный аналог упоминавшейся Путиным X-101. И действительно, судя по сайту госзакупок, изделие находится в состоянии активной разработки. Однако никаких подтверждений тому, что это и правда анонсированная Путиным ракета, нет.

В статье приводится описание ракеты с ядерным двигателем военного историка Дмитрия Болтенкова: «По бортам ракеты находятся специальные отсеки с мощными и компактными нагревателями, работающими от ядерной энергоустановки». Это несколько отличается от концепции, что воздух обтекает непосредственно реактор, и предполагает некую систему теплообмена.

Эксцентричные типы ядерных вооружений

Американский эксперт по российским вооружениям Майкл Кофман в своем блоге соглашается с предположением Рамма, что ракета с ядерным двигателем – это 9М730. Кофман считает, что речь идет о реакторе без защиты, исходя из размеров и веса ракеты.

Он также приводит высказывания бывшего министра обороны Эша Картера в статье 2017 года: «Россия инвестирует в новые подлодки с баллистическими ракетами, тяжелые бомбардировщики, разработку новых МКБР… Но они также сочетаются с новыми концепциями использования ядерного оружия и некоторыми новыми и даже эксцентричными типами систем ядерных вооружений», которые, по мнению Кофмана, теперь заиграли в новом свете.

Другой эксперт по вооружениям, Джеффри Льюис, в статье для Foreign Policy пишет, что все системы, обнародованные Путиным, были известны еще администрации Барака Обамы: «Даже крылатая ракета, по поводу которой, как я теперь понимаю задним числом, делали намеки уже какое-то время американские официальные лица».

Были ли испытания?

CNN и Foxnews сообщили со ссылкой на неназванных официальных лиц, что анонсированная Путиным ракета находится еще лишь в стадии разработки и что США наблюдали недавно попытку запустить такую ракету, которая закончилась падением в Арктике (хотя тут не до конца понятно, как отличить успешный запуск ракеты от запуска, закончившегося ее падением – и в любом случае, при настоящих испытаниях ракеты в конце полета ядерный реактор должен с большой скоростью врезаться в поверхность Земли).

По словам Путина, испытания прошли на Центральном полигоне. Рамм в «Известиях» приводит мнение, что это полигон в поселке Ненокса Архангельской области (Государственный центральный морской испытательный полигон ВМФ). При этом Центральный ядерный полигон Российской Федерации находится на архипелаге Новая Земля. Кофман также предполагает, что показанный в ролике запуск совершен на Новой Земле.

Первый подводный ядерный взрыв в СССР и первый ядерный взрыв на Новой Земле 21 сентября 1955 г. Испытание торпеды Т-5 мощностью 3,5 килотонны на глубине 12 м (бухта Чёрная).

Авторы проекта Warzone вспоминают в связи с этим о непонятном выбросе в атмосферу радиоактивного вещества йод-131 в феврале прошлого года, источником которого был Кольский полуостров на севере России. Выброс йода-131, по их словам, был зафиксирован – среди десятков других изотопов – и в ходе испытаний ядерного двигателя в Неваде в 60-х годах.

Сразу четыре изотопа йода и два изотопа рутения

Правда, выброс одного изотопа йода без других радионуклидов вряд ли может быть следом испытания “грязной” ракеты с ядерным двигателем.

“Скорее всего, там были бы как минимум два изотопа и даже еще больше, – объясняет Гибалов. – Когда у нас течет, грубо говоря, из работающего реактора, то мы видим сразу четыре изотопа йода и два изотопа рутения (но это, по всей видимости, не относится к утечке рутения на Урале в прошлом году. –​ РС). Если у нас потекло какое-то количество йода сквозь стенку, то дальше все эти четыре изотопа путешествуют вместе. И это все очень хорошо мониторится и определяется, метод широко используется. Мое мнение: в случае реальных полетов даже на Новой Земле с включенным ядерным двигателем, именно полетов, а не наземных стендовых испытаний, мониторинговые станции их заметят – правда, при условии, что реактор “течет”.

При штатной работе, утверждает эксперт, обнаружить след от его работы будет достаточно сложно: “Да, все равно происходит активация воздуха. К сожалению, самый долгоживущий изотоп, который можно при этом обнаружить – это аргон-41, у него примерно два часа период полного распада. У США есть самолеты, которые оборудованы детекторами всяких продуктов активации, продуктов распада. Но, думаю, таким самолетом можно зафиксировать след от ракеты, практически только пролетев через него в течение не такого большого времени”. Но отсутствие протечек у нового ядерного двигателя, как было сказано выше, крайне маловероятно.

Путин в своей речи заявил, что успешные испытания были проведены в конце прошлого года. «Ведомости» внесли странное дополнение к этой информации, сообщив со ссылкой на источник, близкий к ВПК, что радиационная безопасность при испытаниях ракеты была обеспечена, поскольку «ядерную установку на борту представлял электрический макет».

Реактор с точки зрения техники – просто нагреватель

Можно ли было запустить прототип ракеты, в котором вместо ядерного двигателя стоит заменяющая его электрическая установка? Гибалов говорит, что это не только возможно, но и вполне логично:

– Реактор с точки зрения техники – просто нагреватель, его очень легко заменить тепловыделяющими элементами из проволоки, по которой течет ток, обычными ТЭМами. Это было бы очень разумное решение при первых полетах ракеты, чтобы понять, насколько правильно спроектирована аэродинамика, система управления. Просто выбрасываем, допустим, будущую боеголовку, и заменяем ее полутонной батареек, которые дают тепловой эквивалент реактора, может быть, сниженной мощности. Делают они это очень недолго, 10, 20, 30 секунд, не больше минуты, но позволяют исследовать это все, не опасаясь катастрофы прямо в первом полете.

В интервью журналистке NBC Меган Келли Путин сказал, что тесты новых вооружений прошли хорошо, «над некоторыми системами еще нужно поработать, поднастроить, а некоторые уже поступили в войска и находятся на боевом дежурстве». На просьбу под запись дать ответ на вопрос «есть ли у вас работающая межконтинентальная ракета с ядерным двигателем, которая успешно прошла тестирование», Путин заявил: «Они все прошли его удачно. Просто разные системы находятся на разных стадиях готовности».

Все закрыто на 100%

Гибалов называет создание крылатой ракеты с ядерной энергетической установкой теоретически решаемой задачей, учитывая современный уровень технологий, но все равно крайне дорогой и ресурсоемкой. Он называет косвенные аргументы, указывающие на то, что в действительности ракеты, которую представил Совету Федерации Владимир Путин, может не существовать:

– В отличие от других новых видов оружия, озвученных президентом, у этой конструкции не было никаких следов. Например, про разработку «Сармата» известно давно. То там, то сям вылезали элементы конструкции, прикидки, научные статьи, был какой-то шлейф косвенных признаков, что ведется такая разработка. Можно, конечно, отсутствие этого шлейфа в случае с крылатой ракетой объяснять тем, что здесь были гайки закручены по-настоящему. Например, по разработкам современного ядерного оружия ничего невозможно найти, какое оружие разрабатывается, какие там используются технические принципы – это все абсолютно закрыто на 100%. Но тут же есть не только ядерная часть, тут есть еще ракетно-крылатая часть. И, как кажется мне и другим коллегам, были бы какие-то следы. Думаю, как минимум этот проект находится на довольно ранней стадии разработки.

Стратегический баланс

Уильям Перри, министр обороны США в администрации Билла Клинтона и эксперт по разоружению, пишет в Politico, что новые вооружения, анонсированные Путиным, ничего не меняют в балансе ядерного сдерживания: России не нужно изобретать новые средства для преодоления средств обороны США, “заходить с юга”, потому что у нее и так есть все возможности для этого: система противоракетной обороны, как неоднократно заявлял Вашингтон, не в состоянии противостоять массированному запуску межконтинентальных ракет, ее цель – отдельные залпы государств-парий вроде Северной Кореи, а Россия и США и так обладают возможностями уничтожить друг друга. Перри обеспокоен тем, что США могут втянуться в эту новейшую гонку с Россией – у кого “ядерная кнопка” больше.

И ты в грязи, и свинья довольна

О том же говорит и Льюис: “Гонка вооружений с русскими бессмысленна. Русские ведут ее сами с собой. Гонка с российским военно-промышленным комплексом – как борьба со свиньей: и ты в грязи, и свинья довольна”. Кофман не верит ни в то, что Россия нуждается в новых вооружениях, чтобы обеспечивать жизнеспособность ядерного сдерживания, ни в то, что они фундаментально меняют военный баланс с США. По мнению эксперта, “Россия не уверена в своих конвенционных [военных] возможностях в грядущие годы или вообще когда-нибудь”.

Выступление российского президента содержало явное послание: «ничего подобного ни у кого в мире пока нет», «с нами никто по существу не хотел разговаривать, нас никто не слушал. Послушайте сейчас». Но интересно, что Путин использует в качестве обоснования новых российских вооружений только развитие противоракетной обороны США, не обсуждая, например, совершенствование американских баллистических ракет, которое, как утверждают эксперты в статье “Как модернизация ядерных сил США подрывает стратегическую стабильность”, может изменить баланс сил сдерживания, особенно учитывая ограниченность российской системы раннего оповещения.

В том же выступлении Путин заявил, что “в обновленном обзоре ядерной стратегии США… снижается порог применения ядерного оружия” и что Россия может использовать ядерное оружие “только в ответ на применение против нее или ее союзников… оружия массового поражения или в случае агрессии… когда под угрозу поставлено само существование государства”.

Однако США видят именно у России «снижение порога» в использовании ядерных сил: “Уверенность России в том, что, использовав первыми ядерное оружие, в том числе оружие малой мощности, можно получить такое преимущество, отчасти основана на представлении Москвы о том, что обладание бóльшим количеством и разнообразием нестратегических ядерных средств обеспечивает превосходство в кризисной ситуации или в условиях более ограниченного конфликта. Недавние заявления России относительно этой формирующейся доктрины применения ядерного оружия можно расценить как снижение Москвой «ядерного порога», переступив который можно первыми применить ядерное оружие… Заставить Россию отказаться от таких иллюзий – стратегическая задача первостепенной важности… Повысить гибкость и многообразие ядерного потенциала США, в том числе допустив возможность использования ядерного оружия малой мощности, важно для сохранения способности предотвратить агрессию в масштабах региона. Это поднимет «ядерный порог» и будет способствовать тому, что потенциальные противники осознают невозможность получения преимущества за счет ограниченной ядерной эскалации, что в свою очередь снизит вероятность применения ядерного оружия”.

www.svoboda.org

«Плутон» – ядерное сердце для сверхзвуковой низковысотной крылатой ракеты

Те, кто достиг сознательного возраста в эпоху, когда произошли аварии на атомных станциях Три-Майл-Айланд или чернобыльской АЭС, слишком молоды, чтобы помнить время, когда «наш друг атом» должен был предоставить настолько дешевое электричество, что расход не нужно даже будет считать, и машины, которые без дозаправки смогут ездить практически вечно.

И, глядя на АПЛ, ходящие под полярными льдами в середине 1950-х годов, мог ли кто предположить, что корабли, самолеты и даже автомобили на атомной энергии останутся далеко позади?

Что касается самолетов, то изучение возможности применения ядерной энергии в авиадвигателях началось в Нью-Йорке в 1946 году, позднее исследования переместили в Окридж (шт. Теннеси) в основной центр ядерных исследований США. В рамках использования ядерной энергии для движения воздушных судов был запущен проект NEPA (Nuclear Energy for Propulsion of Aircraft). При его реализации было проведено большое количество исследований ядерных силовых установок открытого цикла. В качестве теплоносителя для подобных установок выступал воздух, который поступал через воздухозаборник в реактор для нагрева и последующего выброса через реактивное сопло.

Однако, на пути воплощения мечты об использовании ядерной энергии случилась забавная вещь: американцами была открыта радиация. Так, например, в 1963 году был закрыт проект космического корабля «Орион», в котором предполагалось использование атомного реактивно-импульсного двигателя. Главной причиной закрытия проекта стало вступления в силу Договора, запрещающего испытывать ядерное оружие в атмосфере, под водой и космическом пространстве. А бомбардировщики, оснащенные ядерным двигателем, которые уже начали совершать испытательные полеты, после 1961 г. (администрация Кеннеди закрыла программу) больше никогда в воздух не поднимались, хотя военно-воздушные силы уже начали проводить среди пилотов рекламную кампанию. Основной «целевой аудиторией» стали пилоты, которые вышли из детородного возраста, что обуславливалось радиоактивным излучением от двигателя и заботой государства о генофонде американцев. Кроме того, конгресс позднее узнал, что при катастрофе такого самолета территория крушения станет непригодной для проживания. Это тоже не играло на пользу популярности подобных технологий.

Итого, спустя всего десять лет после дебюта программу «Атом для мира» администрации Эйзенхауэра ассоциировали не с клубникой размерами с футбольный мяч и дешевым электричеством, а с годзиллой и гигантскими муравьями, которые пожирают людей.

Не последнюю роль в данной ситуации сыграло и то, что Советским Союзом был запущен Спутник-1.

Американцы осознали, что Советский Союз в настоящее время является лидером в области проектирования и создания ракет, а сами ракеты могут нести не только спутник, но и атомную бомбу. Вместе с этим американские военные понимали, что Советы могут стать лидером и в области создания противоракетных систем.

Для противодействия данной потенциальной угрозе было решено создать атомные крылатые ракеты или беспилотные атомные бомбардировщики, которые имеют большой радиус действия и способны преодолевать на малых высотах ПВО противника.

Управление по стратегическому развитию в ноябре 1955 г. запросило Комиссию по атомной энергетике о том, насколько целесообразна концепция авиационного двигателя, которая заключалась в применении в прямоточном воздушно-реактивном двигателе ядерной силовой установки.

Американские ВВС в 1956 году сформулировали и опубликовали требования к крылатой ракете оснащенной ядерной силовой установкой.

Американские военно-воздушные силы, компания «Дженерал Электрик», а в дальнейшем Ливерморская лаборатория Калифорнийского университета осуществили ряд исследований, подтвердивших возможность создания ядерного реактора для использования в реактивном двигателе.

Результатом данных исследований стало решение о создании сверхзвуковой низковысотной крылатой ракеты SLAM (Supersonic Low-Altitude Missile). Новая ракета должна была использовать ядерный прямоточный воздушно-реактивный двигатель.

Проект, целью которого стал реактор для этого оружия, получил кодовое имя «Плутон», которое стало обозначением и самой ракеты.

Свое имя проект получил в честь древнеримского повелителя загробного мира Плутона. По-видимому, этот мрачный персонаж послужил вдохновителем для создателей ракеты, имеющей размеры локомотива, которая должна была лететь на уровне деревьев, сбрасывая водородные бомбы на города. Создатели «Плутона» считали, что одна только ударная волна, возникающая за ракетой, способна убивать людей, находящихся на земле. Другим смертоносным атрибутом нового смертоносного оружия был радиоактивный выхлоп. Словно было мало того, что незащищенный реактор был источником нейтронного и гамма излучения, ядерный двигатель выбрасывал бы остатки ядерного топлива, загрязняя территорию на пути ракеты.

Что касается планера, то его для SLAM не спроектировали. Планер должен был обеспечить на уровне моря скорость Мах 3. При этом нагрев обшивки от трения о воздух мог составлять до 540 градусов Цельсия. В то время аэродинамику для подобных режимов полета исследовали мало, однако было проведено большое количество исследований, включая 1600 часов продувок в аэродинамических трубах. В качестве оптимальной выбрали аэродинамическую схему «утка». Предполагалось, что именно эта схема обеспечит для заданных режимов полета требуемые характеристики. По результатам этих продувок классический воздухозаборник с устройством конического течения заменили на входное устройство двумерного течения. Оно лучше работало в более широком диапазоне углов рысканья и тангажа, а также давало возможность снизить потери давления.

Также провели обширную материаловедческую исследовательскую программу. В результате была изготовлена секция фюзеляжа из стали Рене 41. Данная сталь — высокотемпературный сплав с высоким содержанием никеля. Толщина обшивки равнялась 25 миллиметрам. Секцию испытали в печи, чтобы изучить воздействия высоких температур, вызванных кинетическим нагревом, на летательный аппарат.

Передние секции фюзеляжа предполагалось обработать тонким слоем золота, которые должно было рассеивать тепло от конструкции, нагретой радиоактивным излучением.

Кроме этого, построили модель носа, воздушного канала ракеты и воздухозаборника, выполненные в масштабе 1/3. Данную модель также тщательно испытали в аэродинамической трубе.

Создали эскизный проект расположения аппаратных средств и оборудования, включая боекомплект, состоящий из водородных бомб.

Сейчас «Плутон» — анахронизм, всеми забытый персонаж из более ранней, однако не более невинной эры. Однако для того времени «Плутон» являлся самым непреодолимо привлекательным среди революционных технологических новшеств. «Плутон», так же как и водородные бомбы, нести которые он был должен, в технологическом смысле являлся крайне привлекательным для многих инженеров и ученых, которые работали над ним.

Американские ВВС и Комиссия по атомной энергии 1 января 1957 г. выбрали Ливерморскую национальную лабораторию (холмы Беркли, Калифорния) в качестве ответственного за «Плутон».

Поскольку недавно Конгресс передал совместный проект по ракете с ядерным двигателем национальной лаборатории в Лос-Аламосе (шт. Нью-Мексико) — сопернику Ливерморской лаборатории, — назначение для последней стало хорошей новостью.

Ливерморская лаборатория, которая имела в своем штате высококлассных инженеров и квалифицированных физиков, была выбрана по причине важности данной работы — нет реактора, отсутствует двигатель, а без двигателя нет ракеты. Кроме того, данная работа простой не была: проектирование и создание ядерного прямоточного воздушно-реактивного двигателя ставило большой объем сложных технологических проблем и задач.

Принцип работы прямоточного воздушно-реактивного двигателя любого типа относительно прост: в воздухозаборник двигателя под давлением набегающего потока попадает воздух, после чего он нагревается, вызывая его расширение, и газы, имеющие высокую скорость, выбрасываются из сопла. Таким образом, создается реактивная тяга. Однако в «Плутоне» принципиально новым стало использование ядерного реактора для нагрева воздуха. Реактор данной ракеты, в отличие от окруженных сотнями тонн бетона коммерческих реакторов, должен был иметь достаточно компактные габариты и массу, для того чтобы поднять и себя, и ракету в воздух. При этом реактор должен был быть прочным, чтобы «пережить» полет в несколько тысяч миль, до находящихся на территории СССР целей.

Совместная работа Ливерморской лаборатории и компании «Чанс-Воут» над определением требуемых параметров реактора привела в итоге к следующим характеристикам:

Диаметр — 1450 мм.
Диаметр делящегося ядра — 1200 мм.
Длина — 1630 мм.
Длина ядра — 1300 мм.
Критическая масса урана — 59,90 кг.
Удельная мощность — 330 мегаватт/м3.
Мощность — 600 мегаватт.
Средняя температура топливного элемента — 1300 градусов Цельсия.

Успех проекта «Плутон» во многом зависел от целого успехов в материаловедении и металлургии. Пришлось создать пневматические приводы, которые управляли реактором, способные работать в полете, при нагревании до сверхвысоких температур и при воздействии ионизирующего излучения. Необходимость поддержания сверхзвуковой скорости на малых высотах и при различных погодных условиях означала, что реактор должен был выдерживать условия, при которых использующиеся в обычных ракетных или реактивных двигателях материалы плавятся или разрушаются. Конструкторы рассчитали, что нагрузки, предполагаемые при полете на малых высотах, в пять раз превысят аналогичные, воздействовавшие на экспериментальный самолет Х-15, оснащенный ракетными двигателями, достигавший на значительной высоте числа М=6,75. Этан Платт, который работал над Плутоном, говорил, что он был «во всех смыслах довольно близок к пределу». Блейк Майерс, руководитель ливерморского подразделения реактивного движения, говорил: «Мы постоянно теребили за хвост дракона».

В проекте «Плутон» должна была использоваться тактика полета на низких высотах. Данная тактика обеспечивала скрытность от радаров системы ПВО СССР.

Для достижения скорости, на которой работал бы прямоточный воздушно-реактивный двигатель, «Плутон» должен был с земли запускаться при помощи пакета обычных ракетных ускорителей. Запуск ядерного реактора начинался только после того, как «Плутон» достигал высоты крейсерского полета и достаточно удалялся от населенных районов. Ядерный двигатель, дающий практически неограниченный радиус действия, позволял ракете летать над океаном кругами в ожидании приказа перехода на сверхзвуковую скорость к цели в СССР.

Эскизный проект SLAM

Доставка значительно количества боеголовок к разным целям удаленным друг от друга, при полете на малых высотах, в режиме огибания рельефа, требует применения высокоточной системы наведения. В то время уже имелись инерциальные системы наведения, однако они не могли использоваться в условиях жесткой радиации, которую излучал реактор «Плутона». Но программа по созданию SLAM имела чрезвычайную важность, и решение нашли. Продолжение работ над инерциальной системой наведения «Плутона» стало возможным после разработки для гироскопов газодинамических подшипников и появлением конструктивных элементов, которые были устойчивы к воздействию сильной радиации. Однако точности инерциальной системы было все равно недостаточно для выполнения поставленных задач, поскольку с увеличением дальности маршрута увеличивалось значение ошибки наведения. Решение нашли в использовании дополнительной системы, которая на определенных участках маршрута осуществляла бы коррекцию курса. Образ участков маршрута должен был храниться в памяти системы наведения. Исследования, финансируемые компанией «Воут», привели к тому что была создана система наведения, обладающая достаточной для использования в SLAM точностью. Данную систему запатентовали под названием FINGERPRINT, а потом переименовали в TERCOM. TERCOM (Terrain Contour Matching, отслеживание рельефа местности) использует набор эталонных карт местности по маршруту. Эти карты, представленные в памяти навигационной системы, содержали данные о высоте рельефа и достаточно детализованными для того, чтобы считаться уникальными. Навигационная система при помощи направленного вниз радара производит сравнение местности и эталонной карты, после чего осуществляет корректировку курса.

В целом, после некоторых доработок, TERCOM дала бы возможность SLAM уничтожать множество удаленных целей. Также была проведена обширная программа испытаний системы TERCOM. Полеты во время испытаний проводились над различными типами земной поверхности, при отсутствии и наличии снежного покрова. Во время испытаний была подтверждена возможность получения требуемой точности. Кроме этого, всё навигационное оборудование, которое предполагали использовать в системе наведения, было проверено на устойчивость к сильному радиационному воздействию.

Данная система наведения получилась настолько удачной, что принципы ее работы до сих пор остаются неизменными и используются в крылатых ракетах.

Сочетание малой высоты полета и высокой скорости должно было обеспечить «Плутону» возможность достичь и поразить цели, в то время как баллистические ракеты и бомбардировщики могли бы быть перехвачены во время следования к целям.

Другим важным качеством «Плутона», которое часто упоминают инженеры, была надежность ракеты. Один из инженеров говорил о «Плутоне» как о ведре с камнями. Причиной тому являлась простая конструкция и высокая надежность ракеты, за что Тед Меркл, руководитель проекта, дал прозвище — «летающий лом».

На Меркла возложили ответственность по созданию 500-мегаваттного реактора, который должен был стать сердцем «Плутона».

Компании «Чанс-Воут» уже был передан контракт на создание планера, а за создание прямоточного двигателя, за исключением реактора, ответственна была корпорация «Маркуардт».

Очевидно, что вместе с увеличением температуры, до которой в канале двигателя можно нагреть воздух, увеличивается эффективность ядерного двигателя. Поэтому при создании реактора (кодовое имя «Тори») девизом Меркла стало «горячее — значит лучше». Однако проблема заключалась в том, что рабочая температура составляла около 1400 градусов Цельсия. При такой температуре жаропрочные сплавы нагревались до такой степени, что теряли прочностные характеристики. Это заставило Меркла обратиться в фарфоровую компанию «Coors» (Колорадо) с просьбой разработать керамические топливные элементы, способные выдержать такие высокие температуры и обеспечить в реакторе равномерное распределение температуры.

Сейчас компания «Coors» известна как производитель разных продуктов, благодаря тому, что Адольф Курс однажды осознал, что производство чанов, имеющих керамическую футеровку, предназначенных для пивоваренных заводов, окажется не тем бизнесом, которым следует заниматься. И хотя фарфоровая компания продолжала заниматься производством фарфоровых изделий, включая и 500000 топливных элементов для «Тори», имеющих форму карандаша, всё началось с околопивного бизнеса Адольфа Курса.

Для изготовления тепловыделяющих элементов реактора использовался высокотемпературный керамический оксид бериллия. Это смешивалось с диоксидом циркония (стабилизирующая добавка) и диоксидом урана. В керамической компании Курса пластичная масса прессовалась под высоким давлением, после чего спекалась. В результате получая тепловыделяющие элементы. Топливный элемент — полая трубка гексагональной формы, длиной около 100 мм, внешний диаметр — 7,6 мм, а внутренний — 5,8 мм. Данные трубки соединялись таким образом, чтобы длина воздушного канала равнялась 1300 мм.

Всего в реакторе использовали 465 тыс. тепловыделяющих элементов, из которых образовывалось 27 тыс. воздушных каналов. Подобной конструкцией реактора обеспечивалось равномерное распределение в реакторе температуры, что, вместе с использованием керамических материалов, давало возможность достичь заданных характеристик.

Однако экстремально высокая рабочая температура «Тори» оказалась всего лишь первой проблемой из целого ряда, которые необходимо было преодолеть.

Другой проблемой для реактора стал полет на скорости М=3 во время осадков или над океаном и морем (сквозь пары соленой воды). Инженеры Меркле использовали во время экспериментов разные материалы, которыми должна была обеспечиваться защита от коррозии и высоких температур. Данные материалы предполагалось применять для изготовления устанавливаемых в корме ракеты крепежных плит и в задней части реактора, где температура достигала максимальных значений.

Но только измерение температуры данных плит представляло собой сложную задачу, поскольку датчики, предназначенные для измерения температуры, от воздействия радиации и очень высокой температуры реактора «Тори» загорались и взрывались.

При проектировании крепежных плит температурные допуски были настолько близки к критическим значениям, что лишь 150 градусов разделяли рабочую температуру реактора и температуру, при достижении которой крепежные плиты самовозгорались.

В действительности, в создании «Плутона» имелось много неизвестного, что Меркле принял решение провести статическое испытание полномасштабного реактора, который предназначался для прямоточного двигателя. Это должно было решить все вопросы разом. Чтобы провести испытания, в ливерморской лаборатории решили построить в пустыне Невады специальный объект, около места, где лаборатория испытывала свое ядерное оружие. Объект, получивший название «Зона 401», возведенный на восьми квадратных милях Ослиной равнины, по заявленным стоимости и амбициям превзошел сам себя.

Поскольку после запуска реактор «Плутона» становился чрезвычайно радиоактивным, его доставка на место испытаний осуществлялась по специально построенной полностью автоматизированной железнодорожной линии. По данной линии реактор перемещаться на расстояние примерно двух миль, которые разделяли стенд статических испытаний и массивное «демонтажное» здание. В здании «горячий» реактор демонтировался для проведения обследования при помощи оборудования, управляемого дистанционно. Ученые из Ливермора наблюдали за процессом испытаний с помощью телевизионной системы, которая размещалась в жестяном ангаре далеко от испытательного стенда. На всякий случай ангар оборудовался противорадиационным укрытием с двухнедельным запасом пищи и воды.

Только чтобы обеспечить поставки бетона необходимого для строительства стен демонтажного здания (толщина составляла от шести до восьми футов), правительство Соединенных Штатов приобрело целую шахту.

Миллионы фунтов сжатого воздуха хранились в трубах, использующихся в нефтедобыче, общей протяженностью 25 миль. Данный сжатый воздух предполагалось использовать для имитации условий, в которых прямоточный двигатель оказывается во время полета на крейсерской скорости.

Чтобы обеспечить в системе высокое воздушное давление, лаборатория позаимствовала с базы подводных лодок (Гротон, шт. Коннектикут) гигантские компрессоры.

Для проведения теста, во время которого установка работала на полной мощности в течение пяти минут, требовалось прогонять тонну воздуха через стальные цистерны, которые заполнялись более чем 14 млн. стальных шариков, диаметром 4 см. Данные цистерны нагревались до 730 градусов при помощи нагревательных элементов, в которых сжигали нефть.

Постепенно коллектив Меркла, в течение первых четырех лет работы, смог преодолеть все препятствия, стоящие на пути создания «Плутона». После того, как множество экзотических материалов было опробовано, для использования в качестве покрытия сердечника электродвигателя, инженерами было выяснено, что с этой ролью хорошо справляется краска для выпускного коллектора. Ее заказали через объявление, обнаруженное в автожурнале Hot Rod. Одним из оригинальных рационализаторских предложений стало использование для фиксации пружин время сборки реактора нафталиновых шариков, которые после выполнения своей задачи благополучно испарялись. Данное предложение было сделано лабораторными кудесниками. Рихард Вернер, еще один инициативный инженер из группы Меркла, изобрел способ определения температуры крепежных плит. Его методика основывалась на сравнении цвета плит с определенным цветом шкалы. Цвет шкалы соответствовал некоторой температуре.

Установленный на железнодорожной платформе, Тори-2С готов к успешным испытаниям. Май 1964 года

14 мая 1961 г. инженеры и ученые, находящиеся в ангаре, откуда управлялся эксперимент, задержали дыхание — первый в мире ядерный прямоточный реактивный двигатель, смонтированный на ярко-красной железнодорожной платформе, возвестил о своем рождении громким ревом. Тори-2А запустили всего на несколько секунд, во время которых он не развивал своей номинальной мощности. Однако считалось, что тест являлся успешным. Самым важным стало то, что реактор не воспламенился, чего крайне опасались некоторые представители комитета по атомной энергетике. Почти сразу после испытаний Меркл приступил к работам по созданию второго реактора «Тори», который должен был иметь большую мощность при меньшей массе.

Работы по Тори-2B дальше чертежной доски не продвинулись. Вместо него ливерморцы сразу построили Тори-2C, который нарушил безмолвие пустыни спустя три года после испытаний первого реактора. Спустя неделю данный реактор был вновь запущен и проработал на полной мощности (513 мегаватт) в течение пяти минут. Оказалась что радиоактивность выхлопа значительно меньше ожидаемой. На этих испытаниях также присутствовали генералы ВВС и чиновники из комитета по атомной энергетике.

Тори-2C

Меркл и его сотрудники очень шумно отпраздновали успех испытаний. Чего стоит только погруженное на транспортную платформу фортепьяно, которое «позаимствовали» из женского общежития, находившегося поблизости. Вся толпа празднующих, во главе с восседающим за пианино Мерклом, распевая похабные песни, понеслась в городок Меркурий, где и оккупировала ближайший бар. На следующее утро все они выстроились в очередь к палатке медиков, где им ставили витамин B12, считавшийся в те времени эффективным средством от похмелья.

Вернувшись в лабораторию, Меркл сконцентрировал внимание на том, чтобы создать реактор более легкий и мощный, который будет достаточно компактным для выполнения испытательных полетов. Даже проводились обсуждения гипотетического Тори-3 способного разогнать ракету до скорости Мах 4.

В это время заказчиков из Пентагона, финансировавших проект «Плутон», начали одолевать сомнения. Поскольку ракета запускалась с территории США и летела над территорией американских союзников на малой высоте, чтобы избежать обнаружения системами ПВО СССР, некоторые военные стратеги задумались — а не будет ли ракета представлять для союзников угрозу? Еще до того как ракета «Плутон» сбросит бомбы на противника, она сначала оглушит, раздавит и даже облучит союзников. (Ожидалось, что от Плутона, пролетающего над головой, уровень шума на земле будет составлять около 150 децибел. Для сравнения — уровень шума ракеты, отправившей американцев на Луну (Сатурн-5), на полной тяге составила 200 децибел). Разумеется, разорванные барабанные перепонки были бы наименьшей проблемой, если бы вы оказались под пролетающим над вашей головой обнаженным реактором, который изжарил бы вас как цыпленка гамма- и нейтронным излучением.

Все это заставляло чиновников из Минобороны называть проект «слишком провокационным». По их мнению, наличие у США подобной ракеты, которую почти невозможно остановить и которая может нанести государству урон, находящийся где-то между неприемлемым и безумным, может вынудить СССР создать аналогичное оружие.

За пределами лаборатории различные вопросы относительно того, способен ли «Плутон» выполнить задачу, под которую его спроектировали, и главное, была ли эта задача все еще актуальной, также поднимались. Хотя создатели ракеты утверждали, что «Плутон» изначально по своей сути также неуловим, военные аналитики выражали недоумение — как нечто такое шумное, горячее, большое и радиоактивное может оставаться незамеченным на протяжении времени, которое необходимо для выполнения задачи. В это же время военно-воздушные силы США уже начали развертывать баллистические ракеты «Атлас» и «Титан», которые были способны достичь целей на несколько часов раньше летающего реактора, и противоракетная система СССР, страх перед которой стал основным толчком для создания «Плутона», так и не стала для баллистических ракет помехой, несмотря на успешно проведенные испытательные перехваты. Критики проекта придумали собственную расшифровку аббревиатуры SLAM — slow, low, and messy — медленно, низко и грязно. После успешных испытаний ракеты «Полярис» флот, изначально проявлявший интерес к использованию ракет для пусков с подводных лодок или кораблей, также начал покидать проект. И, наконец, ужасная стоимость каждой ракеты: она составляла 50 миллионов долларов. Внезапно «Плутон» стал технологией, которой нельзя найти приложения, оружием, у которого не было подходящих целей.

Однако последним гвоздем в гроб «Плутона» стал всего один вопрос. Он настолько обманчиво простой, что можно извинить ливерморцев за то, что они ему сознательно не уделили внимания. «Где проводить летные испытания реактора? Как убедить людей в том, что во время полета ракета не потеряет управление и не полетит над Лос-Анджелесом или Лас-Вегасом на малой высоте?» — спрашивал физик ливерморской лаборатории Джим Хэдли, который до самого конца работал над проектом «Плутон». В настоящее время он занимается обнаружением ядерных испытаний, которые проводятся в других странах, для подразделения Z. По признанию самого Хэдли, не было никаких гарантий, что ракета не выйдет из под контроля и не превратится в летающий Чернобыль.

Было предложено несколько вариантов решения данной проблемы. Одним из них стало проведение испытаний Плутона в штате Невада. Предлагалось привязать его к длинному тросу. Другое, более реальное решение, — запуск Плутона около острова Уэйк, где ракета летала бы, нарезая восьмерки над принадлежащей Соединенным Штатам частью океана. «Горячие» ракеты предполагалась затапливать на глубине 7 километров в океане. Однако даже тогда, когда комиссия по атомной энергетике склоняла мнение людей думать о радиации как о безграничном источнике энергии, предложения сбрасывать множество загрязненных радиацией ракет в океан было вполне достаточно, чтобы работы приостановили.

1 июля 1964 г, спустя семь лет и шесть месяцев с начала работ, проект «Плутон» закрыли комиссия по атомной энергетике и военно-воздушные силы. В загородном клубе, находившемся рядом с Ливермором, Мерклом была организована «Тайная вечеря» для работавших над проектом. Там были розданы сувениры — бутылки с минеральной водой «Плутон» и зажимы для галстука SLAM. Суммарная стоимость проекта составила 260 млн. долларов (в ценах того времени). В пик расцвета проекта «Плутон» над ним в лаборатории работало около 350 человек, и еще около 100 работало в Неваде на объекте 401.

Даже несмотря на то, что «Плутон» никогда не поднимался в воздух, разработанные для ядерного прямоточного воздушно-реактивного двигателя экзотические материалы сегодня находят применение в керамических элементах турбин, а также в используемых в космических аппаратах реакторах.

Физик Гарри Рейнольдс, который также принимал участие в проекте Тори-2С, работает сейчас в корпорации «Роквел» над стратегической оборонной инициативой.

Некоторые из ливерморцев продолжают испытывать ностальгию по «Плутону». По словам Уильяма Морана, который курировал производство топливных элементов для реактора Тори, эти шесть лет были лучшим временем в его жизни. Руководивший испытаниями Чак Барнетт, подводя итог царившей в лаборатории атмосфере, говорил: «Я был молод. Мы имели много денег. Это было очень увлекательно».

По словам Хэдли, каждые несколько лет какой-нибудь новый подполковник военно-воздушных сил открывает для себя «Плутон». После этого он звонит в лабораторию, чтобы узнать дальнейшую судьбу ядерного ПВРД. Энтузиазм у подполковников пропадает сразу же после того как Хэдли рассказывает о проблемах с радиацией и летными испытаниями. Больше одного раза никто Хэдли не звонил.

Если кого-то захочет вернуть к жизни «Плутон», то, возможно, ему удастся найти несколько новобранцев в Ливерморе. Однако их много не будет. Идею того, что могло стать адским безумным оружием, лучше оставить в прошлом.

Технические характеристики ракеты SLAM:
Диаметр — 1500 мм.
Длина — 20000 мм.
Масса — 20 тонн.
Радиус действия — не ограниченный (теоретически).
Скорость на уровне моря — 3 Маха.
Вооружение — 16 термоядерных бомб (мощность каждой 1 мегатонна).
Двигатель — ядерный реактор (мощность 600 мегаватт).
Система наведения — инерциальная + TERCOM.
Максимальная температура обшивки — 540 градусов Цельсия.
Материал планера — высокотемпературная, нержавеющая сталь Рене 41.
Толщина обшивки — 4 — 10 мм.

Источники:
http://www.triumphgroup.com/companies/triumph-aerostructures-vought-aircraft-division
http://www.merkle.com/pluto/pluto.html
http://hayate.ru

topwar.ru

Ядерный ракетный двигатель и ядерный ПВРД: starcom68 — LiveJournal

Каждые несколько лет какой-нибудь
новый подполковник открывает для себя «Плутон».
После этого он звонит в лабораторию,
чтобы узнать дальнейшую судьбу ядерного ПВРД .

Модная нынче тема, но мне представляется, что гораздо интереснее ядерный прямоточный воздушно-реактивный двигатель, ведь ему не надо таскать с собой рабочее тело.
Предполагаю, что в послании Президента речь шла именно о нем, но почему-то все сегодня начали постить про ЯРД???
Соберу-ка я тут все в одном месте. Прелюбопытные мысли, скажу я вам, появляются, когда вчитаешься в тему. И очень неудобные вопросы.

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД; англоязычный термин — ramjet, от ram — таран) — реактивный двигатель, является самым простым в классе воздушно-реактивных двигателей (ВРД) по устройству. Относится к типу ВРД прямой реакции, в которых тяга создается исключительно за счёт реактивной струи, истекающей из сопла. Необходимое для работы двигателя повышение давления достигается за счёт торможения встречного потока воздуха. ПВРД неработоспособен при низких скоростях полёта, тем более — при нулевой скорости, для вывода его на рабочую мощность необходим тот или иной ускоритель.

Во второй половине 1950-х годов, в эпоху холодной войны, в США и СССР разрабатывались проекты ПВРД с ядерным реактором.


Автор фото: Leicht modifiziert aus http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pluto1955.jpg

Источником энергии этих ПВРД (в отличие от остальных ВРД) является не химическая реакция горения топлива, а тепло, вырабатываемое ядерным реактором в камере нагрева рабочего тела. Воздух из входного устройства в таком ПВРД проходит через активную зону реактора, охлаждая его, нагревается сам до рабочей температуры (около 3000 К), а затем истекает из сопла со скоростью, сравнимой со скоростями истечения для самых совершенных химических ЖРД. Возможное назначения летательного аппарата с таким двигателем:
— межконтинентальная крылатая ракета-носитель ядерного заряда;
— одноступенчатый воздушно-космический самолёт.

В обеих странах были созданы компактные малоресурсные ядерные реакторы, которые вписывались в габариты большой ракеты. В США по программам исследований ядерного ПВРД «Pluto» и «Tory» в 1964 году были проведены стендовые огневые испытания ядерного прямоточного двигателя «Tory-IIC» (режим полной мощности 513 МВт в течение пяти минут с тягой 156 кН). Лётные испытания не проводились, программа была закрыта в июле 1964 года. Одна из причин закрытия программы — совершенствование конструкции баллистических ракет с химическими ракетными двигателями, которые вполне обеспечили решение боевых задач без применения схем с сравнительно дорогостоящими ядерными ПВРД.
Про вторую в российских источниках сейчас не принято говорить…

В проекте «Плутон» должна была использоваться тактика полета на низких высотах. Данная тактика обеспечивала скрытность от радаров системы ПВО СССР.
Для достижения скорости, на которой работал бы прямоточный воздушно-реактивный двигатель, «Плутон» должен был с земли запускаться при помощи пакета обычных ракетных ускорителей. Запуск ядерного реактора начинался только после того, как «Плутон» достигал высоты крейсерского полета и достаточно удалялся от населенных районов. Ядерный двигатель, дающий практически неограниченный радиус действия, позволял ракете летать над океаном кругами в ожидании приказа перехода на сверхзвуковую скорость к цели в СССР.

Эскизный проект SLAM

Было принято решение провести статическое испытание полномасштабного реактора, который предназначался для прямоточного двигателя.
Поскольку после запуска реактор «Плутона» становился чрезвычайно радиоактивным, его доставка на место испытаний осуществлялась по специально построенной полностью автоматизированной железнодорожной линии. По данной линии реактор перемещаться на расстояние примерно двух миль, которые разделяли стенд статических испытаний и массивное «демонтажное» здание. В здании «горячий» реактор демонтировался для проведения обследования при помощи оборудования, управляемого дистанционно. Ученые из Ливермора наблюдали за процессом испытаний с помощью телевизионной системы, которая размещалась в жестяном ангаре далеко от испытательного стенда. На всякий случай ангар оборудовался противорадиационным укрытием с двухнедельным запасом пищи и воды.
Только чтобы обеспечить поставки бетона необходимого для строительства стен демонтажного здания (толщина составляла от шести до восьми футов), правительство Соединенных Штатов приобрело целую шахту.
Миллионы фунтов сжатого воздуха хранились в трубах, использующихся в нефтедобыче, общей протяженностью 25 миль. Данный сжатый воздух предполагалось использовать для имитации условий, в которых прямоточный двигатель оказывается во время полета на крейсерской скорости.
Чтобы обеспечить в системе высокое воздушное давление, лаборатория позаимствовала с базы подводных лодок (Гротон, шт. Коннектикут) гигантские компрессоры.
Для проведения теста, во время которого установка работала на полной мощности в течение пяти минут, требовалось прогонять тонну воздуха через стальные цистерны, которые заполнялись более чем 14 млн. стальных шариков, диаметром 4 см. Данные цистерны нагревались до 730 градусов при помощи нагревательных элементов, в которых сжигали нефть.

Установленный на железнодорожной платформе, Тори-2С готов к успешным испытаниям. Май 1964 года

14 мая 1961 г. инженеры и ученые, находящиеся в ангаре, откуда управлялся эксперимент, задержали дыхание — первый в мире ядерный прямоточный реактивный двигатель, смонтированный на ярко-красной железнодорожной платформе, возвестил о своем рождении громким ревом. Тори-2А запустили всего на несколько секунд, во время которых он не развивал своей номинальной мощности. Однако считалось, что тест являлся успешным. Самым важным стало то, что реактор не воспламенился, чего крайне опасались некоторые представители комитета по атомной энергетике. Почти сразу после испытаний Меркл приступил к работам по созданию второго реактора «Тори», который должен был иметь большую мощность при меньшей массе.
Работы по Тори-2B дальше чертежной доски не продвинулись. Вместо него ливерморцы сразу построили Тори-2C, который нарушил безмолвие пустыни спустя три года после испытаний первого реактора. Спустя неделю данный реактор был вновь запущен и проработал на полной мощности (513 мегаватт) в течение пяти минут. Оказалась что радиоактивность выхлопа значительно меньше ожидаемой. На этих испытаниях также присутствовали генералы ВВС и чиновники из комитета по атомной энергетике.

В это время заказчиков из Пентагона, финансировавших проект «Плутон», начали одолевать сомнения. Поскольку ракета запускалась с территории США и летела над территорией американских союзников на малой высоте, чтобы избежать обнаружения системами ПВО СССР, некоторые военные стратеги задумались — а не будет ли ракета представлять для союзников угрозу? Еще до того как ракета «Плутон» сбросит бомбы на противника, она сначала оглушит, раздавит и даже облучит союзников. (Ожидалось, что от Плутона, пролетающего над головой, уровень шума на земле будет составлять около 150 децибел. Для сравнения — уровень шума ракеты, отправившей американцев на Луну (Сатурн-5), на полной тяге составила 200 децибел). Разумеется, разорванные барабанные перепонки были бы наименьшей проблемой, если бы вы оказались под пролетающим над вашей головой обнаженным реактором, который изжарил бы вас как цыпленка гамма- и нейтронным излучением.

Тори-2C

Хотя создатели ракеты утверждали, что «Плутон» изначально по своей сути также неуловим, военные аналитики выражали недоумение — как нечто такое шумное, горячее, большое и радиоактивное может оставаться незамеченным на протяжении времени, которое необходимо для выполнения задачи. В это же время военно-воздушные силы США уже начали развертывать баллистические ракеты «Атлас» и «Титан», которые были способны достичь целей на несколько часов раньше летающего реактора, и противоракетная система СССР, страх перед которой стал основным толчком для создания «Плутона», так и не стала для баллистических ракет помехой, несмотря на успешно проведенные испытательные перехваты. Критики проекта придумали собственную расшифровку аббревиатуры SLAM — slow, low, and messy — медленно, низко и грязно. После успешных испытаний ракеты «Полярис» флот, изначально проявлявший интерес к использованию ракет для пусков с подводных лодок или кораблей, также начал покидать проект. И, наконец, стоимость каждой ракеты составляла 50 миллионов долларов. Внезапно «Плутон» стал технологией, которой нельзя найти приложения, оружием, у которого не было подходящих целей.

Однако последним гвоздем в гроб «Плутона» стал всего один вопрос. Он настолько обманчиво простой, что можно извинить ливерморцев за то, что они ему сознательно не уделили внимания. «Где проводить летные испытания реактора? Как убедить людей в том, что во время полета ракета не потеряет управление и не полетит над Лос-Анджелесом или Лас-Вегасом на малой высоте?» — спрашивал физик ливерморской лаборатории Джим Хэдли, который до самого конца работал над проектом «Плутон». В настоящее время он занимается обнаружением ядерных испытаний, которые проводятся в других странах, для подразделения Z. По признанию самого Хэдли, не было никаких гарантий, что ракета не выйдет из под контроля и не превратится в летающий Чернобыль.
Было предложено несколько вариантов решения данной проблемы. Одно из них — запуск Плутона около острова Уэйк, где ракета летала бы, нарезая восьмерки над принадлежащей Соединенным Штатам частью океана. «Горячие» ракеты предполагалась затапливать на глубине 7 километров в океане. Однако даже тогда, когда комиссия по атомной энергетике склоняла мнение людей думать о радиации как о безграничном источнике энергии, предложения сбрасывать множество загрязненных радиацией ракет в океан было вполне достаточно, чтобы работы приостановили.
1 июля 1964 г, спустя семь лет и шесть месяцев с начала работ, проект «Плутон» закрыли комиссия по атомной энергетике и военно-воздушные силы.

По словам Хэдли, каждые несколько лет какой-нибудь новый подполковник военно-воздушных сил открывает для себя «Плутон». После этого он звонит в лабораторию, чтобы узнать дальнейшую судьбу ядерного ПВРД. Энтузиазм у подполковников пропадает сразу же после того как Хэдли рассказывает о проблемах с радиацией и летными испытаниями. Больше одного раза никто Хэдли не звонил.
Если кого-то захочет вернуть к жизни «Плутон», то, возможно, ему удастся найти несколько новобранцев в Ливерморе. Однако их много не будет. Идею того, что могло стать адским безумным оружием, лучше оставить в прошлом.

Технические характеристики ракеты SLAM:
Диаметр — 1500 мм.
Длинна — 20000 мм.
Масса — 20 тонн.
Радиус действия — не ограниченный (теоретически).
Скорость на уровне моря — 3 Маха.
Вооружение — 16 термоядерных бомб (мощность каждой 1 мегатонна).
Двигатель — ядерный реактор (мощность 600 мегаватт).
Система наведения — инерциальная + TERCOM.
Максимальная температура обшивки — 540 градусов Цельсия.
Материал планера — высокотемпературная, нержавеющая сталь Рене 41.
Толщина обшивки — 4 — 10 мм.

Тем не менее, ядерный ПВРД перспективен как двигательная система для одноступенчатых воздушно-космических самолётов и скоростной межконтинентальной тяжёлой транспортной авиации. Этому способствует возможность создания ядерного ПВРД, способного работать на дозвуковых и нулевых скоростях полёта в режиме ракетного двигателя, используя бортовые запасы рабочего тела. То есть, например, воздушно-космический самолёт с ядерным ПВРД стартует (в том числе взлетает), подавая в двигатели рабочее тело из бортовых (или подвесных) баков и, уже достигнув скоростей от М = 1, переходит на использование атмосферного воздуха.

Как заявил президент РФ В. В. Путин, в начале 2018 года «состоялся успешный пуск крылатой ракеты с ядерной энергоустановкой». При этом, по его заявлению, дальность такой крылатой ракеты «неограниченная».

Интересно, а в каком регионе проводились испытания и почему их проушехлопили соответствующие службы мониторинга за ядерными испытаниями. Или все-таки осенний выброс рутения-106 в атмосфере как-то связан с этими испытаниями? Т.е. челябинцев не только присыпали рутением, но еще и поджарили?
А куда упала эта ракета можно узнать? Проще говоря, где расколотили ядерный реактор? На каком полигоне? На Новой Земле?

************************************************************

А теперь немного почитаем про ядерные ракетные двигатели, хотя это совсем другая история

Я́дерный раке́тный дви́гатель (ЯРД) — разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги. Бывают жидкостными (нагрев жидкого рабочего тела в нагревательной камере от ядерного реактора и вывод газа через сопло) и импульсно-взрывными (ядерные взрывы малой мощности при равном промежутке времени).
Традиционный ЯРД в целом представляет собой конструкцию из нагревательной камеры с ядерным реактором как источником тепла, системы подачи рабочего тела и сопла. Рабочее тело (как правило — водород) подаётся из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу. Существуют различные конструкции ЯРД: твёрдофазный, жидкофазный и газофазный — соответствующие агрегатному состоянию ядерного топлива в активной зоне реактора — твёрдое, расплав или высокотемпературный газ (либо даже плазма).

Ист. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1822546

РД-0410 (Индекс ГРАУ — 11Б91, известен также как «Иргит» и «ИР-100») — первый и единственный советский ядерный ракетный двигатель 1947-78 гг. Был разработан в конструкторском бюро «Химавтоматика», Воронеж.
В РД-0410 был применён гетерогенный реактор на тепловых нейтронах. Конструкция включала в себя 37 тепловыделяющих сборок, покрытых теплоизоляцией, отделявшей их от замедлителя. Проектом предусматривалось, что поток водорода вначале проходил через отражатель и замедлитель, поддерживая их температуру на уровне комнатной, а затем поступал в активную зону, где нагревался при этом до 3100 К. На стенде отражатель и замедлитель охлаждались отдельным потоком водорода. Реактор прошёл значительную серию испытаний, но ни разу не испытывался на полную длительность работы. Внереакторные узлы были отработаны полностью.

********************************

А это американский ядерный ракетный двигатель. Его схема была на заглавной картинке

Автор: NASA — Great Images in NASA Description, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

NERVA (англ. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) — совместная программа Комиссии по атомной энергии США и НАСА по созданию ядерного ракетного двигателя (ЯРД), продолжавшаяся до 1972 года.
NERVA продемонстрировал, что ЯРД вполне работоспособен и подходит для исследования космоса, и в конце 1968 года SNPO подтвердил, что новейшая модификация NERVA, NRX/XE, отвечает требованиям для пилотируемого полета на Марс. Хотя двигатели NERVA были построены и испытаны в максимально возможной степени и считались готовыми к установке на космический аппарат, бо́льшая часть американской космической программы была отменена администрацией президента Никсона.

NERVA была оценена AEC, SNPO и НАСА как высокоуспешная программа, достигшая или даже превысившая свои цели. Главная цель программы заключалась в «создании технической базы для систем ядерных ракетных двигателей, которые будут использоваться в разработке и развитии двигательных установок для космических миссий». Практически все космические проекты, использующие ЯРД, основаны на конструкциях NERVA NRX или Pewee.

Марсианские миссии стали причиной упадка NERVA. Члены Конгресса из обеих политических партий решили, что пилотируемый полет на Марс будет молчаливым обязательством для Соединенных Штатов в течение десятилетий поддерживать дорогостоящую космическую гонку. Ежегодно программа RIFT задерживалась и цели NERVA усложнялись. В конце концов, хотя двигатель NERVA прошёл много успешных испытаний и имел мощную поддержку Конгресса, он никогда не покидал Землю.

В ноябре 2017 года Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (China Aerospace Science and Technology Corporation, CASC) опубликовала дорожную карту развития космической программы КНР на период 2017—2045 годы. Она предусматривает, в частности, создание многоразового корабля, работающего на ядерном ракетном двигателе.

В феврале 2018 года появились сообщения о том, что НАСА возобновляет научно-исследовательские работы по ядерному ракетному двигателю.

Источники:
1. Ядерный ракетный двигатель
2. РД-0410
3. NERVA
4. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель
5. «Плутон» — ядерное сердце крылатой ракеты
6. Атомная ракета

Пункт 5 ссылается на
http://www.triumphgroup.com/companies/triumph-aerostructures-vought-aircraft-division
http://www.merkle.com/pluto/pluto.html
http://hayate.ru

starcom68.livejournal.com

Ядерный двигатель глобальной крылатой ракеты. История и современность.: cycyron — LiveJournal

Оригинал взят у moris_levran в Ядерный двигатель глобальной крылатой ракеты. История и современность. https://moris-levran.livejournal.com/341632.html

В пятидесятых годах XX века человечество мечтало о ядерных двигателях для машин, самолётов. В многочисленных фантастических повестях говорилось о покорении космоса с помощью фотонных и ядерных ракетах, имеющих неограниченный запас хода. А в это время в секретных арсеналах стран – соперниц США и СССР разрабатывались ядерные реакторы, которые должны были приводить в движение самолёты и крылатые ракеты, несущие атомное оружие. В Америке стартовали разработки беспилотного атомного бомбардировщика (или ракеты), который сможет преодолевать ПВО на низкой высоте. Проект был назван SLAM (Supersonic Low-Altitude Missile) – сверхзвуковая низковысотная ракета с прямоточным ядерным двигателем. Разработка называлась «Плутон».

Это ракета, летящая на сверхнизкой высоте со сверхзвуковой скоростью 3М (три маха). В её арсенале находились термоядерные заряды (около 14 шт), которые в нужной точке должны были выстреливаться вверх, и дальше двигаться по баллистической траектории к намеченной цели. При этом поражающим эффектом были не только ядерные заряды. Движущиеся со сверхзвуковой скоростью ракеты создавали воздушную ударную волну, достаточную для поражения людей по ходу траектории. Кроме этого, существовала проблема радиоактивных осадков – выхлоп ракеты содержал радиоактивные продукты деления.

Необходимость длительного полёта со скоростью М3 на сверхмалой высоте требовала материалов, которые не расплавятся и не разрушатся в таких условиях (по расчётам, давление на ракету должно было быть в 5 раз больше давления на сверхзвуковую X-15).

Для разгона до скорости, на которой начнёт работать прямоточный двигатель, применялись несколько обычных химических ускорителей, которые потом отстыковывались, как на космических запусках. После старта и ухода из населённых районов ракета должна была включить ядерный двигатель и кружить над океаном (о топливе можно было не беспокоиться), ожидая приказа для разгона до М3 и полёта к СССР.

Поскольку КПД прямоточного двигателя растет с температурой, 500-МВт реактор под названием «Тори» проектировался очень горячим, с рабочей температурой в 2500F (более 1600С). Компании по производству фарфора Coors Porcelain Company была поставлена задача сделать около 500000 керамических топливных элементов, похожих на карандаши, которые должны были выдержать такую температуру и обеспечить равномерное распределение тепла внутри реактора. 14 Мая 1961 года первый в мире атомный ПРД, смонтированный на ж/д платформе, включился. Прототип Tory-IIA проработал всего несколько секунд и развил только часть расчётной мощности, но эксперимент признали полностью успешным. Готовились начать работы над новым, улучшенным проектом — Tory-III. Однако, уточнённые данные о радиоактивном заражении местности при испытаниях привели к закрытию этого проекта в 1964 году. Общая стоимость составила $260 миллионов долларов.

Расчётные тактико-технические характеристики : длина-26,8 м, диаметр-3,05 м, вес-28000 кг, скорость : на высоте 300 м-3М, на высоте 9000 м-4,2М, потолок-10700 м, дальность : на высоте 300 м — 21300 км, на высоте 9000 м — более 100000 км, боевая часть — от 14 до 26 термоядерных боевых блоков. Ракета должна была запускаться с наземной пусковой установки с помощью твердотопливных ускорителей, которые должны были работать пока ракета не достигнет скорости достаточной для запуска атомного прямоточного двигателя. Конструкция была бескрылой, с небольшими килями и небольшим горизонтальным оперением расположенным по схеме утка. Ракета была оптимизирована для полёта низкой высоте (25-300 м) и была оборудована системой следования по рельефу местности.

Данные испытаний: 155 мегаватт, около 300 кг/сек поток воздуха, температура внутри 1300 С, температура выхлопа около 1000 C. Диаметр рабочей зоны реактора 90 см, длина 120 см. 100 тыс шестигранных топливных элементов. Керамическая структура с молибденовым каркасом. Водяное охлаждение (поскольку реактор испытательный и стационарный). Первый тест на мощность состоялся в мае 1961 года, реактор достиг 50 мегаватт при температуре 1100 С.
Реактор TORY-IIС предназначался для испытаний уже в условиях ракеты с воздушным охлаждением.
Испытывался в 1964 году на полной мощности, работал 5 минут. Радиация при 160 Мегаватт — 1000 рентген в час. Остаточная радиация в области теста через 24 часа: внутри камеры (непосредственный контакт с выхлопом) — 200 р/час
Доза персонала в трех километрах от реактора — 20 миллирентген/час при работе на полную мощность.

В СССР велись разработки атомолёта (самолёта с ядерной энергетической установкой). 12 августа 1955 года выходит постановление Совета министров СССР №1561-868, предписывающее авиационным предприятиям начать проектирование советского атомолета. Бюро А. Н. Туполева и В. М. Мясищева должны были разработать летательные аппараты, способные работать на ядерных силовых установках. А бюро Н. Д. Кузнецова и А. М. Люльки поручили построить те самые силовые установки. Курировал эти, как и все прочие атомные проекты СССР, «отец» советской атомной бомбы Игорь Курчатов.

Было предложено несколько вариантов сверхзвуковых бомбардировщиков. КБ Мясищева предложили проект сверхзвукового бомбардировщика М-60. Фактически речь шла об оснащении уже существовавшего М-50 ядерной силовой установкой открытого типа, сконструированной в бюро Архипа Люльки. Однако трудность в эксплуатации «грязного» двигателя, необходимости его «цеплять» к самолету прямо перед полетом в автоматическом режиме и другие технические трудности заставили отказаться от этого проекта.

Был начат разрабатываться новый проект – атомолёт М-30 с ядерной установкой закрытого типа. Конструкция реактора при этом была гораздо сложнее, зато вопрос с защитой от радиации стоял не так остро. Самолет должны были оснастить шестью турбореактивными двигателями, питавшимися от одного ядерного реактора. В случае необходимости силовая установка могла работать и на керосине. Масса защиты экипажа и двигателей была почти вдвое меньше, чем у М-60, благодаря чему самолет мог нести полезную нагрузку в 25 тонн.

Конструкторское бюро А. Н. Туполева разрабатывало третий проект — дозвуковой бомбардировщик на ядерной установке. За основу брался уже существующий самолёт Ту-95, который надо было дооснастить атомным реактором. Остро возник вопрос о защите от радиоактивного излучения. Защитна представляла собой покрытие из свинцовых плит толщиной 5 сантиметров и 20-сантиметрового слоя из полиэтилена и церезина — продукта, получаемого из нефтяного сырья и отдаленно напоминающего хозяйственное мыло.

В мае 1961 года в небо поднялся нашпигованный датчиками бомбардировщик Ту-95М №7800408 с ядерным реактором на борту и четырьмя турбовинтовыми двигателями мощностью по 15 000 лошадиных сил каждый. Атомная силовая установка не была подсоединена к моторам — самолет летел на авиакеросине, а работающий реактор пока нужен был для того, чтобы оценить поведение техники и уровень облучения пилотов. Всего с мая по август бомбардировщик совершил 34 испытательных полета.
Выяснилось, что в течение двухдневного полета пилоты получали облучение в 5 бэр. Для сравнения, сегодня для работников АЭС считается нормой облучение до 2 бэр, но не в течение двух дней, а за год. Предполагалось, что в экипаж атомолетов будут входить мужчины старше 40 лет, у которых уже есть дети.
Радиацию вбирал в себя и корпус бомбардировщика, который после полета надо было изолировать для «очистки» на несколько дней. В целом радиационную защиту признали эффективной, однако недоработанной. Кроме того, долгое время никто не знал, как быть с возможными авариями атомолетов и последующим заражением больших пространств ядерными компонентами. Впоследствии реактор предлагалось оснастить парашютной системой, способной в экстренном случае отделить ядерную установку от корпуса самолета и мягко ее приземлить.
В конце концов от этого проекта отказались. Первый в мире атомолёт находился на стоянке на аэродроме под Семипалатинском, потом был разрушен. Приоритетным направлением было признанно создание ракет.

Но, видимо, разработки крылатых ракет с ядерной энергетической установкой были продолжены. Новые материалы, выдерживающие высокие температуры – до 2 000 градусов, новые схемы реакторов закрытого типа, новая конструкция позволили преодолеть технические трудности, которые не смогли преодолеть в 50 – 60 года XX века. Новейшие достижения современных технологий позволили воплотить в металле крылатые ракеты с ядерной энергетической установкой.

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19640019868.pdf
https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc100752/m2/1/high_res_d/metadc100752.pdf
https://ntrs.nasa.gov/
https://youtu.be/w_SCuPId8KA
https://allnokia.ru/news/242353/
https://raigap.livejournal.com/193488.html
https://ru.wikipedia.org/wiki/Supersonic_Low-Altitude_Missile
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%80%D0%B0%D0%BA%D0%B5%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C

=============================
[Сделать перепост всего текста ]Перепост всего текста

Скопируйте весь текст в рамке и введите его в поле HTML-редактора у себя в ЖЖ, войдя туда через кнопку «Новая запись». И не забудьте внести название в заголовок и нажать на кнопку «Отправить в …».

Оригинал взят у <lj user=»cycyron» /> в <a href=»»>Ядерный двигатель глобальной крылатой ракеты. История и современность.</a> <span></span> </lj-cut>
=============================

cycyron.livejournal.com

Атомная ракета — Мастерок.жж.рф — LiveJournal

Смотрите про какую штуковину я только прочитал. За вполне обыденной аббревиатурой Supersonic Low–Altitude Missile скрывалось чудовище, построенное вокруг прямоточного двигателя, в котором воздух нагревался ядерным реактором. Идея была в том, что атомный реактор обеспечивал практически неограниченный запас хода, так что ракету можно было на месяцы и годы оставить нарезать круги где–нибудь над океаном, а в нужный момент подать сигнал для атаки цели.

Благодаря всё той же неограниченной дальности ракета могла нести целую серию боеприпасов и атаковать несколько целей, то есть по сути была беспилотным бомбардировщиком. После того, как все боеприпасы будут израсходованы, было два варианта развития событий: Ракета могла поразить последнюю цель, упав на неё и заразив большую площадь радиацией, либо продолжать носиться на огромной скорости, в три раза превышающей скорость звука, и малой высоте над территорией противника, нанося повреждения всему, над чем она пролетала ударной волной и радиоактивным выхлопом своего движка. Ибо воздух, попадавший в двигатель, проходил прямо через атомный реактор, ничем не защищённый и не экранированный.

И вот этот безумный проект дошёл до стадии практической реализации.

Что из этого безумная фантазия и вымысел, а что было в реальности? Сейчас узнаем …

В 50-х годах мечта о всесильной атомной энергии (атомных автомобилях, самолётах, космических кораблях, атомном всё и вся) уже была поколеблена осознанием опасности радиации, но всё ещё витала в умах. После запуска спутника американцы обеспокоились тем, что Советы могут быть впереди не только в ракетах, но и в противоракетах, и в Пентагоне пришли к выводу о необходимости постройки беспилотного атомного бомбардировщика (или ракеты), который сможет преодолевать ПВО на низкой высоте. То, что они придумали, назвали SLAM (Supersonic Low-Altitude Missile) – сверхзвуковая низковысотная ракета, которую планировалось оснастить прямоточным ядерным двигателем. Проект получил название «Плутон».

Ракета размером с локомотив должна была лететь на сверхнизкой высоте (чуть выше верхушек деревьев) с трёхкратной скоростью звука, разбрасывая водородные бомбы по пути. Даже мощность ударной волны от её пролета должна была оказаться достаточной для гибели людей поблизости. К тому же, существовала небольшая проблема радиоактивных осадков – выхлоп ракеты, само собой, содержал продукты деления. Один остроумный инженер предложил превратить этот явный недостаток в мирное время в преимущество в случае войны – она должна была продолжать летать над Советским Союзом после исчерпания боекомплекта (до саморазрушения или угасания реакции, то есть практически неограниченное время).
Работы начались 1 Января 1957 года в Ливерморе, Калифорния.

Проект сразу столкнулся с технологическими сложностями, что неудивительно. Идея сама по себе была относительно простой: после разгона воздух сам собой засасывается в воздухозаборник впереди, нагревается и выбрасывается сзади выхлопной струёй, которая и даёт тягу. Однако использование ядерного реактора вместо химического топлива для нагрева было фундаментально новым и требовало разработки компактного реактора, не окруженного, как обычные, сотнями тонн бетона и способного выдержать полёт в тысячи миль до целей в СССР. Для контроля направления полёта были нужны рулевые моторы, способные работать в раскалённом докрасна состоянии и в условиях высокой радиоактивности. Необходимость длительного полёта со скоростью М3 на сверхмалой высоте требовала материалов, которые не расплавятся и не разрушатся в таких условиях (по расчётам, давление на ракету должно было быть в 5 раз больше давления на сверхзвуковую X-15).

Для разгона до скорости, на которой начнёт работать прямоточный двигатель, применялись несколько обычных химических ускорителей, которые потом отстыковывались, как на космических запусках. После старта и ухода из населённых районов ракета должна была включить ядерный двигатель и кружить над океаном (о топливе можно было не беспокоиться), ожидая приказа для разгона до М3 и полёта к СССР.

Как и современные «Томагавки», она летела, следуя рельефу местности. Благодаря этому и огромной скорости, она должна была преодолеть ПВО целей, недоступных для существовавших бомбардировщиков и даже баллистических ракет. Руководитель проекта называл ракету «летающим ломом», имея в виду её простоту и высокую прочность.

Поскольку КПД прямоточного двигателя растет с температурой, 500-МВт реактор под названием «Тори» проектировался очень горячим, с рабочей температурой в 2500F (более 1600С). Компании по производству фарфора Coors Porcelain Company была поставлена задача сделать около 500000 керамических топливных элементов, похожих на карандаши, которые должны были выдержать такую температуру и обеспечить равномерное распределение тепла внутри реактора.

Для обшивки задней части ракеты, где температуры ожидались максимальными, пробовались различные материалы. Допуски при проектировании и изготовлении были столь узкими, что плиты обшивки имели температуру самовозгорания всего на 150 градусов выше максимальной расчетной температуры работы реактора.

Допущений было много и стала ясной необходимость испытания полноразмерного реактора на неподвижной платформе. Для этого построили специальный полигон 401 на 8 квадратных милях. Так как реактор должен был стать сильно радиоактивным после запуска, полностью автоматизированная ж/д ветка доставляла его от места проверки до цеха разборки, где радиоактивный реактор должны были дистанционно разобрать и исследовать. Учёные из Ливермора наблюдали за процессом по телевидению из сарая, расположенного далеко от полигона и снабжённого, на всякий случай, убежищем с двухнедельным запасом еды и воды.

Только для добычи материала для постройки цеха разборки, толщина стен которого составляла от 6 до 8 футов, правительство США купило шахту. Миллион фунтов сжатого воздуха (для симуляции полёта реактора на большой скорости и запуска ПРД) был накоплен в специальных резервуарах общей длиной 25 миль и нагнетался гигантскими компрессорами, которые на время взяли с базы подводных лодок в Гротоне, Коннектикут. Для 5-минутного теста на полной мощности требовалось тонна воздуха в секунду, которую подогревали до темепературы в 1350F (732С) прохождением сквозь наполненные 14 миллионами стальных шариков четыре стальные резервуара, которые разогревали сжиганием нефти. Однако, не все составляющие проекта были колоссальными – устанавливать финальные измерительные инструменты внутрь реактора во время монтажа пришлось миниатюрной секретарше, так как техники туда не пролезали.

За первые 4 года постепенно были преодолены основные препятствия. После экспериментов с разными покрытиями, которые должны были защищать кожухи электромоторов рулей от жара выхлопной струи, по рекламе в журнале Hot Rod была найдена подходящая краска для выхлопной трубы. Во время сборки реактора использовались распорки, которые затем должны были испариться при его запуске. Был разработан способ измерения температуры плит сравнением их цвета с откалиброванной шкалой.

Вечером 14 Мая 1961 года первый в мире атомный ПРД, смонтированный на ж/д платформе, включился. Прототип Tory-IIA проработал всего несколько секунд и развил только часть расчётной мощности, но эксперимент признали полностью успешным. Самое главное, он не загорелся и не разрушился, как опасались многие. Сразу началась работа над вторым прототипом, легче и мощнее. Tory-IIB не вышел за пределы чертёжной доски, но ещё спустя три года Tory-IIC проработал 5 минут на полной мощности в 513 мегаватт и обеспечил тягу в 35000 фунтов; радиоактивность струи оказалась меньше ожидаемой. За запуском с безопасной дистанции наблюдали десятки официальных лиц и генералов ВВС.
Успех отпраздновали, установив пианино из женского общежития лаборатории на грузовик и отправившись в ближайший город, где был бар, распевая песни. Руководитель проекта по дороге аккомпанировал на пианино.

Позже в лаборатории начались работы над четвёртым прототипом, ещё мощнее, легче и достаточно компактным для тестового полёта. Начали говорить даже о Tory-III, который достигнет четырёхкратной скорости звука.

В то же время в Пентагоне начали сомневаться в проекте. Поскольку ракету предполагалось запускать с территории США и она должны была лететь по территории членов НАТО для максимальной скрытности до начала атаки, пришло понимание того, что она является не меньшей угрозой для союзников, чем для СССР. Ещё до начала атаки «Плутон» оглушит, покалечит и облучит наших друзей (громкость пролетающего над головой Плутона оценивалась в 150 дБ, для сравнения громкость ракеты Сатурн V, которая запускала «Аполлоны» на Луну, составляла 200 дБ на полной мощности). Конечно, разорванные барабанные перепонки покажутся всего лишь незначительным неудобством, если вы окажетесь под такой пролетающей ракетой, которая буквально печёт цыплят во дворе фермы на лету.

Хотя обитатели Ливермора упирали на быстроту и невозможность перехвата ракеты, военные аналитики стали сомневаться, что такое большое, горячее, шумное и радиоактивное оружие может остаться незамеченным надолго. К тому же, новые баллистические ракеты «Атлас» и «Титан» достигнут цели на часы раньше летающего реактора ценой в 50 миллионов долларов за штуку. Флот, который сначала собирался запускать «Плутоны» с подлодок и кораблей, тоже начал терять к нему интерес после появления ракеты «Полярис».

Но последним гвоздём в крышку гроба «Плутона» стал простейший вопрос, о котором никто не подумал раньше – где испытывать летающий ядерный реактор? «Как убедить начальство, что ракета не собьётся с курса и не пролетит сквозь Лас-Вегас или Лос-Анджелес, как летающий Чернобыль?» — спрашивает Джим Хэдли, один из физиков, работавший в Ливерморе. Одним из предложенных решений был длинный поводок, как у авиамоделей, в пустыне Невада. («Это был бы тот ещё поводок», сухо замечает Хэдли.) Более реалистичным предложением был полёт «восьмёрками» около острова Уэйк, территории США в Тихом океане, и последующее затопление ракеты на глубине в 20000 футов, однако к тому времени радиации уже достаточно боялись.

1 Июля 1964 года, спустя семь с половиной лет после начала, проект был закрыт. Общая стоимость составила $260 миллионов ещё не обесцененных долларов того времени. В пике над ним работало 350 человек в лаборатории и ещё 100 на полигоне 401.

Расчётные тактико-технические характеристики : длина-26,8 м, диаметр-3,05 м, вес-28000 кг, скорость : на высоте 300 м-3М, на высоте 9000 м-4,2М, потолок-10700 м, дальность : на высоте 300 м — 21300 км, на высоте 9000 м — более 100000 км, боевая часть — от 14 до 26 термоядерных боевых блоков.

Ракета должна была запускаться с наземной пусковой установки с помощью твердотопливных ускорителей, которые должны были работать пока ракета не достигнет скорости достаточной для запуска атомного прямоточного двигателя. Конструкция была бескрылой, с небольшими килями и небольшим горизонтальным оперением расположенным по схеме утка. Ракета была оптимизирована для полёта низкой высоте (25-300 м) и была оборудована системой следования по рельефу местности. После запуска основной профиль полёта должен был проходить на высоте 10700 м со скоростью 4М. Эффективная дальность на большой высоте была настолько большой (порядка 100000 км), что ракета могла бы совершать длительное патрулирование, прежде чем будет дана команда прервать свою миссию или продолжать полёт к цели. Подлетая в району ПВО противника ракета снижалась до 25-300 м и включала систему следования по рельефу. Боевая часть ракеты должна была оснащаться термоядерными боеголовками в количестве от 14 до 26 и выстреливать их вертикально вверх при пролёте на заданными целями. Наряду с боеголовками ракета сама по себе была грозным оружием. При полёте со скоростью 3М на высоте 25 м сильнейший звуковой удар может вызвать большие разрушения. Кроме того атомный ПРД оставляет сильный радиоактивный след на территории противника.

Наконец ,когда боеголовки были бы израсходованы, ракета сама могла врезаться в цель и оставить мощное радиоактивное заражение от разбитого реактора. Первый полёт должен был состояться в 1967 году. Но уже к 1964 году проект стал вызывать серьёзные сомнения. К тому же появились МБР,которые могли гораздо эффективнее выполнить поставленную задачу.

В России тоже работали с прямоточными ядерными двигателями. Обсудим это в следующий раз.

[источники]источники
https://topwar.ru/24438-proekt-mezhkontinetalnoy-krylatoy-rakety-ling-temco-vought-slam-pluto-ssha-1957-1964-god.html
http://raigap.livejournal.com
http://large.stanford.edu/courses/2015/ph341/rossi1/
http://proorujie.com/atomnaya-raketa.html

А мы уже с вами обсуждали Атомный самолет или вот например Единственный в мире атомный лихтеровоз и Атомная глубоководная станция «Лошарик». А вот еще были Атомные реакторы на торговых судах и Атомный маяк

masterok.livejournal.com