Архив рубрики: Ядерные космические средства

1858. ЛУННОЕ БУДУЩЕЕ ЗЕМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Страница от мая 2017 года «115а. Лунное будущее земной энергетики» преобразована в запись ленты

http://technicamolodezhi.ru/rubriki_tm/smelyie_proektyi_i_gipotezyi/lunnoe_buduschee_zemnoy_energetiki

Осознав это, наиболее развитые страны объединили усилия в проекте ИТЭР, целью которого является создание термоядерного реактора — он будет построен в городе Кадараш на юге Франции. Заметим, что за право разместить ИТЭР на своей территории боролись на самом высоком уровне Европа, Канада и Япония — несмотря на то, что по международным договоренностями «принимающая сторона» обязана взять на себя 50% расходов, а остальные участники — лишь по 10%. На сегодняшний день в проекте участвуют Россия, США, Европейский Союз, Япония, Китай, а также Южная Корея и Индия.

Создание термоядерной энергетики позволило бы многократно уменьшить радиационную опасность и полностью исключить возможность катастроф чернобыльского типа. Из всех возможных реакций ядерного синтеза наибольший интерес вызывают две — дейтерия с тритием и дейтерия с гелием-3, лёгким изотопом гелия:

D + T 4He+n+17,6 МэВ,

D + 3He 4He+p+18,3 МэВ.

Первая — из-за своей относительной простоты, вторая — из-за высоких энергетических и экологических показателей при достижимых температурах, а также некоторых «технологических» преимуществ. Тритий радиоактивен, и имеет относительно небольшой период полураспада, поэтому в природе его нет вообще, и для нужд энергетики его придётся получать искусственно. Гелий-3 стабилен, но на Земле его запасы малы, в то время как на Луне — огромны.

Не исключено, что Луна станет «Персидским заливом» XXI в. Конечно, добывать топливо в космосе — дело непривычное и, на первый взгляд, с учётом транспортировки неприемлемо дорогое, но энергосодержание гелия-3 так велико, что всего 100 кг хватит для годовой работы электростанции гигаваттного уровня. Поэтому понятно то внимание, которое в последнее время начинает уделяться этому вопросу в России, США, даже в Китае.

Главные пропагандисты этой идеи — профессор Дж. Кульчински (G.L. Kulcinski), директор Института Термоядерной Технологии Висконсинского университета и Х. Шмитт (H.H. Schmitt), единственный геолог, побывавший на Луне. В нашей стране пионером работ в этом направлении был известный физик И.Н. Головин (Институт Атомной Энергии им. Курчатова).

ПОЧЕМУ ГЕЛИЙ-3?

Гелий-3 позволит создать абсолютно безопасную энергетику, обеспеченную практически неограниченными запасами топлива. Перспективная термоядерная энергетика, использующая наиболее легко осуществимую реакцию дейтерий-тритий, хоть и гораздо более безопасна, чем ядерная энергетика деления, всё же имеет ряд существенных недостатков. Основной — это большое число высокоэнергетичных нейтронов (число нейтронов на единицу мощности на порядок больше, чем у реакторов деления, энергия нейтронов примерно в 7 раз выше). Такого нейтронного потока ни один из известных материалов не может выдержать больше 6 лет — при том, что ресурс реактора должен быть не меньше 30 лет. Значит, первую стенку тритиевого термоядерного реактора необходимо регулярно заменять — а это очень сложная и недешёвая процедура, связанная к тому же с остановкой реактора на длительный срок.

От мощного нейтронного излучения необходимо экранировать магнитную систему реактора — это усложняет конструкцию и удорожает её. Многие элементы конструкции тритиевого реактора после окончания эксплуатации будут высокоактивными и потребуют захоронения на длительный срок.

Источников трития в природе нет, тритий придётся нарабатывать непосредственно на электростанции — возникают дополнительные сложности с радиохимией. Кроме того, в реакции D-T 80% энерговыхода приходится на нейтроны, и лишь 18% — на заряженные частицы, что уменьшает КПД энергетического реактора.

В случае же использования реакции D-3He положение существенно улучшается. Нейтронный поток падает в 30 раз (нейтроны возникают в результате побочных реакций D-D), к тому же энергия нейтронов значительно меньше, в результате повреждения первой стенки становятся несущественными, и срок службы в 30-40 лет можно обеспечить без труда. После окончания эксплуатации гелиевого реактора высокоактивные отходы не образуются, радиоактивность элементов конструкции будет так мала, что их можно захоронить буквально на городской свалке, слегка присыпав землёй. На заряженные частицы в реакции D-3He приходится 60% энергии, еще примерно 5% — на СВЧ-излучение, которое можно эффективно преобразовать в электричество, поэтому КПД гелиевого реактора существенно выше, чем тритиевого.

Часто говорят, что сжигание гелия-3 требует совершенно фантастических и недостижимых в ближайшие полвека условий. Это не так. В 1991 г. на европейском токамаке JET уже «жгли» гелий-3, в ходе реакции была получена мощность 140 кВт. Разумеется, на зажигание было потрачено значительно больше энергии, чем получено в результате реакции — но JET не был рассчитан на получение положительного энерговыхода. Да, для горения гелия-3 желательно иметь температуру не менее 700 млн. градусов — казалось бы, очень много. Однако уже 10 лет назад на JET’е была достигнута температура 400 млн. градусов — больше половины нужного! Для сравнения: когда в 1968 г. на токамаке Т-3 удалось нагреть плазму «всего» до 1 млн градусов, это стало сенсацией, теперь же, менее сорока лет спустя, в сто раз большие температуры стали «обиходными» и никого не удивляют.

Сложность проведения термоядерной реакции можно характеризовать произведением nTt (плотность х температуру х время удержания). По этому параметру реакция D-3He примерно в 100 раз сложнее, чем D-T. Большой разрыв? Да, немаленький. Но за полвека термоядерных исследований достигнутое nTt в среднем увеличивалось в 10 раз каждые 10 лет. Как видим, условия, необходимые для зажигания реакции D-3He, могут быть достигнуты в ближайшие десятилетия.

ПОЧЕМУ ЛУННЫЙ ГЕЛИЙ-3?

Потому что на Земле гелия-3 очень мало — суммарные запасы оцениваются в 4000 т (содержание гелия-3 в атмосферном гелии очень низко, и в гелии, получаемом из природного газа, не превосходит 2х10-6 от 4He). Искусственное получение 3He (например, в ходе распада трития) также представляет собой сложную и дорогую задачу.

4000 т земных запасов — это, казалось бы, много. Однако эти 4000 т рассеяны в атмосфере и земной коре, так что заполучить их «в руки» просто невозможно. Доступные запасы составляют около 500 кг (300 кг образующиеся за счёт распада трития в ядерных боеголовках и тяжёлой воде реакторов CANDU и 200 кг, содержащиеся в природном газе), причём из этих пятисот реально доступны лишь первые 300 кг — 3He, содержащийся в подземных запасах природного газа, извлечь весьма непросто.

Но всё же в пределах досягаемости находится богатый источник гелия-3 — Луна. Высокое содержание гелия-3 в лунном реголите еще в 1970 г. обнаружил Пепин, изучая образцы грунта, доставленные «Аполлонами», однако это обстоятельство не привлекало внимания вплоть до 1986 г., когда термоядерщики из Висконсинского университета во главе с Дж. Кульчински «переоткрыли» лунные запасы гелия.

Как ни парадоксально, лунный гелий имеет солнечное происхождение. В течение миллиардов лет солнечный ветер бомбардировал Луну, частицы со скоростью 400 км/с вонзались в поверхность на глубину сотни ангстрем, и «застревали» там — происходила своеобразная ионная имплантация. Впоследствии поверхность дробилась микрометеоритами — происходило метеоритное перемешивание, в результате которого пылинки, содержащие частицы солнечного ветра, попадали и в толщу реголита, как полагают, на глубину вплоть до нескольких метров. За 4 миллиарда лет такой бомбардировки на Луну высыпалось более 500 млн т гелия-3.

Содержание гелия-3 и титана в лунном грунте

Анализ шести образцов грунта, привезенных экспедициями «Аполлонов» и трёх образцов, доставленных «Лунами», показал, что в реголите, покрывающем все моря и плоскогорья Луны, содержится порядка 106 т гелия-3 — примерно тысячная доля выпавшего на лунную поверхность. Куда делся остальной гелий — не вполне понятно; возможно, часть находится глубоко в недрах Луны, покрытая более молодыми породами, а часть испарилась при нагреве грунта микрометеоритами и улетучилась в межпланетное пространство. Однако и «доступные» для разработки запасы в 1 млн т обеспечили бы земную энергетику, даже увеличенную по сравнению с современной в несколько раз (до 6000 ГВт), на 1000 лет. Гелий-3 также содержится в атмосферах планет-гигантов, и, по оценкам, запасы его только на Юпитере составляют 1020 т, чего хватит для энергетики Земли навсегда. Реголит покрывает Луну слоем толщиной в 5—15 м. Реголит лунных морей богаче гелием, чем реголит плоскогорий. 1 кг гелия-3 содержится приблизительно в 100000 т реголита.

Известно, что существует связь между концентрацией 3He в реголите и содержанием оксида титана TiO2, что позволяет путём зондирования с окололунной орбиты приблизительно оценить количество гелия-3 в выбранном районе. Как выяснилось в результате картирования, проведенного «Клементиной», наиболее «гелиеносным» районом Луны является Море Спокойствия.

ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ГЕЛИЯ-3 НА ЛУНЕ

Чтобы получить драгоценный изотоп, его необходимо «вытопить» из лунного грунта. Промышленность по добыче гелия-3 должна включать следующие процессы:

1.Добыча реголита. Специальные «комбайны» должны собирать реголит с поверхностного слоя толщиною около 2 м и доставлять его на пункты переработки или же перерабатывать непосредственно в процессе добычи. Для получения 1 кг 3He с энергетическим эквивалентом 6×105 ГДж необходимо собрать 100000 т реголита, для чего требуются, по оценкам, энергозатраты порядка 2,2×103 ГД ж .

По предложению Святославского, «комбайн» должен отделять тонкую фракцию реголита — зерна размером менее 50 микрон — в которой содержится большая часть гелия-3. У тонкой фракции есть и еще одно преимущество — её теплопроводность выше, чем у «крупнозернистой», поэтому выпаривание газов можно произвести быстрее.

2.Десорбция гелия из реголита. При нагреве до 600 OС десорбируется 75% содержащегося в реголите гелия-3, при нагреве до 800С — почти весь гелий-3 (порядка 95%). Нагрев предлагается вести, фокусируя солнечный свет либо пластмассовыми линзами, либо зеркалами. Доставка «солнечных печей» на Луну требует энергозатрат примерно 180 ГДж/кг. Комбайн должен «соскребать» с поверхности прогретый солнцем слой реголита, нагревать его, собирать выделившиеся газы, а затем выбрасывать отработанный реголит наружу, пропустив его через теплообменник, где он отдаст своё тепло холодному «входящему» реголиту — такая рекуперация тепла позволит в несколько раз увеличить производительность. Солнечный нагрев — не единственный возможный вариант. Более рациональным может оказаться нагрев с помощью ядерного реактора — ядерный комбайн, в отличие от солнечного, при сравнимой массе сможет работать не только в течение лунного дня, но и ночью. Один комбайн, в зависимости от мощности, мог бы за год добыть от 3 до 30 кг гелия-3 (напомним, что для годовой работы гигаваттной электростанции необходимо 100 кг).

3. Разделение изотопов 3He и 4He. Разделение изотопов 3He и 4He предлагается вести в две ступени. На первой производится криогенная дистилляция, использующая разницу в температурах ожижения изотопов. На второй ступени используется сверхтекучесть 4He при охлаждении ниже 2,1 К. Разделение изотопов рекомендуется вести лунной ночью, когда температура поверхности падает до 120 К. Затраты энергии на него оцениваются в 180 МДж/кг.

Надо сказать, что Луна располагает обильными запасами холода, значительно упрощающими задачу разделения — на глубине 1 м всегда держится температура порядка 250 К, поверхность реголита перед восходом остывает до 100 К, а в тени можно получить практически «температуру открытого космоса» — 4 К, что уже достаточно для ожижения гелия.

4.Доставка на Землю. После всех процедур получаем конечный продукт — жидкий гелий-3. При доступных температурах он (в отличие от гелия-4) не сверхтекуч, а значит, «усушка и утруска» драгоценного изотопа будет незначительна. Энергозатраты на доставку жидкого гелия-3 на Землю оцениваются в 1 ГДж/кг. Заметим, что в грузовой отсек «Шаттла» поместилось бы 25 т гелия-3 — больше, чем достаточно, чтобы на год обеспечить потребность России в электроэнергии.

Таким образом, суммарные энергозатраты на доставку гелия-3 на Землю составляют 2,4 х 103 ГДж/кг. При сжигании гелия-3 в термоядерном реакторе выделяется 6 х 105 ГДж/кг, т.е. получаем выигрыш в энергии до 250 раз. Для сравнения: выигрыш энергии при сжигании ископаемых топлив не выше 30 (16 для угля, 20 для урана).

Получение гелия-3 и попутных продуктов из лунного грунта

При добыче гелия-3 из реголита извлекаются также многочисленные сопутствующие вещества (водород, вода, азот, углекислый газ, метан, угарный газ), которые могут быть полезны для поддержания лунного промышленного комплекса. В частности, водород и кислород Кульчински предлагает сжигать в топливных элементах для обеспечения энергией реголитоперерабатывающего комбайна. Сжигание метана и СО также может внести вклад в прогрев реголита.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОЦЕНКИ

Лунный завод

Как ни парадоксально, по энергетическому эквиваленту лунный гелий-3 может оказаться дешевле земного каменного угля. По оценкам Дж. Кульчински, затраты на организацию системы транспортировки составят 3,5-4 млрд $ + 750 млн $ через каждые 10 рейсов к Луне. Доставка 7 т гелия-3 на околоземную орбиту — порядка 30 млн $. В 1990 г. США потратили на топливо для производства электроэнергии 50 млрд $. Такое же количество энергии можно получить из 25 т гелия-3. Таким образом, цена в 2 млрд $ за тонну гелия-3 была бы вполне приемлемой. Цена даже в 1 млрд $ за тонну гелия-3 эквивалентна цене 7$ за баррель нефти или 15$ за тонну угля, что заметно ниже современных рыночных цен (70$ и выше за баррель нефти!). Значит, цена за 1 т гелия-3 в 10 млрд $ и даже выше более чем приемлема.

Добыча гелия-3 на Луне выглядит вполне выгодной, как с чисто энергетической, так и с экономической точки зрения — разумеется, при условии, что на Земле эксплуатируется значительное число термоядерных реакторов, сжигающих гелий-3. Создание таких реакторов представляется в принципе вполне осуществимым, хотя и требует значительных усилий и времени — вряд ли меньшего, чем 30 лет. Большой срок? Но такое же, если не большее время займет и создание лунной инфраструктуры для добычи гелия-3. Поэтому желательно, чтобы «лунная» и «термоядерная» части программы, нацеленной на создание энергетики второй половины XXI в., были скоординированы. 

Автор:  Дмитрий Озол Год:  2006

115. ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2006 год № 04

Страница «115.   Техника-молодежи 2006 04″ от 17 мая 2017, преобразована в запись по рубрикам сайта

И эти же работы (запись 114.) позволили академику А.П. Александрову сделать весьма обнадеживающее заявление…

«17 февраля 1976 г. ЦК КПСС и Совет министров СССР приняли постановление No132-51 «О создании многоразовой космической системы в составе разгонной ступени, орбитального самолета, межорбитального буксира-корабля, комплекса управления системой, стартово-посадочного и ремонтно-восстановительного комплексов и других наземных средств, обеспечивающих выведение на северо-восточные орбиты высотой до 200 км полезных грузов массой до 30 т и возвращения с орбиты грузов массой до 20 т» — короче, о создании «Бурана». «Буран» вызывает бурные споры о своей концепции, но молчаливо признается, что технические решения выше любой критики. Однако это, к сожалению, не так. Сейчас можно утверждать, что куда более перспективной альтернативой «Бурана», способной перевернуть не только развитие мировой космонавтики, но и историю нашей планеты, был бы атомный воздушно-космический самолет В.М. Мясищева М-19″.

http://technicamolodezhi.ru/rubriki_tm/tehnika_i_tehnologii/atomoletyi?sphrase_id=611150

114. Мясищев, Антонов и атомолеты

Страница от 17 мая 2017 «114. Мясищев, Антонов и атомолеты» преобразована в запись по рубрикам

http://technicamolodezhi.ru/rubriki_tm/atomoletyi-2/atomoletyi

Энергетическая проблема, проблема компактного источника энергии большой мощности и эффективного преобразования этой энергии в тягу, стоит перед создателями летающей техники с момента ее появления — и окончательно не решена до сих пор. Сегодня применяют — за редчайшим исключением — термохимические двигатели, использующие ископаемое углеводородное топливо. Прежде всего, с ним меньше возни в эксплуатации, и это настолько перевешивает все мыслимые недостатки, что о них стараются просто не вспоминать…

Но недостатки от этого не пропадают! Поэтому попытки перейти на другие источники энергии предпринимались неоднократно. И прежде всего внимание авиаконструкторов и ракетчиков привлекла атомная энергия — ведь энергоемкость 1 г U235 эквивалентна 2 т керосина (вместе с 5 т кислорода)!

Однако двигатели атомных самолетов и ракет так и остались на стендах. Три самолета с атомными реакторами на борту поднимались в воздух, но только с одной целью — опробовать компактный реактор и проверить его защиту…

Почему? Давайте вернемся на 60 лет назад

АМЕРИКАНСКИЙ ВЫЗОВ

Еще в 1942 г. один из руководителей американской программы создания атомной бомбы Энрико Ферми обсуждал с другими участниками этого проекта возможность создания самолетных моторов на ядерном топливе. Четырьмя годами позже, в 1946, сотрудники Лаборатории прикладной физики при университете Джона Хопкинса посвятили этой проблеме специальное исследование. В мае того же года командование Военно-воздушных сил США утвердило пилотный проект «Ядерная энергия для авиационных двигателей» (NEPA — Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), направленный на разработку ядерных двигателей для стратегических бомбардировщиков дальнего радиуса действия.

Работы по его осуществлению начались в Ок-Риджской национальной лаборатории при участии частной компании «Fairchild Engine & Airframe Co». В 1946-48 гг. на проект NEPA было истрачено около $10 млн.

В конце 1940-х руководители ВВС пришли к выводу, что разработку авиационных двигателей на ядерном горючем лучше всего вести в кооперации с Комиссией по атомной энергии. В итоге проект NEPA был отменен, и в 1951 г. на смену ему пришла совместная программа ВВС и Комиссии — «Авиационные ядерные двигатели» (ANP — Aircraft Nuclear Propulsion). При этом с самого начала было оговорено разделение труда: Комиссия по атомной энергии отвечала за разработку компактного реактора, пригодного для установки на тяжелых бомбардировщиках, а ВВС — за конструирование авиационных турбореактивных двигателей, получающих от него энергию. Руководители программы решили разрабатывать два варианта таких моторов и передали эти подряды компаниям «General Electric» и «Prutt & Whitney». В обоих случаях предполагалось, что реактивную тягу будет создавать перегретый сжатый воздух, отводящий тепло от атомного реактора. Разница между двумя версиями двигателя состояла в том, что в проекте «General Electric» воздух должен был охлаждать реактор при прямом обдуве, а в проекте «Prutt & Whitney» — через теплообменник.

Практическое осуществление программы ANP зашло довольно далеко. К середине 1950-х в ее рамках был изготовлен опытный образец небольшого атомного реактора с воздушным охлаждением. Командованию ВВС было важно убедиться, что этот реактор можно запускать и заглушать во время полета, не создавая угрозы для летчиков. Для его летных испытаний был выделен гигантский 10-моторный бомбардировщик B-36H, грузоподъемность которого приближалась к сорока тоннам. После переоборудования самолета реактор удалось разместить в бомбовом отсеке и защитить кабину экипажа щитом из свинца и резины.

С июля 1955 по март 1957 г. эта машина совершила 47 рейсов, во время которых реактор периодически включался и выключался на холостых режимах, иначе говоря, без нагрузки. В ходе этих полетов не возникло никаких нештатных ситуаций.

Полученные результаты позволили компании «General Electric» сделать следующий шаг. Ее инженеры построили три версии нового атомного реактора HTRE и параллельно разработали ему под пару экспериментальный авиационный турбореактивный двигатель X-39. Новый мотор успешно прошел наземные стендовые испытания в связке с реактором. Опытные прогоны самой продвинутой версии реактора HTRE-3 показали, что на его основе можно конструировать реактор, мощность которого уже будет достаточна для приведения в движение тяжелых самолетов.

Первым известным проектом атомного самолета США стал 75-тонный X-6 фирмы «Convair», который виделся как развитие стратегического бомбардировщика B-58 (1954) того же разработчика. Как и прототип, X-6 виделся как бесхвостка с треугольным крылом. 4 АТРД X-39 размещались в хвостовой части (воздухозаборники над крылом), кроме того, на взлете и посадке должны были работать еще 2 «обычных» ТРД. Однако к этому времени американцы поняли, что открытая схема не годится, и той же кооперации заказали силовую установку с нагревом воздуха в теплообменнике и самолет для нее. Новая машина получила название NX-2. Она виделась разработчикам как «утка». Атомный реактор должен был размещаться в центроплане, двигатели — в корме, воздухозаборники — под крылом. На самолете предполагалось использовать от 2 до 6 вспомогательных турбреактивных двигателей.

В полете — В-36Н; Проектное изображение Х-6; Прямоточный ядерный ВРД PLUTO для сверхзвуковой крылатой ракеты SLAM

В 1953 г., когда в Белый дом пришел президент Дуайт Эйзенхауэр, новый министр обороны США Чарльз Уилсон приказал прекратить работы. В 1954 г. программу ANP возобновили, однако и в Пентагоне, и в Комиссии по ядерной энергии особого внимания ей не уделяли, в силу чего общее руководство программой было малоэффективным. В марте 1961 г., всего через два месяца после инаугурации нового президента США Джона Кеннеди, программа ANP была закрыта и с тех пор ни разу не возобновлялась. В общей сложности на нее было израсходовано более $1 млрд.

Но не думайте, что программами NEPA-ANP попытки создания атомных атмосферных ЛА в США ограничились, ибо была еще программа создания прямоточного атомного ракетного двигателя PLUTO для сверхзвуковой крылатой ракеты SLAM! И этот двигатель дошел до стендовых испытаний, применение же ракеты («утка» с треугольным крылом, нижними килем и воздухозаборником) виделось так: вертикальный старт на 4 твердотопливных ускорителях и разгон до скорости запуска ПВРД, крейсерский полет (причем на малой высоте), сброс боеголовок. Мало того — предполагалось, что SLAM сможет, проходя над объектами противника на малой высоте и сверхзвуковой скорости, разрушать их звуковым ударом!

СОВЕТСКИЙ ОТВЕТ

Потребовалось некоторое время, чтобы советское руководство осознало, что, во-первых, межконтинентальный самолет на «обычном» топливе может и не получиться, а, во-вторых, атомная энергия может решить и эту проблему. Задержке в осознании последнего способствовала невероятная даже по нашим меркам секретность, окутывавшая до середины 1950-х гг. отечественные атомные разработки. Однако 12 августа 1955 г. ЦК КПСС и СМ СССР приняли постановление No1561-868 о создании ПАС — перспективного атомного самолета. Проектирование собственно самолетов поручалось КБ А.Н. Туполева и В.М. Мясищева, а «специальных» двигателей для них — коллективам, возглавляемым Н.Д. Кузнецовым и А.М. Люлька.

О конструкторских талантах и личных качествах Андрея Николаевича Туполева есть разные мнения, но одно бесспорно — это был выдающийся организатор авиастроения. Как никто зная «подводные течения» весьма мутного «океана» Минавиапрома, он сумел обеспечить своему КБ устойчивое положение, несмотря на все потрясения сохраняющееся даже в условиях, какие не могли ему присниться и в кошмаре. Туполев прекрасно понимал, что атомные самолеты полетят не завтра, а вот настроения «в верхах» могут смениться гораздо быстрее, и за приоритетную сегодня программу завтра придется драться, чтобы сохранить ее до послезавтра, когда она снова срочно понадобится… Поэтому основное внимание Андрей Николаевич сосредоточил на научно-технической базе, полагая, что, научившись работать с атомной техникой, самолет всегда можно будет сделать….

В результате, 28 марта 1956 г. вышло правительственное постановление о создании летающей лаборатории на базе стратегического бомбардировщика Ту-95 для «исследований влияния излучения авиационного ядерного реактора на самолетное оборудование, а также изучения вопросов, связанных с радиационной защитой экипажа и особенностей эксплуатации самолета с ядерным реактором на борту». Два года спустя были построены наземный стенд и установка для самолета, перевезены на полигон в Семипалатинск, и в первом полугодии 1959 г. агрегаты заработали.


Реактор самолета Ту-95ЛАЛ

С мая по август 1961 г. самолет Ту-95ЛАЛ выполнил 34 полета. По слухам, циркулирующим в «оборонке», одной из главных проблем было переоблучение летчиков через окружающий воздух, что однозначно подтвердило: допустимая в космосе теневая защита в атмосфере не годится, что сразу утяжеляет ее в шесть раз…

Следующим этапом должен был стать Ту-119 — тот же Ту-95, но два средних турбовинтовых НК-12 заменялись на атомные НК-14А, в которых вместо камер сгорания ставились теплообменники, нагреваемые атомным реактором, стоящим в грузовом отсеке. Из других проектов туполевских атомолетов что-то определенное можно сказать только о Ту-120 — атомном варианте сверхзвукового бомбардировщика Ту-22. Предполагалось, что 85-тонный самолет длиной 30,7 м и с размахом крыла 24,4 м (площадь крыла 170 м2) будет разгоняться до 1350-1450 км/ч на высоте 8 км. Машина представляла собою высокоплан классической схемы, двигатели и реактор размещались в хвостовой части…


Размещение энергодвигательной установки на самолете Ту-119

Однако вскоре после завершения полетов ЛАЛ программа была свернута. Владимир Михайлович Мясищев — выдающийся советский авиаконструктор. Созданные им самолеты стали этапными в отечественной (да и мировой) авиации. Неоспорим его организационный талант — он трижды «с нуля» создавал свое КБ в не самых благоприятных внешних условиях. Однако, как показала практика, этого оказалось мало…

Изрядно намучившись с получением требуемой дальности первого советского межконтинентального бомбардировщика М-4 и постепенно увязая в проблемах сверхзвукового М-50, Мясищев ухватился за возможности атомной энергетики, что называется, обеими руками. Тем более, что задача гарантированного достижения целей на территории потенциального противника была еще не решена. Так что Владимир Михайлович смело взялся не за долговременную программу, а за конкретный самолет — М-60.

В этом Мясищев нашел полную поддержку атомщиков, да и двигателистов, по крайней мере — Архипа Михайловича Люлька, охотно подключившихся к разработке атомных воздушно-реактивных двигателей открытой схемы. Позднее на базе ОКБ Люлька для этого было создано специальное СКБ-500. Используя базовую идею — разместить активную зону в воздушном тракте двигателя — разработчики предложили три варианта компоновки — соосную, «коромысло» и комбинированную.


Комбинированный турбореактивно-атомный двигатель: 1 — электростартер; 2 — заслонки; 3 — воздуховод прямоточного контура; 4 — компрессор; 5 — камера сгорания; 6 — корпус атомного реактора; 7 — тепловыделяющая сборка

В первой активная зона, что называется, «один в один» заменяла камеру сгорания обычного ТРД. Схема давала максимальный энергетический выход, обеспечивала минимальный мидель (в данном случае — площадь поперечного сечения) самолета, но создавала чудовищные проблемы в эксплуатации. Вторая несколько упрощала эксплуатацию, но в полтора раза увеличивала лобовое сопротивление. Наконец, наиболее перспективной на том этапе признали комбинированную схему, в которой атомный реактор ставился в форсажной камере турбореактивного двигателя, и в результате весь агрегат мог работать и как обычный ТРД, и как ТРД с атомным форсажем, и как атомный прямоточный на больших скоростях. Летчик и штурман размещались рядом в защищенной капсуле. Уникальной особенностью самолета было то, что в системе жизнеобеспечения экипажа нельзя — как это обычно делается — использовать окружающий воздух, и кабина снабжалась запасами жидкого кислорода и азота.

Кабина экипажа атомного самолета с ДУ «открытой» схемы: 1 — приборная панель; 2 — катапультируемые капсулы; 3 — аварийный люк; 4 — положение крышки люка при входе и выходе из кабины и катапультировании; 5 — свинец; 6 — гидрид лития; 7 — привод люка

Однако перед конструкторами сразу встали проблемы, которые (а отнюдь не экология!), в конечном счете, и оставили атомолеты «на приколе». Дело в том, что мало иметь на борту источник энергии чудовищной мощности — ее нужно еще преобразовать в тягу. Т.е., нагреть рабочее тело, в данном случае — атмосферный воздух. Так вот, если в камере сгорания термохимического двигателя нагрев происходит по всему ее объему, то в активной зоне реактора (или в теплообменнике) — только по обдуваемой воздухом поверхности. В результате, уменьшается отношение тяги двигателя к площади его миделя, что негативно сказывается на энерговооруженности самолета в целом. Имея неограниченную дальность, атомный самолет получался не таким высотным и скоростным, как этого в конце 1950-х хотелось бы (и обоснованно!) военному заказчику…

Впрочем, и об экологии тоже забывать не приходилось — самые предварительные проработки технологии наземного обслуживания самолетов с двигателями открытой схемы более чем впечатляют и сегодня. Уровень радиации после посадки не позволял бы подойти к самолету до тех пор, пока дистанционно управляемыми манипуляторами не будут сняты и убраны в защищенное хранилище двигатели (либо их активные зоны). Собственно, только таким способом (дистанционно управляемыми машинами) и вообще было возможно наземное обслуживание. Экипаж должен был подходить к самолету и покидать его через подземный тоннель. Соответственно, конструкция самолета, рассчитанного на такое обслуживание, должна быть максимально простой, а уж аэродинамика — как получится… Не удивительно, что немалое внимание было уделено вариантам ПАС морского базирования — заглушенные двигатели при этом можно было опускать в воду, хотя бы временно изолируя самолет от радиации…


База атомных самолетов с двигателями открытой схемы: 1 — сфера кратковременного облучения при работающих двигателях; 2 — сфера кратковременного облучения при неработающих двигателях; 3 — активированный воздух в зоне ВПП
Береговая база атомных гидросамолетов: 1 — пункт снятия и установки двигателей; 2 — контрольно-проверочный пункт; 3 — карантин для спада активации турбин и компрессоров; 4 — склад компрессоров и турбин, подлежащих отправке в ремонт; 5 — шахта с подъемником; 6 — изолятор реакторов; 7 — стенд опробования двигателя; 8 — склад резервных двигателей

Именно в варианте гидросамолета М-60П появились первые проработки силовой установки замкнутой схемы — реактор в защищенном отсеке грел воздух в 4 или 6 турбореактивных двигателях.

М-60П с двигательной установкой замкнутой схемы: 1 — кабина экипажа; 2 — реактор; 3 — двигатели

Эскизный проект М-60 обсуждался на совещании в ОКБ Мясищева 13 апреля 1957 г. и… поддержки не получил. Свою роль сыграли как вышеперечисленные причины, так и неопределенность перспектив создания двигателей открытой схемы. А замкнутую мясищевцы в полном объеме задействовали в проекте М-30. Эскизный проект предполагал создание высотного самолета 3200 км/ч на высоте 17 км (причем оказалось, что при снижении тяга атомного двигателя не увеличивается, как у химического, а падает…). Для взлета и подскока на 24 км при преодолении ПВО, в двигатели подавался керосин. При взлетной массе 165 т и полезной нагрузке 5,7 т, дальность М-30 предполагалась в 25000 км. Керосина же на борту предполагалось иметь не более 16 т… Длина самолета — 40 — 46 м, размах крыла — 24 — 26,9 м. Схема определилась быстро — «утка» с треугольным крылом большой площади, 6 комбинированных турбореактивных атомных двигателя НК-5 разработки Н.Д. Кузнецова. Экипаж — те же 2 человека — размещался уже не рядом, а один за другим (для уменьшения миделя самолета). Работы по М-30 продолжались до 1961 г., до момента передачи мясищевского ОКБ-23 В.Н. Челомею и переориентации его на космическую тематику…

СДЕЛАННЫЕ ВЫВОДЫ

Так почему же, затратив не 1, как пишет Washington ProFile, а 7 млрд долл. американцы прекратили работы по атомному самолету? Почему на бумаге остались смелые — но реальные — проекты Мясищева, почему не полетел даже предельно «приземленный» Ту-119? А ведь в те же годы был еще британский проект сверхзвукового атомолета Avro-730… Атомные самолеты опередили время, или их погубили какие-то неустранимые врожденные недостатки?

Ни то, ни другое. Атомные самолеты просто оказались не нужны на той линии развития, по которой пошла мировая авиация!

Двигатели открытой схемы — это, конечно, технический экстремизм. Даже при абсолютной износостойкости стенок активной зоны (что невозможно) активируется при прохождении реактора сам воздух! А трудности эксплуатации и утилизации «светящейся» после многократного длительного облучения конструкции самолета в эскизном проекте были лишь обозначены. Другое дело — замкнутая схема.

Но атомолет имеет свои особенности. В «чистом» виде, только с нагревом воздуха теплом от реактора (или с паротурбинным приводом на винты!) атомный самолет не очень хорош для маневрирования, прорывов и подскоков — всего, что характерно для бомбардировщиков. Удел такого аппарата — долгий полет с постоянными скоростью и высотой. Базируясь где-то на единственном специальном аэродроме, он способен неоднократно достичь любой точки планеты, сколь угодно долго кружить над ней…

А… зачем нужен такой самолет, для чего его можно использовать, какие военные или мирные задачи им решать??? Это не бомбардировщик, не разведчик (его же невозможно скрыть!), не транспортник (где и как егозагружать и разгружать?), вряд ли пассажирский лайнер (даже в эпоху технологического оптимизма американцы не смогли набрать пассажиров на атомный круизный лайнер «Саванна»)…

Что остается, воздушный командный пункт, летающая база ракет большой дальности, противолодочный самолет? Причем учтите, что машин таких нужно строить много, иначе их себестоимость будет запредельной, а надежность — низкой…

Именно в качестве самолета ПЛО и была предпринята крайняя в нашей стране попытка создания атомного самолета. В 1965 г. на разных уровнях был принят ряд постановлений о развитии средств противолодочной обороны и, в частности, постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 26 октября КБ О.К. Антонова поручалось создание сверхдальнего маловысотного самолета противолодочной обороны с ядерной силовой установкой Ан-22ПЛО.

Крайним самолетом с атомным реактором на борту стал Ан-22 «Антей»

Поскольку на Ан-22 стояли такие же двигатели, как и на Ту-95 (с другими винтами), силовая установка повторяла Ту-119: атомный реактор и комбинированные турбовинтовые НК-14А, все четыре. Взлет и посадка должны были выполняться на керосине (мощность двигателей 4 х 13000 л.с.), крейсерский полет — на атомной энергии (4 х 8900 л.с.). Расчетная продолжительность полета — 50 ч, дальность полета — 27500 км.

Фюзеляж 6-метрового диаметра (базовый самолет имеет размеры грузовой кабины 33,4 х 4,4 х 4,4 м) должен был вместить не только атомный реактор в круговой биозащите, но и поисково-прицельное оборудование, комплекс противолодочного вооружения и немалый экипаж, требующийся для обслуживания всего этого.

В рамках программы Ан-22ПЛО в 1970 г. было выполнено 10 полетов на «Антее» с источником нейтронов, а в 1972-м — 23 полета с малогабаритным атомным реактором на борту. Как и в случае с Ту-95ЛАЛ, в них проверялась, в первую очередь, радиационная защита. Причины прекращения работ пока не обнародованы. Можно полагать, что сомнения вызвала боевая устойчивость самолета в условиях господства над морем авиации (прежде всего — палубной) потенциального противника…

В середине 80-х американские инженеры обнародовали идею атомного самолета — базы… войск специального назначения. Использование монстра, несущего истребители сопровождения, штурмовики и тяжелые грузовые самолеты C-5B «Galaxy» в качестве высадочных средств, рассматривалось на примере подавления антиамериканского восстания в Турции… Оч-чень реалистичный сценарий, не правда ли?

Впрочем, есть, есть одна «экологическая ниша» для крылатых атомолетов. Она — там, где авиация смыкается с космонавтикой. Но об этом — отдельный разговор.

1. NX-2, вариант фирмы «Convair»: длиной 45,7 м, размах крыла 52,1 м, взлетная масса 226 т, продолжительность полета — 126 ч, а дальность — 100000 км

2. М-60 с двигателями схемы «коромысло»: взлетная масса — 225 т, полезная нагрузка — 25 т, высота полета — 13-25 км, скорость — до 2М, длина — 58,8 м, размах крыла — 30,6 м

3. М-60 с комбинированным двигателем, летные характеристики — те же, длина — 51,6 м, размах крыла — 26,5 м; цифрами обозначены: 1 — турбореактивный двигатель; 2 — атомный реактор; 3 — кабина экипажа

Автор:  Сергей Александров  Год:  2006

113. ХОД РАБОТ ПО АТОМНЫМ САМОЛЕТАМ И ЯДЕРНЫМ ДВИГАТЕЛЯМ

Страница от 17 мая 2017 «113. Ход работ по атомным самолетам и ядерным двигателям» преобразована в запись по рубрикам и дополнена подробностями

После более чем тридцатилетнего перерыва NASA вернулось к разработке ядерных ракетных двигателей (ЯРД) для космических аппаратов.

Эта программа, получившая название «Prometheus», выполняется в сотрудничестве с «Отделом военно-морских атомных реакторов» министерства энергетики США. Ее реализация началась в октябре 2003 г., первоначально — на уровне концептуальных проработок.

В 2005 финансовом году оба ведомства приступили к освоению бюджетных ассигнований, выделенных на эту программу.

Здесь же и М-19 смотри:

http://technicamolodezhi.ru/rubriki_tm/atomoletyi-2/atomoletyi-2

Подробности:

На главную >> Рубрики ТМ >> Техника и технологии

АТОМОЛЕТЫ-2

Из журнала ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2006 04

Начало статьи здесь

Идею использования энергии атомного ядра для полета в космос высказал уже Циолковский. Но бесполезно искать в трудах основоположника космонавтики проработки атомных ракет — при его жизни никто еще и представить не мог, как извлечь эту энергию! Да и сам Константин Эдуардович, посвятив идее буквально одно предложение, переключил свое внимание на более реальные — жидкостные — ракетные двигатели. Об атомной энергии говорил и французский пионер космонавтики Р. Эсно-Пельтри — а потом признал, что ошибся и недооценил возможности ЖРД…

Однако, когда, наконец, наступила ракетно-ядерная, а потом и космическая эра, оказалось, что на химических двигателях можно стрелять через океан, можно и выйти в космос, но — чуть-чуть, на пределе технических возможностей. Хотелось-то большего, и атомная энергия теоретически это обещала — напомню, что энергия одного грамма урана-235 эквивалентна энергии семи тонн химического топлива! Однако как эту энергию использовать?

ЯДЕРНЫЙ «ПРОМЕТЕЙ»

После более чем тридцатилетнего перерыва NASA вернулось к разработке ядерных ракетных двигателей (ЯРД) для космических аппаратов. Эта программа, получившая название «Prometheus», выполняется в сотрудничестве с «Отделом военно-морских атомных реакторов» министерства энергетики США. Ее реализация началась в октябре 2003 г., первоначально — на уровне концептуальных проработок. В 2005 ф.г. оба ведомства приступили к освоению бюджетных ассигнований, выделенных на эту программу.

Основной целью программы «Prometheus» является разработка компактного ядерного реактора, пригодного для установки на автоматических космических аппаратах. Требуемая мощность реактора сейчас предполагается в 250 кВт, однако в дальнейшем она может измениться. Он станет источником электроэнергии для ионных электроракетных двигателей (ЭРД) следующего поколения, которые также предстоит создать. ЭРД создают реактивную силу, выбрасывая в космическое пространство поток ионов, разогнанных электромагнитными силами. С 1980-х они используются для корректировки орбит спутников связи, служили маршевыми разгонными двигателями американского экспериментального космического аппарата «Deep Space 1» (1998) и европейского исследовательского зонда SMART-1 (2005)1. Точные параметры работы нового двигателя, получающего электричество от ядерного реактора, еще не определены. 

Подряд на осуществление обоих проектов пока получила только корпорация «Northrop Grumman», причем NASA уже объявила, что до 2007 г. не собирается привлекать к нему новых подрядчиков. В 2005 г. на программу «Prometheus» из федерального бюджета было истрачено$431.7 млн., на 2006 г. выделено $319.6 млн. В течение 2005-2010 гг. NASA планирует израсходовать на программу «Prometheus» свыше $3 млрд. Изготовление космического реактора и ионного двигателя планируется к 2016 г. Предполагаемая общая стоимость всей программы пока не обнародована, однако скорее всего она превысит $10 млрд.

NASA обосновывает разработку космического ядерного реактора нуждой в надежном и мощном источнике энергии для космических аппаратов, уходящих на периферию Солнечной системы. По мере удаления от Солнца интенсивность его излучения слабеет, и возможности солнечных батарей снижаются. Радиоизотопные генераторы, уже много лет применяемые на космических аппаратах, обеспечивают слишком малые мощности, которых хватает только на питание бортовой аппаратуры2. Бортовой реактор сможет полностью обеспечивать энергетические потребности корабля на любом удалении от Солнца.

Появление кораблей с ядерными силовыми установками даст возможность значительно сократить продолжительность космических полетов на большие расстояния. Чтобы корабль смог преодолеть земное притяжение и уйти к другим мирам, его скорость должна превысить 11.2 км/с. На практике космические аппараты сначала выводят на околоземную орбиту, а уже с нее отправляют дальше. Термохимический ракетный двигатель способен увеличить орбитальную скорость корабля не больше, чем на 10 км/с. Расчеты показывают, что корабль с ядерным реактором того типа, который создается в рамках программы «Prometheus», сможет при разгоне с орбиты повысить свою скорость более чем на 20 км/с. Это означает в два-три раза меньшую продолжительность перелета.

Руководство NASA подчеркивает, что использование кораблей с ядерными реакторами не приведет к возрастанию угрозы радиоактивного заражения поверхности планеты или воздушного бассейна. Запуск реактора будет происходить на высотах не менее 700-800 км. В этом случае даже авария ядерной силовой установки не приведет к проникновению радионуклидов в земную атмосферу.

ПЛОХО ЗАБЫТОЕ СТАРОЕ.

В США первым ученым, который всерьез рассуждал об осуществимости этого проекта, был Станислав Улам. Американец польского происхождения, выпускник львовского Политехнического института, Улам был исключительно сильным математиком и физиком-расчетчиком (в частности, вместе с Эдвардом Теллером он разработал теоретические основы конструкции водородной бомбы).

В 1944 г. Улам и его коллега Фредерик де Хоффман впервые провели теоретический анализ возможностей применения ядерных ракетных двигателей для космических полетов. Через 11 лет Улам и Корнелиус Эверетт в секретной докладной записке предложили разгонять космические корабли с помощью маломощных ядерных взрывов. Энергия взрыва должна была тратиться на испарение диска из твердого вещества, расположенного между кормой корабля и ядерным зарядом. Возникающий поток плазмы отражался бы от кормового экрана и толкал корабль вперед.

Летающая модель, испытывавшаяся по программе «Orion»; Один из вариантов компоновки проекта «Helios»; Еще один проект космического корабля, использующего энергию ядерных взрывов - «Aldebaran». Рядом - для сравнения - трансатлантический лайнер «United States»

Идея Улама и Эверетта легла в основу проекта «Orion», над которым в 1958 г. начала работать калифорнийская корпорация «General Atomics». Под эту задачу выделил деньги и Пентагон, впрочем, не слишком большие. До атомных взрывов дело не дошло, испытывались лишь различные модели дисков и экранов. Поначалу участники проекта были исполнены такого оптимизма, что всерьез надеялись запустить атомный корабль к Сатурну не позже 1970 г. Но в начале 1960-х министр обороны США Р. Макнамара пришел к выводу, что в военном плане эта идея бесперспективна. В 1963 г. СССР, США и Великобритания договорились о запрете всех ядерных взрывов, за исключением подземных. В результате, «Orion» вступил в противоречие с международным правом и годом спустя прекратил свое существование. Обошелся он в целом в $11 млн.

Был еще проект «Helios», для реализации которого также предполагалось применять ядерную взрывчатку. Его разработчики предлагали подрывать атомные заряды не вне, а внутри корабля, в заполненной водой сферической камере из термостойкого материала. Образовавшийся при взрыве пар должен был выбрасываться через сопло и разгонять ракету.

Дальше всего в США зашли работы, начатые в рамках проекта «Ядерные двигатели для транспортных ракет» (NERVA — Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). Формально он был одобрен Комиссией по атомной энергии в ноябре 1955 г., хотя всерьез его стали осуществлять только два года спустя. Конечные цели проекта NERVA не разъяснялись.

В конце концов было решено построить два пилотируемых корабляс ядерными двигателями, которые в начале 1980-х доставили бы 12 американских астронавтов на Марс и возвратили их назад на Землю. Начиная с 1959 г., в рамках этого проекта с разной степенью успеха были опробованы экспериментальные ядерные реакторы «Kivi», «Phoebus», «PEWEE» и NF-1. В 1968 г. состоялись стендовые испытания прототипа будущего ракетного двигателя «XE Prime» мощностью 1100 МВт, и дело уже шло к изготовлению образца для летных испытаний. Однако в 1972 г. программу закрыли, сочтя ее чересчур дорогой и практически ненужной. К этому времени американское руководство перестало считать отправку астронавтов на Марс возможным козырем в космическом соревновании с СССР.

Стенды для испытания двигателей по программе NERVA


Стенды для испытания двигателей по программе NERVA 

В последней четверти ХХ в. NASA не занималось разработкой ядерных ракетных двигателей. Министерство обороны США еще некоторое время сохраняло опытно-конструкторскую программу «Космические ядерные энергетические двигатели» (SNAP — Space Nuclear Thermal Propulsion), но в 1992 г. ее финансирование полностью прекратили. В общей сложности на все эти проекты было истрачено около $1.4 млрд.

«ПОЕХАЛИ!»

30 июня 1958 г. ЦК КПСС и Совет министров СССР приняли постановление о разработке в ОКБ-1 С.П. Королева ракет различного назначения с ядерными двигателями. Создание двигателей поручалось КБ В.П. Глушко и М.М. Бондарюка. Полтора года спустя, 30 декабря 1959 г., С.П. Королев утвердил эскизные проекты трех ракет — межконтинентальной баллистической и двух носителей, тяжелого и сверхтяжелого классов. С «высоты» современных знаний любопытно, что в качестве рабочего тела атомного двигателя наши конструкторы тогда рассматривали отнюдь не водород, а аммиак, или его смесь со спиртом!

Прорабатывались две схемы, «А» — просто с разогревом рабочего телав реакторе, и «Б» — с последующим сгоранием раскаленных компонентов топлива в камере сгорания. Вторая схема давала выигрыш в тяге, но проигрывала в скорости истечения, и была отвергнута.

По результатам эскизного проектирования создание одноступенчатой ядерной баллистической ракеты, способной при стартовом весе 87-100 т доставить 2,7-4 т на дальность 14000 км было признано нецелесообразным («керосиновая» двухступенчатая Р-9, проектирование которой началось тогда же, при стартовой массе 80 т доставляла 1 т на 16000 км). Носители же, при стартовой массе, соответственно, 880 и 2000 т, должны были выводить на околоземную орбиту 40 и 150 т. Однако, несмотря на немалый объем предварительной работы (только отчет Института атомной энергии, подписанный И.В. Курчатовым, насчитывал более десятка увесистых томов, а темой занимались еще Физико-энергетический институт, НИИ тепловых процессов, несколько материаловедческих организаций — список будет длинным), никакого «железа» еще не было — первые эксперименты на реакторе ИГР-1 начались только в 1961-м. Соответственно, когда появятся реальные двигатели, сказать пока не мог никто, ракеты же нужны были — как всегда — срочно. Тем более, что вскоре стало ясно: 40 т — груз, доступный и химической ракете, а 150 т — и сейчас не всем понятно, для чего нужно…

СХЕМА «В»

И программа ЯРД была отнесена к работам на далекую перспективу. В головном «двигательном» НИИТП их разработку возглавил Виталий Михайлович Иевлев (1926-1990), выступивший с идеей двигателя схемы «В» — с ядерным реактором с газофазной активной зоной (темой очень заинтересовался В.П. Глушко)…

Немного теории. Ракетный двигатель характеризуется двумя параметрами: тягой и скоростью истечения рабочего тела. Первый — количественный, и, в принципе, определяется размерами агрегата, а вот второй — качественный. Он пропорционален корню квадратному из температуры рабочего тела в двигателе (и обратно пропорционален молекулярной массе рабочего тела). Так вот, атомная энергия, конечно, способна нагреть рабочее тело куда сильнее, чем горение. Но… ограничителем становится температура плавления самого ядерного топлива, тепловыделяющих элементов. По условию нерасплавления активной зоны реально достигнутая скорость истечения ЯРД — 9,1 км/с, теоретически — около 10 км/с (для справки: лучший ЖРД дает 4,2 км/с). Понятно, что — ежели бы активная зона была газообразной, эффективность ЯРД выросла бы еще в 2-3 раза (не забудем, что корпус-то с соплом в любом случае должен остаться твердым). Кроме того, в газофазной активной зоне резко повышается интенсивность нагрева рабочего тела (не по поверхности ТВЭЛов, а по всему объему), что позволяет и тягу увеличить в 2-2,5 раза… Однако при этом встает совершенно неразрешимая проблема: как избежать выноса частичек ядерного топлива из двигателя?3

Модельные испытания показали, что предложенная Иевлевым схема движения плазмы разной плотности, при которой более плотная — урановая — остается в реакторе, эффективна, но 100% гарантии не дает, а значит, ни в верхней атмосфере, ни на низких орбитах такой двигатель запускать нельзя… А ведь в 1963 г., газофазный двигатель рассматривался как крайне интересная альтернатива для установки на вторую ступень носителя Н1! Теоретические и модельные исследования по газофазному ЯРД продолжались в Советском Союзе до конца 1980-х — слишком захватывающие перспективы открывало бы его применение в космосе.

ВЗРЫВОЛЕТ

К этому же времени относится еще один советский проект атомного космического корабля, кстати, показывающий, что атомщики одинаковы во всем мире. В 1962 г. А.Д. Сахаров предложил космический корабль ПК-5000, аналогичный «Orion» (5000 т — стартовая масса). Предполагалось, что с экипажем в 10-20 человек ПК-5000 сможет, стартовав с поверхности Земли, летать по всей Солнечной системе. В систему регенерации и жизнеобеспечения планировали включить биоконтур с хлореллой. Как «Orion» и «Helios», ПК-5000 был «сбит до взлета» Московским договором 1963 г. о запрете ядерных испытаний в атмосфере, под водой и в космосе.

Современная реконструкция космического корабля ПК-5000: 1 — отсек управления; 2 — отсеки экипажа; 3 — заряды для основного двигателя; 4 — топливо вспомогательных ЖРД; 5 — система подачи зарядов; 6 — система демпфирования; 7 — вспомогательные ЖРД, 8 — экран диаметром 15-25 м; 9 — стартовый стол

МЕДЛЕННО. НО ВЕРНО

А разработка ЯРД между тем продолжалась, но… Шла она весьма неторопливо, по принципу «поагрегатной отработки». Считалось, что атомные ракеты могут найти применение только в межпланетных программах, а с их реализацией не торопились. Зато провели глубокие исследования процессов в реакторе, отработали конструкцию ТВЭЛов.

Принятая в СССР конструкция двигательного реактора радикально отличается от американской. Заокеанские атомщики использовали гомогенную активную зону — губку из равномерно перемешанных ядерного горючего и замедлителя, сквозь поры которой прогоняется нагреваемое рабочее тело. Это проще конструктивно и технологически, но таким реактором очень трудно управлять и совершенно невозможно отрабатывать по частям. В нашей стране на такую схему посмотрели — и отказались. Все дальнейшие работы велись по гетерогенной схеме активной зоны — с отдельными ТВЭЛами, замедлителем, управляющими элементами.

На Семипалатинском испытательном полигоне — СИПе — в 1959-м начала строиться и в 1961 г. заработала стендовая база НИИТП. В ходе испытаний на газообразном теплоносителе температура активной зоны в реакторе ИВГ-1 была доведена до 3100 К, что позволяло обеспечить удельный импульс 9,1 км/с. В конце 1960-х на другой площадке СИПа соорудили комплекс полноразмерной отработки ЯРД «Байкал-1», на котором с 1970 по 1988 гг. проведено около 30 «горячих» пусков реакторов.

К сожалению, режимы были модельные, поскольку на ядерном полигоне так и не смонтировали системы работы с жидким водородом. Эту часть испытаний провели на стендах двигательных НИИ и КБ, роль ТВЭЛов «играли» электрические нагреватели. Поэтому, несмотря на то, что натурных огневых испытаний ЯРД в СССР не было, отечественные специалисты вполне обоснованно заявляют о том, что двигатели Воронежского КБ «Химавтоматика», готовы к полету.

АЛЬТЕРНАТИВА

И эти же работы позволили академику А.П. Александрову сделать весьма обнадеживающее заявление…

17 февраля 1976 г. ЦК КПСС и Совет министров СССР приняли постановление No132-51 «О создании многоразовой космической системы в составе разгонной ступени, орбитального самолета, межорбитального буксира-корабля, комплекса управления системой, стартово-посадочного и ремонтно-восстановительного комплексов и других наземных средств, обеспечивающих выведение на северо-восточные орбиты высотой до 200 км полезных грузов массой до 30 т и возвращения с орбиты грузов массой до 20 т» — короче, о создании «Бурана». «Буран» вызывает бурные споры о своей концепции, но молчаливо признается, что технические решения выше любой критики. Однако это, к сожалению, не так. Сейчас можно утверждать, что куда более перспективной альтернативой «Бурана», способной перевернуть не только развитие мировой космонавтики, но и историю нашей планеты, был бы атомный воздушно-космический самолет В.М. Мясищева М-19.

После восстановления в 1966 г. самостоятельного (но гораздо менее мощного, чем раньше) КБ, Мясищеву были поручены такие темы, как изучение систем управления пограничным слоем. Однако Владимир Михайлович развил бурную деятельность, предложив семейство самолетов короткого и вертикального взлета, самолет-перехватчик высотных аэростатов, принял участие в конкурсе стратегических бомбардировщиков, включился в работы по государственной программе освоения водородного топлива «Холод»…

Но воздушно-космическим самолетом Мясищев заниматься не торопился, прекрасно зная о его врожденном недостатке — меньшей по сравнению с ракетой-носителем массовой эффективности, требующей революции в материаловедении. Выход конструктор увидел в предложении руководителя группы в ЦНИИ-50 (головной институт космических войск) О.В. Гурко4.

В завершенном виде концепция М-19 выглядит так. Взлет и первоначальный разгон 500-тонный ВКС совершает как атомный самолет с двигателями замкнутого цикла, причем в качестве теплоносителя, передающего тепло от реактора к турбореактивным двигателям (10 х 25,0 т), служит водород. По мере разгона и набора высоты, водород начинает подаваться в форсажные камеры ТРД, а потом — и в прямоточные двигатели. Наконец, на высоте 50 км, при скорости полета, большей 16 М, включается атомный ракетный двигатель (схемы «А») тягой 320 т, завершающий выход на рабочую круговую 185-км орбиту. Полезный груз предполагался в 40 т!

Кстати, использование водорода (конечно, жидкого) и как рабочего тела ЯРД, и как теплоносителя, решает еще одну проблему: водород в реакторе не активируется, и, соответственно, радиоактивного заражения не создает. Естественно, те же 40 т М-19 мог и спустить с орбиты, и, опять-таки, в режиме атомного самолета, вернуться на свою базу с любого витка. Мог и выполнить тот пресловутый «нырок» в атмосферу с маневром по курсу и возвращением на орбиту, который так никогда и не совершил «Шаттл», и которого так боялись наши военные.

При некотором уменьшении полезного груза, аппарат без труда достиг бы любой точки околоземного космоса вплоть до окололунной орбиты. И неотъемлемой частью корабля оставалась ядерная энергоустановка, позволяющая решать в космосе такие задачи, которые потенциальным заказчикам и во сне не снились…

Конечно, угроза загрязнения местности при падении аварийного самолета оставалась, и для ее предотвращения корпус реактора с круговой защитой должен был мяться, но не терять герметичности при ударе о землю со скоростью 300 м/с, что значительно превышает скорость падения обломков на землю с любой высоты при любой аварии…

Согласно предложенной Мясищевым программе, при начале работ в середине 1970-х, в начале 1980-х уже можно было построить летающие лаборатории для отработки атомных двигателей и экспериментальные гиперзвуковые аппараты. Это уже через несколько лет дало бы, помимо прочего, бомбардировщик класса Ту-160, но с втрое большей скоростью. Даже в случае неудачи дальнейших — «атомных» — работ, он послужил бы надежной основой для авиакосмической системы, аналогичной «Спирали» («ТМ» №1, 1993), FALCON («ТМ», №10, 2005) или SHAAFT («ТМ», No7, 2000), и не вызывавшей таких сомнений в своей эффективности, как МАКС (там же). И только это было бы уже революцией в космическом транспорте…

Кстати, предложенную мясищевцами аэродинамическую компоновку следует считать если и не идеальной, то близкой к тому: схема имеет дозвуковое аэродинамическое качество >7,0 а гиперзвуковое — 3,0 (для сравнения, у того же «Бурана» эти величины равны, соответственно, >5,0 и 1,5). Впрочем у нее есть «узкое место» — криогенные «сиамские» баки, образованные пересечением нескольких конусов. Владимир Михайлович подстраховался и предложил на всякий случай более простую технологически схему, как раз-таки похожую на будущий «Буран». Практика показала дальновидность такой подстраховки: четверть века спустя именно неудача в изготовлении криогенных «сиамских» баков погубила американский одноступенчатый ВКС Х-33…

А в конце 80-х (то есть тогда же, когда — реально — и «Буран») залетали бы и серийные образцы атомного ВКС. Именно при обсуждении этой программы в 1974 г. академик А.П. Александров заявил, что серийный образец ядерного двигателя с требуемыми характеристиками можно сделать за 10 лет!

Очевидно, что уже десяток М-19 обеспечил бы весь грузопоток «Земля — орбита» до середины XXI в. Незанятые «Бураном» ресурсы ракетно-космических предприятий были бы обращены на разработку и выпуск блоков орбитальных станций и новых спутников (которые при такой транспортной системе были бы уже совсем другими). Не потребовался бы и Ту-160, а военные возможности Советского Союза с М-19 выглядели бы совершенно иначе… Это был бы настоящий «асимметричный ответ», «обгон навсегда». И не случилось бы Чернобыльской катастрофы, не было бы последовавшей за ней антиатомной (и антитехнической) истерии. В самом деле, требуемое расширение работ по атомной энергетике, предполагаемое расширение использования жидкого водорода потребовало бы — вопрос существования! — резкого повышения культуры производства ВО ВСЕЙ промышленности страны. А ведь именно ее — культуры производства — отсутствие и стало главной причиной известнейшей ядерной катастрофы. Да и не только ее.

Ядерный ракетный двигатель РД-0410

Но «на самом верху» думали о другом. Ведь революционный проект объединял четыре (!) задачи: нужно было создать атомный сверхзвуковой самолет, гиперзвуковой самолет на криогенном топливе, воздушно-космический аппарат и атомный ракетный корабль, причем — слитые в единой конструкции, объединяя достоинства и компенсируя недостатки! А «Буран» предполагал решение только ОДНОЙ из этих ЧЕТЫРЕХ задач…

Постановление от 17.02.76. решало сразу несколько проблем. Помимо создания многоразовой космической системы, обеспечивалась профильная загрузка на ближайшие десятилетия сотен предприятий, от НПО «Энергия» до совершенно «некосмического» сызранского «Тяжмаша» (нашлось дело и КБ Мясищева — в составе НПО «Молния» ему поручили кабинный модуль «Бурана»)… Но результат «симметричного» ответа5 оказался никому не нужным, более того — своей бесполезностью поставил под вопрос существование отрасли вообще.

ПО-ДРУГОМУ — НЕ ПОЛУЧИТСЯ!

А работы по ЯРД в нашей стране с начала 1980-х начали сворачивать (тем более ускорился этот процесс после Чернобыля). Наконец, в 1990-м они были просто прекращены, причем повод нашелся совершенно казуистический: запретом назвали принятые годом ранее МАГАТЭ новые нормы радиационной безопасности космической техники!

Впрочем, строгость российских законов компенсируется необязательностью их выполнения… «Ядерные» и «двигательные» КБ во всеобщем развале постарались сохранить наработки и стендовую базу. На выставке «Авиадвигатель-96» воронежское КБХА показало ядерный ракетный двигатель РД-0410. Сегодня с еще большим основанием, чем на старте космической эры, можно утверждать: без ядерных двигателей, ядерной энергетики ОСВОЕНИЕ космического пространства невозможно!

1) Это лишь малая часть истории ЭРД. См. так же «ТМ» No2, 2006 г. — Ред.
2) Но главный их недостаток — наличие крайне опасных радиоактивных изотопов, которые, в отличие от реактора, нельзя выключить… — Ред.
3) Зато при аварийном разрушении газофазный реактор более безопасен, т.к. пары урана — практически, урановая плазма — мгновенно распыляются до очень низкой концентрации, не создавая заражения! — Авт.
4) Существует и другая версия зарождения проекта с другими действующими лицами, но… приходится опираться на рассекреченные данные. — Авт.
5) А то, что «Буран» был прежде всего ответом на «Space Shuttle», не скрывается уже давно, см., например, «ТМ» No2, 1999 г.

АТОМНЫЕ ТЯЖЕЛОВОЗЫ

МЕЖПЛАНЕТНЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ «ORION»: 1 - экран; 2 - амортизаторы; 3 - основной запас зарядов; 4 - места для дополнительного запаса зарядов или полезного груза; 5 - отсек; в котором экипаж находится на пассивных участках полета; 6 - аварийная капсула - убежище

МЕЖПЛАНЕТНЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ «ORION»: 1 — экран; 2 — амортизаторы; 3 — основной запас зарядов; 4 — места для дополнительного запаса зарядов или полезного груза; 5 — отсек; в котором экипаж находится на пассивных участках полета; 6 — аварийная капсула — убежище.

ПРОЕКТНЫЙ ОБЛИК КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ С ДВИГАТЕЛЕМ NERVA ДЛЯ ПОЛЕТА НА МАРС А) марсианский взлетно-посадочный корабль: 1 - кабина экипажа; 2 - взлетная ступень; 3 - посадочная ступень; 4 - жилые помещения; Б) атомный ракетный блок: 1 - ядерный ракетный двигатель; 2 - бак с рабочим телом; 3 - стыковочный узел; В) межпланетный космический корабль: 1 - атомные ракетные блоки; 2 - обитаемые отсеки; 3 - марсианский взлетно-посадочный корабль; 4 - автоматические зонды

ПРОЕКТНЫЙ ОБЛИК КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ С ДВИГАТЕЛЕМ NERVA ДЛЯ ПОЛЕТА НА МАРС А) марсианский взлетно-посадочный корабль: 1 — кабина экипажа; 2 — взлетная ступень; 3 — посадочная ступень; 4 — жилые помещения; Б) атомный ракетный блок: 1 — ядерный ракетный двигатель; 2 — бак с рабочим телом; 3 — стыковочный узел; В) межпланетный космический корабль: 1 — атомные ракетные блоки; 2 — обитаемые отсеки; 3 — марсианский взлетно-посадочный корабль; 4 — автоматические зонды.

АТОМНЫЙ ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКИЙ САМОЛЕТ М-19: длина (без сбрасываемого хвостового отсека) - 69,0 м; размах крыла - 50,0 м; площадь несущей поверхности - 1000 м2; высота - 15,2 м; размеры грузового отсека - 20.0х4.0х4.0 м; объем - 320 м3; стартовая масса - 500.0 т; полезный груз - 40.0 т на орбиту 185 км; запас жидкого водорода - 220.0 т; мощность ядерного реактора в зависимости от режима полета - 2100 - 15600 МВт; турбореактивные атомные двигатели - 10х25.0 т; ядерный ракетный двигатель - 1х320.0 т; потребная длина ВПП - 4.0 км; экипаж - 3-7 чел. Цифрами обозначены: 1 - кабина экипажа; 2 - двигатели системы ориентации; 3 - манипуляторы; 4 - створки грузового отсека; 5 - полезный груз; 6 - водородные баки; 7 - теплозащитные панели; 8 - запасы топлива двигателей ориентации; 9 - шасси; 10 - баки системы орбитального маневрирования; 11 - сопло ядерного ракетного двигателя; 12 - двигатель орбитального маневрирования; 13 - реактор с защитой; 14 - ядерные турбореактивные двигатели; 15 - элементы конструкции; 16 - жилой отсек.

АТОМНЫЙ ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКИЙ САМОЛЕТ М-19: длина (без сбрасываемого хвостового отсека) — 69,0 м; размах крыла — 50,0 м; площадь несущей поверхности — 1000 м2; высота — 15,2 м; размеры грузового отсека — 20.0х4.0х4.0 м; объем — 320 м3; стартовая масса — 500.0 т; полезный груз — 40.0 т на орбиту 185 км; запас жидкого водорода — 220.0 т; мощность ядерного реактора в зависимости от режима полета — 2100 — 15600 МВт; турбореактивные атомные двигатели — 10х25.0 т; ядерный ракетный двигатель — 1х320.0 т; потребная длина ВПП — 4.0 км; экипаж — 3-7 чел. Цифрами обозначены: 1 — кабина экипажа; 2 — двигатели системы ориентации; 3 — манипуляторы; 4 — створки грузового отсека; 5 — полезный груз; 6 — водородные баки; 7 — теплозащитные панели; 8 — запасы топлива двигателей ориентации; 9 — шасси; 10 — баки системы орбитального маневрирования; 11 — сопло ядерного ракетного двигателя; 12 — двигатель орбитального маневрирования; 13 — реактор с защитой; 14 — ядерные турбореактивные двигатели; 15 — элементы конструкции; 16 — жилой отсек.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА КОМБИНИРОВАНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ М-19: 1 - турбореактивный двигатель; 2 - водородная турбина; 3 - водородный компрессор; 4 - ядерный реактор; 5 - водород из бака; 6 - гиперзвуковое сопло; 7 - форсажная камера; 8 - гиперзвуковой прямоточный двигатель; 9 - турбина; 10 - теплообменник; 11 - компрессор; 12 – воздухозаборник.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА КОМБИНИРОВАНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ М-19: 1 — турбореактивный двигатель; 2 — водородная турбина; 3 — водородный компрессор; 4 — ядерный реактор; 5 — водород из бака; 6 — гиперзвуковое сопло; 7 — форсажная камера; 8 — гиперзвуковой прямоточный двигатель; 9 — турбина; 10 — теплообменник; 11 — компрессор; 12 – воздухозаборник.

Автор:  Сергей Александров Год:  2006 Номер:  04

1837. Мобильные АЭС

Датский стартап предложил строить для развивающихся стран плавучие АЭС

Датский стартап Seaborg Technologies предложил выпускать плавучие АЭС, которые будут снабжать энергией развивающиеся страны.

Компания планирует оснастить корабли небольшими ядерными реакторами, которые могут вырабатывать электроэнергию и передавать ее на материк. Первое судно такого типа начало поставлять тепло и электроэнергию в российский порт Певек в Восточно-Сибирском море в декабре 2019 года.

Seaborg Technologies считает, что это может сделать дешевую ядерную электроэнергию альтернативой ископаемому топливу во всех развивающихся странах уже к 2025 году. Об этом сообщает The Guardian. Актуальное:

Большинство развивающихся стран не могут использовать ядерную энергию, потому что для этого требуется соблюдение строжайших требований безопасности для предотвращения ядерных аварий, а также потому что соответствующие технологии могут быть использованы для создания ядерного оружия.

Seaborg Technologies привлекла около 20 млн евро от частных инвесторов, включая датского миллиардера Андерса Хольха Повлсена, и получила на этой неделе первое из необходимых разрешений от Американского бюро судоходства. Компания рассчитывает к концу 2022 года начать принимать заказы на плавучие АЭС, которые будут построены на верфях Южной Кореи.

Международное энергетическое агентство заявило, что растущий спрос на электроэнергию — из-за роста населения мира и повышения уровня благосостояния — опережает рост возобновляемых источников энергии и увеличивает зависимость от ископаемого топлива.

«Масштабы роста спроса на энергию в развивающихся странах ошеломляют, — сказал исполнительный директор Тролс Шёнфельдт. — Если мы не сможем найти энергетическое решение для этих стран, они перейдут на ископаемое топливо, и мы, конечно, не сможем остановить изменение климата».

Однако эксперты в области ядерной энергетики предостерегают от поспешных решений. Плавучие АЭС, по их мнению, они сохраняют «все недостатки и риски более крупных наземных атомных электростанций», при этом работа в открытом море чревата дополнительными опасностями из-за штормов и цунами.

Разработчики утверждают, что усовершенствованный реактор для плавучей АЭС спроектирован так, чтобы в случае аварии радиоактивный материал образовывал твердую породу за пределами активной зоны реактора и не мог бы рассеиваться в воздухе или в море как опасный газ или жидкость.

Фото: ТАСС источник:https://naukatv.ru/news/datskij_startap_predlozhil_stroit_dlya_razvivayuschikhsya_stran_plavuchie_aes?utm_campaign=main&utm_referrer=https%3A%2F%2Fpulse.mail.ru&utm_source=pulse_mail_ru

Четвероногого робота Boston Dynamics отправили в Чернобыльскую зону отчуждения
В Китае запущена термоядерная установка нового поколения

1830. Третье обращение президенту

Президенту России

Путину Владимиру Владимировичу

Тел 8 495 625 35 81

От ветерана труда, автора сайта защиты Человечества https://mirah.ru

Денисова Владимира Дмитриевича

123592, Москва, улица Кулакова,….

Тел. 8-915-292-52-29, e-mail: denisov-vd@mail.ru,

Уважаемый Владимир Владимирович!

4 года назад я открыл сайт космических путешествий mirah.ru.

Сайт посвящен важнейшей и актуальнейшей проблеме спасения Человечества и планеты Земля от неминуемой гибели, если люди будут продолжать бездействовать, зная о дюжине глобальных опасностей, которые уже погубили несколько цивилизаций на Земле.

Я, как и Иисус Христос, или волонтер Вооруженных сил России, работаю на своем сайте за свой счет неработающего пенсионера, и не получаю никакой поддержки ни от Президента РФ, Ни от Роскосмоса, ни от меценатов, ни от спонсоров и Генеральных директоров космических центров и лидеров партий, которые могли бы взять наказы моего сайта в свои программы, чтобы стать ведущей партией на планете Земля. Это ключевая идея политики России, которая позволит ей повести земную Цивилизацию за собой.

К сожалению потребительское общество жирует, сюицидствует. На Земле 36 горячих точек с военными конфликтами внедрения «демократии» Россия окружена миллинной армией НАТОвских лабораторий, называемых санитарной зоной и идет третья мировая — беспощадная биологическая война, о чем я информирую россиян.

Я изобретатель СССР (50 авторских свидетельств на изделия двойного назначения) и России (4 патента на многоцелевые космические средства) и русский ученый и предложил на двух дюжинах международных конференций и на моем сайте проект универсальных многоцелевых космических кораблей (под легендой космических ковчегов) для защиты Земли от астероидов и комет и расселения людей на ближайшие планеты и превращения Человечества в неуничтожимую космическую цивилизацию.  Предлагается реализации серийного производства.

Мне нужна Ваша поддержка в вечном сохранении и работе моего сайта и помощь в сборе средств на реализацию моего проекта. Мой проект реально осуществим уже на современных технологиях с некоторой их модернизацией.

Мы с Вами можем зарегистрировать благотворительный фонд спасения Земли и Человечества. Собранные средства нужно будет в первую очередь направить на создание искусственного интеллекта проектирования предложенных универсальных средств и так далее до реализации проекта перехода человечества к стадии космической цивилизации, как планировал наш Константин Циолковский 100 лет назад.

Количество наукоемких рабочих мест проекта превышает 150 тысяч на срок более 30 лет работы до начала серийного производства кораблей и начала расселения людей на ближайшие небесные тела и далее без ограничений.

Общий объем работ в  зависимости от выбранного варианта составит от 200 миллиардов до триллиона долларов до момента начала серийного производства и расселения на соседние небесные тела. Участники проекта могут стать первыми триллионерами на Земле.

К сожалению из двух тысяч моих подписчиков и друзей в интернет-сети, на сайте зарегистрировались менее 100 подписчиков. Возможно в этом виноваты неадекватные пользователи, объявляющие мой сайт спамом, а также дебильная потребительская реклама, превращающая массу людей в жадное зомби.

Обращения о поддержке проекта я высылал Вам трижды, однако неизменно получаю отписки Ваших чиновников от Вашего имени, не утруждая себя показать Вам мои обращения, например № 1096160 от 14.10.2020:

Отписки:

А26-02-НО-109613591 на мои наказы Президенту. Наказы дополнительно открыто опубликованы на моем сайте https://mirah.ru/2020/12/05/1788-%d1%8f-%d0%b4%d0%be%d0%b1%d1%80%d0%be%d0%b2%d0%be%d0%bb%d0%b5%d1%86/,

А26-03-109606771 по моей проблеме обманутого дольщика, не получившего до сих пор купленную квартиру с отделкой в соответствии с Договором ДУ 11к1-88 от 1 ноября 2016 года, с просрочкой 3 года. Обращение было ранее опубликовано на моем сайте в открытом обращении Президенту и Конституционный суд в записи: https://mirah.ru/2020/03/30/1477-%d0%bc%d0%b8%d1%82%d0%b8%d0%bd%d0%be-02/; Обращение на сайте вообще никто не заметил.

А26-07-109608371 о повышении пенсии русскому ученому и изобретателю отработавшему 53 года на госпредприятии оборонной и космической отрасли, что можно признать и альтернативной службой. 5 моих изобретений и технологии внедрены на изделиях двойного назначения: РН «Протон», ОС «Салют», ОС МИР, МКС, КРК «Ангара», РБ «Бриз-М», 12КРБ. Пенсионный фонд голословно заверяет меня, что рассчитал пенсию по наивыгоднейшему варианту, не предоставляя расчетов по двум другим вариантам.

А26-15-109616071, о присвоении мне воинского звания за альтернативную службу на госпредприятиях оборонной и космической отрасли. (Повторяю, что 5 моих изобретений и технологии внедрены на изделиях двойного назначения: РН «Протон», ОС «Салют», ОС МИР, МКС, КРК «Ангара», РБ «Бриз-М», 12КРБ). Подробности в обращении.

№94-898863 от 11.12.2019 о поддержке инновационного проекта -. отписка А26-09-127291971; повторно в письме № 1096160 от 14.10.2020.

Подчеркиваю, что для уменьшения объема бумаг письма № 1096160 от 14.10.2020, мои личные данные, вся история и приложения к обращениям были упакованы на соответствующих разделах диска на компакт-диске, стоимостью содержимого диска около семи миллионов рублей. Я разрешил сделать копии диска или выборки для рассмотрения в соответствующих специализированных инстанциях по назначению. Однако Ваш советник С.Мясоедов оболгал меня, заявив, что я не представил документов о предшествующих рассмотрениях моих заявлений в судах и ведомствах и, не показывая их Вам, разослал мои повторные жалобы без приложений по ведомствам, которые соответственно ответили мне издевательскими отказами в рассмотрении по причине непредставления копий документов о предыдущих рассмотрениях и опять посылают меня в суды. Фотокопии этих документов в электронном виде, в соответствии с текущими требованиями по работе на удаленке, находятся на компакт дисках, которые в двух экземплярах были вложены в заказное письмо № 1096160 от 14.10.2020с соответствующими ссылками в текстах заявлений и обращений.

Прошу Вас стать моим партнером и спонсором во всемирно необходимом триллионном проекте серийного производства многоцелевых многоразовых космических комплексов.

Прошу Вас предоставить мне двухкомнатную квартиру в Москве (СЗАО или ЗАО) взамен купленной, но недоделанной, для создания условий моей работы над проектом в самоизоляции или распорядиться о завершении отделки моей купленной квартиры с выплатой мне застройщиком штрафа в размере 100% от цены договора (3 млн. руб. = три миллиона рублей).

Изобретатель СССР (50 АС), патентовладелец России (4патента),

автор сайта космических путешествий и спасения Человечества: mirah.ru,

кандидат технических наук по проектированию летательных аппаратов,

Почетный ветеран труда КБ «Салют» ГКНПЦ им М.В.Хруничева,

награжденный государственными наградами ветеран труда России,

доброволец альтернативной службы Вооруженных сил России,

неработающий пенсионер

                                                                       Денисов В.Д.  16.12.2020

1805. ТЭМ не стоит на месте

Ядерный космический буксир в металле.

фермы для крепления систем охлаждения
фермы для крепления систем охлаждения
защитные экраны
защитные экраны
панели радиаторов систем охлаждения
панели радиаторов систем охлаждения
агрегатный отсек, внизу ионные двигатели
агрегатный отсек, внизу ионные двигатели
сложенные фермы
сложенные фермы
графика как оно должно выглядеть в космосе
графика как оно должно выглядеть в космосе

 Ролик с компьютерной графикой ядерного буксира от КБ «Арсенал»

 Как мне подсказывает , более компетентный в области космонавтики жж-ист и специалист по космической связи , господин vsatman888, что данная конструкция скорее всего не полетит в космос, а будет использоваться по видимому, как технологический макет на земле, для отработки, примерки, чтобы посмотреть как будет выглядеть и функционировать изделие в металле. А у  команды работающей над ТЭМом  впереди ещё самая интересная и сложная работа! 

 Нам же любителям космонавтики эти фото могут дать представление о возможном внешнем виде будущего космического корабля, на ядерной тяге. 


https://german-kmw.livejournal.com/112316.html

1762. Экспериментирую с видео

Образ моего межпланетного корабля не единственный на Земле. Человечество фантазирует, изобретает, показывает варианты в фантастических фильмах. В представленном ролике вы увидите десятки вариантов кораблей и буксиров, представленных увлеченными людьми.

Например в городе Гагарине в местных музеях Вы сможете увидеть галереи детских рисунков, посвященных освоению космоса и представленных на многочисленные конкурсы.

https://mirah.ru/wp-content/uploads/2020/10/Вперед-на-ближайшие-планеты-солнечной-системы.mp4

1761. Термоядерный реактор: начало сборки

Человечество готово использовать в мирных целях не только ядерную, но термоядерную энергию. Это управляемая звездная энергия. Ведь не секрет, что наше Солнце это непрерывный термоядерный реактор.

Смотрите новости на:

https://www.kommersant.ru/doc/4501964?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com&utm_campaign=dbr

Сибирские физики принимают участие в создании источника чистой и дешевой энергии

Журнал «Коммерсантъ Наука» №24 от 30.09.2020, стр. 14

В середине августа 2020 года весь мир узнал о начале сборки реактора ИТЭР — крупнейшего международного проекта современности, воплощении человеческой мечты о дешевой и экологически безопасной, или зеленой, энергии. Подробнее о проекте и участии в нем российских ученых, в частности сотрудников Института ядерной физики им. Г. И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук, рассказал советник директора ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук Александр Бурдаков.

Море зеленой энергии

— Инициатором этой работы выступил академик Евгений Велихов еще в разгар перестройки в СССР,— вспоминает ученый.— Тогда же Михаилу Горбачеву удалось договориться с Рональдом Рейганом о совместном создании термоядерного реактора. Соединенные Штаты Америки в консультациях с Японией и Европейским сообществом выдвинули предложение относительно того, каким образом осуществлять такую деятельность. Уже в 1988 году началась фаза концептуального проектирования, затем был создан технический проект.

К участникам проекта присоединились Китай, Корея и Индия. Местом строительства выбрали юг Франции, неподалеку от Марселя, где находятся французский ядерный центр Кадараш и Комиссариат по альтернативным видам энергетики CEA. Кроме большого опыта в области создания оборудования для ядерной энергетики для строительства ИТЭР нужен был участок, доступный для крупного судоходства, поскольку масса деталей реактора составляет сотни тонн и превышает допустимые пределы возможностей наземных видов грузового транспорта.

Первый прообраз термоядерного реактора — ТОКАМАК (тороидальная камера с магнитными катушками) — был изобретен и построен в СССР в 1954 году. Она представляет собой обмотанную магнитными катушками вакуумную камеру, внутри которой находится плазма, нагретая до десятков миллионов градусов. С того момента как в СССР появился первый работающий ТОКАМАК, в мире начался настоящий бум в области физики плазмы. Все поняли, что создание настоящего термоядерного реактора позволило бы отказаться от всех остальных видов энергии, прекратить сжигание топлива и выбросы в атмосферу двуокиси углерода и целого списка других вредных веществ. Непрерывно горящая плазма, процесс горения которой однажды вышел бы в режим самоподдержания — а именно это и должно произойти в ИТЭР, правда, на короткие промежутки времени,— это была бы победа над ресурсоемким производством энергии, над добывающей промышленностью, выкачивающей из недр все мыслимые и немыслимые ресурсы — уголь, нефть, газ. Никаких ресурсов, ноль выбросов и целое море энергии.

Лед и пламя

Эйфория после взрыва водородной бомбы, который показал термоядерную энергию в действии, прошла после того, как выяснилось, что управление горением плазмы — задача крайне сложная. Дело в том, что плазма, которая состоит из газовой смеси двух изотопов водорода — дейтерия и трития, должна иметь температуру горения 100 млн градусов. Такая температура на период длительностью несколько секунд была неоднократно достигнута в качестве пиковой отметки на установках термоядерной энергии в Европе, Японии, США, Корее и Китае. Удержание такой температуры на большие периоды времени, а в идеале — в постоянном режиме, должно происходить благодаря постоянному магнитному полю, которое может быть обеспечено только при условии, что магнитные катушки сделаны из сверхпроводящих материалов. Но сверхпроводники хорошо работают как раз при отрицательных температурах, то есть при 4 К, или минус 270 °С. Причем эти объекты — ледяной и горящий — внутри установки расположены всего в нескольких метрах друг от друга. Для термоизоляции этих двух объектов используются сложные системы магнитного поля. Тем не менее вопрос термоизоляции — далеко не самый сложный среди целого ряда других технических проблем. Одна из таких проблем — это чистота плазмы, которая в ходе своего горения довольно быстро загрязняется, несмотря на то что оно происходит в сверхчистой вакуумной камере. Дело в том, что плазма не всегда горит равномерно, а зачастую локализуется около стенки камеры и начинает расплавлять ее. Как только в плазме появляются элементы примеси, эта примесь становится источником тормозного излучения. Тормозным оно называется, поскольку его испускает быстрая заряженная частица, которая тормозит в электрическом поле и при этом рассеивается. Если таких частиц примеси оказывается больше определенного количества, плазма не может продолжать гореть.

«Приемный пункт» для плазменной струи — это дивертор, который смонтирован внутри камеры. Струя плазмы поступает в него не постоянно, а импульсно. В пиковых моментах дивертор работает на предельной температуре, при которой он также может плавиться и портить плазму. Материалы изготовления первой (самой внутренней и, соответственно, самой горячей стенки) реактора — это одна из ключевых проблем проекта ИТЭР. Из всей таблицы Менделеева ученые выбрали для стенки вакуумной камеры реактора самые термостойкие материалы. Еще каких-то пять лет назад эту миссию выполнял углерод, но в ходе экспериментов он не оправдал ожиданий: после каждого импульса плазменной струи от углеродных стенок поднималась пыль, которая накапливала в себе тритий, сорбируя его из газовой изотопной смеси, нарушая тем самым ее состав. Кроме того, тритий токсичен и должен полностью выгорать либо циклически возвращаться в камеру, а, впитываясь в углеродную пыль, он таким образом накапливался. Тогда выбор материалов пал на бериллий для стенок камеры и вольфрам для дивертора. Бериллий — самый легкий из всех термостойких элементов и, конечно, очень дорогой материал. Если на этом этапе мы вспомним, что размер дивертора соответствует примерно железнодорожному составу, то легко сможем ответить себе на вопрос о переносе сроков и кратном увеличении финансовых вложений в проект.

Обыкновенное чудо

Весь ИТЭР размером с маленький городок, примерно километр в диаметре, и каждый его метр начинен самым дорогим и надежным оборудованием. Недавно над реактором появилась крыша. Александр Владимирович показывает фотографию реактора, где на одном из этажей можно видеть крошечного человека. Точнее, увидеть-то его как раз нельзя, если заранее не знать, что он там стоит. Даже для не очень подробного описания всех деталей реактора понадобилась бы целая книга, поэтому широкому читателю для общего понимания можно пояснить, что ИТЭР — это гигантский водонагреватель. При термоядерной реакции выделяется главный носитель энергии — нейтрон, который нагревает носитель, а с этого носителя тепло уже забирает вода, поступающая в турбину, которая превращает энергию в электрическую. А самой плазме энергия придается альфа-частицами, которые выделяются при термоядерной реакции внутри нее же (плазмы). Собственно, термоядерная реакция и представляет собой горение очень разреженной (менее 1%) смеси газов, во время горения которой выделяются нейтроны и альфа-частицы. Плазме для поддержания горения не нужен внешний источник энергии: начиная с определенного коэффициента передачи энергии (q = 10), этот процесс становится циклическим, и она превращается в вечный двигатель.

Главная задача проекта ИТЭР — продемонстрировать длительное горение в стационарном импульсе. И решение этой задачи, с одной стороны, похоже на чудо, с другой — современной физике плазмы пока неизвестно, что может помешать этому чуду свершиться после стольких лет исследований и экспериментов.

Пока проект носит научный экспериментальный характер, поэтому им занимаются совместно многие страны. Когда из аббревиатуры исчезнет буква «Э» — «экспериментальный», создание реально работающего образца для нужд экономики станет задачей для каждой отдельно взятой страны. Наиболее крупные установки термоядерной энергии были созданы в Европе (Jet) и в Японии (JT-60). Свои небольшие ТОКАМАКи есть и в России, Корее, Китае, Индии, и в каждой из стран—участников международного проекта ИТЭР. И в каждой из перечисленных стран действует своя национальная программа развития атомной энергии, поскольку от практической готовности воспринять результат международного проекта напрямую зависят реализация и ее экономический эффект для этих государств.

Сроки запуска реактора за все эти годы много раз сдвигались, а суммы необходимых вложений увеличивались в разы. Изначально планировалась сумма €5 млрд, затем — €19 млрд. Тем не менее никто из стран-участников не только не отказался от реализации проекта мечты, но участников еще прибавилось: их ряды пополнил Казахстан. Никакие эпидемии вирусов, никакие санкции не остановили реализацию проекта. Самые большие поставки во Францию из российских институтов — у НИИ ЭФА им. Д. В. Ефремова. Оттуда через пять границ в самый разгар пандемии, когда везде действовал запрет на любые поставки, на грузовиках к реактору везли изготовленное оборудование по специальному разрешению от ЕС. Это были единственные работы, которые в общих интересах нельзя было останавливать.

Диагностика сердца ИТЭР

Россия строит чуть менее 10% реактора ИТЭР. Каждый день участники по несколько часов ведут обсуждение деталей проекта на онлайн-конференциях по темам, касающимся конкретных групп ученых и определенных стран. Автору этого текста пришлось покинуть кабинет как раз с началом такого онлайн-совещания, так и не успев задать эксперту всех вопросов. Зато интервью завершилось неожиданной экскурсией в чистый зал, где новосибирские физики уже сконструировали помещение для создания порт-плагов — бункеров размером с танк Т-60 и начиненных тысячами датчиков для измерения всех необходимых параметров горения плазмы. Это десятки тысяч видов различных измерений. Чаще всего это томографические измерения для постоянной фиксации и выявления различных характеристик плазмы. Через отдельные порты будет происходить собственно нагрев плазмы. Таких «танков» на реакторе 28, каждый — для решения своих задач. Все они будут закреплены непосредственно на вакуумной камере, поэтому их вес не должен превышать 50 тонн.

Четыре порт-плага (три верхних и один более крупный — экваториальный) создает Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. В каждом порт-плаге своими измерениями займутся разные группы ученых из нескольких стран. В порт-плагах, сделанных в Новосибирске, предстоит работать научным группам из России, Европы, Индии, Кореи и США. Задача сибиряков — интегрировать абсолютно разные технологии измерения в единый комплекс, при этом не превысив параметры порт-плагов ни по массе, ни по занимаемой площади внутри бункера. Ученые из ФТИ имени Иоффе планируют регистрировать в плазме атомы перезарядки, ученые из Кореи — измерять уровень ультрафиолетового излучения, а американские специалисты собираются проводить СВЧ-диагностику плазмы.

Организации из перечисленных стран-участниц займутся сборкой порт-плага непосредственно в ИЯФ СО РАН. Для сборки таких объектов нужны, с одной стороны, огромная грузоподъемность кранов для перемещения и различных манипуляций с многотонными комплектующими, с другой — необходимо чистое помещение, чтобы на прецизионно точное оборудование не попала пыль. Зал с такими уникальными характеристиками, вероятно, будет похож на гигантскую операционную. Такое сравнение выглядит особенно уместно, если иметь в виду, что вакуумная камера с порт-плагами — это сердце ИТЭР, а постоянные измерения — это диагностика, необходимая для его жизни.

С этой целью в ИЯФ создали огромный зал и оснастили его подвесным краном и промышленными системами фильтрации поступающего воздуха. При открывании люка для загрузки оборудования с улицы из помещения наружу поступает сильный встречный поток воздуха, который не допускает попадания пыли внутрь зала. Первые испытания пройдут на макетах. Начало сборки запланировано на 2022–2023 годы.

На грани возможностей

Сложность конструкции порт-плага в том, что у датчиков внутри него должен быть обеспечен доступ к плазме, а у плазмы к датчику — нет. Port — «вход», plug — «пробка». То есть в сторону плазмы будет вход, а в сторону бункера пробка. Это как прикоснуться к огню и не обжечься, а точнее — измерить параметры горения плазмы, но не пропустить нейтронное излучение от нее к человеку.

Большая часть измерений предполагает обратную связь, то есть производится не только с целью контроля, но и для управления процессами горения. Например, можно следить за движением плазмы, чтобы с помощью магнитного поля не допустить ее прикосновения к стенкам вакуумной камеры,— из всех деталей реактора только вольфрамовый дивертор рассчитан на непосредственный кратковременный контакт с плазмой. Между тем, тепловые нагрузки на дивертор очень близки к предельным и даже превышают нагрузки на внутренние стенки жидкостного ракетного двигателя.

Дивертор — важнейшая часть вакуумной камеры, через которую из камеры постоянно с высокой скоростью уходит загрязненная заряженная плазма, которая очищается от примесей, нейтрализуется, охлаждается и возвращается обратно. Он покрыт сантиметровыми вольфрамовыми плиточками, внутри которых находятся трубки охлаждения. Масса одних только вольфрамовых плиток составляет 50 тонн. Причем конструкция выглядит так, что грань одной плитки должна лежать в тени предыдущей, чтобы не расплавиться. Несмотря на все использованные технические возможности для создания термоустойчивой конструкции, за весь срок службы ИТЭР дивертор будет полностью заменяться дважды, то есть каждые десять лет.

— Проект ИТЭР уникален тем, что он делается впервые в мире, и многие решения, которые в нем будут реализованы, тоже впервые появятся на свет,— подчеркнул Александр Бурдаков.— Особенно ценно, что это именно экспериментальный реактор, то есть ведется полностью научная работа, в которой участвуют все звенья — от таких государственных гигантов, как «Росатом», и научных институтов до аспирантов и студентов университетов, которые получают колоссальный опыт; публикуются десятки научных статей. Я уверен, что ИТЭР в будущем поможет спасти экономику и экологию нашей планеты, но сегодня это огромный шаг именно в науке, который мы синхронно делаем с зарубежными партнерами. Именно в ходе таких работ и возникают все ноу-хау, которые потом реализуются в обычной жизни в качестве различных приборов, программ, каких-то невероятных гаджетов. ИТЭР — это новое слово в отношении ко всем предыдущим научным установкам, которые в начале 2000-х называли «мегасайнс»,— наука, которая делается на гигантских установках и которую двигают гигантские усилия международного научного сообщества.

1732. Термояд на службу

Физики сделали первый шаг к разработке термоядерного космического двигателя

Исследователи продемонстрировали технологию достижения ядерного синтеза без применения массивного реактора, которая может послужить основой для разработки компактного термоядерного двигателя в будущем.

Для ядерного синтеза требуются чрезвычайно высокая температура, плотность и давление, которые заставят ядра атомов преодолеть их естественную склонность к отталкиванию друг от друга. На Земле это достигается с помощью специального оборудования: стелларатора или токамака.

Однако ученые из NASA недавно сообщили о разработке нового метода создания термоядерного синтеза, для которого требуется лишь немного металла с водородом и ускоритель электронов. Для экспериментов команда использовала куски эрбия и титана, которые под высоким давлением «загружались» газообразным дейтерием (изотопом водорода). Во время этого процесса их металлическая решетка начинала разрушаться, чтобы удержать дейтерий, из-за чего структура титана и эрбия становилась похожа на порошок.

В этот момент ученые использовали ускоритель электронов, выстреливая заряженными частицами в мишень из вольфрама, генерируя рентгеновское излучение. Эти высокоэнергетические фотоны фокусировали на образце металла, наполненном дейтерием. Когда излучение попадает на изотопы внутри образца, оно расщепляет их на протоны и нейтроны, которые разлетаясь, сталкиваются с другими атомами дейтерия.

Каскадный эффект в результате множества таких столкновений и взаимодействий приводит к образованию дейтрона, который движется с высокой энергией, достаточной для преодоления кулоновского барьера и слияния двух атомов в кристаллической решетке металла, электроны которой экранируют энергичную частицу изотопа, защищая ее от отталкивающего эффекта цели. Даже если дейтрон сталкивается с атомом металла, то в результате такой реакции также производится полезная энергия.

Хотя ученым предстоит провести еще множество исследований, но по их словам это открытие открыло путь к созданию компактного термоядерного двигателя для космических кораблей.

Для развития проекта сайта важна ваша поддержка, регистрируйтесь на сайте и ставьте лайки.

https://zen.yandex.ru/media/bitcryptonews/fiziki-sdelali-pervyi-shag-k-razrabotke-termoiadernogo-kosmicheskogo-dvigatelia-5f2db08303d6871d78e43037?&utm_campaign=dbr