اصل کارکرد موتور موشک هسته ای موتور موشک هسته ای و پیشران هسته ای

الکساندر لوسف

توسعه سریع فناوری موشکی و فضایی در قرن بیستم بر اساس اهداف و منافع نظامی-استراتژیک، سیاسی و تا حدی ایدئولوژیک دو ابرقدرت اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا تعیین شد و همه برنامه‌های فضایی دولتی یک برنامه بود. ادامه پروژه های نظامی خود که وظیفه اصلی آن اطمینان از توان دفاعی و برابری استراتژیک با دشمن بالقوه بود. در آن زمان هزینه ایجاد تجهیزات و هزینه های عملیاتی اهمیت اساسی نداشت. منابع عظیمی به ساخت وسایل پرتاب و فضاپیما اختصاص یافت و پرواز 108 دقیقه ای یوری گاگارین در سال 1961 و پخش تلویزیونی نیل آرمسترانگ و باز آلدرین از سطح ماه در سال 1969 تنها پیروزی های علمی و فنی نبود. تصور می‌شد، آنها همچنین به عنوان پیروزی‌های استراتژیک در نبردهای جنگ سرد تلقی می‌شدند.

اما پس از فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی و کنار رفتن از رقابت برای رهبری جهان، مخالفان ژئوپلیتیکی آن، در درجه اول ایالات متحده، دیگر نیازی به اجرای پروژه‌های فضایی معتبر اما بسیار پرهزینه نداشتند تا برتری اقتصاد غرب را به تمام جهان ثابت کنند. سیستم و مفاهیم ایدئولوژیک
در دهه 90، وظایف اصلی سیاسی سال های گذشته ارتباط خود را از دست داد، رویارویی بلوکی جای خود را به جهانی شدن داد، عمل گرایی در جهان حاکم شد، بنابراین اکثر برنامه های فضایی محدود یا به تعویق افتاد؛ تنها ایستگاه فضایی بین المللی به عنوان میراثی از پروژه های بزرگ مقیاس باقی ماند. گذشته. علاوه بر این، دموکراسی غربی همه برنامه های گران قیمت دولت را به چرخه های انتخاباتی وابسته کرده است.
حمایت رای دهندگان که برای به دست آوردن یا حفظ قدرت ضروری است، سیاستمداران، پارلمان ها و دولت ها را مجبور می کند به سمت پوپولیسم متمایل شوند و مشکلات کوتاه مدت را حل کنند، بنابراین هزینه های اکتشاف فضا سال به سال کاهش می یابد.
بیشتر اکتشافات بنیادی در نیمه اول قرن بیستم انجام شد و امروزه علم و فناوری به مرزهای معینی رسیده است، علاوه بر این، محبوبیت دانش علمی در سراسر جهان کاهش یافته و کیفیت تدریس ریاضیات، فیزیک و سایر علوم طبیعی کاهش یافته است. علوم بدتر شده است این دلیلی برای رکود، از جمله در بخش فضایی، در دو دهه اخیر شده است.
اما اکنون آشکار می شود که جهان به پایان چرخه فناوری دیگری بر اساس اکتشافات قرن گذشته نزدیک می شود. بنابراین، هر قدرتی که در زمان تغییر در ساختار تکنولوژیکی جهانی دارای فناوری‌های نویدبخش اساسی باشد، به طور خودکار رهبری جهانی را حداقل برای پنجاه سال آینده تضمین می‌کند.

طراحی اساسی یک موتور محرکه هسته ای با هیدروژن به عنوان سیال کار

این امر هم در آمریکا که مسیر احیای عظمت آمریکا را در همه عرصه ها تعیین کرده است و هم در چین که هژمونی آمریکا را به چالش می کشد و هم در اتحادیه اروپا که با تمام توان تلاش می کند محقق می شود. وزن خود را در اقتصاد جهانی حفظ کند.
در آنجا یک سیاست صنعتی وجود دارد و آنها به طور جدی درگیر توسعه پتانسیل علمی، فنی و تولیدی خود هستند و حوزه فضایی می‌تواند بهترین زمینه آزمایشی برای آزمایش فناوری‌های جدید و اثبات یا رد فرضیه‌های علمی باشد که می‌تواند پایه‌گذاری شود. برای ایجاد یک فناوری اساسی متفاوت و پیشرفته تر در آینده.
و کاملا طبیعی است که انتظار داشته باشیم که ایالات متحده اولین کشوری باشد که در آن پروژه های اکتشاف اعماق فضا به منظور ایجاد فناوری های نوآورانه منحصر به فرد در زمینه سلاح ها، حمل و نقل و مواد ساختاری و همچنین در زیست پزشکی و ارتباطات از سر گرفته می شود.
درست است، حتی ایالات متحده موفقیت در ایجاد فناوری های انقلابی را تضمین نمی کند. در هنگام بهبود موتورهای موشکی نیم قرنی مبتنی بر سوخت شیمیایی، همانطور که SpaceX ایلان ماسک انجام می‌دهد، یا هنگام ایجاد سیستم‌های پشتیبانی حیات برای پروازهای طولانی مشابه آنچه قبلاً در این موشک انجام شده است، خطر زیادی وجود دارد که به بن‌بست برسید. ISS.
آیا روسیه که رکودش در بخش فضایی هر سال بیشتر محسوس می‌شود، می‌تواند جهشی در رقابت برای رهبری فناوری آینده برای ماندن در باشگاه ابرقدرت‌ها و نه در فهرست کشورهای در حال توسعه داشته باشد؟
بله، البته، روسیه می تواند، و علاوه بر این، با وجود کمبود بودجه مزمن صنعت فضایی، قبلاً یک گام به جلو در انرژی هسته ای و فناوری های موتور موشک هسته ای برداشته شده است.
آینده فضانوردی استفاده از انرژی هسته ای است. برای درک چگونگی ارتباط فناوری هسته ای و فضا، لازم است اصول اولیه رانش جت را در نظر بگیریم.
بنابراین، انواع اصلی موتورهای فضایی مدرن بر اساس اصول انرژی شیمیایی ایجاد می شوند. اینها شتاب دهنده های سوخت جامد و موتورهای موشک مایع هستند، در محفظه احتراق آنها اجزای سوخت (سوخت و اکسید کننده) وارد یک واکنش احتراق فیزیکی و شیمیایی گرمازا می شوند و جریان جت را تشکیل می دهند که در هر ثانیه تن ها ماده را از نازل موتور خارج می کند. انرژی جنبشی سیال عامل جت به نیروی واکنشی تبدیل می شود که برای به حرکت درآوردن موشک کافی است. تکانه ویژه (نسبت نیروی رانش تولید شده به جرم سوخت مصرفی) اینگونه موتورهای شیمیایی به اجزای سوخت، فشار و دما در محفظه احتراق و همچنین وزن مولکولی مخلوط گازی که از طریق خارج می شود بستگی دارد. نازل موتور
و هر چه دمای ماده و فشار داخل محفظه احتراق بیشتر باشد و جرم مولکولی گاز کمتر باشد، ضربه مخصوص و در نتیجه راندمان موتور بیشتر می شود. تکانه خاص کمیت حرکت است و معمولاً مانند سرعت بر حسب متر در ثانیه اندازه گیری می شود.
در موتورهای شیمیایی، بالاترین تکانه ویژه توسط مخلوط‌های سوخت اکسیژن-هیدروژن و فلوئور-هیدروژن (4500-4700 متر بر ثانیه) ارائه می‌شود، اما محبوب‌ترین (و راحت‌ترین کارکرد) موتورهای موشکی هستند که با نفت سفید و اکسیژن کار می‌کنند. به عنوان مثال موشک های سایوز و ماسک فالکون و همچنین موتورهایی که از دی متیل هیدرازین نامتقارن (UDMH) با اکسید کننده ای به شکل مخلوطی از تتروکسید نیتروژن و اسید نیتریک استفاده می کنند (پروتون شوروی و روسیه، آریان فرانسوی، تیتان آمریکایی). راندمان آنها 1.5 برابر کمتر از موتورهای سوخت هیدروژنی است، اما ضربه 3000 متر بر ثانیه و قدرت آن برای پرتاب تن ها محموله به مدارهای نزدیک زمین از نظر اقتصادی سودآور است.
اما پرواز به سیارات دیگر به فضاپیمای بسیار بزرگتر از هر چیزی که بشر قبلا ساخته است، از جمله ایستگاه فضایی مدولار نیاز دارد. در این کشتی‌ها لازم است از وجود خود مختار طولانی مدت خدمه، تامین سوخت و عمر مفید موتورها و موتورهای اصلی برای مانورها و تصحیح مدار اطمینان حاصل شود تا امکان تحویل فضانوردان در یک ماژول فرود ویژه فراهم شود. به سطح سیاره دیگری، و بازگشت آنها به کشتی اصلی حمل و نقل، و سپس و بازگشت سفر به زمین.
دانش مهندسی انباشته شده و انرژی شیمیایی موتورها امکان بازگشت به ماه و رسیدن به مریخ را فراهم می کند، بنابراین احتمال زیادی وجود دارد که بشر در دهه آینده از سیاره سرخ بازدید کند.
اگر فقط به فناوری های فضایی موجود تکیه کنیم، حداقل جرم ماژول قابل سکونت برای یک پرواز سرنشین دار به مریخ یا ماهواره های مشتری و زحل تقریباً 90 تن خواهد بود که 3 برابر بیشتر از کشتی های قمری در اوایل دهه 1970 است. این بدان معناست که وسایل پرتابی برای پرتاب آنها به مدارهای مرجع برای پرواز بیشتر به مریخ بسیار برتر از Saturn 5 (وزن پرتاب 2965 تن) پروژه قمری آپولو یا حامل شوروی Energia (وزن پرتاب 2400 تن) خواهند بود. ایجاد یک مجموعه بین سیاره ای در مداری با وزن تا 500 تن ضروری است. پرواز در یک کشتی بین سیاره ای با موتورهای موشک شیمیایی فقط در یک جهت از 8 ماه تا 1 سال زمان نیاز دارد، زیرا شما باید مانورهای گرانشی را انجام دهید، با استفاده از نیروی گرانشی سیارات و منبع عظیم سوخت برای شتاب بیشتر کشتی. .
اما با استفاده از انرژی شیمیایی موتورهای موشک، بشریت بیش از مدار مریخ یا زهره پرواز نخواهد کرد. ما به سرعت های مختلف پرواز فضاپیماها و دیگر انرژی های حرکتی قدرتمندتر نیاز داریم.

طراحی مدرن یک موتور موشک هسته ای سیستم های ماهواره ای پرینستون

برای کاوش در اعماق فضا، باید نسبت رانش به وزن و راندمان موتور موشک را به میزان قابل توجهی افزایش داد و بنابراین ضربه خاص و عمر مفید آن را افزایش داد. و برای این کار لازم است یک گاز یا ماده سیال کاری با جرم اتمی کم در داخل محفظه موتور تا دمای چندین برابر بیشتر از دمای احتراق شیمیایی مخلوط های سوخت سنتی گرم شود و این کار با استفاده از واکنش هسته ای قابل انجام است.
اگر به جای یک محفظه احتراق معمولی، یک راکتور هسته ای در داخل یک موتور موشک قرار داده شود، که در منطقه فعال آن ماده ای به شکل مایع یا گازی عرضه می شود، آنگاه که تحت فشار بالا تا چند هزار درجه گرم می شود، شروع می شود. از طریق کانال نازل خارج می شود و نیروی رانش جت ایجاد می کند. ضربان خاص چنین موتور جت اتمی چندین برابر بیشتر از یک موتور معمولی با اجزای شیمیایی خواهد بود، به این معنی که راندمان خود موتور و کلا پرتاب کننده چندین برابر افزایش می یابد. در این حالت برای احتراق سوخت نیازی به اکسید کننده نخواهد بود و می توان از گاز هیدروژن سبک به عنوان ماده ای استفاده کرد که نیروی رانش جت ایجاد می کند؛ می دانیم که هر چه جرم مولکولی گاز کمتر باشد، ضربه آن بیشتر می شود و این امر به میزان زیادی خواهد بود. کاهش جرم موشک با عملکرد بهتر قدرت موتور.
یک موتور هسته ای بهتر از یک موتور معمولی خواهد بود، زیرا در منطقه راکتور، گاز سبک را می توان تا دمای بیش از 9 هزار درجه کلوین گرم کرد، و یک جت از چنین گاز فوق گرم، تکانه ویژه بسیار بالاتری نسبت به موتورهای شیمیایی معمولی ارائه می دهد. . اما این در تئوری است.
خطر حتی این نیست که وقتی یک پرتابگر با چنین تاسیسات هسته ای پرتاب می شود، ممکن است آلودگی رادیواکتیو جو و فضای اطراف سکوی پرتاب رخ دهد؛ مشکل اصلی این است که در دماهای بالا خود موتور به همراه فضاپیما ممکن است ذوب شدن. طراحان و مهندسان این را درک می کنند و چندین دهه است که در تلاش برای یافتن راه حل های مناسب هستند.
موتورهای موشک هسته ای (NRE) در حال حاضر تاریخچه ایجاد و عملکرد خود را در فضا دارند. اولین توسعه موتورهای هسته ای در اواسط دهه 1950 شروع شد، یعنی حتی قبل از پرواز انسان به فضا، و تقریباً همزمان در اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا، و ایده استفاده از راکتورهای هسته ای برای گرم کردن کار. ماده موجود در موتور موشک همراه با اولین رکتورها در اواسط دهه 40 یعنی بیش از 70 سال پیش متولد شد.
در کشور ما، آغازگر ایجاد نیروی محرکه هسته ای، فیزیکدان حرارتی ویتالی میخایلوویچ ایولف بود. در سال 1947، او پروژه ای را ارائه کرد که توسط S. P. Korolev، I. V. Kurchatov و M. V. Keldysh حمایت شد. در ابتدا قرار بود از چنین موتورهایی برای موشک های کروز استفاده شود و سپس روی موشک های بالستیک نصب شود. این توسعه توسط دفاتر طراحی دفاعی برجسته اتحاد جماهیر شوروی و همچنین موسسات تحقیقاتی NIITP، CIAM، IAE، VNIINM انجام شد.
موتور اتمی شوروی RD-0410 در اواسط دهه 60 در دفتر طراحی خودکار شیمیایی ورونژ مونتاژ شد، جایی که اکثر موتورهای موشک مایع برای فناوری فضایی ساخته شدند.
RD-0410 از هیدروژن به عنوان یک سیال در حال کار استفاده می کرد که به صورت مایع از یک "جلف خنک کننده" عبور می کرد و گرمای اضافی را از دیواره های نازل خارج می کرد و از ذوب شدن آن جلوگیری می کرد و سپس وارد هسته راکتور شد و در آنجا گرم شد. 3000K و از طریق نازل های کانال آزاد می شود، بنابراین انرژی حرارتی را به انرژی جنبشی تبدیل می کند و یک ضربه خاص 9100 متر بر ثانیه ایجاد می کند.
در ایالات متحده آمریکا، پروژه پیشران هسته ای در سال 1952 راه اندازی شد و اولین موتور عامل در سال 1966 ایجاد شد و NERVA (موتور هسته ای برای کاربرد خودروهای موشکی) نام گرفت. در دهه های 60 و 70، اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده سعی کردند تسلیم یکدیگر نشوند.
درست است، هر دو RD-0410 ما و NERVA آمریکایی موتورهای هسته ای فاز جامد بودند (سوخت هسته ای مبتنی بر کاربیدهای اورانیوم در حالت جامد در راکتور بود)، و دمای کار آنها در محدوده 2300-3100K بود.
برای افزایش دمای هسته بدون خطر انفجار یا ذوب دیواره های راکتور، لازم است چنین شرایط واکنش هسته ای ایجاد شود که در آن سوخت (اورانیوم) به حالت گاز تبدیل شود یا به پلاسما تبدیل شود و در داخل راکتور نگه داشته شود. توسط یک میدان مغناطیسی قوی، بدون تماس با دیوارها. و سپس هیدروژنی که وارد هسته راکتور می شود، در فاز گازی اورانیوم را "در اطراف" جریان می دهد و به پلاسما تبدیل می شود، با سرعت بسیار بالایی از کانال نازل خارج می شود.
این نوع موتور را موتور پیشران هسته ای فاز گازی می نامند. دمای سوخت اورانیوم گازی در چنین موتورهای هسته ای می تواند از 10 هزار تا 20 هزار درجه کلوین باشد و ضربه خاص می تواند به 50000 متر بر ثانیه برسد که 11 برابر بیشتر از کارآمدترین موتورهای موشک شیمیایی است.
ایجاد و استفاده از موتورهای محرکه هسته‌ای فاز گاز از نوع باز و بسته در فناوری فضایی امیدوارکننده‌ترین جهت در توسعه موتورهای موشک فضایی و دقیقاً همان چیزی است که بشریت برای کشف سیارات منظومه شمسی و ماهواره‌های آنها به آن نیاز دارد.
اولین تحقیق در مورد پروژه پیشران هسته ای فاز گاز در اتحاد جماهیر شوروی در سال 1957 در موسسه تحقیقات فرآیندهای حرارتی (مرکز تحقیقات ملی به نام M. V. Keldysh) و تصمیم برای توسعه نیروگاه های هسته ای فضایی بر اساس راکتورهای هسته ای فاز گاز آغاز شد. در سال 1963 توسط آکادمیک V. P. Glushko (NPO Energomash) ساخته شد و سپس با قطعنامه کمیته مرکزی CPSU و شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی به تصویب رسید.
توسعه موتورهای محرکه هسته ای فاز گاز در اتحاد جماهیر شوروی به مدت دو دهه انجام شد، اما، متأسفانه، به دلیل کمبود بودجه و نیاز به تحقیقات اساسی اضافی در زمینه ترمودینامیک سوخت هسته ای و پلاسمای هیدروژن، هرگز تکمیل نشد. فیزیک نوترونی و مگنتوهیدرودینامیک
دانشمندان و مهندسان طراح هسته‌ای شوروی با مشکلات زیادی مانند دستیابی به شرایط بحرانی و اطمینان از پایداری عملکرد یک راکتور هسته‌ای فاز گازی، کاهش اتلاف اورانیوم مذاب در حین آزادسازی هیدروژن گرم شده تا چندین هزار درجه، حفاظت حرارتی مواجه شدند. نازل و مولد میدان مغناطیسی، و تجمع محصولات شکافت اورانیوم، انتخاب مصالح ساختمانی مقاوم در برابر مواد شیمیایی و غیره.
و هنگامی که پرتاب کننده انرژی برای برنامه Mars-94 شوروی برای اولین پرواز سرنشین دار به مریخ شروع به ایجاد کرد، پروژه موتور هسته ای برای مدت نامعلومی به تعویق افتاد. اتحاد جماهیر شوروی زمان کافی و مهمتر از همه، اراده سیاسی و کارآیی اقتصادی برای فرود فضانوردان ما در سیاره مریخ در سال 1994 نداشت. این یک دستاورد غیرقابل انکار و اثبات رهبری ما در فناوری پیشرفته در چند دهه آینده خواهد بود. اما فضا، مانند بسیاری چیزهای دیگر، توسط آخرین رهبری اتحاد جماهیر شوروی خیانت شد. تاریخ را نمی توان تغییر داد، دانشمندان و مهندسان از دست رفته را نمی توان برگرداند، و دانش از دست رفته را نمی توان بازگرداند. چیزهای زیادی باید دوباره ایجاد شود.
اما انرژی هسته ای فضایی تنها به حوزه موتورهای پیشران هسته ای فاز جامد و گاز محدود نمی شود. انرژی الکتریکی می تواند برای ایجاد یک جریان گرم از ماده در موتور جت استفاده شود. این ایده برای اولین بار توسط کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی در سال 1903 در اثر خود "کاوش در فضاهای جهان با استفاده از ابزارهای جت" بیان شد.
و اولین موتور موشک الکتروترمال در اتحاد جماهیر شوروی در دهه 1930 توسط والنتین پتروویچ گلوشکو، آکادمیک آینده آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی و رئیس NPO Energia ایجاد شد.
اصول عملکرد موتورهای موشک الکتریکی می تواند متفاوت باشد. آنها معمولاً به چهار نوع تقسیم می شوند:

• الکتروترمال (گرمایش یا قوس الکتریکی). در آنها، گاز تا دمای 1000 تا 5000 کلوین گرم می شود و به همان روشی که در موتور موشک هسته ای وجود دارد از نازل خارج می شود.
• موتورهای الکترواستاتیک (کلوئیدی و یونی) که در آنها ماده کار ابتدا یونیزه می شود و سپس یون های مثبت (اتم های فاقد الکترون) در یک میدان الکترواستاتیک شتاب می گیرند و همچنین از طریق کانال نازل به بیرون پرتاب می شوند و نیروی رانش جت ایجاد می کنند. موتورهای الکترواستاتیک شامل موتورهای پلاسما ثابت نیز می شوند.
• موتورهای موشک مگنتوپلاسما و مغناطیسی دینامیکی در آنجا، پلاسمای گاز به دلیل نیروی آمپر در میدان های مغناطیسی و الکتریکی که به صورت عمود بر هم تلاقی می کنند، شتاب می گیرد.
• موتورهای موشک پالس، که از انرژی گازهای حاصل از تبخیر یک سیال در حال کار در تخلیه الکتریکی استفاده می کنند.

مزیت این موتورهای موشک الکتریکی مصرف کم سیال کار، راندمان تا 60 درصد و سرعت جریان ذرات بالا است که می تواند جرم فضاپیما را به میزان قابل توجهی کاهش دهد، اما یک نقطه ضعف نیز وجود دارد - چگالی رانش کم و بنابراین قدرت کم و همچنین هزینه بالای سیال عامل (گازهای بی اثر یا بخارات فلزات قلیایی) برای ایجاد پلاسما.
همه انواع موتورهای الکتریکی ذکر شده در عمل اجرا شده اند و از اواسط دهه 60 به طور مکرر در فضاپیماهای شوروی و آمریکایی در فضا مورد استفاده قرار گرفته اند، اما به دلیل قدرت کم آنها عمدتاً به عنوان موتورهای تصحیح مدار مورد استفاده قرار گرفتند.
از سال 1968 تا 1988، اتحاد جماهیر شوروی یک سری کامل از ماهواره‌های کیهان را با تاسیسات هسته‌ای روی آن پرتاب کرد. انواع راکتورها "بوک"، "توپاز" و "ینیسی" نامگذاری شدند.
راکتور پروژه Yenisei دارای قدرت حرارتی تا 135 کیلو وات و توان الکتریکی حدود 5 کیلووات بود. خنک کننده مذاب سدیم پتاسیم بود. این پروژه در سال 96 تعطیل شد.
یک موتور موشک پیشران واقعی به یک منبع انرژی بسیار قدرتمند نیاز دارد. و بهترین منبع انرژی برای چنین موتورهای فضایی یک راکتور هسته ای است.
انرژی هسته ای یکی از صنایع با فناوری پیشرفته است که کشور ما در آن جایگاه پیشرو را حفظ کرده است. و یک موتور موشکی اساساً جدید در حال حاضر در روسیه ایجاد شده است و این پروژه در سال 2018 به اتمام موفقیت آمیز نزدیک است. آزمایشات پرواز برای سال 2020 برنامه ریزی شده است.
و اگر پیشرانه هسته‌ای فاز گازی موضوعی برای دهه‌های آینده باشد که باید پس از تحقیقات بنیادی به آن بازگردید، جایگزین امروزی آن یک سیستم نیروی محرکه هسته‌ای کلاس مگاوات (NPPU) است و قبلاً توسط Rosatom و ایجاد شده است. شرکت های Roscosmos از سال 2009.
NPO Krasnaya Zvezda که در حال حاضر تنها توسعه دهنده و سازنده نیروگاه های هسته ای فضایی در جهان است و همچنین مرکز تحقیقاتی به نام A. M. V. Keldysh، NIKIET im. N.A. Dollezhala، موسسه تحقیقاتی NPO "Luch"، "Kurchatov Institute"، IRM، IPPE، RIAR و NPO Mashinostroeniya.
سیستم نیروی محرکه هسته‌ای شامل یک راکتور هسته‌ای نوترونی سریع خنک‌شده با گاز با دمای بالا با سیستم توربوماشین برای تبدیل انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی، یک سیستم فریزر فریزر برای حذف گرمای اضافی به فضا، یک محفظه ابزار دقیق، یک بلوک نگهدارنده است. موتورهای الکتریکی پلاسما یا یونی و ظرفی برای قرار دادن بار.
در یک سیستم نیروی محرکه، یک راکتور هسته ای به عنوان منبع الکتریسیته برای عملکرد موتورهای پلاسما الکتریکی عمل می کند، در حالی که مایع خنک کننده گازی راکتور که از هسته عبور می کند، وارد توربین ژنراتور الکتریکی و کمپرسور می شود و دوباره به راکتور باز می گردد. یک حلقه بسته است و مانند یک موتور پیشران هسته ای به فضا پرتاب نمی شود، که طراحی را قابل اعتمادتر و ایمن تر می کند و بنابراین برای پرواز فضایی سرنشین دار مناسب است.
برنامه ریزی شده است که نیروگاه هسته ای برای یک یدک کش فضایی قابل استفاده مجدد برای اطمینان از تحویل محموله در طول اکتشاف ماه یا ایجاد مجتمع های مداری چند منظوره استفاده شود. مزیت آن نه تنها استفاده مجدد از عناصر سیستم حمل و نقل (که ایلان ماسک در تلاش است در پروژه های فضایی اسپیس ایکس خود به آن دست یابد) خواهد بود، بلکه توانایی حمل بار سه برابر بیشتر از موشک هایی با موتورهای جت شیمیایی با قدرت مشابه خواهد بود. با کاهش جرم پرتاب سیستم حمل و نقل. طراحی خاص این نصب، آن را برای مردم و محیط زیست روی زمین ایمن می کند.
در سال 2014، اولین عنصر سوخت طراحی استاندارد (عنصر سوخت) برای این پیشرانه الکتریکی هسته‌ای در JSC Mashinostroitelny Zavod در الکترواستال مونتاژ شد و در سال 2016 آزمایش‌های شبیه‌ساز سبد هسته راکتور انجام شد.
اکنون (در سال 2017) کار بر روی ساخت عناصر ساختاری نصب و آزمایش قطعات و مجموعه‌ها بر روی ماکت‌ها و همچنین آزمایش خودکار سیستم‌های تبدیل انرژی توربوماشین و واحدهای قدرت نمونه در حال انجام است. تکمیل کار برای پایان سال 2018 برنامه ریزی شده است، با این حال، از سال 2015، عقب ماندگی برنامه شروع به انباشته شدن کرد.
بنابراین، به محض ایجاد این تاسیسات، روسیه به اولین کشور در جهان تبدیل خواهد شد که دارای فناوری های فضای هسته ای است، که نه تنها پایه ای برای پروژه های آینده برای اکتشاف منظومه شمسی، بلکه برای انرژی زمینی و فرازمینی خواهد بود. . نیروگاه های هسته ای فضایی را می توان برای ایجاد سیستم هایی برای انتقال برق از راه دور به زمین یا به مدول های فضایی با استفاده از تابش الکترومغناطیسی استفاده کرد. و این نیز به یک فناوری پیشرفته در آینده تبدیل خواهد شد که در آن کشور ما جایگاه پیشرو خواهد داشت.
بر اساس موتورهای الکتریکی پلاسما که در حال توسعه هستند، سیستم‌های پیشران قدرتمندی برای پروازهای انسان در مسافت طولانی به فضا و اول از همه برای اکتشاف مریخ ایجاد می‌شوند که می‌توان به مدار آن در عرض 1.5 ماه رسید و نه در بیش از یک سال، مانند هنگام استفاده از موتورهای جت شیمیایی معمولی.
و آینده همیشه با یک انقلاب در انرژی آغاز می شود. و دیگر هیچ. انرژی اولیه است و میزان مصرف انرژی است که بر پیشرفت فنی، توان دفاعی و کیفیت زندگی افراد تأثیر می گذارد.

موتور آزمایشی موشک پلاسما ناسا

نیکلای کارداشف، اخترفیزیکدان شوروی، مقیاس توسعه تمدن ها را در سال 1964 پیشنهاد کرد. بر اساس این مقیاس، سطح توسعه فناوری تمدن ها بستگی به میزان انرژی ای دارد که جمعیت کره زمین برای نیازهای خود استفاده می کنند. بنابراین، تمدن نوع I از تمام منابع موجود در سیاره استفاده می کند. تمدن نوع دوم - انرژی ستاره خود را در سیستمی که در آن قرار دارد دریافت می کند. و تمدن نوع III از انرژی موجود کهکشان خود استفاده می کند. بشریت هنوز به بلوغ تمدن نوع اول در این مقیاس نرسیده است. ما تنها از 0.16 درصد از کل ذخیره انرژی پتانسیل سیاره زمین استفاده می کنیم. این بدان معناست که روسیه و کل جهان فضایی برای رشد دارند و این فناوری‌های هسته‌ای راه را برای کشور ما نه تنها به فضا، بلکه برای شکوفایی اقتصادی آینده باز خواهد کرد.
و شاید تنها گزینه روسیه در حوزه علمی و فنی این باشد که اکنون یک پیشرفت انقلابی در فناوری‌های فضای هسته‌ای ایجاد کند تا با یک "جهش" بر عقب ماندگی چندین ساله رهبران غلبه کند و درست در منشأ آن قرار گیرد. یک انقلاب تکنولوژیکی جدید در چرخه بعدی توسعه تمدن بشری. چنین شانس منحصر به فردی فقط هر چند قرن یک بار به یک کشور خاص می رسد.
متأسفانه روسیه که در 25 سال گذشته توجه کافی به علوم بنیادی و کیفیت آموزش عالی و متوسطه نداشته است، در صورت محدود شدن برنامه و عدم جایگزینی نسل جدیدی از محققان، جایگزین دانشمندان کنونی می شود، این شانس را برای همیشه از دست می دهد. مهندسین چالش های ژئوپلیتیکی و تکنولوژیکی که روسیه طی 10 تا 12 سال با آن روبرو خواهد شد بسیار جدی خواهد بود و با تهدیدات اواسط قرن بیستم قابل مقایسه خواهد بود. به منظور حفظ حاکمیت و یکپارچگی روسیه در آینده، اکنون ضروری است که آموزش متخصصانی را آغاز کنیم که بتوانند به این چالش ها پاسخ دهند و چیزی اساساً جدید ایجاد کنند.
تنها حدود 10 سال برای تبدیل روسیه به یک مرکز فکری و فناوری جهانی باقی مانده است و این امر بدون تغییر جدی در کیفیت آموزش امکان پذیر نیست. برای پیشرفت علمی و فناوری، بازگشت به سیستم آموزشی (اعم از مدرسه و دانشگاه) دیدگاه های سیستماتیک در مورد تصویر جهان، بنیاد علمی و یکپارچگی ایدئولوژیک ضروری است.
در مورد رکود فعلی در صنعت فضایی، این ترسناک نیست. اصول فیزیکی که فناوری‌های فضایی مدرن بر آن‌ها مبتنی است برای مدت طولانی در بخش خدمات ماهواره‌ای متعارف مورد تقاضا خواهد بود. به یاد داشته باشیم که بشریت 5.5 هزار سال از بادبان استفاده کرد و عصر بخار تقریباً 200 سال به طول انجامید و تنها در قرن بیستم جهان به سرعت شروع به تغییر کرد، زیرا انقلاب علمی و فناوری دیگری رخ داد که موجی از نوآوری را به راه انداخت. و تغییر در ساختارهای تکنولوژیکی که در نهایت اقتصاد و سیاست جهانی را تغییر داد. نکته اصلی این است که در خاستگاه این تغییرات باشیم [ایمیل محافظت شده] ,
وب سایت: https://delpress.ru/information-for-subscribers.html

می توانید با استفاده از لینک مشترک نسخه الکترونیکی مجله آرسنال میهن شوید.
هزینه اشتراک سالانه -
12000 روبل.

بدبینان استدلال می کنند که ایجاد یک موتور هسته ای پیشرفت قابل توجهی در زمینه علم و فناوری نیست، بلکه فقط یک "مدرن سازی دیگ بخار" است، که در آن به جای زغال سنگ و هیزم، اورانیوم به عنوان سوخت و هیدروژن به عنوان یک سوخت عمل می کند. سیال کار آیا NRE (موتور جت هسته ای) تا این حد ناامید کننده است؟ بیایید سعی کنیم آن را بفهمیم.

اولین موشک

تمام دستاوردهای بشر در اکتشاف فضای نزدیک به زمین را می توان با خیال راحت به موتورهای جت شیمیایی نسبت داد. عملکرد چنین واحدهای نیرو مبتنی بر تبدیل انرژی واکنش شیمیایی احتراق سوخت در یک اکسید کننده به انرژی جنبشی جریان جت و در نتیجه موشک است. سوخت مورد استفاده، نفت سفید، هیدروژن مایع، هپتان (برای موتورهای موشک سوخت مایع (LPRE)) و مخلوط پلیمریزه شده از پرکلرات آمونیوم، آلومینیوم و اکسید آهن (برای موتورهای موشک سوخت جامد (SDRE)) است.

رایج است که اولین موشک های مورد استفاده برای آتش بازی در قرن دوم قبل از میلاد در چین ظاهر شد. آنها به لطف انرژی گازهای پودری به آسمان بلند شدند. تحقیقات نظری اسلحه ساز آلمانی کنراد هاس (1556)، ژنرال لهستانی کازیمیر سمنوویچ (1650) و ژنرال سپهبد روسی الکساندر زاسیادکو سهم قابل توجهی در توسعه فناوری موشک ایفا کرد.

دانشمند آمریکایی رابرت گدارد حق اختراع اولین موشک سوخت مایع را دریافت کرد. دستگاه او با وزن 5 کیلوگرم و طول حدود 3 متر که با بنزین و اکسیژن مایع کار می کرد، در سال 1926 2.5 ثانیه طول کشید. 56 متر پرواز کرد.

تعقیب سرعت

کار آزمایشی جدی بر روی ایجاد موتورهای جت شیمیایی سریال در دهه 30 قرن گذشته آغاز شد. در اتحاد جماهیر شوروی، V. P. Glushko و F. A. Tsander به درستی پیشگامان ساخت موتور موشک در نظر گرفته می شوند. با مشارکت آنها، واحدهای قدرت RD-107 و RD-108 توسعه یافتند که برتری اتحاد جماهیر شوروی را در اکتشافات فضایی تضمین کرد و پایه و اساس رهبری آینده روسیه را در زمینه اکتشاف فضایی سرنشین دار ایجاد کرد.

در طول نوسازی موتور توربین مایع، مشخص شد که حداکثر سرعت تئوری جریان جت نمی تواند از 5 کیلومتر بر ثانیه تجاوز کند. این ممکن است برای مطالعه فضای نزدیک به زمین کافی باشد، اما پرواز به سیارات دیگر، و حتی بیشتر از آن به سوی ستارگان، یک رویا برای بشریت باقی خواهد ماند. در نتیجه، در اواسط قرن گذشته، پروژه هایی برای موتورهای موشک جایگزین (غیر شیمیایی) شروع به ظهور کردند. محبوب ترین و امیدوارکننده ترین تاسیسات، تاسیساتی بودند که از انرژی واکنش های هسته ای استفاده می کردند. اولین نمونه های آزمایشی موتورهای فضایی هسته ای (NRE) در اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا در سال 1970 آزمایش های آزمایشی را پشت سر گذاشتند. با این حال، پس از فاجعه چرنوبیل، تحت فشار عمومی، کار در این منطقه به حالت تعلیق درآمد (در اتحاد جماهیر شوروی در سال 1988، در ایالات متحده آمریکا - از سال 1994).

بهره برداری از نیروگاه های هسته ای بر اساس همان اصول نیروگاه های ترموشیمیایی است. تنها تفاوت این است که گرمایش سیال کار توسط انرژی پوسیدگی یا همجوشی سوخت هسته ای انجام می شود. بازده انرژی چنین موتورهایی به طور قابل توجهی بیشتر از موتورهای شیمیایی است. به عنوان مثال، انرژی که می تواند توسط 1 کیلوگرم بهترین سوخت (مخلوطی از بریلیم با اکسیژن) آزاد شود، 3 × 107 ژول است، در حالی که برای ایزوتوپ های پولونیوم Po210 این مقدار 5 × 1011 J است.

انرژی آزاد شده در یک موتور هسته ای را می توان به روش های مختلفی استفاده کرد:

حرارت دادن سیال عاملی که از طریق نازل ها ساطع می شود، مانند موتورهای موشکی پیشران مایع سنتی، پس از تبدیل به الکتریسیته، ذرات یونیزه و شتاب دهنده سیال عامل، ایجاد یک تکانه مستقیماً توسط محصولات شکافت یا سنتز. حتی آب معمولی نیز می تواند به عنوان یک مایع کاری، اما استفاده از الکل، آمونیاک یا هیدروژن مایع بسیار موثرتر خواهد بود. بسته به وضعیت تجمع سوخت برای راکتور، موتورهای موشک هسته ای به فاز جامد، مایع و گاز تقسیم می شوند. توسعه یافته ترین موتور پیشران هسته ای با راکتور شکافت فاز جامد است که از میله های سوخت (عناصر سوختی) مورد استفاده در نیروگاه های هسته ای به عنوان سوخت استفاده می کند. اولین موتور از این دست، به عنوان بخشی از پروژه آمریکایی Nerva، در سال 1966 تحت آزمایش زمینی قرار گرفت و حدود دو ساعت کار کرد.

ویژگی های طراحی

در قلب هر موتور فضایی هسته ای، راکتوری متشکل از یک هسته و یک بازتابنده بریلیوم قرار دارد که در یک محفظه نیرو قرار گرفته است. شکافت اتم های یک ماده قابل احتراق، معمولا اورانیوم U238، غنی شده در ایزوتوپ های U235، در هسته رخ می دهد. برای دادن خواص خاصی به فرآیند فروپاشی هسته ها، تعدیل کننده ها نیز در اینجا قرار دارند - تنگستن یا مولیبدن نسوز. اگر تعدیل کننده در میله های سوخت گنجانده شود، راکتور همگن و اگر جداگانه قرار گیرد، ناهمگن نامیده می شود. موتور هسته ای همچنین شامل یک واحد تامین مایع کار، کنترل، حفاظت در برابر تشعشع سایه، و یک نازل است. عناصر و اجزای ساختاری راکتور که بارهای حرارتی بالایی را تجربه می‌کنند، توسط سیال کار خنک می‌شوند و سپس توسط یک واحد توربو پمپ به داخل مجموعه‌های سوخت پمپ می‌شوند. در اینجا تقریباً 3000 درجه سانتیگراد گرم می شود. سیال کار با عبور از نازل، نیروی رانش جت ایجاد می کند.

کنترل‌های راکتور معمولی میله‌های کنترل و صفحه‌های گردان ساخته شده از یک ماده جاذب نوترون (بور یا کادمیوم) هستند. میله‌ها مستقیماً در هسته یا در طاقچه‌های بازتابنده ویژه قرار می‌گیرند و درام‌های دوار در حاشیه راکتور قرار می‌گیرند. با حرکت میله ها یا چرخاندن درام ها، تعداد هسته های شکافت پذیر در واحد زمان تغییر می کند و سطح آزاد شدن انرژی راکتور و در نتیجه قدرت حرارتی آن را تنظیم می کند.

برای کاهش شدت تشعشعات نوترون و گاما که برای همه موجودات زنده خطرناک است، عناصر محافظ اولیه راکتور در ساختمان نیرو قرار داده می شود.

افزایش بهره وری

یک موتور هسته‌ای فاز مایع از نظر اصل کار و طراحی شبیه به موتورهای فاز جامد است، اما حالت مایع سوخت باعث می‌شود دمای واکنش و در نتیجه رانش واحد قدرت افزایش یابد. بنابراین، اگر برای واحدهای شیمیایی (موتورهای توربوجت مایع و موتورهای موشک سوخت جامد) حداکثر ضربه ویژه (سرعت جریان جت) 5420 متر بر ثانیه باشد، برای موتورهای هسته‌ای فاز جامد و 10000 متر بر ثانیه با حد مجاز فاصله دارد، میانگین مقدار این شاخص برای موتورهای پیشران هسته ای فاز گاز در محدوده 30000 تا 50000 متر بر ثانیه است.

دو نوع پروژه موتور هسته ای فاز گازی وجود دارد:

یک چرخه باز، که در آن یک واکنش هسته‌ای در داخل یک ابر پلاسمایی سیال کاری که توسط یک میدان الکترومغناطیسی نگه داشته شده و تمام گرمای تولید شده را جذب می‌کند، رخ می‌دهد. دما می تواند به چند ده هزار درجه برسد. در این حالت، منطقه فعال توسط یک ماده مقاوم در برابر حرارت (به عنوان مثال، کوارتز) احاطه شده است - یک لامپ هسته ای که آزادانه انرژی ساطع شده را منتقل می کند. در تاسیسات نوع دوم، دمای واکنش با نقطه ذوب محدود می شود. از مواد فلاسک در عین حال، بازده انرژی یک موتور فضایی هسته‌ای اندکی کاهش می‌یابد (ضربه ویژه تا 15000 متر بر ثانیه)، اما راندمان و ایمنی تشعشع افزایش می‌یابد.

دستاوردهای عملی

به طور رسمی، ریچارد فاینمن، دانشمند و فیزیکدان آمریکایی، مخترع نیروگاه هسته ای در نظر گرفته می شود. شروع کار در مقیاس بزرگ بر روی توسعه و ایجاد موتورهای هسته ای برای فضاپیماها به عنوان بخشی از برنامه Rover در مرکز تحقیقات لوس آلاموس (ایالات متحده آمریکا) در سال 1955 انجام شد. مخترعان آمریکایی تأسیسات با راکتور هسته ای همگن را ترجیح می دادند. اولین نمونه آزمایشی "Kiwi-A" در کارخانه ای در مرکز هسته ای آلبوکرکی (نیومکزیکو، ایالات متحده آمریکا) مونتاژ شد و در سال 1959 آزمایش شد. راکتور به صورت عمودی روی پایه قرار گرفت و نازل آن به سمت بالا بود. در طول آزمایشات، یک جریان گرم از هیدروژن مصرف شده مستقیماً در جو منتشر شد. و اگرچه رکتور تنها حدود 5 دقیقه با قدرت کم کار کرد، اما این موفقیت الهام بخش توسعه دهندگان شد.

در اتحاد جماهیر شوروی، یک انگیزه قدرتمند برای چنین تحقیقاتی با نشست "سه Ks بزرگ" که در سال 1959 در موسسه انرژی اتمی - خالق بمب اتمی I.V. Kurchatov، نظریه پرداز ارشد کیهان نوردی روسیه برگزار شد، داده شد. M.V. Keldysh و طراح کل موشک های شوروی S.P. Queen. برخلاف مدل آمریکایی، موتور RD-0410 شوروی که در دفتر طراحی انجمن Khimavtomatika (Voronezh) توسعه یافته بود، یک راکتور ناهمگن داشت. آزمایشات آتش در سال 1978 در یک زمین آموزشی در نزدیکی Semipalatinsk انجام شد.

شایان ذکر است که پروژه های نظری زیادی ایجاد شد، اما موضوع هرگز به مرحله عملی نرسید. دلیل این امر وجود انبوه مشکلات در علم مواد و کمبود منابع انسانی و مالی بود.

برای توجه: یک دستاورد عملی مهم، آزمایش پرواز هواپیماهای هسته‌ای بود. در اتحاد جماهیر شوروی، امیدوارکننده ترین بمب افکن استراتژیک آزمایشی Tu-95LAL، در ایالات متحده آمریکا - B-36 بود.

پروژه «اوریون» یا موتورهای موشک هسته‌ای پالسی

برای پرواز در فضا، یک موتور هسته ای پالسی برای اولین بار در سال 1945 توسط یک ریاضیدان آمریکایی لهستانی الاصل به نام استانیسلاو اولام پیشنهاد شد. در دهه بعد، این ایده توسط T. Taylor و F. Dyson توسعه و اصلاح شد. نکته پایانی این است که انرژی بارهای کوچک هسته ای که در فاصله ای از سکوی فشار در پایین موشک منفجر می شود، شتاب زیادی به آن می دهد.

در طول پروژه Orion، که در سال 1958 به فضا پرتاب شد، قرار بود موشکی با چنین موتوری تجهیز شود که بتواند افراد را به سطح مریخ یا مدار مشتری برساند. خدمه، واقع در محفظه کمان، با یک دستگاه میرایی از اثرات مخرب شتاب های غول پیکر محافظت می شوند. نتیجه کار مهندسی دقیق، آزمایش های راهپیمایی یک ماکت در مقیاس بزرگ کشتی برای مطالعه پایداری پرواز بود (به جای بارهای هسته ای از مواد منفجره معمولی استفاده شد). به دلیل هزینه زیاد، پروژه در سال 1965 تعطیل شد.

ایده های مشابهی برای ایجاد یک "هواپیما انفجاری" توسط آکادمیک شوروی A. Sakharov در ژوئیه 1961 بیان شد. برای پرتاب کشتی به مدار، دانشمند پیشنهاد استفاده از موتورهای موشکی معمولی پیشران مایع را داد.

پروژه های جایگزین

تعداد زیادی از پروژه ها هرگز فراتر از تحقیقات نظری نرفتند. در میان آنها بسیاری از موارد اصلی و بسیار امیدوار کننده وجود داشت. ایده یک نیروگاه هسته ای بر اساس قطعات شکافت پذیر تایید شده است. ویژگی های طراحی و ساختار این موتور این امکان را فراهم می کند که به هیچ وجه بدون سیال کار کند. جریان جت که ویژگی های رانش لازم را فراهم می کند، از مواد هسته ای مصرف شده تشکیل می شود. راکتور بر پایه دیسک‌های دوار با جرم هسته‌ای زیر بحرانی (ضریب شکافت اتمی کمتر از واحد) است. هنگام چرخش در بخش دیسک واقع در هسته، یک واکنش زنجیره ای شروع می شود و اتم های پرانرژی در حال پوسیدگی به سمت نازل موتور هدایت می شوند و جریان جت را تشکیل می دهند. اتم های دست نخورده حفظ شده در چرخش های بعدی دیسک سوخت در واکنش شرکت خواهند کرد.

پروژه‌های یک موتور هسته‌ای برای کشتی‌هایی که وظایف خاصی را در فضای نزدیک به زمین انجام می‌دهند، بر اساس RTG (ژنراتورهای ترموالکتریک رادیوایزوتوپ)، کاملاً قابل اجرا هستند، اما چنین تأسیساتی برای پروازهای بین سیاره‌ای و حتی بیشتر از آن بین ستاره‌ای امید چندانی ندارند.

موتورهای همجوشی هسته ای پتانسیل بسیار بالایی دارند. در حال حاضر در مرحله فعلی توسعه علم و فناوری، نصب پالس کاملاً امکان پذیر است که در آن، مانند پروژه Orion، بارهای گرما هسته ای در زیر راکت منفجر می شود. با این حال، بسیاری از کارشناسان اجرای همجوشی هسته ای کنترل شده را موضوعی در آینده نزدیک می دانند.

مزایا و معایب موتورهای هسته ای

مزایای انکارناپذیر استفاده از موتورهای هسته ای به عنوان واحدهای نیرو برای فضاپیماها شامل بهره وری بالای انرژی آنها، ارائه ضربه خاص بالا و عملکرد رانش خوب (تا هزار تن در فضای بدون هوا) و ذخایر انرژی چشمگیر در طول عملیات مستقل است. سطح فعلی توسعه علمی و فناوری امکان اطمینان از فشردگی نسبی چنین نصبی را فراهم می کند.

اشکال اصلی موتورهای پیشران هسته ای که باعث کاهش کار طراحی و تحقیقات شده است، خطر تشعشع زیاد است. این امر به ویژه در هنگام انجام آزمایش‌های آتش‌سوزی زمینی صادق است، در نتیجه گازهای رادیواکتیو، ترکیبات اورانیوم و ایزوتوپ‌های آن و اثرات مخرب تشعشعات نافذ ممکن است همراه با سیال عامل وارد جو شوند. به همین دلایل، پرتاب فضاپیمای مجهز به موتور هسته ای مستقیماً از سطح زمین غیرقابل قبول است.

حال و آینده

طبق اطمینان آکادمی آکادمی علوم روسیه، مدیر کل مرکز کلدیش، آناتولی کوروتیف، یک نوع اساساً جدید از موتور هسته ای در آینده نزدیک در روسیه ساخته خواهد شد. ماهیت رویکرد این است که انرژی راکتور فضایی نه به سمت گرم کردن مستقیم سیال کار و تشکیل یک جریان جت، بلکه برای تولید برق هدایت می شود. نقش پیشرانه در نصب به یک موتور پلاسما واگذار می شود که نیروی رانش ویژه آن 20 برابر بیشتر از رانش دستگاه های جت شیمیایی موجود امروزی است. شرکت اصلی این پروژه یک بخش از شرکت دولتی Rosatom، JSC NIKIET (مسکو) است.

آزمایش‌های نمونه اولیه در مقیاس کامل در سال 2015 بر اساس NPO Mashinostroeniya (Reutov) با موفقیت تکمیل شد. تاریخ شروع آزمایش پروازی نیروگاه اتمی آبان ماه سال جاری است. مهم‌ترین عناصر و سیستم‌ها، از جمله در ISS، باید آزمایش شوند.

موتور هسته ای جدید روسیه در یک چرخه بسته کار می کند که به طور کامل انتشار مواد رادیواکتیو را در فضای اطراف حذف می کند. ویژگی های جرمی و ابعادی عناصر اصلی نیروگاه، استفاده از آن را با خودروهای پرتاب داخلی پروتون و آنگارا تضمین می کند.

روسیه پیشرو در زمینه انرژی فضایی هسته ای بوده و اکنون باقی مانده است. سازمان هایی مانند RSC Energia و Roscosmos دارای تجربه در طراحی، ساخت، پرتاب و بهره برداری از فضاپیماهای مجهز به منبع انرژی هسته ای هستند. یک موتور هسته ای امکان استفاده از هواپیماها را برای سالیان متمادی فراهم می کند و شایستگی عملی آنها را تا حد زیادی افزایش می دهد.

وقایع نگاری تاریخی

در عین حال، تحویل یک وسیله نقلیه تحقیقاتی به مدار سیارات دوردست منظومه شمسی مستلزم افزایش منابع چنین تاسیسات هسته ای به 5-7 سال است. ثابت شده است که مجموعه ای با یک سیستم رانش هسته ای با قدرت حدود 1 مگاوات به عنوان بخشی از یک فضاپیمای تحقیقاتی، امکان ارسال سریع ماهواره های مصنوعی دورترین سیارات، سیاره نوردها به سطح زمین را در 5-7 سال فراهم می کند. ماهواره های طبیعی این سیارات و تحویل خاک دنباله دارها، سیارک ها، عطارد و ماهواره های مشتری و زحل به زمین.

یدک کش قابل استفاده مجدد (MB)

یکی از مهم ترین راه های افزایش کارایی عملیات حمل و نقل در فضا، استفاده مجدد از عناصر سیستم حمل و نقل است. یک موتور هسته ای برای فضاپیما با قدرت حداقل 500 کیلووات، ایجاد یک یدک کش قابل استفاده مجدد را ممکن می کند و در نتیجه کارایی یک سیستم حمل و نقل فضایی چند پیوندی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. چنین سیستمی به ویژه در برنامه ای برای ارائه جریان های بار بزرگ سالانه مفید است. یک مثال می تواند برنامه اکتشاف ماه با ایجاد و نگهداری یک پایگاه قابل سکونت دائما در حال گسترش و مجتمع های فناوری و تولید آزمایشی باشد.

محاسبه گردش بار

بر اساس مطالعات طراحی RSC Energia، در طول ساخت پایگاه، ماژول هایی با وزن حدود 10 تن به سطح ماه و حداکثر 30 تن به مدار ماه تحویل داده می شوند.کل جریان محموله از زمین در طول ساخت یک پایگاه ماه قابل سکونت و یک ایستگاه مداری ماه بازدید شده 700-800 تن تخمین زده می شود و جریان بار سالانه برای اطمینان از عملکرد و توسعه پایگاه 400-500 تن است.

با این حال، اصل عملکرد موتور هسته ای به انتقال دهنده اجازه نمی دهد به اندازه کافی سریع شتاب بگیرد. با توجه به زمان طولانی حمل و نقل و بر این اساس، زمان قابل توجهی که محموله در کمربندهای تشعشعی زمین صرف می کند، نمی توان تمام محموله ها را با استفاده از یدک کش های هسته ای تحویل داد. بنابراین، جریان محموله‌ای که می‌توان بر اساس سیستم‌های نیروی محرکه هسته‌ای تأمین کرد، تنها 100 تا 300 تن در سال برآورد می‌شود.

بهره وری اقتصادی

به عنوان معیاری برای کارایی اقتصادی یک سیستم حمل و نقل بین مداری، توصیه می شود از ارزش هزینه خاص حمل یک واحد جرم محموله (PG) از سطح زمین به مدار هدف استفاده شود. RSC Energia یک مدل اقتصادی و ریاضی ایجاد کرده است که اجزای اصلی هزینه ها را در سیستم حمل و نقل در نظر می گیرد:

• برای ایجاد و پرتاب به ماژول های یدک کش مدار.
• برای خرید یک تاسیسات هسته ای فعال؛
• هزینه های عملیاتی، و همچنین هزینه های تحقیق و توسعه و هزینه های سرمایه ای احتمالی.

شاخص های هزینه به پارامترهای بهینه MB بستگی دارد. با استفاده از این مدل، کارایی اقتصادی نسبی استفاده از یدک کش قابل استفاده مجدد مبتنی بر پیشرانه هسته ای با توان حدود 1 مگاوات و یدک کش یکبار مصرف مبتنی بر سیستم های پیشران مایع پیشرفته در برنامه ای برای اطمینان از تحویل محموله با مجموع جرم 100 تن در سال از زمین تا مدار ماه در ارتفاع 100 کیلومتری مورد مطالعه قرار گرفت. هنگام استفاده از همان پرتابگر با ظرفیت محموله برابر با ظرفیت محموله پرتاب کننده پروتون-M، و یک طرح دو پرتاب برای ساختن یک سیستم حمل و نقل، هزینه ویژه تحویل یک واحد جرمی محموله با استفاده از یدک کش هسته ای. سه برابر کمتر از استفاده از یدک کش های یکبار مصرف مبتنی بر موشک با موتورهای مایع از نوع DM-3 خواهد بود.

نتیجه

یک موتور هسته ای موثر برای فضا به حل مشکلات زیست محیطی زمین، پرواز انسان به مریخ، ایجاد سیستمی برای انتقال انرژی بی سیم در فضا، پیاده سازی با افزایش ایمنی دفن زباله های رادیواکتیو زمین در فضا کمک می کند. انرژی هسته ای مبتنی بر، ایجاد یک پایگاه ماه قابل سکونت و آغاز توسعه صنعتی ماه، تضمین حفاظت از زمین در برابر خطر سیارک دنباله دار.

که در یکی از بخش هادر LiveJournal، یک مهندس الکترونیک دائماً در مورد ماشین‌های هسته‌ای و گرما هسته‌ای - راکتورها، تأسیسات، آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، شتاب‌دهنده‌ها و همچنین در مورد آن‌ها می‌نویسد. موشک جدید روسی، شهادت در طول سخنرانی سالانه ریاست جمهوری، علاقه شدید وبلاگ نویس را برانگیخت. و این همان چیزی است که او در این موضوع یافت.

بله، از نظر تاریخی پیشرفت هایی در زمینه موشک های کروز با موتور هوای هسته ای رم جت وجود داشته است: موشک SLAM در ایالات متحده آمریکا با راکتور TORY-II، مفهوم Avro Z-59 در بریتانیا، تحولات در اتحاد جماهیر شوروی.

تصویری مدرن از مفهوم موشک Avro Z-59 با وزن حدود 20 تن.

با این حال، تمام این کارها در دهه 60 به عنوان تحقیق و توسعه با درجات مختلف عمق انجام شد (ایالات متحده تا جایی که در زیر مورد بحث قرار گرفت) و در قالب مدل های در حال خدمت ادامه پیدا نکرد. ما به همان دلیلی که بسیاری از پیشرفت‌های عصر اتمی دیگر - هواپیماها، قطارها، موشک‌ها با نیروگاه‌های هسته‌ای - به آن دست پیدا نکردیم. همه این گزینه های وسیله نقلیه، در حالی که دارای برخی از مزایای ارائه شده توسط چگالی انرژی دیوانه کننده در سوخت هسته ای هستند، دارای معایب بسیار جدی هستند - هزینه بالا، پیچیدگی عملیات، الزامات امنیت ثابت، و در نهایت، نتایج توسعه نامطلوب، که معمولاً اطلاعات کمی در مورد آنها وجود دارد. با انتشار نتایج تحقیق و توسعه سود بیشتری برای همه طرف ها نمایش داده و شکست ها را پنهان می کند).

به ویژه، برای موشک‌های کروز، ایجاد یک حامل (زیردریایی یا هواپیما) که بسیاری از پرتابگرهای موشک را به محل پرتاب «کشانده» بسیار آسان‌تر از فریب دادن با یک ناوگان کوچک است (و توسعه یک ناوگان بزرگ فوق‌العاده دشوار است. ) موشک های کروز پرتاب شده از قلمرو خود. یک محصول جهانی، ارزان و تولید انبوه در نهایت بر یک محصول در مقیاس کوچک و گران قیمت با مزایای مبهم پیروز شد. موشک های کروز هسته ای فراتر از آزمایش زمینی نرفته اند.

این بن‌بست مفهومی دهه 60 جمهوری قرقیزستان با نیروگاه‌های هسته‌ای، به نظر من، اکنون نیز مطرح است، بنابراین سؤال اصلی در مورد آنچه نشان داده شده است این است که "چرا؟؟". اما آنچه آن را بیش از پیش برجسته می کند، مشکلاتی است که در طول توسعه، آزمایش و بهره برداری از چنین سلاح هایی ایجاد می شود که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.

بنابراین، اجازه دهید با راکتور شروع کنیم. کانسپت‌های SLAM و Z-59 راکت‌های کم‌پرواز سه ماخ با اندازه و وزن چشمگیر بودند (بیش از 20 تن پس از پرتاب بوسترهای پرتاب). مافوق صوت بسیار گران‌قیمت کم‌پرواز، امکان استفاده حداکثری از حضور یک منبع عملا نامحدود انرژی در هواپیما را ممکن می‌سازد؛ علاوه بر این، یکی از ویژگی‌های مهم موتور جت هوای هسته‌ای است.بهبود بهره وری عملیاتی (سیکل ترمودینامیکی) با افزایش سرعت، یعنی. همان ایده، اما در سرعت های 1000 کیلومتر در ساعت موتور بسیار سنگین تر و بزرگتر خواهد بود. سرانجام، 3M در ارتفاع صد متری در سال 1965 به معنای آسیب ناپذیری در برابر پدافند هوایی بود. معلوم شد که قبلاً مفهوم پرتابگرهای موشکی با قدرت هسته‌ای با سرعت بالا "بسته" شده بود، جایی که مزایای این مفهوم قوی بود. رقبای با سوخت هیدروکربنی ضعیف شده بودند. موشک نشان داده شده، به نظر من، ماوراء صوت یا زیر صوت به نظر می رسد (البته اگر فکر می کنید که او در ویدیو است). اما در عین حال، اندازه راکتور در مقایسه با TORY-II از موشک SLAM، جایی که به اندازه 2 متر از جمله بازتابنده نوترون شعاعی ساخته شده از گرافیت بود.

آیا حتی می توان یک راکتور با قطر 0.4-0.6 متر نصب کرد؟

بیایید با یک راکتور اساسا حداقل شروع کنیم - یک خوک Pu239. نمونه بارز اجرای چنین مفهومی راکتور فضایی Kilopower است که اما از U235 استفاده می کند. قطر هسته راکتور فقط 11 سانتی متر است! اگر به پلوتونیوم 239 برویم، اندازه هسته 1.5 تا 2 بار دیگر کاهش می یابد، اکنون از حداقل اندازه، با یادآوری مشکلات، شروع به قدم گذاشتن به سمت یک موتور جت هوای واقعی هسته ای خواهیم کرد.

اولین چیزی که به اندازه راکتور اضافه می شود، اندازه بازتابنده است - به ویژه، در Kilopower BeO اندازه آن سه برابر می شود. ثانیا، ما نمی‌توانیم از U یا Pu استفاده کنیم - آنها به سادگی در جریان هوا در عرض یک دقیقه می‌سوزند. پوسته ای مورد نیاز است، به عنوان مثال از مواد معدنی، که در برابر اکسیداسیون فوری تا دمای 1000 درجه سانتیگراد مقاومت می کند، یا سایر آلیاژهای نیکل با پوشش سرامیکی احتمالی. ورود مقدار زیادی از مواد پوسته به هسته، مقدار مورد نیاز سوخت هسته ای را به طور همزمان چندین بار افزایش می دهد - از این گذشته، جذب "غیرمولد" نوترون ها در هسته اکنون به شدت افزایش یافته است!

علاوه بر این، فرم فلزی U یا Pu دیگر مناسب نیست - این مواد خود نسوز نیستند (پلوتونیوم معمولاً در دمای 634 درجه سانتیگراد ذوب می شود) و همچنین با مواد پوسته های فلزی تعامل دارند. ما سوخت را به شکل کلاسیک UO2 یا PuO2 تبدیل می کنیم - رقت دیگری از مواد در هسته دریافت می کنیم، این بار با اکسیژن.

در نهایت بیایید هدف راکتور را به یاد بیاوریم. ما باید هوای زیادی را از طریق آن پمپ کنیم که به آن گرما می دهیم. تقریباً 2/3 فضا را "لوله های هوا" اشغال خواهد کرد.

در نتیجه، حداقل قطر هسته به 40-50 سانتی‌متر (برای اورانیوم) و قطر راکتور با بازتابنده بریلیوم 10 سانتی‌متری به 60 تا 70 سانتی‌متر می‌رسد. توسط طراحی یک موتور جت هسته ای تایید شده است MITEE ، برای پرواز در جو مشتری طراحی شده است. این پروژه کاملاً کاغذی (به عنوان مثال دمای هسته 3000 کلوین در نظر گرفته شده است و دیوارها از بریلیوم ساخته شده اند که حداکثر 1200 کلوین را تحمل می کند) با وجود خنک کننده، قطر هسته محاسبه شده از نوترونیک 55.4 سانتی متر است. با هیدروژن این امکان را فراهم می کند که اندازه کانال هایی که از طریق آنها مایع خنک کننده پمپ می شود را کمی کاهش دهید.

به نظر من، یک موتور جت اتمی هوابرد را می توان به موشکی با قطر حدود یک متر هل داد، که با این حال، هنوز به طور اساسی بزرگتر از 0.6-0.74 متر نیست، اما همچنان هشدار دهنده است. نیروگاه هسته ای دارای توان ~ چند مگاوات خواهد بود که با ~10^16 واپاشی در ثانیه انرژی می گیرد. این بدان معناست که خود راکتور میدان تشعشعی از چند ده هزار رونتگن در سطح و تا هزار رونتگن در طول کل موشک ایجاد خواهد کرد. حتی نصب چند صد کیلوگرم محافظ سکتور نیز این سطوح را به میزان قابل توجهی کاهش نخواهد داد، زیرا پرتوهای نوترون و گاما از هوا منعکس شده و "حفاظت را دور می زنند".

در عرض چند ساعت، چنین راکتوری ~10^21-10^22 اتم از محصولات شکافت c با فعالیت چندین (چند ده) پتاباکئرل تولید می کند که حتی پس از خاموش شدن نیز پس زمینه ای از چندین هزار رونتژن در نزدیکی راکتور ایجاد می کند.

طراحی موشک تا حدود 10^14 Bq فعال می‌شود، اگرچه ایزوتوپ‌ها عمدتاً ساطع‌کننده‌های بتا خواهند بود و فقط توسط اشعه ایکس برمسترالونگ خطرناک هستند. پس زمینه از خود ساختار می تواند به ده ها رونتگن در فاصله 10 متری از بدنه موشک برسد.

تمام این "سرگرمی" این ایده را به وجود می آورد که توسعه و آزمایش چنین موشکی کاری در آستانه امکان پذیر است. لازم است مجموعه کاملی از تجهیزات ناوبری و کنترل مقاوم در برابر تشعشع ایجاد شود تا همه آنها به روشی نسبتاً جامع آزمایش شوند (تابش، دما، ارتعاش - و همه اینها برای آمار). آزمایش‌های پروازی با یک راکتور فعال در هر لحظه می‌تواند به یک فاجعه تشعشعی با انتشار صدها ترابکرل به چندین پتاباکرل تبدیل شود. حتی بدون شرایط فاجعه آمیز، کاهش فشار از عناصر سوخت فردی و انتشار رادیونوکلئید بسیار محتمل است.

البته در روسیه هنوز هم وجود داردسایت تست Novozemelsky که می توان چنین آزمایشاتی را بر روی آنها انجام داد، اما این برخلاف روح توافق استممنوعیت آزمایش سلاح های هسته ای در سه محیط (این ممنوعیت به منظور جلوگیری از آلودگی سیستماتیک جو و اقیانوس توسط رادیونوکلئیدها معرفی شد).

در نهایت، نمی دانم چه کسی در فدراسیون روسیه می تواند چنین راکتوری را توسعه دهد. به طور سنتی، مؤسسه Kurchatov (طراحی و محاسبات کلی)، Obninsk IPPE (تست آزمایشی و سوخت)، و موسسه تحقیقاتی Luch در Podolsk (فناوری سوخت و مواد) در ابتدا در راکتورهای دمای بالا شرکت داشتند. بعداً، تیم NIKIET در طراحی چنین ماشین‌هایی مشغول شد (به عنوان مثال، راکتورهای IGR و IVG نمونه‌های اولیه هسته موتور موشک هسته‌ای RD-0410 هستند).

امروزه NIKIET تیمی از طراحان دارد که کار طراحی راکتور را انجام می دهند ( RUGK گاز خنک با دمای بالا ، راکتورهای سریع MBIR، ) و IPPE و Luch به ترتیب به محاسبات و فناوری های مرتبط ادامه می دهند. در دهه های اخیر، موسسه کورچاتوف بیشتر به سمت نظریه راکتورهای هسته ای حرکت کرده است.

به طور خلاصه، من می خواهم بگویم که ایجاد یک موشک کروز با موتورهای جت هوایی با یک نیروگاه هسته ای به طور کلی یک کار امکان پذیر است، اما در عین حال بسیار گران و پیچیده است که نیازمند بسیج قابل توجه منابع انسانی و مالی است. ، به نظر من نسبت به سایر پروژه های اعلام شده بیشتر است (" Sarmat" ، "Dagger" ، "Status-6" ، "Vanguard"). خیلی عجیب است که این بسیج کوچکترین اثری از خود بر جای نگذاشت. و از همه مهمتر، کاملاً نامشخص است که مزایای دستیابی به چنین انواع سلاح ها (در مقابل پس زمینه حامل های موجود) چیست و چگونه می توانند بر معایب متعدد - مسائل ایمنی در برابر تشعشعات، هزینه های بالا، ناسازگاری با معاهدات کاهش تسلیحات استراتژیک غلبه کنند. .

P.S. با این حال، "منابع" در حال حاضر شروع به نرم کردن اوضاع کرده اند: "یک منبع نزدیک به مجتمع نظامی-صنعتی گفت"ودوموستی "این که ایمنی تشعشعات در طول آزمایش موشک تضمین شد. این منبع می‌گوید که تاسیسات هسته‌ای روی هواپیما با یک ماکت الکتریکی نشان داده شده است.

می‌توان این مقاله را با یک متن سنتی درباره اینکه چگونه نویسندگان داستان‌های علمی تخیلی ایده‌های جسورانه را مطرح می‌کنند و دانشمندان آن‌ها را زنده می‌کنند، آغاز کرد. شما می توانید، اما نمی خواهید با تمبر بنویسید. بهتر است به یاد داشته باشید که موتورهای موشکی مدرن، سوخت جامد و مایع، برای پرواز در فواصل نسبتاً طولانی دارای ویژگی های بیش از نامطلوب هستند. آنها به شما اجازه می دهند محموله را به مدار زمین بفرستید و چیزی را به ماه تحویل دهید، اگرچه چنین پروازی گران تر است. اما پرواز به مریخ با چنین موتورهایی دیگر آسان نیست. به آنها سوخت و اکسید کننده به مقدار لازم بدهید. و این حجم ها با فاصله ای که باید غلبه کرد نسبت مستقیم دارند.

جایگزینی برای موتورهای موشکی شیمیایی سنتی موتورهای الکتریکی، پلاسما و هسته ای هستند. از بین تمام موتورهای جایگزین، تنها یک سیستم به مرحله توسعه موتور رسیده است - هسته ای (موتور واکنش هسته ای). در اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده، کار بر روی ایجاد موتورهای موشک هسته ای در دهه 50 قرن گذشته آغاز شد. آمریکایی ها روی هر دو گزینه برای چنین نیروگاهی کار می کردند: راکتیو و پالس. اولین مفهوم شامل گرم کردن سیال کار با استفاده از یک راکتور هسته ای و سپس آزاد کردن آن از طریق نازل است. موتور محرکه هسته ای پالس به نوبه خود فضاپیما را از طریق انفجارهای پی در پی مقادیر کمی سوخت هسته ای به حرکت در می آورد.

همچنین در ایالات متحده آمریکا، پروژه Orion اختراع شد که هر دو نسخه موتور هسته ای را ترکیب می کند. این کار به روش زیر انجام شد: بارهای هسته ای کوچک با ظرفیت حدود 100 تن TNT از دم کشتی خارج شد. دیسک های فلزی به دنبال آنها شلیک شد. در فاصله ای از کشتی، بار منفجر شد، دیسک تبخیر شد و ماده در جهات مختلف پراکنده شد. بخشی از آن به قسمت دم تقویت شده کشتی افتاد و آن را به جلو برد. افزایش اندکی در رانش باید با تبخیر صفحه که ضربات را وارد می کند، ایجاد می شد. هزینه واحد چنین پروازی باید فقط 150 دلار برای هر کیلوگرم بار باشد.

حتی به مرحله آزمایش هم رسید: تجربه نشان داد که حرکت با کمک تکانه های متوالی امکان پذیر است، همانطور که ایجاد یک صفحه عقب با قدرت کافی امکان پذیر است. اما پروژه Orion در سال 1965 بسته شد و امیدوار بود. با این حال، تا کنون این تنها مفهوم موجود است که می تواند سفرهای اعزامی را حداقل در سراسر منظومه شمسی امکان پذیر کند.

دستیابی به ساخت نمونه اولیه با موتور موشک هسته ای تنها امکان پذیر بود. اینها RD-0410 شوروی و NERVA آمریکایی بودند. آنها بر روی همان اصل کار می کردند: در یک راکتور هسته ای "متعارف"، سیال کار گرم می شود، که وقتی از نازل ها خارج می شود، نیروی رانش ایجاد می کند. مایع کار هر دو موتور هیدروژن مایع بود، اما شوروی از هپتان به عنوان ماده کمکی استفاده می کرد.

نیروی رانش RD-0410 3.5 تن بود، NERVA تقریباً 34 بود، اما ابعاد بزرگی نیز داشت: 43.7 متر طول و 10.5 در قطر در مقابل 3.5 و 1.6 متر برای موتور شوروی. در همان زمان ، موتور آمریکایی از نظر منابع سه برابر کمتر از موتور شوروی بود - RD-0410 می توانست یک ساعت کار کند.

با این حال، هر دو موتور، علیرغم وعده خود، روی زمین ماندند و به جایی پرواز نکردند. دلیل اصلی بسته شدن هر دو پروژه (NERVA در اواسط دهه 70، RD-0410 در سال 1985) پول بود. ویژگی‌های موتورهای شیمیایی بدتر از موتورهای هسته‌ای است، اما هزینه یک بار پرتاب یک کشتی با موتور محرکه هسته‌ای با همان بار می‌تواند 8 تا 12 برابر بیشتر از پرتاب همان سایوز با موتور سوخت مایع باشد. . و این حتی تمام هزینه‌های لازم برای رساندن موتورهای هسته‌ای به نقطه مناسب برای استفاده عملی را در نظر نمی‌گیرد.

از کار انداختن شاتل‌های «ارزان» و عدم پیشرفت‌های انقلابی اخیر در فناوری فضایی نیازمند راه‌حل‌های جدیدی است. در آوریل سال جاری، رئیس وقت Roscosmos A. Perminov قصد خود را برای توسعه و راه اندازی یک سیستم پیشران هسته ای کاملاً جدید اعلام کرد. این دقیقاً همان چیزی است که به نظر Roscosmos باید "وضعیت" را در کل کیهان نوردی جهان به طور اساسی بهبود بخشد. اکنون مشخص شده است که چه کسی باید انقلابی بعدی در فضانوردی باشد: توسعه موتورهای پیشران هسته ای توسط شرکت واحد فدرال ایالتی مرکز کلدیش انجام خواهد شد. مدیر کل این شرکت، A. Koroteev، قبلاً مردم را خوشحال کرده است که طراحی اولیه فضاپیما برای موتور پیشران هسته ای جدید در سال آینده آماده خواهد شد. طراحی موتور باید تا سال 2019 آماده شود و آزمایش آن برای سال 2025 برنامه ریزی شده است.

این مجموعه TEM نامیده شد - ماژول حمل و نقل و انرژی. این یک راکتور هسته ای خنک کننده با گاز را حمل خواهد کرد. سیستم پیشران مستقیم هنوز تصمیم گیری نشده است: یا یک موتور جت مانند RD-0410 یا یک موتور موشک الکتریکی (ERE) خواهد بود. با این حال، نوع دوم هنوز به طور گسترده در هیچ کجای جهان مورد استفاده قرار نگرفته است: تنها سه فضاپیما به آنها مجهز شده بودند. اما این واقعیت که راکتور می تواند نه تنها موتور، بلکه بسیاری از واحدهای دیگر را تامین کند یا حتی از کل TEM به عنوان نیروگاه فضایی استفاده کند، به نفع موتور پیشرانه الکتریکی صحبت می کند.