В настоящее время проект космического корабля с ядерной энергоустановкой мегаваттного класса, который сможет осуществить планы покорения звезд, разработан Государственным научным центром ФГУП «Центр Келдыша».
Как все начиналось
Convair NB-36H, самолет-лаборатория для испытания атомных реакторов в полете
Сергей Павлович Королев, один из основоположников отечественной космонавтики, давно мечтал о мощной силовой атомной установке для ракет. Не дремали и ученые на Западе, в частности в США. Ими в 1950—1960 годах был разработан «Орион» — проект пилотируемого реактивно-импульсного космического корабля («взрыволёт») для исследования межпланетного и межзвездного пространства, разрабатывавшийся в США.
Впервые идею «Ориона» предложили Станислав Улам и Корнелиус Эверетт в Лос-Аламосе в 1955 году. Их концепция заключалась в следующем: взрывы водородных бомб, выбрасываемых из корабля, вызывали испарение дисков, выбрасываемых вслед за бомбами. Расширяющаяся плазма толкала корабль. По проекту «Орион» проводились не только расчеты, но и натурные испытания. Это были летные испытания моделей, движимых химическими взрывчатыми веществами. Модели называли put-puts или hot rods. Несколько моделей было разрушено, но один 100-метровый полет в ноябре 1959-го был успешен и показал, что импульсный полет мог быть устойчивым.
Первоначально «Орион» предполагалось запускать с Земли, с атомного полигона Джекесс-Флетс, расположенного в Неваде. Аппарат должен был иметь форму пули для преодоления атмосферы Земли. Корабль устанавливался на восьми стартовых башнях высотой 75 метров для того, чтобы уберечь персонал от возможного взрыва ядерного устройства у поверхности Земли. При запуске каждую секунду должен был производиться один взрыв мощностью 0,1 кт (для сравнения: мощность бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки, была равной 20 кт, то есть в 200 раз мощнее). После выхода из атмосферы каждые десять секунд должна была взрываться одна 20-кт бомба.
Основной целью проекта было создание корабля для исследования Солнечной системы. Проект «Орион» был закрыт в 1965 году. Дальнейшим развитием идей, заложенных в основу «Ориона», можно считать межзвездный зонд «Дедал». Это был один из первых детальных технических проектов по созданию возможного непилотируемого межзвездного космического аппарата. Он проводился с 1973 по 1977 год группой из одиннадцати ученых и инженеров Британского межпланетного общества. Проект предусматривал строительство на орбите Юпитера мощного двухступенчатого беспилотного корабля с термоядерными двигателями.
По расчетам, «Дедал» должен был за 50 лет долететь до звезды Барнарда (одна из ближайших звезд), не тормозясь пройти мимо нее по пролетной траектории, собрать сведения о звезде и планетах и затем по радиоканалу передать результаты исследований на Землю. Реальной заслугой проекта «Дедал» явилось то, что он сломал стереотипное представление о звездолетах как о чем-то далеком и сверхфантастическом.
А в это время в Советском Союзе мечты С. П. Королева о ядерном ракетном двигателе (ЯРД) начали осуществляться лишь за два года до запуска первого человека в космос. Именно тогда произошла определяющая во всех отношениях встреча «трех К», трех выдающихся ученых: Курчатова Игоря, «отца» нашей атомной бомбы, Келдыша Мстислава, главного теоретика космонавтики и математики, и Королева Сергея, главного конструктора ракет. Именно на этой встрече и было принято решение о создании атомного ракетного двигателя. И он был создан в короткое время.
Испытания реактора проводили в 1978—1981 годах на атомном полигоне в Семипалатинске, а самого двигателя — на стенде в Подмосковье, в Загорске. Всего было проведено более 250 испытаний двигателей, в результате которых был создан самый настоящий и работоспособный двигатель, отвечавший всем предъявленным требованиям. Но наступила перестройка, и проект отложили до лучших дней.
Новая жизнь ядерного двигателя
Мощный импульс для создания ЯРД получили ученые в наши дни. Когда Дмитрий Медведев еще был президентом России, он заявил в одном из своих выступлений, что «космос является одним из приоритетов России». «Сворачивать здесь мы никуда не будем», — сказал он. Также он отметил, что необходимо «продолжить работу над новым проектом исследовательского центра имени М. В. Келдыша по созданию космического транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки».
Тогдашний генеральный директор этого центра академик Коротеев в свою очередь подтвердил информацию о том, что «эскизный проект космического корабля с ядерной энергоустановкой мегаваттного класса будет в ближайшее время создан на основе ядерной энергодвигательной установки». В транспортно-энергетический модуль (ТЭМ) войдет газоохлаждаемый атомный ректор с турбомашинным преобразованием тепловой энергии в электрическую и высокоэффективные электроракетные двигатели. ТЭМ — это качественно новое космическое средство. Он сможет обеспечить длительные экспедиции в дальний космос, рост экономичности транспортных операций в 20 раз, рост электрической мощности в космосе более чем в 10 раз, эффективную межорбитальную транспортировку.
Также ТЭМ сможет осуществить эффективную реализацию экспедиций на другие небесные тела, например Луну или Марс, промышленное производство в космосе, создание эффективных систем очистки космоса от мусора, борьбу с астероидной опасностью. Как заявил нынешний генеральный директор «Центра Келдыша» доктор технических наук Владимир Кошлаков, источник энергии такой установки — это ядерный реактор, который нагревает рабочее тело. Оно поступает на турбину, на одном валу с которой находится электрогенератор. Вращением турбины генерируется электрический ток, который необходим для обеспечения работы космического аппарата в целом и электроплазменных двигателей в частности. Тяга электроплазменного двигателя — это движущая сила космического аппарата как транспортной системы. В качестве теплоносителя используется гелий-ксеноновая смесь. Его основное преимущество — химическая нейтральность по отношению к материалам. Ведь аппарат должен длительное время работать при запредельно высоких и низких температурах. Плюс ряд других теплофизических характеристик, которые позволяют создавать оптимально эффективный контур, снизить массу и габариты реактора, теплообменных агрегатов. И уже есть практические результаты.
В конце прошлого года было сообщено, что в России завершились наземные испытания системы охлаждения космической ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) мегаваттного класса. «Работы выполнены в полном объеме. Результаты соответствуют требованиям технического задания», — говорится в акте приемки работ. Летный образец космического аппарата с ЯЭДУ в России планируется создать к 2025 году. Посмотрим, что будет дальше, время покажет.
