ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЯДЕРНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

ЯРД получили свое название благодаря тому, что создание тяги происходит за счет использования ядерной энергии. Она возникает в результате ядерных реакций. В общем смысле под этими течениями подразумеваются любые изменения энергетических состояний атомных ядер, а также превращения одних в другие. Это обусловлено перестройкой структуры ядер или изменением количества содержащихся в них элементарных частиц – нуклонов. А ядерные реакции, как правило, могут происходить либо самопроизвольно, либо вызываться искусственно, например, при бомбардировке одних ядер другими (или элементарными частицами). В Советском Союзе уже в 1947 году начались работы по созданию подобных ракетных двигателей. В 1953 году советские специалисты отметили, что применение атома позволит получить практически неограниченные дальности и намного уменьшит вес ракет [1]. В то время предполагалось, что двигательные установки на ядерной энергии предназначались, в первую очередь, для установки на баллистические ракеты, именно поэтому интересы правительства к разработкам были большими.

В 2010 году России начался новый этап работы над проектом ядерной электродвигательной установки (ЯЭДУ) для применения на космических транспортных системах. Проект находится на исполнении у «Роскосмоса» и «Росатома». И уже к концу 2018 года российские средства массовой информации сообщили об успешном завершении наземных испытаний системы охлаждения.

Основой является реактор на быстрых нейтронах с газовым охлаждением. Система преобразователя относится к турбомашинной. Преобразователь состоит из двух контуров. Первый является пластинчатым устройством, которое состоит из рекуператора и трубчатого «холодильника», что делит контуры теплосъема и теплового сброса. В качестве второго используется капельный излучатель.

Применение ЯЭДУ позволит во много раз увеличить электрическую мощность на любых космических аппаратах. А это, в свою очередь, дает возможность использовать ионные двигатели. Аналогов в мире пока нет. Реализация же всех решений, определенных в концепции транспортно-энергетического модуля, позволят формировать программы исследования Луны, других планет, строительстве автономных баз. Энергию ядерный ракетный двигатель вырабатывает не при сжигании топлива, а в ходе разогрева рабочего тела энергией ядерных реакций. Классическая установка этого типа состоит из нагревательной камеры с реактором, системы подачи рабочего тела и сопла [3]. Рабочее тело в свою очередь подаётся из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая тягу для полета.

Преимущества:

· Энергии, образующейся при ядерном распаде, хватает на прохождение больших расстояний;

· Высокий удельный импульс;

· Значительный энергозапас;

· Небольшие размеры двигательной установки;

· Возможность получения очень большой тяги — десятки, сотни и тысячи тонн в вакууме;

· Ядерные реакторы могут работать при отсутствии кислорода.

Недостатки:

· Истечение радиоактивных газов;

· Потоки проникающей радиации при ядерных реакциях;

· Вынос высокорадиоактивных соединений урана и его сплавов;

· Попадание продуктов ядерного распада в плохие руки может грозить ядерным шантажом или терроризмом.

Энергоустановки на ядерных компонентах обладают уникальными характеристиками, к которым относятся практически неограниченная энергоемкость и независимость функционирования от окружающей среды. Это предопределяет выгоду их использования при длительных полетах тяжелых космических аппаратов в околоземном пространстве или при полетах к дальним планетам Солнечной системы.

Эксплуатация ядерных реакторов практически снимет все ограничения в удовлетворении энергетических потребностей космонавтики как в ближайшем, так и в отдаленном будущем. Развитие ядерной энергетики для удовлетворения нужд космонавтики и народного хозяйства вызывает уверенность в том, что аппараты с ЯРД в недалеком будущем уверенно войдут в состав использующейся космической техники.