Ракета с ядерным реактором, которую никак не удается достроить⁠⁠

Взлет ракеты очень часто сравнивают с управляемым взрывом, и идея поместить в неё ядерный реактор может показаться весьма сомнительной. Тем не менее, эту концепцию пытались реализовать на практике. В пятидесятых, шестидесятых и семидесятых годах прошлого века. Так как, несмотря на все риски, этот двигатель мог открыть человечеству новую эру освоения космоса. НАСА разрабатывало программу NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) и значительно продвинулось в своих исследованиях. До прекращения финансирования инженеры агентства создали несколько версий двигателя и провели множество успешных испытаний. Реактор не был запущен в производство, но в этом году НАСА заявило о намерении вернуться к реализации описанной идеи.

Инженеры NASA готовят сопло Kiwi B-1 к испытаниям. 1964 год

В пятидесятых годах прошлого века идея ракеты с атомной тягой выглядела вполне органично, так как технологии этого порядка развивались самым стремительным образом. Естественно, даже здесь пришлось учитывать фундаментальные положения физики, вроде третьего закона Ньютона, который повествует про действие и равное ему противодействие. Ракета выбрасывает реактивную струю в одну сторону, а та, в свою очередь, подталкивают её в другую. Самая сложная задача для инженеров интересующей нас отрасли в том, чтобы обеспечить максимальную отдачу «выхлопа». Лучшими в данной ипостаси считаются легкие газы, так как разогнать их до большой скорости можно небольшим количеством энергии.

Концепт-арт из программы "Ядерного ракетного двигателя". 1960-е годы

Понятно, что лучше всего под данное описание подходит водород – самое простое вещество в нашей Вселенной. Чтобы вытолкнуть его наружу, как уже заявлено, нужна энергия. В привычных ракетах её обеспечивает расщепление молекул горючего и их повторное последующее соединение. Другими словами, выхлоп и энергия производятся в результате одной химической реакции. Водород при этом весьма посредственно выделяет дополнительный «жар», поэтому в качестве ракетного топлива обычно используются другие вещества. Они дают больше энергии, но выхлоп при этом тяжелее и, следовательно, не так эффективен при генерации тяги.

Инженеры космической отрасли в конечном итоге остановились на последнем варианте. Но если мы присмотримся к законам физики, то не найдем там ни одного положения относительно того, что реактивная струя должна всенепременно генерироваться в ходе того же самого процесса, который приводит к её образованию. Можно запастись водородом, а выталкивание поручить отдельному, достаточно мощному источнику энергии. Наверное, уже понятно, что речь идет о ядерном реакторе. Если верить математическим расчетам, он может дать в два раза большую тягу, чем «химическая» ракета. Кроме того, это устройство требует гораздо меньше топлива. Оборудованный им носитель был бы легче, мощнее и обеспечивал бы большую скорость доставки космических кораблей и астронавтов к предполагаемому месту назначения.

Концепция ракеты с ядерным двигателем на околоземной орбите

В 1954 году, сразу после того как на Земле появилась первая атомная электростанция (Обнинская АЭС), американцы начали работы в рамках проекта «Ровер». Исследования продвигались быстро, и уже в 1959-ом были проведены первые успешные испытания прототипов реакторов. Примерно в то же время было образовано НАСА. Агентство запустило новую программу, получившую название «NERVA». Она была поручена ученым, работавшим над «Ровером», а также их коллегам, занимавшимся реализацией похожих задач. В течение многих лет они создавали небольшие, но мощные ядерные реакторы, которые могли бы поместиться в ракете и включиться для обеспечения ускорения в нужный момент времени.

Конструкция NERVA

Одной из самых сложных задач было недопущение разрушения ракеты под воздействием высокой температуры, которую генерируют подобные реакторы. Точно такая же проблема, кстати, затрудняет работу конструкторов обычных носителей. Решение удалось найти благодаря веществу, выталкивавшемуся из сопла – инженеры приспособили к своему детищу систему охлаждения, по которой циркулировал жидкий водород. Также нужно было позаботиться о безопасности грузов и людей, отправляющихся в космос. Подвергать их радиационному облучению было бы совершенно недопустимо.

Конструкция предусматривала использование традиционного «химического» разгона ракеты на первом этапе, так как вероятность аварии имеется всегда, и взрыв активного ядерного реактора может спровоцировать очень неприятные последствия. То же самое происшествие в космосе, тем временем, останется практически незамеченным. Понятно, что этот двигатель не должен разрушаться и в выключенном состоянии. В 1966 году инженеры взорвали его модель, пытаясь понять, куда разлетятся осколки, если во время запуска произойдет самое худшее.

И это, и все прочие испытания на безопасность конструкции проходили настолько успешно, что принятие ракеты-носителя с ядерной тягой в арсенал НАСА казалось делом решенным. Однако именно в семидесятых у агентства возникли серьезнейшие проблемы с финансированием. Денег на пилотируемые полеты за пределы земной орбиты у государства не было. В 1973 году руководству организации пришлось выбирать между NERVA и проектом, который впоследствии привел к разработке «Вояджеров». Предпочтение было отдано последнему, что, откровенно говоря, совсем не плохо.

Вояджер-1

После этого примерно раз в десятилетие тема создания ракеты с ядерным двигателем поднимается вновь. Всплеск дискуссий пришелся на середину восьмидесятых, начало девяностых и середину нулевых. Но ни к чему конкретному это тогда не привело. И вот уже в начале 2023 года НАСА и Министерство обороны США объявили о том, что ядерная тяга будет использоваться на космических кораблях, которые полетят вместе с людьми на Марс. Самое интересное, что НАСА предлагало нечто подобное в 1969 году, после первого сокращения финансирования программы NERVA, а затем ещё раз в 1991-ом. В общем, будем надеяться, что на этот раз заинтересованные стороны настроены серьезно. Уж очень хочется посмотреть, что представители нашего вида живых существ обнаружат на Марсе.

Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать нас "плюсиком" или подписаться на наш канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.