Последний космический шанс

Итак, в атомной транспортной установке мы имеем два агрегата: реактор, который должен работать без остановок на одном и том же режиме (чтобы не упал в «йодную/ксеноновую» яму) и двигатель, который часто работает на малоэффективных режимах и не может полноценно использовать энергию реактора. Вопрос: куда деть избыточную тепловую энергию? И еще один вопрос: куда деть ту часть энергии, которую мы в принципе не можем преобразовать в ходе рабочего процесса? На атомных электростанциях эти весьма значительные доли энергии научились сбрасывать в искусственные пруды-охладители. На кораблях и субмаринах таким охладителем служит окружающий океан. С автомобилями, танками, локомотивами и самолетами возникла загвоздка – предлагалось сделать дополнительную систему охлаждения, прокачивающую сквозь кожух реактора воздух с огромными скоростями (здесь нужны очень большие скорости, потому что воздух поглощает тепло на порядки хуже воды). Но даже далекий от инженерии человек сразу поймет, что такая система будет оглушительно реветь и загрязнять все вокруг продуктами ядерного распада. Посему конструкторы, испытав несколько прототипов, убедились, что быстрого надежного решения описанных проблем на данном этапе развития техники нет, и закрыли тему.

Американский атомный ракетный двигатель «NERVA»

Нечто похожее произошло и с атомными ракетами. Поначалу к идее отнеслись с большим энтузиазмом и в Соединенных Штатах, и в Советском Союзе. Американцы запустили программу «Ровер» (“Rover”), построили компактные реакторы, работающие на водороде (“Kiwi” и “Feb”), а также двигатели NERVA (англ. – “Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application”) к ним. Все они прошли наземные испытания во второй половине 1960-х годов, причем некоторые из установок работали десятки минут на полной мощности, показав очень неплохие характеристики по мощности и тяге. Аналогичным путем пошли и в СССР: начиная с 1958 года, советские ракетчики в кооперации с физиками прорабатывали проект ядерно-ракетной ступени, работающей на аммиаке. Несмотря на большие трудности и технологические проблемы, к концу 1970-х годов удалось провести несколько испытаний прототипа двигателя РД-0410 на Семипалатинском полигоне. Примечательно, что после испытаний к шахте, куда помещался прототип, запрещалось подходить в течение месяца из-за опасности радиоактивного облучения. Теоретически американские и советские двигатели можно было довести до ума и даже испытать в космосе. Однако конструкторы, решая проблему тяги, совсем не решали другую – сброса избыточного тепла.

Здесь мне кажется уместным развенчать еще один миф, связанный с космосом и космонавтикой. В очень многих фильмах и книгах, даже претендующих на документальность, можно встретить утверждение, будто бы одной из самых больших опасностей для космонавта является опасность замерзнуть, в некоторых случаях – мгновенно, до ледышки (при разгерметизации корабля). На самом деле в космосе куда проще перегреться. В этом убедились советские ракетчики, запустившие на орбиту в ноябре 1957 года собаку Лайку. Хотя официальная версия гласила, что собака прожила в космосе не меньше недели, на самом деле она погибла на третьи сутки полета от перегрева – «Спутник-2», на котором она летела, не был оборудован системой терморегулирования. Впрочем, на следующем научном «Спутнике-3» такая система уже была организована… В чем же тут проблема? Ответ прост: в космосе нет ни воды, ни воздуха, которые могли бы отвести тепло за счет естественной конвекции, поэтому единственный способ обмениваться теплом – излучение. А Солнце, как известно, излучает колоссальное количество тепла, которое и нагревает космические аппараты. Если на орбите от солнечных лучей можно на какое-то время спрятаться в тени Земли, что делать в межпланетном пространстве? Основоположники предлагали покрывать космические корабли светоотражающим составом, но это лишь полумера – куда деть тепло, которое излучают приборы и тела космонавтов? Решение нашли: с помощью специальной системы терморегуляции, которая имеет в своем составе пластинчатый радиатор, сбрасывающий избыточное тепло за счет излучения. Именно так предполагалось избавляться от избыточного тепла реактора в ходе межпланетного полета. Но именно радиатор и затормозил внедрение атомных реакторов в космонавтике.

Возможно, вам приходилось видеть на картинках, изображающих космические корабли будущего, треугольные решетчатые крылья, напоминающие по форме бермудский парус? Профаны по незнанию полагают, что это «солнечные батареи», но не могут объяснить, почему они имеют такую странную конфигурацию. Но именно так художники изображают огромные радиаторы-излучатели, призванные избавляться от лишнего тепла. Мощность реактора велика, кпд на переменных режимах низок – следовательно, сбрасывать придется очень много.