Когда полетит ракета с ядерным двигателем?

1 марта президент России Владимир Путин в послании Федеральному собранию представил образцы новейшего российского вооружения: системы вооружений «Кинжал», «Сармат» и «Авангард», а также беспилотный подводный аппарат и ракету с ядерной силовой установкой. Это не я, это «Известия», если что — «Российской армии пообещали новинки в области стратегического вооружения».

Конечно, Путин образцов не приносил и перед Федеральным собранием не вываливал. Такое не под силу даже ему. Представил на словах, понятное дело. Однако слова – это не только слова как сотрясение воздуха или звук. Это еще и информация, прямо доступная пользователю, и скрытый смысл.

И немудрено, что в скрытом смысле все начали дружно копаться. Особенно в плане «ракеты с ядерным двигателем». Сколько было обсуждений и «секретных файлов», повествующих об очередной «неимеющейаналоговвмире» убер-бабахалке, которая вот-вот встанет на боевое дежурство, думаю, перечислять не стоит. Тысячи.

Позволю себе немножко истории.

История ядерного двигателя началась в далеких 50-х годах прошлого века. Когда рванули первые бомбы и запыхтели первые реакторы. И тогда люди умные (а их было явно больше, чем сейчас) поняли, что вот он, почти неиссякаемый источник энергии. И начали думать, как с помощью атомного двигателя заставить долго и независимо плавать/летать все подряд.

С «плавать/ходить» получилось. А вот с «летать/ездить» вышел полный облом. Хотя по первому времени все казалась просто. Ну, в те годы вообще ко всему проще относились. Запихнули реактор в подводную лодку – и в самолет засунем.

И да, в СССР были даны соответствующие указания. Самолеты должны были сконструировать Туполев и Мясищев, а атомные двигатели для них — сверхэффективное и сверхсекретное КБ Архипа Люльки.

Не вышло.

Турбореактивный двигатель с атомным реактором (ТРДА) по конструкции очень сильно напоминает обычный турбореактивный двигатель (ТРД). Только если в ТРД тяга создается расширяющимися при сгорании керосина горячими газами, то в ТРДА воздух нагревается, проходя через реактор.

Отсюда и основные недостатки, которые остановили как наших, так и американцев.

1. Самолёты иногда падают. И сами по себе, и благодаря помощи извне, и по вине экипажа. И идея летающего длительное время аппарата с атомным реактором «не вдохновила». А уж когда мы «уронили» на Канаду военный спутник серии «Космос» с атомной энергетической установкой… Вони было больше, чем радиоактивного заражения, но платить пришлось по полной.

2. Неизбежное радиоактивное заражение воздуха выбрасываемыми продуктами распада из всех этих прямоточных установок.

3. Радиоактивная угроза для экипажа. Что тут говорить, если и в проекте Туполева на Т-95ЛЛ, и в проекте Мясищева на 3М вес защиты должен был доходить до 60 тонн! Да, сегодня бомбер весом в 200 тонн и больше – нормально. Но 60 лет назад – увы.

В общем, стало понятно, что атомный/ядерный реактор применим исключительно там, где можно гарантировать не одноразовое применение экипажа. То есть корабли и подводные лодки крупного тоннажа.

Обо всех проектах ядерных самолетов, танков, тепловозов забыли раз и навсегда. Поскольку даже сегодня создать на 100% безопасное средство не в размерах авианосца или крейсера вроде бы как нереально.

Да, проект огромной крылатой ракеты, витающей на большой высоте неограниченное количество времени (или достаточно долгое время) на атомном реакторе еще какое-то время будоражил не очень далекие умы.

Спрашивается, зачем мне, как обывателю, такая безопасность? Если благодаря средствам обеспечения этой безопасности я должен буду ходить в ОЗК и противогазе?

Тема подзаглохла. Тем более что появились системы дозаправки в воздухе, благодаря которым стратегические бомбардировщики России могли без проблем достигнуть пусковой отметки на рубежах США, и наоборот.

Но, как и почти семьдесят лет тому назад, альтернативы для ядерного двигателя как для средства осуществления длительных полетов в атмосфере пока что нет.

Да, время от времени прорываются информационные сообщения о том или ином изобретении типа фотонного привода или ядерного двигателя для «космического буксира». Понятно, что определённые работы велись, ведутся и будут вестись, ибо только так можно добиться прорыва что в науке, что в технологиях.

Космическим реактором занимались ученые института имени Келдыша. Время от времени появлялись даже материалы на тему будущих космических систем. Но, как говорят люди, которые внимательно отслеживают космическую тему, несколько лет назад информацией в институте делиться перестали. Это можно истолковать двояко: или работы, которые велись, резко стали засекречены, либо прекратились вообще. За отсутствием перспектив, за отсутствием финансирования.

Но из того, что все-таки просочилось, можно сделать некоторые выводы, как это сделали в весьма уважаемом научно-популярном журнале «Поп-механика» («Ядерное дежавю: существует ли ракета с ядерным двигателем»).

Стал известен приблизительный состав уникального топлива для двигателя «космического буксира». Для ядерного реактивного двигателя (ЯРД) предполагалось использовать топливо, состоявшее из карбидов — соединений урана, вольфрама и ниобия с углеродом. Это топливо хорошо показало себя при работе в водородной среде, в которую, правда, приходилось добавлять гептан для подавления химических реакций карбидов с водородом.

Но в кислородной среде карбиды работать не смогут: углерод окисляется хорошо прогретым (до 2000 градусов) кислородом, а все оставшиеся металлы просто расплавятся и улетят с потоком теплоносителя. Здравствуй, радиация.

Топливные элементы разрабатывает и производит НПО «Луч» в городе Подольске. Да, говорят, там освоили технологию покрытия топливных стержней ниобием, металлом недорогим и весьма крепким по свойствам. Гипотетически реактор стал менее чувствителен к среде, но ниобий тоже вполне нормально окисляется кислородом и служить достаточной защитой не может.

В целом получается, что ЯРД можно эксплуатировать в условиях Марса, Венеры, космоса вообще, но совершенно не получается на Земле. А раз новый ЯРД представляет собой дальнейшее развитие советских космических ядерных энергетических установок «Бук» и «Топаз», которые в первую очередь были изобретены для использования в космосе, то говорить об адаптации ЯРД для полетов в атмосфере несколько наивно.

Хорошо, давайте зайдем с другой стороны. Предположим, что основой двигателя для чудо-ракеты станет реактор не на быстрых, а на медленных нейтронах. Может такое быть?

Теоретически – вполне. Никто, в общем-то, и не говорит, каким именно должен быть реактор. Действительно самый массовый советский космический реактор «Бук» работал на быстрых нейтронах. Но его наследник «Топаз» уже на промежуточных. Дальше?

Дальше пока фантастика. Реактор на тепловых нейтронах может быть компактным. И даже очень небольшим. Но для этого нужно использовать совсем уж фантастическую экзотику вроде изотопа америция-242м.

Теоретические расчеты показали, что при использовании этого изотопа в качестве топлива с замедлителем из гидрида циркония америций-242м будет иметь критическую массу меньше 50 г. Соответственно, реактор на нем будет иметь диаметр (без отражателя) порядка 10 см.

Вот только одна «маленькая» проблема. В букве «м». Эта буква в конце названия означает, что данный ядерный изотоп находится в состоянии возбуждения. У обычного америция-242, чьи ядра находятся в очень низком энергетическом состоянии, период полураспада всего 16 часов, а у ядра 242м — целых 140 лет.

Потому, собственно, и не налажено пока нормальное производство америция-242м, хотя вроде бы это несложно. Достаточно выделить из отработанного ядерного топлива любой АЭС америций-241 или его оксид в достаточном количестве, далее спрессовать в таблеточки и загрузить в реактор на быстрых нейтронах, тот же БН-800. На выходе должен быть искомый америций-242м. В нормальных количествах.

Видимо, не все так гладко, как на бумаге, потому мы и не наблюдаем крошечные ядерные реакторы, способные пару-тройку суток таскать на головокружительной высоте крылатую ракету с кучей боеголовок. Мы их пока вообще не наблюдаем.

Можно, конечно, представить все. Особенно перед выборами. И мини-реактор, и самолет, и крылатую ракету на ЯРД. Все принципы были разработаны и описаны еще тогда, в 50-60-х годах прошлого века, когда все начиналось.

Нового ничего пока не придумано. Два класса, довольно сильно различающихся между собой.

Первый с прямым нагревом воздуха в реакторе, заражающий все по максимуму, но с другой стороны, если мы говорим об оружии Судного дня, какая тут к черту, экология?

Второй с косвенным нагревом, когда между воздухом и реактором есть промежуточный теплоноситель и теплообменник. Эта схема, однозначно, гораздо чище, так как продукты деления не попадают в воздух, но какая опять же разница?

Нет, если эти ракеты будут просто шататься в верхних слоях атмосферы в качестве оружия сдерживания, это одно. А если они стартуют, чтобы разнести в клочья своими боеголовками континент одного из противников (ага, конечно, оба!), то опять же, наследят они там в атмосфере или нет, – ничего не значащий аспектик.

На видео в президентском послании была показана вроде как ракета наземного базирования, стартующая с помощью обычного твердотопливного ракетного двигателя.

Ну хорошо, даже логично. Наш ядерный двигатель не выбрасывает осколки деления прямо в воздух (может быть), он весь такой правильный и экологически чистый такой. Лютый бред, но что делать?

А что делать с излучением от работающего реактора? Три слоя свинца? Тяжело. Значит, экологии ноль, даже если стартовать на обычном ракетном, а ядерный запускать на высоте. Неплохая мысль. Портят только наши катастрофические «успехи» в космической программе. И тут одно дело получить на голову с высоты не «Протон» с его очаровательным гептилом, а вполне себе ядерный реактор.

Спасибо за заботу, конечно. Та еще перспективка, однако.

Конечно, если мы говорим все о том же последнем ударе и об оружии Судного дня, то в принципе, плевать. И на экологию, и на экономику, и на все. Можно топливные стержни не ниобием покрывать, а золотом или иридием. Лишь бы чудо-ракеты стартовали, полетали над шариком, сведя с ума баллистические компьютеры, обогнули районы максимально эффективно действующего ПВО и ПРО противника и устроили финальный аккорд.

И снова сомнения. Вроде бы Путин нам пообещал, что размеры ракеты с атомным реактором не превысят габаритов обычной крылатой ракеты большой дальности — Х-101 или того же «Калибра».

Ну да, если представить все эти карманные «чудо-реакторы», которые вдруг создадутся в достаточных количествах и достаточном качестве сразу после дешевого и надежного отечественного процессора…

Умные люди уже посчитали, что заявленные размеры убивают на корню идею использования теплообменников. Хотя теплообменник «газ-газ» на такие тепловые потоки, в принципе, реализуем, что показывает проект космического самолета с использованием атмосферного кислорода SABRE, но вот в калибр ракеты 533 мм он не впишется никак.

Значит, нагрев может быть только непосредственный, прямоточный, и выхлоп будет сильно радиоактивный.

На этом можно заканчивать и задать финальный вопрос: зачем все это нужно было Путину 1 марта? Кинуть очередную косточку электорату типа «мы весь мир порвем»? (Мы насчет порвать мир отдельно поговорим в ближайшее время.)

Но тут получается интересная штука. Или господин президент/кандидат в президенты просто соврал (для того, чтобы ему принесли голосов, сыграв на чувствах граждан), или…

Интересно получается. Если у нас такая ракета появится, то Путин автоматически становится в глазах мировой общественности кем-то типа Каддафи и Хусейна с их химическим оружием. Ракеты, которые в случае старта будут отравлять атмосферу: это будет хорошая тема на поорать западным СМИ. И не только СМИ. Тут и ООН навиагрится по полной программе.

Но это, повторю, в том случае, если такая ракета будет. В чем я сильно сомневаюсь, и вот почему. Не буду вам навязывать своей точки зрения, просто приведу выступление человека, не просто понимающего суть проблемы, а умного и как раз работавшего по этой теме.

Игорь Николаевич Острецов. Доктор технических наук, профессор, специалист по ядерной физике и атомной энергетике.

С 1965 по 1980 гг.— начальник лаборатории 1-го Ракетного института (современное название — Исследовательский центр им. Келдыша).

В 1965—1976 гг. преподавал в МГТУ им. Баумана. Область интересов в эти годы — космическая энергетика и ряд прикладных задач в военной области, в том числе проблемы радионевидимости космических и атмосферных летательных аппаратов.

С 1980 по 2008 гг. — заместитель директора ВНИИ атомного машиностроения по науке.

С 1986 по 1987 гг. руководил работами Министерства энергетического машиностроения СССР на ЧАЭС.

Немного, но человек весьма засекреченный, сами понимаете. Послушайте Игоря Николаевича. Никакого популизма. Никаких выдумок. В таком возрасте и с такими заслугами человека купить сложно, потому, честно говоря, верю каждому слову профессора Острецова.

Все, что я тут писал выше, Игорь Николаевич, в принципе, подтвердил десятком фраз. Четко и доступно. За первые три с половиной минуты. Послушайте. Просто послушайте умного и понимающего человека.

«С какой целью это было озвучено, ну убейте меня, я не понимаю. Для иностранных специалистов все это, безусловно, понятно. Это скорее всего ориентировано на внутреннего неподготовленного слушателя».

/Роман Скоморохов, topwar.ru/