军事评论

太空核技术

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SNAP 3发电机向美国领导人的示范,1959年。照片由美国能源部提供


在火箭和航天工业发展的早期阶段,出现了使用各种核技术的第一个建议。 提出并制定了各种技术和单元,但只有其中一些达到了实际运行。 将来,有望引入根本上新的解决方案。

先在太空中


1954年,美国创建了第一台放射性同位素热电发生器(RTG或RTG)。 RTG的主要元素是放射性同位素,它会随着热能的释放而自然衰减。 在热电偶的帮助下,热能转化为电能,然后提供给用户。

RTG的主要优点是可以长期运行且具有稳定的特性并且无需维护。 使用寿命由所选同位素的半衰期决定。 同时,这种发电机效率低并且输出功率低,并且还需要生物保护和适当的安全措施。 但是,RTG已在许多有特殊要求的领域中得到应用。

太空核技术

使用SNAP 4B RTG发射Tansit 3A卫星的准备工作。 图片由NASA

在1961年,美国制造了SNAP 3B型RTG,其中装有96 g 238 p。 同年,配备有这种发电机的Transit 4A卫星进入了轨道。 它成为地球轨道上第一个使用核裂变能的航天器。 1965年,苏联发射了Kosmos-84卫星,这是其第一款使用Or 1的Orion-210 RTG设备。

随后,这两个超级大国积极使用RTG来创造用于各种目的的太空技术。 例如,近几十年来,许多火星探测器受到放射性元素衰变的推动。 同样,向远离太阳的任务供电。


NERVA发动机图。 图片由NASA

半个多世纪以来,RTG已在许多领域证明了其功能,包括。 在航天工业中,尽管它们仍然是执行特定任务的专用工具。 但是,放射性同位素发生器以这种作用为工业发展,研究等做出了贡献。

核火箭


太空计划开始后不久,主要国家开始研究制造核火箭发动机的问题。 已经提出了具有不同操作原理和不同益处的各种架构。 例如,在美国的“猎户座”项目中,有人提出了一种航天器,该航天器利用低功率核弹头的冲击波来加速。 另外,正在设计外观更熟悉的设计。

在六十年代和六十年代,美国国家航空航天局(NASA)和相关组织开发了NERVA(火箭发动机应用核发动机)发动机。 它的主要组成部分是开放循环核反应堆。 液态氢形式的工作流体必须从反应器中加热并通过喷嘴喷射,产生推力。 这种核发动机在设计性能上要优于传统化学燃料系统,尽管在操作中会更加危险。


RD-0410发动机。 图片KBKHA

NERVA项目被带到了各种零件和整个组件的测试中。 在测试过程中,发动机被打开了28次并工作了将近2个小时。 没有重大问题。 但是,该项目没有得到进一步的发展。 在六十年代和七十年代之交,美国的太空计划被严重削减,而NERVA引擎被废弃了。

在同一时期,苏联也进行了类似的工作。 一个有前途的项目建议使用带有反应器的发动机,该反应器以液态氢的形式加热工作流体。 在XNUMX年代初,为这种发动机创建了一个反应堆,后来开始在其余机组上进行工作。 长期以来,各种设备的测试和开发仍在继续。


普罗米修斯系统据称出现在飞往木星的配置中。 图片由NASA

七十年代,完成的RD-0410发动机通过了一系列点火测试,并确认了其主要特性。 但是,由于项目复杂性高和风险大,该项目没有得到进一步的发展。 国内火箭和航天工业继续使用“化学”发动机。

太空拖船


在美国和我国的进一步研究和设计工作过程中,他们得出的结论是,使用NERVA或RD-0410类型的发动机不方便。 2003年,美国国家航空航天局(NASA)开始为带有核电站的航天器测试一种全新的架构。 该项目被命名为Prometheus。

新概念提出了建造带有功能完善的反应堆以发电的航天器以及离子喷射发动机的计划。 这样的设备可以在远程研究任务中找到应用。 但是,事实证明,“普罗米修斯”的开发非常昂贵,其结果仅在遥远的将来才可预期。 由于缺乏前景,该项目于2005年关闭。


TEM复合体的早期版本。 RSC Energia图形

2009年,俄罗斯开始开发类似产品。 “运输和动力模块”(TEM)或“太空拖船”应接收兆瓦级的核电站,并配备ID-500离子发动机。 提议将该航天器组装在地球轨道上,并用于运输各种载荷,加速其他航天器等。

TEM项目非常复杂,这会影响其成本和实施条件。 此外,还有许多组织问题。 然而,到十分之一时,TEM的各个组件都被取出进行测试。 这项工作正在继续,将来可能会导致出现真正的“太空拖船”。 计划在2030世纪下半叶建造这种设备。 调试-XNUMX年

在没有严重困难且无法及时完成所有计划的情况下,TEM可以成为世界上同类产品中首个投入使用的产品。 在这种情况下,存在一定的时间余量,同时排除了竞争对手及时出现的可能性。


TEM的最新版本。 Roscosmos图形

观点与局限


核技术对火箭和航天工业非常感兴趣。 首先,不同类别的发电厂可能会有用。 RTG已找到应用,并已在某些领域牢固确立。 大型核反应堆由于尺寸大,质量大而尚未使用,但配备这种设备的船舶已经有了发展。

几十年来,领先的太空和核大国已经提出并在实践中测试了许多原始构想,确定了它们的可行性并找到了主要的应用领域。 这样的过程一直持续到今天,而且很可能很快会产生实用性的新结果。

应当指出,核技术尚未在航天部门得到普及,这种情况不太可能改变。 同时,它们在某些领域和项目中被证明是有用和有希望的。 正是在这些利基市场中,已经实现了潜在的潜力。
作者:
32 评论
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  1. stalki
    stalki 24 August 2020 18:22
    +4
    应当指出,核技术尚未在航天部门得到普及,这种情况不太可能改变。 同时,它们在某些领域和项目中被证明是有用和有希望的。
    好吧,这不会以牺牲事实为代价而改变,这不是事实,谁能在200年前假设汽车将完全取代马拉的运输? 我们最好等一下,这都很有趣。
    1. Simargl
      Simargl 24 August 2020 19:06
      +4
      Quote:stalki
      谁能想到200年前的汽车会完全取代马拉的运输工具?
      200年前,很少有人能想到汽车。
      是的,火车……什么都没有。
      现在,如果说150年前,我们说火车将以左轮手枪子弹的速度行驶...
    2. 国内
      国内 24 August 2020 19:09
      +3
      如果只是一开始他就没有跌倒……等等,很有希望
      1. garik77
        garik77 24 August 2020 23:24
        +1
        NRE并不意味着将其用作开始阶段。 继续向轨道发射将继续使用化学发动机(LPRE / TTRD),在太空中,借助核级,航天器将能够以每秒数十甚至数百公里的速度加速到目前无法达到的速度。
        1. DSK
          DSK 25 August 2020 08:22
          0
          曾经有一段时间,整个国家(州)都在制定月球计划,但是现在他们不想要月球计划,到目前为止,这种娱乐太昂贵了。 俄罗斯的情况也一样。
        2. SovAr238A
          SovAr238A 27 August 2020 20:53
          0
          引用:garik77
          NRE并不意味着将其用作开始阶段。 继续向轨道发射将继续使用化学发动机(LPRE / TTRD),在太空中,借助核级,航天器将能够以每秒数十甚至数百公里的速度加速到目前无法达到的速度。

          开始加速一千年后?
          1. garik77
            garik77 27 August 2020 21:08
            -1
            不要胡说八道。 如果您了解这是什么意思,围场的推力很稳固,可达数十吨,即 它将足够快地加速有效载荷。
            如果我们谈论由反应堆电厂提供动力的离子和等离子发动机,那么加速将需要数周至数月。 但这不再是核火箭发动机,而是电火箭类型的发动机,因此它们的推力很小,具有很大的比冲。
            1. SovAr238A
              SovAr238A 27 August 2020 22:05
              -1
              引用:garik77
              不要胡说八道。 如果您了解这是什么意思,围场的推力很稳固,可达数十吨,即 它将足够快地加速有效载荷。
              如果我们谈论由反应堆电厂提供动力的离子和等离子发动机,那么加速将需要数周至数月。 但这不再是核火箭发动机,而是电火箭类型的发动机,因此它们的推力很小,具有很大的比冲。

              关于您用话语找不到的废话?
              您对文本的理解不好,但是对幻想的理解却很棒...
              湿和婴儿...

              但实际上,该文章直接说:
              2009年,俄罗斯开始开发类似产品。 “运输和动力模块”(TEM)或“太空拖船”应接收兆瓦级的核电站,并配备ID-500离子发动机。


              文章中约有数十吨的推力在哪里?

              自己发明了什么?
              1. garik77
                garik77 29 August 2020 01:20
                +1
                您在胡说八道,或者您根本不了解YARD是什么。进一步讨论,上学毫无意义。
                1. 伊利亚 -  SPB
                  伊利亚 - SPB 8十月2020 07:54
                  +1
                  modern,在现代俄语学校里,这行不通...
        3. ont65
          ont65 16十月2020 12:41
          0
          一点也不。 RD-0410型发动机将是起飞和降落模块从行星到轨道站升降的最佳选择。 测试该技术的目的是为了在将来没有航天,没有经过加工的石化产品,没有氧气的情况下使用,但是有机会利用本地资源-月球,天然气巨行星的卫星。
  2. 丧钟守望者
    丧钟守望者 24 August 2020 19:56
    +1
    外部制裁扼杀了该项目在我国的发展-拖船本身将是多余的,外部消费者将面临制裁风险并且不会参与制裁。 美国本身也为有这样决定的人建立了一个与太空有关的大厅。 总的来说,我们现在所看到的一切都可能会爬到肚子上或更慢。
    1. Vadim237
      Vadim237 24 August 2020 20:31
      +2
      在我们的太空上,没有特别是对美国实施制裁,甚至对其他任何人也没有实施制裁。 尽管出现了RD 180-LPRE BE 4的类似物,但美国还是购买了第一枚,并将继续购买,因为它是可靠的并经过验证,而且我还认为,作为各种国际研究任务的太空拖船的一部分,核电站将需求旺盛,未来将开始出现新的装置,其中包括等离子发动机,其容量为10、100、500 MW甚至1 GW,用于行星际飞行以及太阳系之外。
      1. 丧钟守望者
        丧钟守望者 24 August 2020 20:44
        +4
        好吧,您知道所有现实的理论都明显不同。 从理论上讲,即使在60年代末和70年代初,也有可能搅动月球基地;实际上,它们没有飞上月球已有40多年了。 这样的计划有很多例子-但它们由两个重要方面结合在一起-经济学和权宜之计。
        经济上类似的产品并不是我们的太空所独有的-实践证明,我们对苏联的后备军感到非常满意。 在很长一段时间内,我们的空间大部分并没有超出轨道。 因此,这种产品作为某种国际合作的一个组成部分(从投资回报的角度来看)将使我们更加感兴趣。 在我看来,这很模糊-不,例如,如果我们今天已经有了这艘拖船,我们可能会达成某种协议,一切都会达到顶峰。 但是实际上,有必要以某种方式强制执行此方向-它们将不会向我们提供西方贷款,因此,如果没有它们,我们的管理人员将对创建整个产品所带来的利润没有信心。 他们将拉橡胶,我们观察到。
        您会发现,另一个问题是TEM假设船上有一个完整的核反应堆-需要将其发射入轨道,在此处装载等,而西方对此项目不感兴趣-他们会破坏它,包括通过这个问题进行破坏。 他们将宣布,例如,我们在外太空军事化方面正在取得进展。 喊话将是体面的-它将进一步破坏项目的装载和投资问题,就我而言,这也是一个政治问题。 直到我们与西方的关系正常化,或者直到我们为遥远的空间发展自己的愿望清单。 任务-无论是对欧洲,对中国,甚至对印度-情况都不会以很高的概率发生变化。
        1. Kot_Kuzya
          Kot_Kuzya 25 August 2020 06:59
          0
          На Луну не летают по той простой причине, что американцы и не высаживались на Луну, все эти "Аполлоны" просто пролетали вокруг Луны и возвращались обратно, не совершая высадки на нее. На Земле для запуска ракеты в космос, строят огромные и крайне дорогие космодромы, но строят, так как без них просто не запустишь ракету в космос. А тут нам впаривают, что якобы американцы прилунились, погуляли по Луне и взлетели обратно, как будто ехали по загородной трассе, решили остановиться поразмять ноги, и дальше поехали. К тому же даже сейчас запуск ракет даже на ближнюю орбиту дело рискованное, очень часто происходят аварии, и запуск срывается. А тут 7 раз слетали на Луну, и ничего, никаких накладок не было, как будто полет на Луну такое же обычное дело, как долететь на самолете из Европы до Австралии и вернуться обратно. Конечно, для правдоподобия, одну миссию сделали с накладкой, якобы произошла неисправность, и потому бравые астронавты вернулись домой, не высадившись на Луну, но при этом все вернулись живыми и здоровыми. Хэппи энд, как любят американские обыватели.
        2. Vadim237
          Vadim237 25 August 2020 17:12
          -1
          从理论上讲,即使在60年代末和70年代初,也有可能激怒月球基地,然后有人驾驶的空间才刚刚开始-显然,那是一种超贵的享受,但是由于同一家私人办公室,现在价格开始下降,并且从制造中获取零件的过程大大简化了以及新技术和新材料的使用。
          1. nik7
            nik7 13十月2020 11:41
            0
            从理论上讲,即使在60年代末和70年代初,也有可能激起月球基地

            基础是什么? 那时和现在,基地都没有任务。 实际上,甚至为了展示也生产了flagoftyk。 但是随着电子和仪器仪表的发展,有可能发射用于科学目的的卫星,研究彗星和行星。 今天,科学需要空间。 而且,我们需要一种将卫星运送到pluton的方法。 如果他们能使拖船比化学导弹更好,那将是一个突破。
            还有一件事,卫星的电力很低,这就是为什么传输速率很少,信息传输数月,反应堆将能源预算增加到200 kW并可以提高传输速率的原因。
        3. SovAr238A
          SovAr238A 27 August 2020 20:54
          -1
          Quote:内尔·沃登哈特
          好吧,您知道所有现实的理论都明显不同。 从理论上讲,即使在60年代末和70年代初,也有可能搅动月球基地;实际上,它们没有飞上月球已有40多年了。 这样的计划有很多例子-但它们由两个重要方面结合在一起-经济学和权宜之计。
          经济上类似的产品并不是我们的太空所独有的-实践证明,我们对苏联的后备军感到非常满意。 在很长一段时间内,我们的空间大部分并没有超出轨道。 因此,这种产品作为某种国际合作的一个组成部分(从投资回报的角度来看)将使我们更加感兴趣。 在我看来,这很模糊-不,例如,如果我们今天已经有了这艘拖船,我们可能会达成某种协议,一切都会达到顶峰。 但是实际上,有必要以某种方式强制执行此方向-它们将不会向我们提供西方贷款,因此,如果没有它们,我们的管理人员将对创建整个产品所带来的利润没有信心。 他们将拉橡胶,我们观察到。
          您会发现,另一个问题是TEM假设船上有一个完整的核反应堆-需要将其发射入轨道,在此处装载等,而西方对此项目不感兴趣-他们会破坏它,包括通过这个问题进行破坏。 他们将宣布,例如,我们在外太空军事化方面正在取得进展。 喊话将是体面的-它将进一步破坏项目的装载和投资问题,就我而言,这也是一个政治问题。 直到我们与西方的关系正常化,或者直到我们为遥远的空间发展自己的愿望清单。 任务-无论是对欧洲,对中国,甚至对印度-情况都不会以很高的概率发生变化。

          告诉我们为什么我们需要一个太空行星际拖船...
          1. 丧钟守望者
            丧钟守望者 27 August 2020 21:07
            0
            我认为你不需要他)
            1. SovAr238A
              SovAr238A 27 August 2020 22:01
              -1
              Quote:内尔·沃登哈特
              我认为你不需要他)


              愚蠢的尝试排水...
              绝对一文不值..
              试图将交流转化为个人。
              好吧,好的。
              核拖船...
              你为什么个人呢?
              还是Roscosmos专门用于什么?
              未来10年将有哪些实际计划,而不关注Roscosmos和其他国家的太空计划的发展趋势...
        4. ont65
          ont65 16十月2020 12:57
          0
          在70世纪XNUMX年代,载人飞行的问题主要是通过一项政治决定(他们只是在这里和那里关闭了资金),其次是在一项技术决定上。 到现在为止,还没有足够可靠的生命支持系统可以长期使用,必须对所有东西进行补充和替换为来自地球的包裹,并且安全停留在太空中的条件很小(地球的宇航员被行星磁场所覆盖)。 另外,在零重力下肌肉骨骼系统不可避免地会出现问题。
      2. 军猫
        军猫 24 August 2020 21:41
        -1
        Quote:Vadim237
        在我们的太空上,没有特别是对美国实施制裁,甚至对其他任何人也没有实施制裁。 尽管出现了RD 180-LRE BE 4的类似物,但美国还是购买了第一个,并会继续购买,因为它是可靠且经过验证的

        现实实际上看起来像这样:

        https://tass.ru/mezhdunarodnaya-panorama/6490551

        美国无法立即做到这一点,但是,这是不可避免的。
  3. 操作者
    操作者 24 August 2020 21:16
    -1
    这篇文章中列出的所有东西都是过时的垃圾:俄罗斯的63镍电池,比功率为4瓦/千克,功率释放期为50年。
    1. garik77
      garik77 24 August 2020 23:35
      +1
      同位素电池在特性上无法与反应堆竞争。 他们的目的是完全不同的。
      1. 操作者
        操作者 25 August 2020 00:37
        -1
        具有高浓燃料(40%p)和涡轮发电机的核反应堆的比功率比β伏镍电池63的比功率高两个数量级。

        但是成本比以及自动模式下的运行时间恰恰相反。
  4. garik77
    garik77 24 August 2020 23:32
    +1
    不幸的是,缺乏空间竞争精神极大地阻碍了航天技术的发展,包括创建核发动机和大功率反应堆式发电厂。
    Китай хоть и идёт вперёд семимильными шагами, но пока он ещё не конкурент штатам, а Россия, увы, только "проектирует" из папье-маше. 伤心
    我认为将再过20-30年,然后慢慢地,不加急地为太空中的助推器阶段创建一个有效的维持器NRM。 在那里,您会看到,到本世纪末,聚变将被挤压,然后它将变得非常好,整个太阳系将变得可及,甚至有可能尝试在30至50年的合理时间内将自动探测器扔向最近的恒星。
  5. Genry
    Genry 25 August 2020 07:08
    -1
    Короче: статья о том, что американцы первые, а остальные в заднице (тихонечко так "просрали все полимеры"). Про то что позднее американцы использовали российские разработки - ни слова. Сейчас это вопрос престижа т.е. политический.

    实际上,俄罗斯已经在核拖船的总体设计中确立了自己的地位。 对它的所有组成部分都有研究。
    由于拖船本身只是冰山一角,因此仍然需要寻找资金和生产能力。
    但是主要问题仍然是:什么以及在哪里携带它。
  6. 501Legion
    501Legion 25 August 2020 08:00
    +2
    компактные ядерные реакторы на "буревестнике" и "посейдон" е, как раз таки предвестники того что всё это скоро будет использоваться в космосе
    1. 分裂
      分裂 25 August 2020 15:05
      0
      На канале Конанихина довольно много видео по поводу разрабатываемого ядерного буксира https://www.youtube.com/watch?v=0xssjbBYni8&t=5s
  7. Mityay65
    Mityay65 25 August 2020 10:39
    +3
    Как можно было такую шикарную и благодарную тему, как ЯЭ в космосе так убого подать? Какая-то дежурная статейка - "по публикациям в Сов. печати" - ужасно ... Комментировать совершенно нечего, написано заради занятия свободного места в интернете...
    作者,如果您已经开始写书,至少要以某种方式表现出勤奋……或者最好是思考100次,您应该写篇幅吗? 停止
  8. ont65
    ont65 25 August 2020 15:15
    0
    该评论很有趣,但是作者的某些结论与事实不符。 由于项目本身尚未得到开发,因此RD-0410中规定的原则没有改变。 它在质量和数量上与最新的有希望的运输系统项目中实施的方案不同,因此不会相互替代。 在月球或火星轨道飞船中,RD-0410看起来相当合适,因为 它没有具有这种工作时间和功率的化学或离子类似物,因此更容易在天体表面上寻找工作流体。 对于其发展,他们大致代表了他必须填补的利基市场。 直到她走了,这才是重点。
  9. 私人SA
    私人SA 26 August 2020 00:56
    0
    Когда-то в павильоне "Космос" на ВДНХ спутник "Янтарь" на ионной тяге
    挂。 但是他渴望...
    我还不相信原子或热核发动机。 火箭或卫星
    это не атомоход "Ленин" . Что-то для запитки бортовой сети из изотопных реакторов
    效果还不错,但是作为牵引引擎-我还不相信。