Как в СССР создали ядерный космический двигатель

Одна из интереснейших страниц нашей технической истории – создание первого ядерного ракетного двигателя РД0410 (также известен как РД-0410, 11Б91, Иргит и ИР-100). На этот проект ушло в общей сложности около 40 лет, и в итоге в воронежском КБ «Химавтоматика» получили готовую ядерную силовую установку для использования на орбите.

Вместе с первыми ракетами

Проект стартовал в 1947 году, когда титаны советской атомной и ракетной программы Курчатов, Королев и Келдыш поддержали идею ученого Иевлева о создании ядерного ракетного двигателя. Но на тот момент до появления технологии и постройки опытного образца было необходимо проделать колоссальный и трудный путь. В 1953 году появилось необходимое постановление правительства о разработке «крылатых ракет с прямоточным двигателем с использованием атомной энергии», а спустя 2 года в НИИ-1 была создана рабочая группа по разработке проектов ядерных двигателей. Уже в 1956 году советским ученым удалось убедить правительство в необходимости создания баллистической ракеты дальнего действия с атомным двигателем – это направление работ получило поддержку государства. В 1958 году началось строительство опытного комплекса для проведения испытаний ядерных двигателей под Семипалатинском. Впрочем, работа по созданию ядерной ракетной силовой установки была сложной, и здесь сроки осуществления работ измерялись годами.

Первый опытный ядерный ракетный двигатель был завершен лишь в 1966 году. Он имел удельный импульс 850-900 секунд, и это было только начало практической части проекта. Спустя 2 года стартовала разработка газофазного ядерного ракетного (ГФЯР) двигателя РД-600 с тягой 6 МН и удельным импульсом 2000 с. Под него начали создавать новую испытательную базу «Байкал-2».

К 1968 году на Семипалатинском полигоне было построено два испытательных стенда. Испытания проводились на специальной модели, включающей реальные системы двигателя. В ходе тестирования проверялась надёжность всей конструкции и взаимодействия отдельных её узлов.

В 1970 году был готов эскизный проект космической энергоустановки с газофазным ядерным ракетным двигателем ЭУ-610 мощностью 3,3 ГВт. Работы набирали ход.

В 1978 году состоялся энергетический пуск первого реактора ЯРД 11Б91, и к началу 1980-х годов первый ядерный ракетный двигатель начали обкатывать на стенде, доведя его до необходимых технических параметров. Оставалось провести реальные космические испытания уже готовой установки. Но в это время к власти в СССР пришел Горбачев и началась так называемая «перестройка», в ходе которой передовые разработки сворачивались и останавливались, труды целой жизни выдающихся ученых буквально выбрасывались на помойки и продавались за бесценок «западным партнерам». К началу 1990-х годов стало понятно, что РД0410 до космоса не доберется. Проект был остановлен в 1988 году.

Что же за двигатель удалось создать нашим конструкторам?

Готовая ядерная космическая силовая установка была выполнена по замкнутой схеме и имела массу около 2 тонн вместе с радиационной защитой. Двигатель был 3,5 метра в длину и 1,6 метра в диаметре. Он развивал тягу в пустоте 3,59 тс (35,2 кН) и имел тепловую мощность реактора 196 МВт. РД0410 можно было включить до 10 раз с общим временем работы до 1 часа.

Разработчики сообщали, что в конструкции был применён гетерогенный реактор на тепловых нейтронах, замедлителем служил гидрид циркония, отражатели нейтронов — из бериллия, ядерное топливо — материал на основе карбидов урана и вольфрама, с обогащением по изотопу 235 около 80 %. Конструкция включала в себя 37 тепловыделяющих сборок, покрытых теплоизоляцией, отделявшей их от замедлителя. Проектом предусматривалось, что поток водорода вначале проходил через отражатель и замедлитель, поддерживая их температуру на уровне комнатной, а затем поступал в активную зону, где охлаждал тепловыделяющие сборки, нагреваясь при этом до 3100 К. На стенде отражатель и замедлитель охлаждались отдельным потоком водорода.

Стендовые испытания, в итоге длившиеся почти десять лет, показали, что двигатель полностью соответствует заявленным характеристикам и даже может быть активен в 4 раза дольше базовых значений.

Разработчики планировали использовать готовую силовую установку для разгона, торможения космических аппаратов и коррекции их орбиты при освоении дальнего космоса…