Már a rakéta- és űripar fejlődésének korai szakaszában megjelentek az első javaslatok a különböző nukleáris technológiák alkalmazására. Különféle technológiákat és egységeket javasoltak és dolgoztak ki, de csak néhányuk érte el a tényleges működést. A jövőben alapvetően új megoldások bevezetése várható.
Az első az űrben
1954 -ben az Egyesült Államokban létrehozták az első radioizotóp termoelektromos generátort (RTG vagy RTG). Az RTG fő eleme egy radioaktív izotóp, amely természetes módon bomlik a hőenergia felszabadulásával. A termoelem segítségével a hőenergiát elektromos energiává alakítják át, amelyet a fogyasztóknak szállítanak.
Az RTG fő előnye a hosszú távú működés lehetősége stabil jellemzőkkel és karbantartás nélkül. Az élettartamot a kiválasztott izotóp felezési ideje határozza meg. Ugyanakkor az ilyen generátort alacsony hatékonyság és kimeneti teljesítmény jellemzi, emellett biológiai védelmet és megfelelő biztonsági intézkedéseket is igényel. Az RTG -k azonban számos, speciális követelményeket támasztó területen találtak alkalmazást.
1961-ben az USA-ban létrehoztak egy SNAP 3B típusú RTG-t 96 g plutónium-238-as kapszulában. Ugyanebben az évben pályára lépett az ilyen generátorral felszerelt Transit 4A műhold. Ez lett az első űrhajó a Föld pályáján, amely nukleáris hasadási energiát használt fel. 1965-ben a Szovjetunió elindította a Kosmos-84 műholdat, az első polionium-210-et használó Orion-1 RTG-készülékét.
Ezt követően a két nagyhatalom aktívan használta az RTG -ket, hogy különböző célokra űrtechnológiát hozzon létre. Például az elmúlt évtizedekben számos Mars -rovert a radioaktív elemek bomlása hajtott. Hasonlóképpen biztosított a Naptól távolodó küldetések áramellátása.
Az RTG -k több mint fél évszázada bizonyították képességeiket számos területen, így pl. az űriparban, bár speciális eszközök maradtak a konkrét feladatokhoz. Azonban ilyen szerepkörben a radioizotóp -generátorok hozzájárulnak az ipar fejlődéséhez, a kutatáshoz stb.
Atomrakéta
Nem sokkal az űrprogramok megkezdése után a vezető országok elkezdték kidolgozni a nukleáris rakétahajtómű létrehozásának kérdését. Különböző architektúrákat javasoltak különböző működési elvekkel és különböző előnyökkel. Például az amerikai Orion projektben egy űreszközt javasoltak, amely kis teljesítményű nukleáris robbanófejek lökéshullámát használja fel gyorsítására. Emellett egy ismertebb megjelenésű terveket is kidolgoztak.
Az ötvenes -hatvanas években a NASA és a hozzá kapcsolódó szervezetek kifejlesztették a NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) motort. Fő alkotóeleme egy nyílt ciklusú atomreaktor volt. A folyékony hidrogén formájában lévő munkafolyadékot fel kell melegíteni a reaktorból, és a fúvókán keresztül kell kiengedni, ami tolóerőt eredményez. Egy ilyen típusú nukleáris motor tervezési teljesítményében felülmúlta a hagyományos vegyi üzemanyagrendszereket, bár üzem közben veszélyesebb volt.
A NERVA projektet különböző komponensek és a teljes szerelvény tesztelésére helyezték. A tesztek során a motort 28 -szor kapcsolták be és csaknem 2 órán keresztül működtek. nem voltak jelentős problémák. A projekt azonban nem kapott további fejlesztést. A hatvanas -hetvenes évek fordulóján az amerikai űrprogramot komolyan lecsökkentették, és a NERVA motort elhagyták.
Ugyanebben az időszakban hasonló munkát végeztek a Szovjetunióban. Egy ígéretes projekt egy olyan reaktoros motor használatát javasolta, amely folyékony hidrogén formájában melegíti fel a munkafolyadékot. A hatvanas évek elején reaktort hoztak létre egy ilyen motorhoz, majd később megkezdték a munkát az egységek többi részén. Sokáig folytatódott a különféle eszközök tesztelése és fejlesztése.
A hetvenes években a kész RD-0410 motor teljesítette az égetési tesztek sorozatát, és megerősítette a fő jellemzőket. A projekt azonban nem került továbbfejlesztésre a magas összetettség és kockázatok miatt. A hazai rakéta- és űripar továbbra is "vegyi" hajtóműveket használt.
Űrvontatók
Az Egyesült Államokban és hazánkban végzett további kutatási és tervezési munkák során arra a következtetésre jutottak, hogy nem célszerű NERVA vagy RD-0410 típusú motorokat használni. 2003 -ban a NASA alapvetően új architektúrát kezdett tesztelni egy atomerőművel rendelkező űrhajó számára. A projekt a Prometheus nevet kapta.
Az új koncepció azt javasolta, hogy építsenek egy űreszközt, amelynek fedélzetén teljes értékű reaktor van, és amely elektromos áramot biztosít, valamint egy ionsugárhajtóművet. Egy ilyen berendezés alkalmazást találhat a távolsági kutatási feladatokban. A "Prometheus" fejlesztése azonban megfizethetetlenül drágának bizonyult, és az eredmények csak a távoli jövőben várhatók. 2005 -ben a projekt kilátástalanság miatt lezárult.
2009 -ben Oroszországban megkezdődött egy hasonló termék fejlesztése. A "Transport and Power Module" (TEM) vagy "űrvontató" egy megawattos atomerőmű fogadása, ID-500 ionmotorral párosítva. Az űrhajót a Föld pályájára kell összeszerelni, és különféle rakományok szállítására, más űrhajók gyorsítására stb.
A TEM projekt rendkívül összetett, ami befolyásolja annak költségét és időzítését. Ezen kívül számos szervezési probléma merült fel. Ennek ellenére a tized közepére a TEM egyes összetevőit kivették tesztelésre. A munka folytatódik, és a jövőben valódi "űrvonó" megjelenéséhez vezethet. Egy ilyen készülék megépítését a húszas évek második felére tervezik; üzembe helyezés - 2030 -ban
Komoly nehézségek hiányában és minden terv időben történő megvalósításakor a TEM a világ első osztályba sorolt termékévé válhat. Ugyanakkor van egy bizonyos határidő, kizárva a versenytársak időben történő megjelenésének lehetőségét.
Távlatok és korlátok
A nukleáris technológiák nagy érdeklődést mutatnak a rakéta- és űripar számára. Először is hasznosak lehetnek a különböző osztályú erőművek. Az RTG -k már találtak alkalmazást, és bizonyos területeken szilárdan rögzültek. Teljes értékű atomreaktorokat még nem használnak nagy méreteik és tömegük miatt, de már vannak fejlesztések az ilyen berendezésekkel rendelkező hajókon.
A vezető űr- és nukleáris hatalmak több évtizeden keresztül számos eredeti ötletet dolgoztak ki és teszteltek a gyakorlatban, meghatározták azok életképességét és megtalálták a fő alkalmazási területeket. Az ilyen folyamatok a mai napig folytatódnak, és valószínűleg hamarosan új, gyakorlati jellegű eredményeket adnak.
Meg kell jegyezni, hogy a nukleáris technológiák nem terjedtek el széles körben az űrszektorban, és ez a helyzet valószínűleg nem fog változni. Ugyanakkor bizonyos területeken és projektekben hasznosnak és ígéretesnek bizonyulnak. És ezekben a fülkékben már megvalósul a rendelkezésre álló potenciál.
