Есть мнение, что испытания в космосе российского орбитального буксира с электроядерным двигателем должны начаться через 10-15 лет. Учитывая же, что мнение это высказывалось на авиасалоне МАКС ещё в 2019 году, речь, видимо, идёт о начале 30-х. Но если ли за этими планами что-то, кроме собственно речи? О буксире не слышно давно. Или «помечтали и забыли»?
Ну… не забыли. Работы ведутся. Так, например, проект «Зевс» сумели уже переименовать в «Нуклон», а это, как кажется, более удачное название. Далее этого дело, впрочем, с 2019 года, увы, не продвинулось. Но ведь все понимают, что в данный момент нашей державе немножко не до того? Как понимают, и почему именно, запросив в 2022 года 15 миллиардов долларов на развитие проекта, Рогозин не получил их.
Предварительно, сроки выведения на орбиту ядерного монстра перенесены на конец 30-х или даже 2040-й год.
Однако, никто ничего не отменял. Планы остаются в силе, и буксир будет. Причем точно российский. Ибо тут, – в области ядерных технологий, – «никто кроме нас». То что и мы пока тоже, вопрос отдельный.
Засада в том, что создание космического корабля с ядерным двигателем – очень нетривиальная задача. Требующая разработки целого комплекса принципиально новых технологий. Иначе-то он давно уже был бы создан. Идея отнюдь не нова.
...Мечтать о ядерном межорбитальном буксире начали ещё в СССР – в 1978 году. И тогда планировалось уложиться в массу около 15 тонн, чтобы выводить корабль с реактором мощностью 600 киловатт на орбиту одним «Протоном». Обосновавшись же в космосе «Геркулес» таскал бы с низкой околоземной на геостационарную спутники, фактически повышая массу полезной нагрузки РН почти на порядок. Ведь даже «Энергия», способная доставить на низкую околоземную 105 тонн, на геостационарную забрасывала бы только 11… Тогда как к Марсу, к слову, 22 тонны.
Межорбитальный буксир, – очень полезная штука. Качественно удешевляющая также доставку грузов на Луну. Хотя и не слишком эффективная при организации экспедиций пилотируемых. Электроядерный двигатель, – запитанный от реактора ускоритель, стреляющий ионами инертных газов, – неутомим, почти не требует горючего, даже если иметь под ним ввиду «рабочее тело» (те самые газы). Но тягу, а значит, ускорение развивает небольшую. Так что, сквозь радиационные пояса, – на бонус поливая кабину излучениями из собственной активной зоны, – «Геркулес», как и «Зевс», да и вообще, как его не назови, будет тянуться медленно и мучительно.
...С другой стороны, на больших дистанциях, например, в случае экспедиции на Марс, ядерный и химический двигатели уравниваются. Время полёта одно и то же. Что же касается радиации, можно использовать в качестве защиты баки с рабочим телом. Зато отпадает проблема с доставляемой массой… То есть, после появления буксира, в смысле пилотируемой экспедиции на Марс остаётся только вопрос «зачем»? Чтобы такое на Марсе смогли сделать люди, чего аппараты не могут? Но тут можно положиться на Маска, – у него есть какие-то идеи. И возможно ему скоро потребуется политическое убежище.
Но не суть. Суть – в проблемах, а значит, в причинах, по которым нельзя просто так взять и построить космический буксир с мегаваттным реактором. Масштаб же этих проблем, позволяет осознать хотя бы представленная на МАКС-2019 концепция «капельного холодильника».
КПД космического ядерного реактора вообще невысок. В силу ограничений по массе и габаритам лишь небольшая часть выделившейся лучистой энергии будет преобразована в тепло, и, в свою очередь, только треть тепла, – в последних проектах, – в электричество. Так,
реактор «Зевса» при электрической мощности 1 Мегаватт должен был иметь тепловую мощность 3.4 Мегаватта. Что очень хорошо. Для примера, советский космический реактор «Топаз-1» при тепловой мощности 150 кВт, имел электрическую мощность всего 6.6 кВт (КПД 4.4%)…
И казалось бы, что тут? КПД для космического реактора неважен, поскольку горючего не жаль. За время миссии выгореть оно не успеет… Засада, однако, в том, что лишние тепловые киловатты нагревали уже древние аппараты «Космос-1818» и «Космос-1867» до температуры 600 градусов. Ведь, в космической пустоте избыточное тепло может отводиться только излучением… Если же теперь тепловые потоки станут мегаваттными…
К слову, чтобы лишнего тепла стало меньше, КПД космического реактора повышается насколько возможно, что в частности означает разогрев активной зоны до 1600 градусов. Это требует разработки новых материалов и нового же теплоносителя, при такой температуре не кипящего. Что тем более нетривиально, учитывая низкое давление в системе. Ограничения по массе не позволяют использовать корпус рассчитанный на сотни атмосфер.
…И вот мы имеем теплоноситель и кремнийорганических соединений и жидкого натрия, раскаленный до 1600 градусов, и отдающий только 40% тепла воде во втором контуре. Соответственно, остальное, чтобы корабль не расплавился, надо как-то «сбросить» в пространство. Единственный вариант – излучением.
В инновационная «капельной» системе охлаждения теплоноситель выстреливается из выступающих из корпуса корабля в поперечном направлении балок с форсунками и затем летит вдоль борта сам по себе – в форме капель, – радостно сияя и активно сбрасывая тепло в пустоту. Это будет работать, поскольку раскалённые до температуры 1300 градусов микроскопические капли имеют огромную излучающую поверхность. Потом брызги остаётся только поймать другими балками – «гидросборниками капельного потока», при том что капельные потоки могут отклоняться в случае манёвров корабля… И становится уже интуитивно понятно, что это какая-то фантастика…
Да, фантастика. Но уже научная. Концепция не содержит пунктов заведомо нереальных на данном витке развития технологий, прочее же – одни достоинства. Подвешенные в пустоте огненные крылья ничего не весят, и даже перекачивание теплоносителя предельно экономично, – ведь и сопротивления движению, которое жидкость встречает в трубах, нет.
...То есть, научная, но – фантастика. Никто раньше такого не делал, не пытался, не планирует, и даже не представлял, – нет никаких «огненных крыльев» у кораблей в космооперах. Пятнадцать миллиардов если б даже только за один лишь капельный холодильник, – а кроме системы сброса избыточного тепла, чтобы корабли с ядерными двигателями стали реальностью, допились нужно ещё многое, – это Рогозин ещё очень скромно запросил.