Атомолет

[AAV]

Россия предлагает разработать атомолет
     Россия предлагает мировому сообществу реальный проект освоения дальнего космоса с использованием ядерных энергетических установок, чтобы уже в 2017 году отправить к Марсу пилотируемую экспедицию. Как заявил во вторник вице-президент Российского научного центра "Курчатовский Институт" академик Николай Пономарев-Степной на открывшейся в Москве международной конференции "Ядерная энергетика в космосе-2005", "Россия предлагает участникам проекта полета на Марс использовать российские разработки ядерных двигателей и ядерных установок.                                   
  "Если сейчас принять решение на международном уровне и начать работы, - считает главный конструктор Научно-исследовательского и конструкторского института им. Доллежаля Владимир Сметанников, - то к 2017 году мы сможем сделать такой двигатель и такую установку и отправить пилотируемую миссию на Марс". Дело в том, пояснил он, что "в 2017 году будет наблюдаться наилучшее противостояние Земли и Марса для реализации такого международного проекта". "Освоение ядерных технологий в космосе и их применение на практике не под силу ни одной даже самой технологически развитой стране мира и поэтому необходимо объединить усилия", - считают российские ученые.
     По словам Пономарева-Степного, на рубеже веков у международного сообщества "созрело понимание того, что освоение дальнего космоса невозможно без ядерного ракетного двигателя и реакторных установок, которые могут использоваться как для разгона межпланетных космических кораблей, так и для их энергообеспечения". Он напомнил, что в СССР, начиная с 60-х годов прошлого столетия, "велись разработки таких реакторов в военных целях и были созданы реальные образцы". Теперь, считает он, пришло время снова вернуться к этим работам, и "возможности России могут быть широко использованы". "В России работы по созданию реакторного двигателя не прекращались и идут в настоящее время на экспериментальном уровне", - отметил академик.

[Karen]

"Если сейчас принять решение на международном уровне и начать работы,...

Это большое "если"...но если бы случилось, Россия обогнала бы США на 13 лет.   Удачи!

[bibliograf]

Так и обогнали!
http://www.buran.ru/htm/gud%2026.htm
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/218/58.shtml
Только все стенды (и двигатели) остались на Семипалатинском полигоне в Казахстане!
Казахи распорядились ими по своему усмотрению - и теперь в Китае на полигоне
Лобнор работы по ЯРД продолжаются полным ходом! Но китайцы ничего не расскажут
о своих планах... 

[Karen]

Если только бюджетный топор не остановит прогресс как случилось с Jupiter Icy Moons Orbiter... Технология не большая проблема--это ассигнование денег. Как недавно сказал один моих учеников--почему не просто напечатать больше денег? Следовало обсуждение основной экономики и ценности денег. Жаль, что жизнь не так проста, и что все не считают космос приоритетом.

Как сказала раньше, искренно желаю успехи.

[anovikov]

Ну как бы, ЯРД были построены и в СССР и в США еще очень давно. Причем СССР по срокам существенно отставал - первые ЯРД в Штатах были испытаны еще в 50-е годы, а к началу 70-х были очень крутые конструкции, причем это были полноценные двигатели - с штатной системой подачи топлива, с соплом и системой его охлаждения. В СССР же первый и единственный законченный ЯРД (без сопла!) был испытал в середине 80-х. Он имел некоторое преимущество (примерно на 10%) по удельному импульсу по сравнению с американским, но зато имел гораздо меньший ресурс и отношение тяги к массе. Кроме того, и масштаб советского двигателя был меньше - у буржуев тяга измерялась десятками тонн. Их двигатель предназначался не только для глубокого космоса, но и для верхних ступеней обычных ракет, например модификация Сатурн-5 с NERVA вместо S-IVB.

Так что никакого превосходства СССР в этой области не было никогда.

Что же касается практического применения ЯРД в любой стране, то сейчас человечество до сих пор слишком напугано Чернобылем и по политическим мотивам ни одна страна на это не пойдет в ближайшие десятилетия. Nuclear electric propulsion может быть, ЯРД - нет.

[Sainton]

Существует несколько типов ЯРД, при этом различия в их конструкции довольно существенны, так о каком говорить?
Американцы уже проектируют ЯРД для полета на Марс, о его схеме же я не нашел ни слова, кто знает какие-нибудь источники по этому поводу?

[AAV]

Это большое "если"...но если бы случилось, Россия обогнала бы США на 13 лет. Удачи!

В  космосе наши ядерные энергетические установки (ЯЭУ) все-таки использовались. Важным этапом, например, было создание уникальных конструкций, получивших название "Топаз". Они загружаются ураном-235 и обеспечивают космический аппарат электроэнергией. Ядерные установки "Топаз" работали в 1987 году на спутниках "Космос-1818" и "Космос-1867". Позже наши ученые и конструкторы разработали проекты ЯЭУ второго и третьего поколений с электрической мощностью до 100 киловатт и выше и ресурсом 5 - 7 лет. Эти конструкции опережают лучшие зарубежные проекты, по крайней мере, на десятилетие. "На околоземной орбите работали уже около 30 наших ядерных энергетических установок (не считая изотопных), и здесь мы намного обогнали другие страны.

Если только бюджетный топор не остановит прогресс как случилось с Jupiter Icy Moons Orbiter... Технология не большая проблема--это ассигнование денег. Как недавно сказал один моих учеников--почему не просто напечатать больше денег? Следовало обсуждение основной экономики и ценности денег. Жаль, что жизнь не так проста, и что все не считают космос приоритетом.

Как сказала раньше, искренно желаю успехи.

Американское космическое агентство NASA заказало одной из крупных компаний разработку проекта нового ядерного ракетного двигателя. На реализацию весьма амбициозной программы "Прометей" Соединенные Штаты готовы в ближайшие пять лет израсходовать 1 миллиард долларов.
Американцы планируют, что строительство атомного космического корабля завершится к 2011 году. Атомолет предполагается направить (естественно, без экипажа) к спутникам Юпитера - Каллисто, Ганимеду и Европе.

[AAV]

Существует несколько типов ЯРД, при этом различия в их конструкции довольно существенны, так о каком говорить?
Американцы уже проектируют ЯРД для полета на Марс, о его схеме же я не нашел ни слова, кто знает какие-нибудь источники по этому поводу?

Как же будет работать ядерный движок?
Урановый ядерный реактор разогревает водород до 2500°C и тот, смешиваясь с кислородом атмосферы и сгорая при температуре 4000 °С, потащит корабль вперед
Конечно, это все возможно лишь в атмосфере Земли. А в открытом космосе аппарат будет двигать реактивная струя раскаленного водорода. Собственно, для рабочего вещества годится любой газ. А значит, вполне возможно, что космическая экспедиция накачает его на обратный путь в баки прямо из атмосферы Марса. Было бы чем разогреться...
Есть и более продвинутый вариант двигателя с ядерной топкой — на ионной тяге. В магнитной ловушке такой себе спокойный, совершенно инертный газ ксенон бомбардируется раскаленным потоком частиц. После чего с ободранными электронами вырывается из сопла со скоростью до 180 тысяч километров в час.?
Интересная деталь. Свой двигатель NASAвцы назвали с прицелом — Safe Attordable Fission Engine — «безопасный и дешевый двигатель на основе ядерного расщепления». Слово «безопасный» здесь появилось неспроста. Ведь даже специалисты не исключают возможности аварии ядерного котла, особенно на взлете. А если это случится, то мир сразу получит второй Чернобыль. Да и просто пробои в антирадиационной защите могут мгновенно убить весь экипаж. Вот почему, дабы минимизировать ущерб, запускать ядерный реактор будут лишь на высоте 10 тысяч метров. А до этого ракету потянет обычный химический двигатель. Кроме того, проект предполагает вывод на орбиту космолета в беспилотном режиме, а потом подсадку на него людей с помощью челноков.

[anovikov]

На самом деле второго Чернобыля никак не может получиться даже при полном разрушении активной зоны. Ведь в Чернобыле столь серьезные последствия были из-за того, что реактор на момент аварии подходил к концу кампании (6000 часов), т.е. все топливо имело очень большую степень выгорания и соответственно, много короткоживущих продуктов деления. Реактор ЯРД работает несколько минут или 1-2 часа, много продуктов он наработать в принципе не успеет. Можно примерно оценить количество продуктов деления - скажем РД-0410 имел мощность 200 МВт тепловых и работал час, РБМК имел мощность 3200 МВт тепловых и работал 6000 часов, значит общий объем продуктов деления будет в 96000 раз больше. Учитывая что из активной зоны на ЧАЭС вылетело 3% топлива - получаем в 2880 раз меньший объем радиоактивности, учитывая что наработка в РД-0410 происходит быстрее и исходя из обычного темпа падения активности извлеченных ТВС в бассейне выдержки, выходит ~в 1000 раз меньше, порядка десятков тысяч кюри. А полное разрушение активной зоны, с выбросом 100% веществ в атмосферу, возможно только при входе в атмосферу на большой скорости - и продукты распределятся на большую площадь, активность никак не достигнет даже 1 кюри на квадратный метр, т.е. останется в пределах нормы. При разрушении реактора на старте или в первые минуты полета количество продуктов деления будет еще меньше (если считать что ракета стартует на ядерном двигателе, т.е. это первая ступень), порядка тысяч кюри, но распределиться может на площадь порядка единиц кв. км, что создаст уже достаточно плотное заражение. Если навскидку - с мощностью экспозиционной дозы до десятков мР/ч. Но это все-таки совсем небольшое пятно глубоко внутри территории космодрома, с размерами и мощностью дозы, делающими вполне реальными снятие и захоронение вернего слоя грунта.

[bibliograf]

 Кюри на квадратный метр? Это опечатка или как?

[anovikov]

Тьфу, конечно на километр.

В атомных делах происходит затянувшаяся и мучительная смена единиц, и я их постоянно путаю. В частности, КБк на кв. м. и кюри на кв.км.

[bibliograf]

 Когда в 50-е годы проектировали ядерный двигатель для самолета - в качестве аварийной меры
предусматривался отстрел активной зоны, без охлаждения она немедленно испарялась и рассе-
ивалась в воздухе! Это проверено экспериментально: на полигоне в Неваде был взорван прототип
самолетного реактора. Получилось облако 30 м диаметром с уровнем радиации 500рентген/час
уровень по радиоактивному следу - 0.5р/час.
"Зеленые" хотели в судебном порядке запретить запуск "Кассини" - там используется термоэлек-
трический генератор на плутонии-238, короткоживущем изотопе (86лет период полураспада)
его удельная активность 17000 Кюри/кг. В генераторе его почти 40 килограмм! Ядерный реак-
тор с 5 кг урана-235 по сравнению с ним выглядит совершенно безопасным!
Несомненно корабль с ядерным двигателем мог бы, например, доставить планетологические
роботы на спутники Юпитера - а главное - привезти назад образцы!
Или другое применение: на поверхности Титана есть водяной лед и сколько угодно метана.
Используя реактор в качестве источника тепла, можно провести "конверсию метана" - и получить
водород: CH4+H20=CO+3H2, надуть воздушный шар и отправится путешествовать! Или даже
дирижабль с приводом от паровой машины или двигателя Стирлинга с подогревом от ядер-
ного реактора... В духе романа Жюля Верна "Пять недель на воздушном шаре"! Кстати,воздуш-
ный шар с подогревом водорода называется "розьер" - по имени Пилатра де Розье, впервые
его построившего и погибшего при испытаниях. На Титан пожара нечего опасаться - кислорода
нет!

[anovikov]

Да, 680000 кюри - это 1% от Чернобыля. А если учитывать, что там были по большей части короткоживущие изотопы типа I-131, I-129, Xe-135, которые распались за дни, через несколько лет соотношение было бы совершенно другим... Т.е. пятно заражения получилось бы нехилым. Допустим, разрушение на старте - и конструкции стола будут светить десятками, а в отдельных точках и сотнями р/ч, с полями до нескольких рентген в радиусе сотен метров. Получится аналог 4 энергоблока - горит, выходят радиоактивные испарения, а подступиться нельзя - только с вертолетов песком забрасывать.

[AAV]

Лауреат Нобелевской премии по физике 1984 года профессор Карло Руббиа предложил революционный проект космического корабля с ядерным двигателем. Топливом для него послужит Америций-242, полученный из Плутония-239 еще в 1944 году. Всего один грамм Америция-242 заменяет тонну обычного химического топлива.
Применение ядерного ракетного двигателя принципиально нового типа позволит сократить время полета к Марсу до двух недель. Так считает израильский исследователь Югал Ронен (Yigal Ronen), физик-ядерщик из Университета имени Бен-Гурион, предлагающий использовать в качестве атомного топлива изотоп америций-242 (Am-242).
Этот изотоп не очень широко распространен в природе, но способен дать необходимый эффект по сравнению с традиционными химическими и уже разработанными ядерными двигателями на другом ядерном топливе. Проводя эксперименты, Ронен выяснил, что деление атомного ядра у Am-242 происходит даже тогда, когда он сформирован в тонкие пленки до 1 мм толщиной. Выделившаяся при делении атомных ядер энергия способна нагреть газ, например, водород, который будет помещен между пластинами и будет являться ракетным топливом, до 250 тысяч градусов и позволит космическому аппарату развивать скорость до 80 км/с. По расчету Ронена такой двигатель будет потреблять около 375 грамм Am-242 в сутки и для полета на Марс будет достаточно нескольких килограммов ядерного топлива. Am-242 в земных условиях получается путем бомбардировки нейтронами другого изотопа Am- 241 и пока еще довольно дорог в производстве, но производство достаточного его количества вполне достижимо.
Ронен считает америций топливом будущего.

[8257]

В том же фильме, где показывали американский ракетный двигатель, рассказывали о проекте ядерного самолёта. Как этап в разработке они смогли загрузить реактор в самолёт. Серьёзная проблема была с облучением экипажа. В воздух много свинца не поднимешь. Разок поднялись в воздух. Но им после этого страшно стало, особенно политикам. Если такой самолёт упадёт, голов много полетит. Проект закрыли.

[bibliograf]

http://www.airwar.ru/enc/xplane/x6.html

[SpOdys]

  Да, сейчас NASA готовит автоматическую межпланетную станцию JIMO (JUpiter ice moons orbiter), станцию нового поколения, оснащённую электрореактивной двигательной установкой, впервые питающейся от бортового ядерного реактора.
  Старт запланирован на 2011 год. АМС от Земли сразу направится к Юпитеру, без гравитационных манёвров у внутренних планет. Побывав спутником Юпитера, JIMO устремится к Каллисто. Здесь последует новое торможение и выход на орбиту уже вокруг луны. После цикла исследований предстоит перелёт к Ганимеду, чтобы стать его спутником, и наконец - к Европе. Станция отправит на Европу специальный зонд, который, произведя там посадку, пробурит в ледяной толще скважину. Через неё в европеанский океан будет спущена микросубмарина, оснащённая камерой.       

[Sainton]

Уточню: JIM полетит к Юпитеру, а точнее к Каллисто.
Вот примерный рисунок этой махины