Мечты о Луне. Реанимируют ядерные двигатели

После ряда экспериментов 1950-1960-х годов и периода забвения этой технологии американские инженеры поговаривают о возможности применения ядерных движков в лунной программе. Мол, если сдуть пыль со старых чертежей, в них можно найти массу полезного.

31_1
С конца 1950-х по конец 1960-х в США было изготовлено несколько тестовых ядерных двигателей. Справа налево и сверху вниз: Kiwi-A Prime, один из первых опытных "атомных движков"; ядерный двигатель XECF; преднамеренный взрыв двигателя Kiwi путём разгона реактора (имитация нештатной ситуации на старте); один из тестов ракетного двигателя по программе NERVA и транспортёр, вывозящий такой двигатель на испытания (фотографии NASA, Smithsonian Institution и с сайта jpcolliat.free.fr).

 
NASA может сэкономить миллиарды долларов в своей лунной программе, если вновь вернётся к идее ядерных ракетных двигателей. Такую спорную идею выдвинули специалисты американского исследовательского центра по использованию ядерной энергии в космосе (Center for Space Nuclear Research — CSNR).

Применив ядерные ракетные двигатели, можно быстрее и дешевле построить лунную базу, утверждает Стивен Хоу (Steven Howe), директор CSNR, который представил результаты нового исследования на конференции по ядерным космическим технологиям (Space Nuclear Conference 2007), прошедшей на этой неделе в Бостоне.

Хоу предлагает перевести на ядерную тягу верхнюю ступень новой тяжёлой ракеты Ares V, которая должна составить тандем с более лёгкой ракетой-носителем Ares I в пилотируемой лунной экспедиции NASA.

Напомним, Ares V должен выводить на околоземную орбиту лунный модуль, а Ares I — корабль Orion с экипажем. Около Земли они стыкуются, и далее разгонная ступень от Ares V обеспечит перелёт всей связки к Луне.

Кстати, семейство ракет-носителей Ares построено путём комбинации элементов (баки, двигатели, твердотопливные ускорители), доставшихся от программы шаттлов и Apollo, правда, с модернизацией (об этом рациональном подходе мы подробно говорили, хотя тогда названия Ares ещё не было).

Итак, после новых высадок на Луну те же Ares V должны обеспечить транспорт для частей лунной базы. И тут-то, считают в CSNR, ядерный двигатель мог бы оказаться выгоднее химического. Под выгодой они понимают не только лучшие технические характеристики, что понятно, но и затраты, что уже вызывает вопросы.

31_2

Схема ядерного ракетного двигателя, созданного по программе NERVA 40 лет назад. Жидкий водород сначала поступает в рубашку охлаждения сопла, а затем — в атомный (урановый) реактор, где нагревается от тепловыделяющих топливных сборок и выбрасывается через сопло. Часть нагретого газа раскручивает трубонасосы (иллюстрация NASA).

 
Напомним, благодаря более высокой температуре рабочего тела и, соответственно, более высокой скорости истечения реактивной струи у ядерного ракетного двигателя заметно больше удельный импульс: 850-1000 секунд против 350-450 у химических ЖРД. Также у ядерных движков неплохое отношение тяги к собственному весу (примерно от 3 до 10 к одному).

А большая эффективность ядерного двигателя означает, что Ares V мог бы доставить на Луну почти 29 тонн груза, вместо 21 тонны в полностью химическом варианте (старт с Земли в обоих случаях должны обеспечить химические двигатели). Так что 250-тонную лунную базу можно будет возвести только за 9, а не 12 запусков, утверждает Хоу.

Он оценивает стоимость одного запуска Ares V в $1,5 миллиарда, а экономию на трёх стартах, как нетрудно подсчитать, в $4,5 миллиарда, разработку же и создание ядерной разгонной ступени — в $2,5-3 миллиарда. Так что выгода остаётся.

Важно отметить, что NASA не придётся начинать проект с нуля. Хоу предлагает отталкиваться от давней программы NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application), в рамках которой четыре десятка лет назад агентство построило несколько моделей ядерных ракетных двигателей с тягой в несколько тонн и успешно их испытало.

Всех читателей сайта очень прошу делиться статьями сайта в соц.сетях.Заранее благодарю. Admin.

Эта запись опубликована в рубрике Освоение Луны с метками .

8 комментариев на «Мечты о Луне. Реанимируют ядерные двигатели»

  1. дима говорит:

    NASA может сэкономить миллиарды долларов в своей лунной программе, если вновь вернётся к идее ядерных ракетных двигателей. Такую спорную идею выдвинули специалисты американского исследовательского центра по использованию ядерной энергии в космосе (Center for Space Nuclear Research — CSNR). Они уже хорошо съэкономили-создав лунную аферу!

  2. А.Суворов говорит:

    Можно еще здорово сэкономить на программах освоения внеземелья- прикупить НАСА еще пару суперкомпьтеров и создать фильм “как мы вернулись на луну”.
    Благо это вам не технологии при Кубрике, – “Гравитаця” и “Марсианин”- пилотные проекты как визуализовать будущие ПОБЕДЫ на данной стезе!

  3. - Виктор говорит:

    Можно очень много съэкономить,если вернуться к Сатурн-5. Не беда,что чертежей уже нет- говорят,что потеряли. Не беда,что очень дорого – постройка носителя с ядерным двигателем обойдется в разы дороже . И не факт, что получится. У НАСА есть еще 2 Сатурна -5, которые стоят и ржавеют в музеях под открытым небом. К слову сказать – а почему они ржавеют? Там же все из нержавеющих материалов.
    Отвлекся. Взять один из Сатурнов – разобрать, замерить и сделать один в один. Не могут? Позовите китайцев. Они эту технологию уже давно освоили.
    И все равно,что-то подсказывает мне, что этого не будет никода. Американцы будут искать все новые способы – даже экзотические, но лишь бы не полететь на Луну. Более того. Они будут всеми силами препятствовать этим полетам. Но вот разговоры о их полетах на Луну будут продолжаться постоянно.
    Обман конечно в итоге не скрыть. Но пока еще живы актеры, “летавшие” на Луну – правды мы не дождемся.

    • Владимир говорит:

      Про коррозию. Основной ракетный металл на сегодня – алюминий. Баки-корпуса из него сделаны. Алюминиевые сплавы (а используются сплавы) различаются по прочности и как следствие, коррозионной стойкости. Высокопрочные алюминиевые сплавы (типа Д16Т, В95) корродируют с очень большим удовольствием (рассыпаются в белую труху), но имеют сигму временную больше 400 мегапаскалей. в некоторых случаях используют плакирование – покрытие тонким слоем чистого алюминия. Коррозионно стойкие сплавы (типа АМГ) еще и свариваются замечательно, но прочность почти в два раза меньше чем у высокопрочных.
      Чистый алюминий (то, что на кабельную продукцию и на кастрюли – не совсем чистый, но в сравнении со сплавами можно считать чистым) то же коррозионно стойкий, но прочность совсем никакая.
      Это так, для информации, что коррозия ракет-носителей вполне реальное действо.

      • Bridg говорит:

        Владимир, ну ладно, с коррозией более-менее разобрались. Ну, а реанимировать Сатурны – что им мешает? Сразу бы, опять бы появился тяжелый ракетоноситель. Виктор прав, с ядерными двигателями еще вопрос. Да и вряд ли по мощности они будут превосходить Сатурны с их F-1.

        • Владимир говорит:

          Двигатель F-1 был, но параметры (давление в камере сгорания, тяга, удельный импульс) скорее всего не соответствуют заявленным. Такие параметры на однокамерных двигателях не достигнуты до сих пор. РД-170, то же кислородно-керосиновый, разработанный позже, имеет тягу на одну камеру около 200 т.
          Для примера, кислородно-водородный RS-25 (от спейс-шаттла) имеет тягу 222 т в вакууме, советский кислородно-водородный РД-0120 (вторая ступень энергии) тяга в вакууме 200 т – один порядок, близкие величины.
          А F-1 в три раза больше тяги на одну камеру.
          Ядерные двигатели из за своих параметров (высокий удельный импульс при значительной тяге) – двигатели третьей ступени, может даже второй. На первую ступень, в любом случае, не подходят. Если бы был реален F-1, лучшего двигателя на первую ступень не найти. А с учетом продвинувшейся немного технологии, сейчас был бы просто техническим шедевром. Но увы…

  4. Азиз Сулейманов говорит:

    В Мире от “гептилок” стараются уйти, а США ядерные хотят использовать. Скорее всего этого не будет. Слишком опасно.

    • Владимир говорит:

      Это разные по характеристикам и назначению двигатели. Высокой тяги (отношение тяги к своему весу) – обычные ЖРД на криогенных или высококипящих компонентах – для подъема с земли и вывода на низкую орбиту. Замены здесь не видно. На высококипящих компонентах имеют свои преимущества, несмотря на дикую токсичность, и уйдут со сцены не скоро.
      А с низкой орбиты уйти помимо ЖРД есть различные варианты электрических: плазменные, ионные и т.д. с очень высоким удельным импульсом. Но нужно много времени при их малой тяге (система жизнеобеспечения, да и по радиационным поясам долго болтаться), нужен хороший источник электроэнергии – тот же реактор.
      Атомные ледоколы и подводные лодки нашли свою нишу, сейчас плавучие атомные электростанции пытаются пристроиться, так и ядерные двигатели в открытом космосе хороши при определенном правильном использовании.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Нажимая кнопку "Отправить комментарий", Вы даете сайту "Почти всё про Луну" согласие на обработку ваших персональных данных в соответствии с федеральным законом от 27.07.2006 года 152-Ф3 "О персональных данных".