核ロケットエンジンの動作原理。核ロケットエンジンと核推進剤

04.08.2023

車の選択

アレクサンダー・ロセフ

20 世紀におけるロケットと宇宙技術の急速な発展は、ソ連と米国という 2 つの超大国の軍事戦略的、政治的、そしてある程度イデオロギー的な目標と利益によって決定され、すべての国家宇宙計画は計画的なものでした。軍事プロジェクトの継続が主な任務であり、潜在的な敵との防衛能力と戦略的同等性を確保する必要があった。当時、機器の作成コストや運用コストは基本的に重要ではありませんでした。打ち上げロケットや宇宙船の開発には膨大な資源が投入され、1961 年のユーリガガーリンの 108 分間の飛行や、1969 年の月面からのニールアームストロングとバズアルドリンのテレビ放送は、単なる科学的および技術的な勝利ではありませんでした。これらは冷戦時代の戦いにおける戦略的勝利とも考えられていました。

しかしソ連が崩壊し、世界の主導権争いから脱落すると、その地政学的な敵対者、主に米国は、西側経済の優位性を全世界に証明するために、名声はあるが極めて高価な宇宙プロジェクトを実施する必要がなくなった。システムとイデオロギーの概念。
90年代には、これまでの主要な政治課題は意味を失い、ブロック対立はグローバリゼーションに取って代わられ、現実主義が世界に蔓延したため、ほとんどの宇宙計画は縮小または延期され、ISSだけが大規模プロジェクトの遺産として残った。過去。さらに、西側の民主主義では、すべての費用のかかる政府プログラムが選挙サイクルに依存するようになりました。
権力の獲得や維持に必要な有権者の支持により、政治家、議会、政府はポピュリズムに傾き、短期的な問題を解決せざるを得なくなるため、宇宙探査への支出は年々減少している。
基本的な発見のほとんどは 20 世紀前半に行われ、今日では科学技術は一定の限界に達しており、さらに世界中で科学知識の人気が低下し、数学、物理学、その他の自然科学の教育の質も低下しています。科学は劣化した。これが、宇宙分野を含む過去20年間の停滞の原因となっている。
しかし今、世界が前世紀の発見に基づく新たな技術サイクルの終わりに近づいていることが明らかになりました。したがって、世界的な技術構造の変化の際に、根本的に新しい有望な技術を保有する大国は、少なくとも今後50年間は自動的に世界的なリーダーシップを確保することになる。

水素を作動流体とする原子力推進エンジンの基本設計

このことは、あらゆる活動分野でアメリカの偉大さを復活させる方向を定めた米国、アメリカの覇権に挑戦している中国、そして全力でそのために努力している欧州連合の両方で実現している。世界経済における重要性を維持します。
そこには産業政策があり、彼らは独自の科学的、技術的、生産的可能性の開発に真剣に取り組んでおり、宇宙圏は新技術をテストしたり、基礎を築く可能性のある科学的仮説を証明または反駁したりするための最良の実験場となり得ます。根本的に異なる、より高度な未来のテクノロジーの創造に向けて。
そして、武器、輸送、構造材料、生物医学、電気通信の分野で独自の革新的技術を生み出すために、米国が深宇宙探査プロジェクトを再開する最初の国になると期待するのは極めて自然である。
確かに、米国ですら革新的な技術の創出で成功が保証されているわけではありません。イーロン・マスク氏のスペースX社が行っているように、化学燃料をベースにした半世紀前のロケットエンジンを改良したり、すでに地球上で実装されているものと同様の長時間飛行用の生命維持システムを開発したりする場合には、行き止まりに陥る危険性が高い。 ISS。
宇宙分野での停滞が年々顕著になっているロシアは、発展途上国のリストに入るのではなく、超大国の一員に留まるために、将来の技術的リーダーシップをめぐる競争で躍進できるだろうか。
はい、もちろんロシアはそれが可能であり、さらに、宇宙産業の慢性的な資金不足にもかかわらず、原子力エネルギーと核ロケットエンジン技術においてはすでに顕著な前進が見られます。
宇宙飛行の未来は原子力エネルギーの利用です。原子力技術と宇宙がどのように結びついているかを理解するには、ジェット推進の基本原理を考慮する必要があります。
したがって、現代の宇宙エンジンの主なタイプは、化学エネルギーの原理に基づいて作成されています。これらは固体燃料加速器と液体ロケットエンジンであり、その燃焼室内で燃料成分（燃料と酸化剤）が発熱による物理的および化学的燃焼反応を起こし、エンジンノズルから毎秒大量の物質を噴出するジェット流を形成します。ジェットの作動流体の運動エネルギーは、ロケットを推進するのに十分な反力に変換されます。このような化学エンジンの比推力 (使用される燃料の質量に対する発生する推力の比) は、燃料成分、燃焼室内の圧力と温度、および燃焼室から噴出される混合気の分子量に依存します。エンジンノズル。
また、物質の温度と燃焼室内の圧力が高くなるほど、またガスの分子量が低くなるほど、比推力が高くなり、したがってエンジンの効率も高くなります。比推力は動きの量であり、通常は速度と同様にメートル/秒で測定されます。
化学エンジンでは、最も高い比推力は酸素と水素およびフッ素と水素の燃料混合物 (4500 ～ 4700 m/s) によって提供されますが、最も人気のある (そして操作が便利な) のは灯油と酸素で動作するロケットエンジンです。たとえば、ソユーズロケットやマスクのファルコンロケット、四酸化窒素と硝酸の混合物の形の酸化剤を含む非対称ジメチルヒドラジン（UDMH）を使用するエンジン（ソ連とロシアのプロトン、フランスのアリアン、アメリカのタイタン）などです。効率は水素燃料エンジンの 1.5 倍低いですが、3000 m/s の推力と出力は、地球に近い軌道に大量のペイロードを打ち上げるのに経済的に十分な利益をもたらすのに十分です。
しかし、他の惑星への飛行には、モジュール式の ISS を含め、人類がこれまでに作成した宇宙船よりもはるかに大きな宇宙船が必要です。これらの船では、特殊な着陸モジュールでの宇宙飛行士の輸送に備えて、乗組員の長期自律生存、一定の燃料供給と主エンジンおよび操縦および軌道修正用エンジンの耐用年数を確保する必要がある。別の惑星の地表へ行き、主要な輸送船に戻り、そして遠征隊が地球に戻る。
蓄積された工学知識とエンジンの化学エネルギーにより、月への帰還や火星への到達が可能となるため、今後10年以内に人類が火星を訪れる可能性は高い。
既存の宇宙技術のみに依存する場合、火星または木星と土星の衛星への有人飛行のための居住モジュールの最小質量は約90トンとなり、これは1970年代初頭の月船の3倍となります。これは、火星へのさらなる飛行のために基準軌道に打ち上げられる打ち上げロケットが、アポロ月計画のサターン5号（打ち上げ重量2965トン）やソ連の空母エネルギア（打ち上げ重量2400トン）よりもはるかに優れていることを意味する。軌道上に最大500トンの惑星間複合体を構築する必要がある。化学ロケットエンジンを備えた惑星間船での飛行は、惑星の重力と船をさらに加速するために大量の燃料を使用して重力操作を行う必要があるため、一方向だけで8か月から1年かかります。。
しかし、ロケットエンジンの化学エネルギーを使用しても、人類は火星や金星の軌道を超えて飛行することはできません。宇宙船のさまざまな飛行速度や、その他のより強力な運動エネルギーが必要です。

核ロケットエンジンの最新設計 Princeton Satellite Systems

深宇宙を探査するには、ロケットエンジンの推力重量比と効率を大幅に向上させ、比推力と耐用年数を延ばす必要があります。これを行うには、エンジン室内の原子質量の小さいガスまたは作動流体物質を、従来の燃料混合物の化学燃焼温度よりも数倍高い温度まで加熱する必要があり、これは核反応を使用して行うことができます。
従来の燃焼室の代わりに原子炉がロケットエンジン内に配置され、その活性領域に液体または気体の物質が供給されると、高圧下で数千度まで加熱され、反応が始まります。ノズルチャネルを通って噴射され、ジェット推力が生成されます。このような原子力ジェットエンジンの比推力は、化学成分を含む従来のジェットエンジンの比推力よりも数倍大きくなり、エンジン自体と打ち上げロケット全体の効率が何倍も向上することになります。この場合、燃料燃焼のための酸化剤が不要となり、ジェット推力を生み出す物質として軽水素ガスを使用することができ、ガスの分子量が低いほど推力が大きくなり、ジェット推力が大きくなることがわかっています。エンジン出力の向上によりロケットの質量を軽減します。
原子炉ゾーンでは軽質ガスがケルビン 9,000 度を超える温度まで加熱され、そのような過熱ガスのジェットが従来の化学エンジンよりもはるかに高い比推力を提供するため、原子力エンジンは従来のものより優れています。。しかし、これは理論上の話です。
このような核施設を搭載した打ち上げロケットが打ち上げられるときに、発射台周辺の大気や空間が放射能汚染される可能性があるという危険性さえなく、主な問題は、高温でエンジン自体が宇宙船とともに汚染される可能性があることである。溶ける。設計者とエンジニアはこのことを理解しており、数十年にわたって適切な解決策を見つけようと努めてきました。
核ロケットエンジン (NRE) には、すでに宇宙での作成と運用に関する独自の歴史があります。原子力エンジンの最初の開発は1950年代半ば、つまり人類が宇宙へ飛行する前から始まり、ソ連と米国の両国でほぼ同時に始まり、原子炉を使用して作動原子を加熱するというアイデアそのものが誕生した。ロケットエンジン内の物質は、最初のレクターとともに 40 年代半ば、つまり 70 年以上前に誕生しました。
我が国において、原子力推進の創始者は熱物理学者ヴィタリー・ミハイロヴィチ・イエフレフでした。 1947 年に、彼は S. P. コロリョフ、I. V. クルチャトフ、M. V. ケルディシュの支援を受けたプロジェクトを発表しました。当初は、このようなエンジンを巡航ミサイルに使用し、その後弾道ミサイルに搭載することが計画されていた。開発は、ソ連の主要な防衛設計局および研究機関NIITP、CIAM、IAE、VNIINMによって行われた。
ソビエトの原子力エンジン RD-0410 は、宇宙技術用のほとんどの液体ロケットエンジンが作成されたヴォロネジ化学自動設計局で 60 年代半ばに組み立てられました。
RD-0410は作動流体として水素を使用し、水素は液体の状態で「冷却ジャケット」を通過し、ノズルの壁から過剰な熱を除去して溶解を防ぎ、その後炉心に入り、そこで加熱されました。 3000K でチャネルノズルから放出されるため、熱エネルギーが運動エネルギーに変換され、9100 m/s の比推力が生成されます。
米国では、原子力推進プロジェクトが 1952 年に開始され、最初に稼働するエンジンが 1966 年に作成され、NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) と名付けられました。 60年代から70年代にかけて、ソ連と米国は互いに譲歩しないよう努めた。
確かに、私たちのRD-0410とアメリカのNERVAは両方とも固相核エンジンであり（炭化ウランをベースにした核燃料は原子炉内で固体状態でした）、それらの動作温度は2300〜3100Kの範囲でした。
爆発や原子炉壁の溶融の危険を冒さずに炉心の温度を上昇させるには、燃料（ウラン）が気体状態またはプラズマとなって原子炉内に保持されるような核反応条件を作り出す必要があります。壁に触れることなく、強力な磁場によって。そして、炉心に入った水素は気相中のウランの周りを「回り」、プラズマとなってノズルチャネルから非常に高速で放出されます。
このタイプのエンジンは気相原子力推進エンジンと呼ばれます。このような原子力エンジン内の気体ウラン燃料の温度は 1 万ケルビンから 2 万ケルビンの範囲に及び、比推力は 50,000 m/s に達する可能性があり、これは最も効率的な化学ロケットエンジンの 11 倍です。
宇宙技術における開放型および閉鎖型の気相原子力推進エンジンの作成と使用は、宇宙ロケットエンジンの開発における最も有望な方向性であり、まさに人類が太陽系の惑星とその衛星を探索するために必要なものです。
気相原子力推進プロジェクトに関する最初の研究は、1957 年にソ連の熱プロセス研究所 (M. V. ケルディシュにちなんで名付けられた国立研究センター) で始まり、気相原子炉に基づく宇宙原子力発電所の開発が決定されました。この法律は 1963 年に学者 V. P. グルシュコ (NPO エネルゴマシュ) によって作成され、その後 CPSU 中央委員会とソ連閣僚評議会の決議によって承認されました。
気相原子力推進エンジンの開発はソビエト連邦で20年間にわたって実施されましたが、残念なことに、資金不足と核燃料と水素プラズマの熱力学の分野での追加の基礎研究の必要性のため、完了することはありませんでした。中性子物理学と磁気流体力学。
ソ連の原子力科学者と設計技術者は、臨界の達成と気相原子炉の運転の安定性の確保、数千度に加熱された水素の放出時の溶融ウランの損失の削減、熱保護など、多くの問題に直面した。ノズルや磁場発生器の設計、ウラン核分裂生成物の蓄積、耐薬品性の建築材料の選択など。
そして、火星への最初の有人飛行のためのソビエトのマーズ94計画のためにエネルギアロケットが作成され始めたとき、原子力エンジンプロジェクトは無期限に延期されました。ソ連には、1994 年に宇宙飛行士を火星に着陸させるのに十分な時間が足りず、そして最も重要なのは政治的意志と経済効率が足りませんでした。これは紛れもない成果であり、今後数十年間にわたって当社がハイテク分野でリーダーシップを発揮できることの証明となるでしょう。しかし、他の多くのものと同様に、宇宙もソ連の最後の指導者によって裏切られました。歴史を変えることはできず、去った科学者や技術者を取り戻すことも、失われた知識を回復することもできません。多くのことを新たに作成する必要があります。
しかし、宇宙原子力は固相および気相原子力推進エンジンの領域にのみ限定されるものではありません。電気エネルギーを使用して、ジェットエンジン内に加熱された物質の流れを作り出すことができます。このアイデアは、1903 年にコンスタンチン・エドゥアルドヴィッチ・ツィオルコフスキーが著書「ジェット計器を使用した世界空間の探査」で初めて表現しました。
そして、ソ連初の電熱ロケットエンジンは、将来ソ連科学アカデミーの会員となり、NPOエネルギアの代表となるバレンティン・ペトロヴィッチ・グルシュコによって1930年代に開発された。
電気ロケットエンジンの動作原理は異なる場合があります。通常、次の 4 つのタイプに分類されます。

電熱（加熱または電気アーク）。その中で、ガスは 1000 ～ 5000K の温度に加熱され、核ロケットエンジンと同じ方法でノズルから噴射されます。
静電エンジン (コロイドおよびイオン)。作動物質が最初にイオン化され、次に正イオン (電子を持たない原子) が静電場で加速され、ノズルチャネルを通じて噴射されてジェット推力が生成されます。静電エンジンには、定置型プラズマエンジンも含まれます。
マグネトプラズマおよび磁力学ロケットエンジン。そこでは、垂直に交差する磁場と電場のアンペア力によってガスプラズマが加速されます。
パルスロケットエンジン。放電による作動流体の蒸発から生じるガスのエネルギーを利用します。

これらの電気ロケットエンジンの利点は、作動流体の消費量が少ないこと、最大 60% の効率、高い粒子流速であり、これにより宇宙船の質量を大幅に減らすことができますが、推力密度が低いという欠点もあります。電力が低いだけでなく、プラズマを生成するための作動流体 (不活性ガスまたはアルカリ金属の蒸気) のコストも高くなります。
リストされているタイプの電気モーターはすべて実際に実装されており、60 年代半ば以降ソ連とアメリカの宇宙船で繰り返し宇宙で使用されてきましたが、出力が低いため、主に軌道修正エンジンとして使用されていました。
1968 年から 1988 年にかけて、ソ連は原子力施設を搭載した一連のコスモス衛星を打ち上げました。原子炉の種類は「ブク」、「トパーズ」、「エニセイ」と名付けられました。
エニセイプロジェクトの原子炉は最大135kWの火力出力と約5kWの電力を備えていた。冷却剤はナトリウムとカリウムの融液でした。このプロジェクトは 1996 年に終了しました。
実際の推進ロケットモーターには、非常に強力なエネルギー源が必要です。そして、そのような宇宙エンジンに最適なエネルギー源は原子炉です。
原子力エネルギーは、我が国が主導的な地位を維持しているハイテク産業の一つです。そして、根本的に新しいロケットエンジンがすでにロシアで開発されており、このプロジェクトは2018年の成功に近づいています。飛行試験は2020年に予定されている。
そして、気相原子力推進が、基礎研究の後に立ち返らなければならない今後数十年のテーマであるならば、その今日の代替案はメガワット級の原子力推進システム（NPPU）であり、それはすでにロスアトムと2009 年以来ロスコスモス企業。
現在世界で唯一宇宙原子力発電所の開発・製造を行っているNPO法人クラスナヤ・ズヴェズダと、A.の名を冠した研究センター。 M. V. ケルディシュ、ニキート im。 N.A. Dollezhala、研究機関NPO「Luch」、「クルチャトフ研究所」、IRM、IPPE、RIAR、NPOマシノストロエニヤ。
原子力推進システムには、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するターボ機械システムを備えた高温ガス冷却高速中性子原子炉、過剰な熱を宇宙に除去する冷凍機エミッターのシステム、計装区画、維持装置のブロックが含まれます。プラズマまたはイオン電気モーター、およびペイロードを収容するためのコンテナ。
動力推進システムでは、原子炉は電気プラズマエンジンを動作させるための電力源として機能しますが、炉心を通過する原子炉の冷却ガスは発電機と圧縮機のタービンに入り、原子炉に戻ります。閉ループであり、原子力推進エンジンのように宇宙に放り出されることがないため、設計の信頼性と安全性が高まり、有人宇宙飛行に適しています。
原子力発電所は、月探査や多目的軌道複合体の構築中に貨物を確実に輸送するための再利用可能な宇宙タグボートとして使用されることが計画されている。その利点は、輸送システムの要素を再利用できること（イーロン・マスク氏がSpaceX宇宙プロジェクトで実現しようとしている）だけでなく、同等の出力の化学ジェットエンジンを搭載したロケットよりも3倍多くの貨物を輸送できることだ。輸送システムの発射質量を減らすことによって。設置の特別な設計により、地球上の人々と環境にとって安全です。
2014年にこの原子力電気推進システムの最初の標準設計燃料要素（燃料要素）がエレクトロスタールのJSCマシノストロイテルニ・ザヴォドで組み立てられ、2016年に炉心バスケットシミュレータの試験が実施された。
現在（2017年）、取り付けの構造要素の製造とモックアップでのコンポーネントとアセンブリのテスト、およびターボ機械のエネルギー変換システムとプロトタイプのパワーユニットの自律テストの作業が進行中です。工事の完成は来年2018年末の予定だが、2015年以降、スケジュールの未完了が積み上がり始めた。
したがって、この施設が設立され次第、ロシアは原子力宇宙技術を保有する世界初の国となり、将来の太陽系探査プロジェクトだけでなく、地上および地球外エネルギーの基礎を形成することになる。。宇宙原子力発電所は、電磁放射を使用して地球または宇宙モジュールに遠隔送電するシステムを構築するために使用できます。そしてこれは将来の先進技術となり、我が国が主導的な地位を占めることになるでしょう。
開発中のプラズマ電気モーターに基づいて、有人による宇宙への長距離飛行、そして何よりも火星探査のための強力な推進システムが作成されます。その軌道にはわずか 1.5 か月で到達できます。従来のケミカルジェットエンジンを使用した場合と同様に、1 年以上。
そして未来は常にエネルギー革命から始まります。何もありません。エネルギーは主要なものであり、エネルギー消費量は技術の進歩、防衛能力、人々の生活の質に影響を与えます。

NASA実験用プラズマロケットエンジン

ソ連の天体物理学者ニコライ・カルダシェフは1964年に文明の発展規模を提案した。この尺度によると、文明の技術発展のレベルは、地球上の人口が必要に応じて使用するエネルギーの量によって決まります。したがって、タイプ I 文明は地球上で利用可能なすべての資源を使用します。タイプ II 文明 - それが位置する星系のエネルギーを受け取ります。そして、タイプ III 文明はその銀河系で利用可能なエネルギーを使用します。人類はまだこの規模のタイプI文明まで成熟していません。私たちが使用しているのは、地球の総潜在エネルギー埋蔵量のわずか 0.16% です。これは、ロシアと全世界には成長の余地があることを意味しており、これらの核技術は我が国に宇宙への道を開くだけでなく、将来の経済的繁栄への道を開くことになる。
そしておそらく、科学技術分野におけるロシアにとっての唯一の選択肢は、リーダーたちからの長年の遅れを一度の「飛躍」で克服し、宇宙原子力技術の原点に立つことである。人類文明の次の発展サイクルにおける新たな技術革命。このようなまたとないチャンスは、特定の国に数世紀に一度しか訪れません。
残念ながら、過去25年間、基礎科学や高等・中等教育の質に十分な注意を払ってこなかったロシアは、プログラムが縮小され、新世代の研究者が現在の科学者や科学者に取って代わらなければ、この機会を永久に失う危険がある。エンジニア。ロシアが10～12年以内に直面するであろう地政学的・技術的課題は、20世紀半ばの脅威に匹敵する非常に深刻なものとなるだろう。将来的にロシアの主権と一体性を維持するためには、これらの課題に対応し、根本的に新しいものを生み出すことができる専門家の訓練を開始することが今緊急に必要である。
ロシアを世界的な知的・技術の中心地に変えるにはあと 10 年ほどしかありませんが、これは教育の質を大きく変えなければ実現できません。科学技術の進歩のためには、世界像、科学的基礎性、イデオロギーの完全性に関する体系的な見解を教育システム（学校と大学の両方）に立ち返らせる必要があります。
現在の宇宙産業の停滞について言えば、これは怖いことではありません。現代の宇宙技術の基礎となる物理原理は、従来の衛星サービス分野で長期間にわたって求められます。人類は5.5千年間帆を使用し、蒸気の時代はほぼ200年間続き、世界が急速に変わり始めたのは20世紀に入ってからでした。別の科学技術革命が起こり、それが波を引き起こしたからです。技術革新と技術構造の変化により、最終的には世界経済と政治の両方が変化しました。重要なことは、これらの変化の根源にいることです [メールで保護されています] ,
ウェブサイト: https://delpress.ru/information-for-subscribers.html

リンクを使用して、祖国のアーセナル誌の電子版を購読できます。
年間サブスクリプション費用 -
12,000こする。

懐疑論者は、原子力エンジンの開発は科学技術の分野における大きな進歩ではなく、石炭や薪の代わりにウランが燃料として機能し、水素が燃料として機能する「蒸気ボイラーの近代化」にすぎないと主張する。作動流体。 NRE（原子力ジェットエンジン）はそんなに絶望的なのでしょうか？それを理解してみましょう。

最初のロケット

地球近傍宇宙の探査における人類の成果はすべて、化学ジェットエンジンのおかげであると考えて間違いありません。このような動力装置の動作は、酸化剤内での燃料燃焼の化学反応のエネルギーをジェット流、ひいてはロケットの運動エネルギーに変換することに基づいています。使用される燃料は、灯油、液体水素、ヘプタン (液体推進ロケットエンジン (LPRE) の場合)、および過塩素酸アンモニウム、アルミニウム、酸化鉄の重合混合物 (固体推進ロケットエンジン (SRRE) の場合) です。

花火に使用される最初のロケットが紀元前 2 世紀に中国で登場したことは周知の事実です。粉末ガスのエネルギーによって空へ舞い上がりました。ドイツの銃器鍛冶屋コンラート・ハース (1556 年)、ポーランドの将軍カジミール・セメノヴィチ (1650 年)、ロシアのアレクサンダー・ザシャドコ中将による理論研究は、ロケット技術の発展に大きく貢献しました。

アメリカの科学者ロバート・ゴダードは、最初の液体推進ロケットの発明で特許を取得しました。彼の装置は重さ 5 kg、長さ約 3 m、ガソリンと液体酸素で動作し、1926 年には 2.5 秒かかりました。 56メートルを飛んだ。

追いかけるスピード

連続化学ジェットエンジンの作成に関する本格的な実験作業は、前世紀の 30 年代に始まりました。ソビエト連邦では、V.P.グルシコとF.A.ツァンデルは当然のことながらロケットエンジン製造の先駆者とみなされています。彼らの参加により、RD-107 および RD-108 動力装置が開発され、これにより宇宙探査におけるソ連の優位性が確保され、有人宇宙探査の分野におけるロシアの将来のリーダーシップの基礎が築かれました。

液体タービンエンジンの近代化の過程で、ジェット気流の理論上の最大速度は 5 km/s を超えることができないことが明らかになりました。地球近傍の宇宙を研究するにはこれで十分かもしれないが、他の惑星、さらには恒星への飛行は人類にとって夢物語のままだろう。その結果、すでに前世紀半ばには、代替（非化学）ロケットエンジンのプロジェクトが現れ始めました。最も人気があり、有望な設備は、核反応のエネルギーを利用するものでした。ソ連と米国における原子力宇宙エンジン (NRE) の最初の実験サンプルは 1970 年に試験に合格しました。しかし、チェルノブイリ事故後、世論の圧力により、この地域での作業は中断された（ソ連では1988年、米国では1994年以降）。

原子力発電所の運転は、熱化学発電所と同じ原理に基づいています。唯一の違いは、作動流体の加熱が核燃料の崩壊または核融合のエネルギーによって行われることです。このようなエンジンのエネルギー効率は化学エンジンのエネルギー効率を大幅に上回ります。たとえば、最高の燃料 (ベリリウムと酸素の混合物) 1 kg によって放出できるエネルギーは 3 × 107 J ですが、ポロニウム同位体 Po210 の場合、この値は 5 × 1011 J です。

原子力エンジンで放出されるエネルギーは、さまざまな方法で使用できます。

従来の液体推進ロケットエンジンと同様に、電気に変換した後、ノズルから放出された作動流体を加熱し、作動流体の粒子をイオン化して加速し、核分裂または合成生成物によって直接推進力を生成します。作動流体ですが、アルコール、アンモニアまたは液体水素を使用するとより効果的です。原子炉の燃料の集合状態に応じて、核ロケットエンジンは固相、液相、気相に分けられます。最も開発された原子力推進エンジンは固相核分裂炉を備えたもので、原子力発電所で使用される燃料棒（燃料要素）を燃料として使用します。このような最初のエンジンは、アメリカのネルバプロジェクトの一環として 1966 年に地上試験を受け、約 2 時間作動しました。

デザイン上の特徴

原子力宇宙エンジンの中心には、炉心と電源ハウジング内に収容されたベリリウム反射体で構成される原子炉があります。可燃性物質、通常は U235 同位体が豊富なウラン U238 の原子の分裂が炉心内で発生します。原子核の崩壊過程に特定の特性を与えるために、耐火性タングステンまたはモリブデンなどの減速材もここに配置されています。減速材が燃料棒に含まれている場合、その原子炉は均質原子炉と呼ばれ、分離して配置されている場合、それは不均質原子炉と呼ばれます。原子力エンジンには、作動流体供給ユニット、制御装置、影放射線防護、およびノズルも含まれています。高い熱負荷を受ける原子炉の構造要素とコンポーネントは作動流体によって冷却され、作動流体はターボポンプユニットによって燃料集合体にポンプで送り込まれます。ここでは約3,000℃まで加熱されます。作動流体はノズルを通って流れ、ジェット推力を生み出します。

典型的な原子炉制御装置は、中性子吸収物質 (ホウ素またはカドミウム) で作られた制御棒とターンテーブルです。ロッドはコア内または特別な反射鏡の隙間に直接配置され、回転ドラムは反応器の周囲に配置されます。ロッドを動かしたり、ドラムを回転させたりすることにより、単位時間当たりの核分裂性核の数が変化し、原子炉のエネルギー放出レベルが調整され、その結果、原子炉の火力が調整されます。

すべての生物にとって危険な中性子線とガンマ線の強度を減らすために、原子炉の一次保護要素が発電建屋内に設置されています。

効率の向上

液相原子力エンジンは、動作原理と設計が固相原子力エンジンと似ていますが、燃料が液体状態であるため、反応温度を高めることができ、その結果、動力装置の推力を高めることができます。したがって、化学装置 (液体ターボジェットエンジンと固体燃料ロケットエンジン) の最大比推力 (ジェット流速) が 5,420 m/s であるのに対し、固相原子力エンジンの場合は 10,000 m/s が限界からはるかに遠い場合、気相原子力推進エンジンのこの指標の平均値は 30,000 ～ 50,000 m/s の範囲にあります。

気相原子力エンジンプロジェクトには 2 つのタイプがあります。

オープンサイクル。電磁場に保持された作動流体のプラズマ雲内で核反応が起こり、発生した熱をすべて吸収します。温度は数万度に達することがあります。この場合、活性領域は、放出されたエネルギーを自由に伝達する核ランプである耐熱性物質（石英など）で囲まれています。2番目のタイプの設備では、反応温度は融点によって制限されます。フラスコの材質のこと。同時に、原子力宇宙エンジンのエネルギー効率はわずかに低下しますが（比推力は最大 15,000 m/s）、効率と放射線の安全性は向上します。

実践実績

公式には、アメリカの科学者で物理学者のリチャード・ファインマンが原子力発電所の発明者であると考えられています。ローバー計画の一環として、宇宙船用原子力エンジンの開発と製造に関する大規模な作業が 1955 年にロスアラモス研究センター (米国) で開始されました。アメリカの発明家は均一原子炉を備えた設備を好みました。「キウイ-A」の最初の実験サンプルは、アルバカーキ（米国ニューメキシコ州）の核センターの工場で組み立てられ、1959年にテストされた。反応器を、ノズルを上にしてスタンド上に垂直に置いた。テスト中、使用済み水素の加熱された流れが大気中に直接放出されました。そして、このレクターは低電力でわずか約 5 分間しか動作しませんでしたが、この成功は開発者にインスピレーションを与えました。

ソ連では、そのような研究に強力な推進力が与えられたのは、1959年に原子力研究所で開催された「3つの偉大なK」（原爆の開発者であり、ロシアの宇宙飛行学の主任理論家であるI.V.クルチャトフ）の会合であった。 M.V.ケルディシュとソビエトロケットの総合設計者S.P.クイーン。アメリカのモデルとは異なり、キマフトマティカ協会（ヴォロネジ）の設計局で開発されたソビエトのRD-0410エンジンは、不均質反応器を備えていました。火災試験は1978年にセミパラチンスク近くの訓練場で行われた。

かなり多くの理論的なプロジェクトが作成されましたが、実際の実装には至らなかったことは注目に値します。その理由は、材料科学における膨大な問題の存在と人材と資金の不足でした。

注: 重要な実践的な成果は、原子力航空機の飛行試験でした。ソ連では最も有望だったのは実験戦略爆撃機Tu-95LAL、米国ではB-36だった。

プロジェクト「オリオン」またはパルス核ロケットエンジン

宇宙飛行には、ポーランド出身のアメリカ人数学者スタニスワフ・ウラムによって、1945 年にパルス原子力エンジンの使用が初めて提案されました。次の 10 年間で、このアイデアは T. Taylor と F. Dyson によって開発され、洗練されました。要するに、ロケット底部の推進プラットフォームからある程度の距離で爆発した小さな核薬のエネルギーがロケットに大きな加速を与えるということです。

1958 年に開始されたオリオン計画では、火星の表面や木星の軌道に人々を送り届けることができるまさにそのようなエンジンをロケットに搭載することが計画されました。船首コンパートメントにいる乗組員は、減衰装置によって巨大な加速度の破壊的な影響から保護されます。詳細なエンジニアリング作業の結果、飛行安定性を研究するために、船の大規模なモックアップの行進テストが行われました（核薬の代わりに通常の爆発物が使用されました）。費用が高かったため、このプロジェクトは 1965 年に中止されました。

「爆発性航空機」を作成するための同様のアイデアは、1961 年 7 月にソ連の学者 A. サハロフによって表明されました。船を軌道に打ち上げるために、科学者は従来の液体推進ロケットエンジンを使用することを提案した。

代替プロジェクト

膨大な数のプロジェクトは、理論的研究を超えたものではありませんでした。その中には、独創的で非常に有望なものがたくさんありました。核分裂性の破片に基づいた原子力発電所のアイデアが確認されました。このエンジンの設計上の特徴と構造により、作動流体をまったく使用せずに作業を行うことが可能になります。必要な推力特性を提供するジェット流は、使用済み核物質から形成されます。この原子炉は、未臨界核質量（原子核分裂係数が 1 未満）の回転ディスクをベースとしています。コアにあるディスクのセクター内で回転すると、連鎖反応が始まり、崩壊する高エネルギー原子がエンジンノズルに向けられ、ジェット流が形成されます。保存された無傷の原子は、燃料ディスクの次の回転時に反応に参加します。

RTG (放射性同位体熱電発電機) をベースとした、地球近傍空間で特定のタスクを実行する船舶用の原子力エンジンのプロジェクトは非常に実行可能ですが、そのような設備は惑星間飛行、さらには星間飛行にはほとんど期待できません。

核融合エンジンには大きな可能性があります。科学技術の発展の現段階では、オリオン計画のように、ロケットの底部で熱核爆発を起こすパルス設備がすでにかなり実現可能である。しかし、多くの専門家は、制御された核融合の実現は近い将来の問題であると考えています。

原子力エンジンの長所と短所

原子力エンジンを宇宙船の動力装置として使用することの明白な利点には、エネルギー効率が高く、高い比推力と良好な推力性能（空気のない空間で最大 1,000 トン）を提供し、自律運転中の優れたエネルギー貯蔵量が含まれます。現在の科学技術の発展レベルにより、このような設備を比較的コンパクトに保つことが可能になっています。

原子力推進エンジンの主な欠点は、設計と研究作業の縮小を引き起こし、放射線の危険性が高いことです。これは、地上での火災試験を実施する場合に特に当てはまります。その結果、放射性ガス、ウラン化合物とその同位体、および透過放射線の破壊的影響が作動流体とともに大気中に侵入する可能性があります。同じ理由で、原子力エンジンを搭載した宇宙船を地表から直接打ち上げることは容認できません。

現在と未来

ロシア科学アカデミーの学者、ケルディシュセンター所長のアナトリー・コロテエフ氏の保証によると、根本的に新しいタイプの原子力エンジンが近い将来ロシアで製造されるだろう。このアプローチの本質は、宇宙炉のエネルギーが作動流体を直接加熱してジェット流を形成するのではなく、電気を生成することに向けられるということである。この装置における推進の役割はプラズマエンジンに割り当てられており、その比推力は現在存在するケミカルジェット装置の推力の 20 倍です。このプロジェクトの主な企業は、国営企業ロスアトムの一部門である JSC NIKIET (モスクワ) です。

本格的なプロトタイプのテストは、NPO マシノストロエニヤ (レウトフ) に基づいて 2015 年に成功裏に完了しました。原発の飛行試験開始日は今年１１月。最も重要な要素とシステムは、ISS 上でのテストも含めてテストする必要があります。

ロシアの新しい原子力エンジンは閉鎖サイクルで動作するため、周囲の空間への放射性物質の放出は完全に排除される。発電所の主要要素の質量と寸法特性により、既存の国産プロトンロケットおよびアンガラロケットでの使用が保証されます。

ロシアは、かつても現在も宇宙原子力エネルギー分野のリーダーであり続けています。 RSC Energia や Roscosmos などの組織は、原子力を搭載した宇宙船の設計、建設、打ち上げ、運用の経験を持っています。原子力エンジンにより航空機の長年の運用が可能となり、実用性が大幅に向上します。

歴史年代記

同時に、太陽系の遠く離れた惑星の軌道に研究車両を届けるには、そのような核施設のリソースを5〜7年に増やす必要があります。研究宇宙船の一部として約1MWの出力を持つ核推進システムを備えた複合体により、最も遠い惑星の人工衛星や惑星探査機の地表への配達を5～7年で加速できることが証明されている。これらの惑星の自然衛星、そして彗星、小惑星、水星、木星と土星の衛星から地球に土壌が届けられる。

再利用可能なタグボート (MB)

宇宙での輸送業務の効率を高める最も重要な方法の 1 つは、輸送システムの要素を再利用できるようにすることです。少なくとも 500 kW の出力を持つ宇宙船用原子力エンジンにより、再利用可能なタグボートを作成することが可能になり、それによってマルチリンク宇宙輸送システムの効率が大幅に向上します。このようなシステムは、年間大量の貨物の流れを提供するプログラムで特に役立ちます。一例としては、継続的に拡大する居住可能な基地と実験的な技術および生産複合体の構築と維持を伴う月探査プログラムが挙げられます。

貨物売上高の計算

RSC Energia の設計検討によると、基地の建設中に、重さ約 10 トンのモジュールが月面に、最大 30 トンのモジュールが月周回軌道に運ばれる必要があります。居住可能な月面基地と訪問可能な月周回ステーションの重量は700〜800トンと推定され、基地の機能と発展を確保するための年間貨物量は400〜500トンである。

しかし、原子力エンジンの動作原理により、輸送機を十分に速く加速させることはできません。輸送時間が長く、それに応じてペイロードが地球の放射線帯内で費やす時間がかなり長いため、原子力タグ船を使用してすべての貨物を配送できるわけではありません。したがって、原子力推進システムに基づいて提供できる貨物の流れは、わずか 100 ～ 300 トン/年と推定されます。

経済性

軌道間輸送システムの経済効率の基準として、単位質量のペイロード (PG) を地表から目標軌道まで輸送するための比コストの値を使用することをお勧めします。 RSC Energia は、輸送システムのコストの主な要素を考慮した経済的および数学的モデルを開発しました。

タグボートモジュールを作成して軌道に投入する。
稼働中の原子力施設の購入のため。
運営コスト、研究開発コスト、および場合によっては資本コストも含まれます。

コスト指標は、MB の最適なパラメーターによって異なります。このモデルを使用すると、約 1 MW の出力を持つ原子力推進システムをベースにした再利用可能なタグボートと、高度な液体推進システムをベースにした使い捨てタグボートをプログラムで使用し、トータルでペイロードを確実に配送することの経済性の比較が可能になります。地球から高さ100kmの月軌道までの年間100トンの質量が研究されました。 Proton-M ロケットのペイロード容量と同等のペイロード容量を持つ同じロケットを使用し、輸送システムを構築するために 2 回の打ち上げ計画を使用する場合、原子力タグ船を使用してペイロード質量ユニットを配送するための具体的なコストコストは、DM-3 タイプの液体エンジンを備えたロケットをベースにした使い捨てタグボートを使用する場合に比べて 3 倍低くなります。

結論

宇宙用の効果的な原子力エンジンは、地球の環境問題の解決、火星への有人飛行、宇宙での無線エネルギー伝送システムの構築、特に危険な地上の放射性廃棄物の宇宙埋設の安全性を高めた実装に貢献します。 -ベースの原子力発電、居住可能な月面基地の建設、そして月の産業開発の開始により、小惑星・彗星の危険から地球を確実に守ります。

で セクションの 1 つ LiveJournal では、電子技術者が原子炉、施設、研究所、加速器などの核および熱核機械について常に記事を書いています。年次大統領演説でのロシアの新型ミサイルに関する証言は、ブロガーの強い関心を引き起こした。そして、これが彼がこのトピックに関して見つけたものです。

はい、歴史的にはラムジェット核空気エンジンを搭載した巡航ミサイルの開発が行われてきました。TORY-II 原子炉を搭載した米国の SLAM ミサイル、英国のアブロ Z-59 コンセプト、ソ連の開発などです。

Avro Z-59 ロケットのコンセプトを現代的に再現したもので、重量は約 20 トンです。

しかし、これらの研究はすべて、さまざまな程度の深さの研究開発として 60 年代に実施され (以下で説明するように、米国が最も進んでいた)、実用モデルの形で継続されることはありませんでした。飛行機、列車、原子力発電所を備えたミサイルなど、他の多くのアトムエイジ開発と同じ理由で私たちはそれを受け入れませんでした。これらすべての車両オプションには、核燃料の異常なエネルギー密度によってもたらされるいくつかの利点がある一方で、高コスト、操作の複雑さ、一定の安全性の要件、そして最終的には満足のいく開発結果が得られないという非常に深刻な欠点がありますが、これについては通常ほとんど知られていません（研究開発の結果を公開することで、成果を表示し、失敗を隠すことは、すべての関係者にとってより有益です）。

特に、巡航ミサイルの場合は、小さな艦隊でいたずらするよりも、多数のミサイル発射装置を発射場に「引きずり込む」空母（潜水艦または航空機）を作成する方がはるかに簡単です（そして、大規模な艦隊を開発するのは信じられないほど困難です））自国の領土から発射された巡航ミサイル。普遍的で安価な大量生産製品は、利点が曖昧な小規模で高価な製品よりも最終的に勝利を収めました。核巡航ミサイルは地上実験を超えていない。

私の意見では、キルギス共和国の60年代の原子力発電所による概念的な行き詰まりは、現在でも意味を持っており、したがって、示されているものに対する主な疑問は「なぜ??」です。しかし、それをさらに顕著にしているのは、そのような兵器の開発、試験、運用中に発生する問題です。これについてはさらに詳しく説明します。

それでは、リアクターから始めましょう。 SLAM および Z-59 コンセプトは、印象的なサイズと重量 (発射ブースターを廃棄すると 20 トン以上) の 3 マッハの低空飛行ロケットでした。恐ろしく高価な超音速低空飛行により、機内に存在する事実上無制限のエネルギー源を最大限に活用することが可能になりました。さらに、核エアジェットエンジンの重要な特徴は、作業効率の向上（熱力学サイクル）速度が増加します。つまり、同じ考えですが、時速 1000 km の速度では、はるかに重く、より大きなエンジンが搭載されます。最後に、1965 年の高度 100 メートルでの 3M は防空に対する無敵を意味していましたが、以前は原子力を備えたミサイル発射装置の概念が高速で「結び付けられ」、その概念の利点が強かったことが判明しました。私の意見では、示されているロケットは遷音速か亜音速に見えます（もちろん、ビデオに映っているのが彼女であると信じている場合）。しかし同時に、原子炉のサイズは以前に比べて大幅に縮小しました。 TORY-Ⅱ SLAMロケットからは、グラファイト製の放射状中性子反射板を含めると2メートルもあった

直径0.4〜0.6メートルの反応器を設置することは可能ですか？

基本的に最小の原子炉である Pu239 豚から始めましょう。このような概念を実現した好例はキロパワー宇宙炉ですが、U235 を使用しています。炉心の直径はわずか11センチメートル！プルトニウム239に切り替えれば、炉心の大きさはさらに1.5～2倍になるが、その苦労を思い出しながら、これからは最小サイズから本格的な原子力エアジェットエンジンへの歩みが始まる。

リアクターのサイズに最初に追加するのは反射板のサイズです。特に、Kilopower BeO ではサイズが 3 倍になります。第二に、U または Pu ブランクは使用できません。空気の流れの中でわずか 1 分で燃え尽きてしまいます。シェルには、たとえば 1000 ℃までの瞬間酸化に耐えるインカロイ、またはセラミックコーティングが可能な他のニッケル合金が必要です。大量のシェル物質を炉心に導入すると、必要な核燃料の量が一度に数倍に増加します。結局のところ、炉心内での「非生産的な」中性子の吸収が急激に増加しているのです。

さらに、U または Pu の金属形態はもはや適切ではありません。これらの材料自体は耐火性ではなく (プルトニウムは通常 634 ℃で溶けます)、金属シェルの材料とも相互作用します。燃料を古典的な形態の UO2 または PuO2 に変換します。炉心内の物質を今度は酸素でさらに希釈します。

最後に、原子炉の目的を思い出してみましょう。熱を放出するため、大量の空気を送り込む必要があります。スペースの約2/3は「エアチューブ」が占めます。

その結果、炉心の最小直径は 40 ～ 50 cm (ウランの場合) に増大し、10 センチメートルのベリリウム反射鏡を備えた原子炉の直径は 60 ～ 70 cm に増大します。原子力ジェットエンジンの設計によって確認されたみてー、木星の大気圏での飛行用に設計されています。この完全に紙のプロジェクト (たとえば、中心温度は 3000 K であると想定され、壁は最大 1200 K まで耐えられるベリリウムでできている) は、冷却が行われているにもかかわらず、中性子工学から計算された中心直径は 55.4 cm です。水素を使用すると、冷却剤が送り込まれるチャネルのサイズをわずかに小さくすることができます。

私の意見では、航空機搭載の原子力ジェットエンジンは、直径約 1 メートルのロケットに押し込むことができますが、それでも公称の 0.6 ～ 0.74 メートルよりも大幅に大きいわけではありませんが、依然として憂慮すべきことです。原子力発電所は、毎秒約 10^16 個の崩壊によって電力を供給され、約数メガワットの出力を持つことになります。これは、原子炉自体が表面で数万レントゲン、ロケット全体に沿って最大 1,000 レントゲンの放射線場を生成することを意味します。数百 kg のセクター保護を設置しても、これらのレベルは大幅に低下しません。中性子線とガンマ線は空気から反射され、「保護を回避」します。

数時間以内に、このような原子炉は、数（数十）ペタベクレルの放射能を持つ約 10^21 ～ 10^22 個の原子核分裂生成物 c を生成し、停止後でも原子炉付近に数千レントゲンのバックグラウンドを生成します。

ロケット設計は約 10^14 Bq まで放射される予定ですが、同位体は主にベータ線放射体であり、制動放射 X 線によってのみ危険です。構造自体からの背景は、ロケット本体から 10 メートルの距離で数十レントゲンに達することがあります。

このすべての「楽しみ」は、そのようなロケットの開発とテストが可能性の瀬戸際の仕事であるという考えを与えます。かなり包括的な方法 (放射線、温度、振動、そして統計のためのこれらすべて) ですべてをテストするには、放射線耐性のあるナビゲーションおよび制御機器のセット全体を作成する必要があります。稼働中の原子炉を使用した飛行試験は、数百テラベクレルから数ペタベクレルの放出を伴う放射線災害にいつでも変わる可能性があります。壊滅的な状況がなくても、個々の燃料要素が減圧され、放射性核種が放出される可能性が非常に高いです。

もちろん、ロシアにはまだあります。ノボゼメルスキー実験場そのような試験を実施することはできるが、これは協定の精神に反するだろう。 3つの環境での核兵器実験を禁止する（この禁止は放射性核種による大気と海洋の組織的な汚染を防ぐために導入された）。

最後に、ロシア連邦の誰がそのような原子炉を開発できるのだろうか。伝統的に、クルチャトフ研究所（一般設計と計算）、オブニンスクIPPE（実験試験と燃料）、ポドリスクのルチ研究所（燃料と材料技術）が当初、高温原子炉に携わっていた。その後、NIKIET チームはそのような機械の設計に関与するようになりました (たとえば、IGR および IVG 原子炉は RD-0410 核ロケットエンジンのコアのプロトタイプです)。

現在、NIKIET には原子炉設計の作業を行う設計者チームがいます (高温ガス冷RUGK 、高速炉 MBIR、 )、IPPE と Luch はそれぞれ関連する計算と技術に引き続き取り組んでいます。ここ数十年、クルチャトフ研究所は原子炉の理論にさらに移行してきました。

要約すると、原子力発電所を備えたエアジェットエンジンを備えた巡航ミサイルの開発は一般的に実現可能な課題であるが、同時に非常に高価で複雑であり、人的資源と財政的資源の多大な動員が必要であると言いたい。、それは他のすべての発表されたプロジェクト（「Sarmat」、「Dagger」、「Status-6」、「Vanguard」）よりもはるかに大きいように私には思えます。この動員が何の痕跡も残さなかったのは非常に奇妙です。そして最も重要なことは、そのような種類の兵器を（既存の空母を背景にして）入手することの利点が何であるか、そしてそれらが放射線の安全性、高コスト、戦略兵器削減条約との非互換性の問題などの数多くの欠点をどのようにして補うことができるのかが完全に不明であることである。。

追伸しかし、「情報筋」はすでに状況を和らげ始めている：「軍産複合体に近い関係者はこう語った」ヴェドモスチ「ロケット試験中に放射線の安全性が確保されたこと。関係者によると、船内の核施設は電気のモックアップで表現されたという。

この記事は、SF 作家がどのように大胆なアイデアを提案し、科学者がそれらに生命を吹き込むかについての伝統的な文章から始めることもできます。できますが、スタンプで書きたくないです。固体燃料と液体の最新のロケットエンジンは、比較的長距離の飛行には不十分な特性を備えていることを覚えておいた方がよいでしょう。貨物を地球周回軌道に打ち上げて月に何かを届けることができますが、そのような飛行はより高価です。しかし、そのようなエンジンで火星に飛ぶことはもはや簡単ではありません。必要な量の燃料と酸化剤を与えてください。そして、これらの体積は、克服しなければならない距離に直接比例します。

従来の化学ロケットエンジンの代替となるのは、電気エンジン、プラズマエンジン、原子力エンジンです。すべての代替エンジンのうち、エンジン開発の段階に達したシステムは原子力 (核反応エンジン) だけです。ソ連と米国では、前世紀の 50 年代に核ロケットエンジンの開発に取り組み始めました。アメリカ人は、そのような発電所について、反応型とパルス型の両方のオプションに取り組んでいました。最初のコンセプトには、原子炉を使用して作動流体を加熱し、それをノズルから放出することが含まれます。パルス核推進エンジンは、少量の核燃料の連続爆発によって宇宙船を推進します。

また、米国では、両方のバージョンの原子力エンジンを組み合わせた Orion プロジェクトが発明されました。これは次の方法で行われました。約 100 トンの TNT の容量を持つ小さな核装薬が船の尾部から射出されました。その後、金属ディスクが発射されました。船から離れた場所で、装薬が爆発し、円盤が蒸発し、物質がさまざまな方向に飛散しました。その一部が船の強化された尾部に落ち、船を前方に動かしました。推力のわずかな増加は、打撃を受けたプレートの蒸発によって提供されるはずです。このような飛行の単価は、ペイロード 1 キログラムあたりわずか 150 ドルだったはずです。

それはテストの段階まで進みました。経験により、十分な強度の船尾プレートの作成と同様に、連続する衝撃の助けを借りて動作することが可能であることが示されました。しかし、オリオン計画は有望ではないとして 1965 年に中止されました。しかし、これは今のところ、少なくとも太陽系全域への遠征を可能にする唯一の既存の概念です。

原子力ロケットエンジンを搭載した試作機の構築までしか到達できなかった。それはソ連のRD-0410とアメリカのNERVAでした。彼らは同じ原理に基づいて研究しました。「従来の」原子炉では、作動流体が加熱され、ノズルから噴射されると推力が発生します。両方のエンジンの作動流体は液体水素でしたが、ソ連のエンジンは補助物質としてヘプタンを使用しました。

RD-0410 の推力は 3.5 トンで、NERVA の推力はほぼ 34 トンでしたが、寸法も大きく、ソ連製エンジンの推力がそれぞれ 3.5 メートルと 1.6 メートルであるのに対し、長さは 43.7 メートル、直径は 10.5 メートルでした。同時に、アメリカのエンジンは資源の点でソビエトのエンジンより3倍劣っていました - RD-0410は丸1時間作動できました。

しかし、両方のエンジンは、その約束にもかかわらず、地球上に留まり、どこにも飛行しませんでした。両方のプロジェクト (70 年代半ばの NERVA、1985 年の RD-0410) が終了した主な理由はお金でした。化学エンジンの特性は原子力エンジンよりも劣りますが、同じ積載量の原子力推進エンジンを搭載した船舶の一回の打ち上げコストは、液体推進エンジンを搭載した同じソユーズの打ち上げの 8 ～ 12 倍になる可能性があります。。そしてこれには、原子力エンジンを実用に適した状態にするために必要なコストがすべて考慮されていません。

「安価な」シャトルの廃止と最近の宇宙技術における革命的な進歩の欠如には、新しい解決策が必要です。今年4月、ロスコスモス社の当時のトップ、A.ペルミノフは、全く新しい原子力推進システムを開発し、運用する意向を発表した。ロスコスモスの意見では、これこそが、全世界の宇宙飛行学の「状況」を根本的に改善すべきものである。今や、誰が宇宙飛行学の次の革命家になるべきかが明らかになった。原子力推進エンジンの開発は、ケルディッシュセンター連邦国家統一企業によって行われることになる。この企業の総責任者であるA.コロテエフ氏は、新しい原子力推進エンジン用の宇宙船の予備設計が来年完成する予定であることをすでに世間に喜ばせている。エンジンの設計は2019年までに完成し、テストは2025年に予定されている。

この複合体はTEM（輸送およびエネルギーモジュール）と呼ばれていました。ガス冷却原子炉を搭載する予定だ。直接推進システムはまだ決まっておらず、RD-0410のようなジェットエンジンか電気ロケットエンジン（ERE）となる。しかし、後者のタイプはまだ世界中で広く使用されておらず、搭載された宇宙船はわずか 3 機だけでした。しかし、原子炉がエンジンだけでなく他の多くのユニットに電力を供給したり、TEM 全体を宇宙発電所として使用したりできるという事実は、電気推進エンジンに有利であることを物語っています。