Pociski manewrujące o napędzie atomowym? Stany Zjednoczone rozwinęły je już w latach pięćdziesiątych XX wieku.
Prezydent Rosji Władimir Putin w swoim przesłaniu skierowanym do Rady Federacji 1 marca 2018 r. Mówił o rozwoju broni strategicznej zdolnej do neutralizacji obrony przeciwrakietowej USA. Dwa rodzaje wspomnianej broni zapowiadają się jako nuklearne: wcześniej odsłonięta torpeda międzykontynentalna oraz pocisk manewrujący.
Jak powiedział Putin: „Rozpoczęliśmy opracowywanie takich nowych rodzajów broni strategicznej, które w ogóle nie wykorzystują torów lotu balistycznego podczas przemieszczania się do celu, a zatem systemy obrony przeciwrakietowej są bezużyteczne i po prostu bez znaczenia w walce z nimi. Jednym z nich jest stworzenie niewielkich rozmiarów supermocnej elektrowni atomowej, która znajduje się w korpusie pocisku manewrującego, takiego jak nasz najnowszy pocisk X-101 odpalany z powietrza, czy amerykański Tomahawk, ale jednocześnie zapewnia kilkadziesiąt razy większy zasięg lotu, który jest praktycznie nieograniczony. Ten nisko latający, niewidzialny pocisk manewrujący z głowicą nuklearną o praktycznie nieograniczonym zasięgu, nieprzewidywalnym torze lotu i możliwością ominięcia linii przechwytujących jest niewrażliwy na wszystkie istniejące i przyszłe systemy obrony przeciwrakietowej i przeciwlotniczej”.
Władze wojskowe i eksperci od rozbrojenia nie mogli uwierzyć własnym uszom. „Wciąż jestem przytłoczony” - powiedział Edward Geist, pracownik naukowy w Rand Corporation specjalizujący się w Rosji, w wywiadzie dla National Public Radio (NPR). „Nie sądzę, żeby oszukiwali, że to rzecz przeszła już testy. Ale nadal jest niesamowita”.
To nie pierwszy raz, kiedy rząd rozpoczął opracowywanie strategicznej broni jądrowej (NSP). Już kilkadziesiąt lat temu Stany Zjednoczone próbowały stworzyć silnik jądrowy - najpierw dla prototypowego bombowca, a następnie dla hipersonicznego pocisku manewrującego. Stany Zjednoczone rozważały nawet rakiety kosmiczne o napędzie atomowym - ale następnym razem porozmawiamy o tej szalonej historii z Projektem Orion. Wszystkie te programy zostały ostatecznie porzucone, uznając je za niewykonalne.
Tak, i jeszcze jeden mały problem: radioaktywny wydech z dyszy.
Kiedy więc Putin ogłosił udane testy, pomyśleliśmy o wcześniejszych eksperymentach z napędem jądrowym. Czy naprawdę możliwe jest stworzenie małego reaktora jądrowego wystarczająco mocnego, aby napędzać pocisk manewrujący? Obliczając moc, złamaliśmy wszystkie głowy i kalkulatory i postanowiliśmy skonsultować się z ekspertami w dziedzinie fizyki jądrowej.
Szczerze mówiąc, nie wszyscy są pewni, że Rosja jest naprawdę daleko zaawansowana w tworzeniu pocisków manewrujących z systemami atomowymi. Jednak jest więcej niż wystarczających dowodów na to, że faktycznie próbują. Źródło Departamentu Obrony, które chciało zachować anonimowość, powiedział niedawno Fox News, że Rosja przeprowadziła już testy rakietowe w Arktyce. Inne źródła podają, że silniki są nadal w fazie rozwoju, a elektrownia jądrowa nie została jeszcze uruchomiona.
Film promocyjny:
Latający ciąg atomowy jest teoretycznie możliwy, ale ten pomysł jest zły z kilku powodów. Aby zobaczyć, jak to jest prawdziwe (i okropne!), Przejdźmy przez historię tego wykonalnego, ale całkowicie szalonego pomysłu.
Winić za wszystko Enrico Fermiego
Historia latających reaktorów jądrowych rozpoczęła się w 1942 roku.
„Wykorzystanie energii atomowej w samolotach i rakietach było omawiane przez Enrico Fermiego i jego współpracowników przy Projekcie Manhattan od czasu zbudowania pierwszego reaktora jądrowego w 1942 roku” - napisał fizycy Robert Bussard) i R. D. Delauer (RD DeLauer) w książce „Nuclear Engines for Aircraft and Rocket”. Po przeniesieniu się do laboratorium Los Alamos, Fermi i jego towarzysze rozważali inne sposoby wykorzystania energii jądrowej poza bombami, co doprowadziło do narodzin jedynego w swoim rodzaju statku towarowego o napędzie atomowym, NS Savannah.
Dopóki nie odkryto negatywnych skutków promieniowania, elektrownie jądrowe uważano za obiecujący pomysł, ponieważ nic nie przebije siły reakcji jądrowej. W większości przypadków energia jądrowa po prostu zastąpiła poprzednio używane źródło ciepła. Tak było na przykład w przypadku elektrowni i reaktorów okrętowych, gdzie wcześniej spalano węgiel lub inne paliwo - w tamtych latach marynarka wojenna wciąż miała powiedzenie „gorący kamień porusza statek”. Teoretycznie ta sama zasada dotyczy samolotów, ale stosunek masy do ciągu wymagany do lotu wymaga, aby reaktor był lżejszy i bardziej zwarty.
W 1946 roku pomysł Fermiego na samolot o napędzie atomowym przekształcił się w pełnoprawny program samolotu o napędzie atomowym (Projekt NEPA), który był finansowany przez wojsko. Studium wykonalności zlecone przez Armię i Siły Powietrzne firmie Fairchild było warte 10 milionów dolarów - i był to niezwykle opłacalny zakup nawet po uwzględnieniu inflacji.
Grupa naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT), zaproszona przez Atomic Energy Commission (AEC, prekursora odpowiedniego ministerstwa), doszła do wniosku, że atomowy silnik lotniczy można zbudować, ale zajmie to „co najmniej 15 lat” i będzie kosztować miliard dolarów … To prawda, dodali naukowcy, jeśli rząd uzna koszty za uzasadnione, powinien niezwłocznie zainwestować, aby jak najszybciej rozpocząć prace.
W 1951 roku program lotów atomowych NEPA został połączony z podobnym programem pod auspicjami Komisji Energii Atomowej, aby skupić się na tym, co naukowcy z MIT uznali za najbardziej realistyczną perspektywę: atomowy silnik turboodrzutowy do samolotu załogowego.
Tak więc projekt Fermi był tylko preludium do kolosalnego wydatkowania budżetu wojskowego, które nastąpiło przez ponad trzy dekady. W sumie na różne inicjatywy Sił Powietrznych USA i Komisji Energii Atomowej wydano ponad miliard dolarów. Ale nie zbudowano ani jednej atomowej płaszczyzny.
W konwencjonalnych silnikach odrzutowych paliwo jest spalane w celu ogrzania gorącego sprężonego powietrza, które jest następnie wyrzucane przez dyszę w celu wytworzenia ciągu. Uciekając, gorący gaz spalinowy obraca turbiny, które wytwarzają energię mechaniczną w celu sprężenia wchodzącego powietrza, zwiększając ciąg.
Gigantyczny silnik turbowentylatorowy GE90, zbudowany przez General Electric dla Boeinga 777, ma maksymalną moc 117 MW i ciąg 127 900 funtów (około 568 kN). Większość używanych obecnie silników odrzutowych ma znacznie mniejszą moc. Opracowany przez firmę Pratt & Whitney silnik JT3D do bombowców B-52 (B-52) ma ciąg 17 000 funtów (76 kN), więc łącznie potrzeba ośmiu. Jeszcze w 1951 r. Ostatnim piskiem był silnik J47-GE do bombowca B-47 o mocy 7,2 MW i ciągu 5200 funtów (23 kN). A jednocześnie zjadł dużo paliwa.
W silniku odrzutowym o napędzie jądrowym cylindry spalania używane do spalania paliwa do silników odrzutowych są zastępowane ciepłem z reaktora jądrowego - może być ich kilka podłączonych do każdego silnika turbinowego lub może być jeden duży, scentralizowany, który zasila kilka turbin jednocześnie. Małe reaktory mogą być używane do tworzenia silników o większym ciągu i eliminacji zapotrzebowania na paliwo.
Pasja dowództwa lotnictwa strategicznego do silników jądrowych w 1950 r. Nie budzi wątpliwości: temperatura w reaktorze jądrowym jest znacznie wyższa niż podczas spalania paliwa odrzutowego, dlatego na ich podstawie można potencjalnie stworzyć supermocny samolot zdolny do wykonywania lotów naddźwiękowych, a nawet hipersonicznych. Przy takich prędkościach ZSRR po prostu nie miał najmniejszej okazji, aby je przechwycić.
W programie tworzenia samolotu atomowego wzięły udział dwie grupy: 1) General Electric i Convair, 2) Pratt i Whitney oraz Lockheed. General Electric i Pratt & Whitney były zaangażowane w rzeczywiste silniki, podczas gdy Convair i Lockheed opracowywały kadłuby samolotów dla przyszłych silników. Ponadto w pracach rozwojowych uczestniczyło Oak Ridge National Laboratory oraz grupa pod National Aeronautical Advisory Council (NACA, poprzedniczka NASA). Ta ostatnia później rozwinie Laboratorium Napędów Lotu Lewisa, obecnie znane jako Centrum Badawcze Glenna.
Oczywiście głównym zadaniem było udowodnienie, że pokładowe reaktory jądrowe są w zasadzie bezpieczne. W tym celu w 1951 roku Siły Powietrzne rozpoczęły loty na specjalnie stworzonej modyfikacji B-36 Peacemaker, wyposażonej w reaktor testowy opracowany w Oak Ridge. W ciągu najbliższych lat samolot o nazwie NB-36 „Krzyżowiec” (NB-36H „Krzyżowiec”) wykonał 47 lotów, przekonując konstruktorów o bezpieczeństwie lotów z reaktorem jądrowym na pokładzie.
W tym czasie Sowieci byli nieco w tyle za Stanami Zjednoczonymi w wyścigu silników atomowych. Chociaż ojciec radzieckiej bomby atomowej, Igor Kurczatow, zasugerował zbadanie możliwości odrzutu atomowego pod koniec lat czterdziestych XX wieku, pełnoprawny projekt został uruchomiony dopiero w sierpniu 1955 roku. Radziecki odpowiednik amerykańskiego samolotu atomowego Tu-95 z reaktorem pokładowym odbył swój pierwszy lot w 1961 roku. W rezultacie Latające Laboratorium Atomowe wykonało 34 loty bojowe, w większości z tłumionym reaktorem.
Prosty sposób
Wraz z sukcesem „latającego reaktora” w 1952 roku uruchomiono program atomowy z pełną mocą. Mimo że Siły Powietrzne stawiają na General Electric, Pratt & Whitney otrzymywał również fundusze „dla każdego strażaka”, gdyby pierwsza próba się nie powiodła. W rezultacie firmy poszły zasadniczo innymi ścieżkami.
General Electric wybrał najbardziej bezpośredni. Jest to system otwarty, w którym ciepło z reaktora jest oddawane bezpośrednio do przepływającego przez niego powietrza. Technicznie rzecz biorąc, ten projekt jest prostszy, a inżynierowie GE (wraz z Siłami Powietrznymi) uznali, że to najszybsza droga do zwycięstwa. Jednak w systemie otwartym powietrze, które przeszło przez silnik, jest po prostu wyrzucane z drugiego końca, wypełnione cząstkami radioaktywnymi. (Następnie Sowieci pójdą tą samą drogą).
Projekt General Electric, który miał na celu stworzenie hybrydowego odrzutowca nuklearnego, szybko otrzymał zielone światło, ale został zawieszony przez siły powietrzne w 1954 roku. Teraz główny nacisk położono na stworzenie czysto atomowego bombowca, zwanego WS-125A. Ostatecznie General Electric przeniósł swoje wysiłki z nieudanego projektu P-1 na serię naziemnych modeli demonstracyjnych stworzonych pod skrzydłami Komisji Energii Atomowej w Idaho National Laboratory.
Pierwsze dwa eksperymenty, nazwane HTRE-1 i HTRE-2, zostały uznane przez panel za udane. Pierwszy z prototypów został uruchomiony w styczniu 1956 roku. Używał on przerobionego silnika odrzutowego GE J47 z reaktorem o mocy 20,2 MW. W rzeczywistości moc cieplna reaktora nie przekraczała 15 MW. Przy pełnej mocy powietrze opuszczające reaktor zostało podgrzane do 723 stopni Celsjusza. Początkowo stosowano chłodzenie wodne.
Jednak przepływ powietrza w HTRE-1 był tylko o połowę mniejszy niż w konwencjonalnym, niejądrowym J47. Ponadto paliwo do silników odrzutowych było nadal potrzebne do napędzania turbin przed przejściem na energię jądrową.
Ulepszona wersja została nazwana HTRE-2. Wiele nowych komponentów zostało przetestowanych pod kątem tego, aby zwiększyć przepływ powietrza. Według raportu NASA, testy HTRE-2 „potwierdziły, że tempo uwalniania fragmentów rozszczepienia w silniku atomowym mieści się w dopuszczalnych granicach”.
Perspektywy dla HTRE-3, który zmieściłby się w wielkości konwencjonalnego silnika lotniczego, były dobre. HTRE-3 był w 100% chłodzony powietrzem, a reaktor miał stały moderator neutronów wykonany z uwodornionego cyrkonu, aby poprawić stosunek mocy do masy. Reaktor był poziomy i zasilał dwa silniki turboodrzutowe.
Jednak w październiku 1956 r. HTRE-3 doświadczył gwałtownego wzrostu mocy, który częściowo stopił i uszkodził wszystkie pręty paliwowe. Do wypadku doszło podczas pracy na niskim poborze mocy w celu sprawdzenia elementów chłodzących. W chwili wypadku tylko para wentylatorów elektrycznych zapewniała chłodzenie. Przyczyną było nieprawidłowe działanie czujników, a nie błędy projektowe. Podobnie, czujniki podały nieprawidłowy odczyt mocy, w wyniku czego drążki sterujące zostały usunięte zbyt późno. W każdym razie wypadek ten stłumił zapał Sił Powietrznych - niewiele osób chce radzić sobie ze stopieniem reaktora podczas lotu.
Niemniej jednak, po pewnych modyfikacjach, testy HTRE-3 były kontynuowane. W 1959 roku silnik został po raz pierwszy uruchomiony na jednym paliwie jądrowym. Jednak siła, na którą liczyły Siły Powietrzne, nigdy nie została osiągnięta, jak wynika z raportu RAND dla Ministerstwa Obrony z 1965 roku. Maksymalna temperatura osiągnięta przez HTRE-3 była tylko o 93 stopnie wyższa niż HTRE-1.
W międzyczasie Siły Powietrzne zmieniły zdanie na temat bombowca i przeniosły swoje wysiłki na „latającą platformę do odpalania rakiet”, nazwaną CAMAL. Postęp techniczny uzyskany podczas prac nad HTRE-3 prawdopodobnie mógłby zostać wykorzystany w późniejszym zniszczonym bombowcu X-6 (opartym na również anulowanym B-36). Jednak obroty przeciwlotnicze Sowietów wzrosły, a Siły Powietrzne ponownie zdecydowały się przejść na stworzenie bombowca atomowego.
Projekt samolotu atomowego stworzył nowy konkurs, który wygrał "Convair" ze swoim NX 2, zaprojektowanym specjalnie dla elektrowni atomowych. Aby uzyskać wymaganą wydajność, Siły Powietrzne zachęcały General Electric do stosowania elementów ceramicznych w celu utrzymania wyższych temperatur silnika. Do 1960 roku General Electric przeszedł do następnego etapu: XNJ140E-1.
Zgodnie z dokumentami General Electric silnik XNJ140E-1 został zaprojektowany tak, aby utrzymywać prędkość przelotową wynoszącą 0,8 Macha na wysokości ponad dziewięciu tysięcy kilometrów, przy żywotności silnika wynoszącej tysiąc godzin. Założono, że moc operacyjna wynosi 50 MW, ale w sytuacji awaryjnej można ją zwiększyć do 112 MW, chociaż znacznie skróciłoby to żywotność reaktora. Przy maksymalnej mocy wymaganej do startu ciąg wyniósłby 50,900 funtów - w porównaniu z silnikami Boeing 777 to z pewnością nic, ale w latach 60. był to przełom.
Jednak General Electric nie musiał pochwalić się owocami dziesięcioletniego rozwoju. W 1961 roku, kiedy wszystko było już prawie gotowe do pokazu, prezydent John F. Kennedy zamknął atomowy program. Odchodząca administracja Dwighta Eisenhowera zamierzała zamrozić program, ale doradcy Kennedy'ego doszli do wniosku, że z płaszczyzny atomowej nadal będzie niewiele praktycznego sensu. Zdecydowano, że lepiej będzie przydzielić te zadania rakietom międzykontynentalnym i pociskom balistycznym wystrzeliwanym z łodzi podwodnych. Wciąż istniały bombowce strategiczne, ale nie odgrywały już tak ważnej roli w amerykańskim systemie powstrzymywania, jak w latach pięćdziesiątych XX wieku.
Ścieżka pośrednia
Podczas gdy General Electric opracowywał samolot, który nigdy nie miał latać, inżynierowie z Pratt & Whitney w Oak Ridge szukali alternatywnej trasy dla instalacji samolotu nuklearnego (i przy znacznie mniejszym funduszu). Prace prowadzono zarówno w Oak Ridge, jak iw Connecticut Atomic Laboratory w Middletown (CANEL). Podczas gdy General Electric budował silniki w cyklu bezpośrednim, jeździli okrężną drogą. Zamiast pozwalać powietrzu na przepływ bezpośrednio przez reaktor, ich podejście obejmowało reaktor chłodzony pod wysokim ciśnieniem, którego energia cieplna przechodziła przez chłodziwo i była wypuszczana do powietrza.
Cykl pośredni wydawał się atrakcyjny, ponieważ wyeliminował emisję potencjalnie niebezpiecznych cząstek radioaktywnych. Niemniej jednak po drodze pojawiły się spore trudności techniczne, a mianowicie: jak zwiększyć poziom sprawności i stosunek mocy do masy, aby uzyskać przynajmniej niektóre charakterystyki lotu.
Reaktor PWAR-1 pracował na stopionych solach. Fluorek sodu, tetrafluorek cyrkonu i tetrafluorek uranu zmieszano i przepuszczono przez komorę reakcyjną, działając zarówno jako paliwo, jak i jako czynnik chłodniczy; sód został użyty jako dodatkowy czynnik chłodniczy. Laboratorium Connecticut eksperymentowało również z systemami wykorzystującymi inne czynniki chłodnicze, w tym wodę nadkrytyczną (w której para jest utrzymywana w bardzo wysokiej temperaturze, dzięki czemu pozostaje w stanie ciekłym), sód i lit.
Reaktor wodny nadkrytyczny PWAC-109 został zbudowany przy wsparciu Battelle Memorial Institute i rozpoczął testy w 1954 roku. Jak zauważyli inżynierowie z Argonne National Laboratory, nie był to pełnoprawny silnik turboodrzutowy, ale miał doładowanie kanałowe. Konstrukcja PWAC-109 wykorzystywała 410-megawatowy reaktor jądrowy chłodzony wodą pod ciśnieniem do pięciu tysięcy psi i utrzymujący ciecz wodną w temperaturach w zakresie około 815 stopni. Pod nadciśnieniem płyn przepływał przez turbinę, która napędzała sprężarki powietrza w dmuchawach kanałowych, a następnie ogrzewała powietrze przechodzące przez wężownice skraplacza. Zmniejszyło to temperaturę wody przed powrotem do reaktora do zaledwie 230 stopni. Ogrzane sprężone powietrze wydostało się przez dyszę.
Te temperatury to tylko niewielki ułamek temperatur osiąganych obecnie w typowym silniku cywilnym. Komora spalania konwencjonalnego silnika turboodrzutowego może osiągnąć temperaturę dwóch tysięcy stopni. Jednak konstrukcja PWAC-109 skompensowała tę wadę, zwiększając moc turbiny do sprężarki.
Również w 1954 roku uruchomiono ARE w Oak Ridge, pierwszym reaktorze ze stopioną solą. Ten sukces skłonił firmę Pratt & Whitney do opracowania PWAR-1, który został zmontowany w Oak Ridge i przetestowany przy zerowej mocy na początku 1957 roku.
Jednak w przypadku silnika odrzutowego P&W J58 z reaktorem chłodzonym litem, ciąg został osiągnięty znacznie mniej niż wymagały siły powietrzne. Według raportu Oak Ridge Laboratory ze stycznia 1960 r. Maksymalny ciąg wytworzony przez PWAR-1 wyniósłby 11500 funtów i to na małych wysokościach. Na 6000 metrów ciąg spadłby łącznie do 7500 funtów.
Siły Powietrzne wybrały trasę General Electric, podczas gdy firma Pratt & Whitney została przydzielona do innych misji, w tym do rozwoju pomocniczych elektrowni jądrowych SNAP-50 do użytku w kosmosie. Nie zachowały się żadne dowody, czy projekt ten został ukończony. Wszystkie inne próby budowy reaktora jądrowego dla samolotów zostały udaremnione uderzeniem prezydenta Kennedy'ego wkrótce po objęciu urzędu.
Ścieżka Doomsday
I chociaż projekt atomowego samolotu został odwołany, otworzył się nowy, nie mniej dziwaczny rozdział w wykorzystaniu napędu atomowego - Projekt Pluton.
W 1957 r., Kiedy General Electric i Pratt & Whitney nadal przygotowywały swoje bombowce atomowe do startu, Lawrence Radiation Laboratory (prekursor Lawrence Livermore National Laboratory) uruchomiło oddzielny projekt odrzutowy (ramjet). … Projekt otrzymał nazwę kodową „Pluto” i miał ostateczny cel, jakim było stworzenie silnika hipersonicznego dla strategicznego pocisku manewrującego o napędzie atomowym (SLAM).
SLAM miał używać wczesnej wersji radaru konturowego do nawigacji i mieć do ośmiu głowic nuklearnych o dokładności na poziomie bombowca. Lecąc z prędkością od 3,5 Macha do 5 Macha i atakując na małej wysokości (w celu uniknięcia radzieckich radarów obrony powietrznej), sama rakieta wytworzyłaby falę uderzeniową zdolną do uszkodzenia budynków na ziemi, nawet bez uwzględnienia radioaktywnych spalin silników. SLAM miał zostać wystrzelony za pomocą rakiety nośnej, po której rakieta mogła latać przez kilka miesięcy na dużej wysokości, jak miecz Damoklesa, gotowy w każdej chwili do upadku na blok wschodni.
Silniki strumieniowe nie posiadają kompresora, lecz po prostu „przebijają” powietrze z własną prędkością, a cała energia ogrzanych gazów przepływa przez dysze. Jednak do wystrzelenia silników odrzutowych potrzeba rakiety nośnej.
W atomowym silniku strumieniowym całe ciepło pochodzi z samego reaktora jądrowego: nawet łopatki turbiny nie zakłócają uwalniania cząstek jądrowych. Konstrukcja jest przerażająco prosta i naprawdę jest się czego bać, ponieważ dysze strumieniowe są najskuteczniejsze na małych wysokościach, gdzie powietrze jest najbardziej sprężone i wymaga najmniejszej dodatkowej kompresji, co prowadzi do rozległej emisji stałych cząstek radioaktywnych, które następnie docierają do ziemi. Innymi słowy, nie możesz wystrzelić takiego pocisku przez terytorium sojusznicze.
Podczas gdy Kennedy zamykał program atomowy, programiści Livermore kończyli budowę obiektu testowego Jackass Flats na poligonie jądrowym w Nevadzie (znanym również jako Ośrodek 25). Wcześniej Jackass Flats przeprowadzał wszelkiego rodzaju testy pocisków jądrowych i balistycznych, a także systemów uzbrojenia ze zubożonym uranem. Teraz ten obszar miał stać się laboratorium dla jeszcze jednego zwariowanego profesora: projektu statku kosmicznego o napędzie atomowym Orion.
We współpracy z Vought, firmą lotniczą, która była pionierem w rozwoju pocisków manewrujących, badacze z Livermore określili wymagania dla silnika strumieniowego: 162 centymetry długości, 144 centymetry średnicy, prawie 60 kilogramów uranu i 600 MW mocy na średnia temperatura reaktora wynosi 1277 stopni Celsjusza.
Przy gęstości mocy 10 MW na stopę sześcienną reaktor o kryptonimie Tory byłby naprawdę potworem o wyjątkowo niskim ekranowaniu i emitowałby ogromne ilości promieniowania gamma. Aby wytrzymać upały, Coors, oddział giganta piwowarskiego z Kolorado o tej samej nazwie, opracował specjalny szalunek ceramicznych prętów paliwowych.
14 maja 1961 roku wystrzelono pierwszy prototyp atomowej „eksplozji” Tory-IIA. Na wypadek gdyby coś poszło nie tak, naukowcy i inżynierowie obserwowali start z odległości wielu kilometrów, mając pod ręką bunkier atomowy z dwutygodniowym zapasem wody i żywności.
Naukowcy z Livermore wykorzystali sprężone powietrze przechowywane w rurach szybu naftowego, aby zasymulować powietrze, które silnik pobierałby podczas lotu z maksymalną prędkością. Podgrzane wstępnie do 506 stopni Celsjusza powietrze było podawane do reaktora przelotowego pod ciśnieniem 316 psi, aby zasymulować warunki wlotu powietrza podczas lotu z prędkością Mach 4+. Ponieważ w reaktorze nie przewidziano nawet tak elementarnych detali, jak ekranowanie, silnik zamontowano na zdalnie sterowanym wagonie, którego demontaż również miał odbywać się zdalnie w specjalnym pomieszczeniu.
Po pomyślnym przetestowaniu Tory-IIA naukowcy z Livermore otrzymali kontrakt od Sił Powietrznych na przetestowanie gotowego modelu. Jednak oryginalna wersja, IIB, została odrzucona przed testami, a prace nad nowym prototypem zostały przyspieszone, którego projekt byłby bardziej zgodny z życzeniami klienta. W maju 1964 roku Tory-IIC został wystrzelony i pozostawał w powietrzu przez 292 sekundy - tak długo, jak wystarczyło 1,2 miliona funtów powietrza w rurach.
Chociaż testy zakończyły się sukcesem, Departament Obrony odwołał program w czerwcu 1964 r., Kiedy projekt SLAM został uznany za „zbyt prowokacyjny” - jeśli się powiedzie, Sowieci skłoniliby do zrobienia czegoś podobnego.
Radziecki sposób
Podobnie jak Stany Zjednoczone, Związek Radziecki pracował nad maszyną atomową za pośrednictwem kilku konkurujących ze sobą biur projektowych. Sowieci, podobnie jak Stany, próbowali dwóch dróg - ale żadnej z nich nie udało się.
Pierwszą próbę podjęło biuro projektowe Myasishchev w 1955 roku. Projekt, który otrzymał oznaczenie M-60, bazował na naddźwiękowym bombowcu M-50 (według klasyfikacji NATO Bounder). Miał on wykorzystywać silniki turboodrzutowe odrzutowe, ale projekt miał szereg podstawowych wad, a ciąg wystarczający do lotu naddźwiękowego nigdy nie został uzyskany. Projekt został zamknięty w 1959 roku.
M-60 wystartował tylko raz na łamach magazynu Aviation Week, który w 1958 roku opublikował rysunki samolotu w artykule o próbach w locie naddźwiękowego bombowca atomowego w ZSRR. Ale to był wrzut, sprytnie sfałszowana „lipa”.
Po tym, jak pomysł Myasishcheva utknął w martwym punkcie, Biuro Projektowe Tupolewa zaproponowało skromniejszą opcję: modyfikację Tu-85 ze zwiększonym zasięgiem lotu. Otrzymał nazwę Tu-119 i faktycznie był hybrydą, posiadającą dwa silniki turbośmigłowe NK-12 napędzane naftą i dwa silniki atomowe NK-14A. Strukturalnie silniki NK-14A były podobne do konstrukcji Pratt & Whitney z wymiennikami ciepła. Scentralizowany reaktor miał generować moc do obracania łopatek śmigła / sprężarki oraz do ogrzewania powietrza wypuszczanego przez turbośmigłowy.
Jednak podobnie jak w przypadku Stanów Zjednoczonych projekt Tu-119 został zamknięty, ponieważ wzrosła wydajność konwencjonalnych samolotów, międzykontynentalne pociski balistyczne ograniczyły do zera zapotrzebowanie na bombowce dalekiego zasięgu, a ograniczenia budżetowe (nawet w warunkach systemu radzieckiego) nie pozwoliły na tak drogie i bezużyteczne zabawki. … Sowieci nawet nie rozpoczęli budowy pocisków manewrujących o napędzie atomowym.
Świat postnuklearny?
Oczywiście idea lotu atomowego na tym się nie skończyła. NASA kontynuowała finansowanie rozwoju rakiet termicznych o napędzie atomowym w latach sześćdziesiątych, a nawet siedemdziesiątych XX wieku. Dyskusja na temat wykonalności takich technologii trwa do dziś, ale już w odniesieniu do lotów międzyplanetarnych. Jednak większość zgadza się, że ryzyko wykorzystania instalacji jądrowych do lotów w atmosferze ziemskiej jest zbyt duże, aby można je było rozpatrywać czysto teoretycznie. Tak było przynajmniej do czasu, gdy kierownictwo Federacji Rosyjskiej zdecydowało, że Stany Zjednoczone próbują naruszyć parytet nuklearny.
Nie wiadomo jeszcze, czy wspomniany przez Putina pocisk atomowy przeszedł jakiekolwiek testy. Źródło bliskie rosyjskiemu kompleksowi wojskowo-przemysłowemu podało gazecie Vedomosti, że podczas testów instalację atomową reprezentował model. Jednak Rosja nie wydaje się ściśle współpracować nad miniaturowymi reaktorami jądrowymi.
Technologia mini reaktorów poczyniła ogromne postępy w ostatniej dekadzie. Wojsko USA rozważało wykorzystanie modułowych mini-reaktorów do zasilania wysokoenergetycznej broni i baz za granicą. Inne kraje, w tym Rosja, nadal prowadzą badania nad reaktorami chłodzonymi stopionym metalem. Krążą pogłoski, że wspomniana przez Putina atomowa torpeda Status-6 zawiera ołowiowo-bizmutowe chłodziwo.
Putin powiedział, że testy „innowacyjnej instalacji jądrowej” Status-6 zostały zakończone w grudniu 2017 roku, podsumowując „cykl wieloletni”. Ponadto Rosja opracowuje nowe chłodziwa ołowiowo-bizmutowe na potrzeby floty. Okręty podwodne projektu „Lira” (klasyfikacja NATO „Alfa”) miały chłodziwo w postaci ciekłego metalu. Są trudne w obsłudze, ale zapewniają wysoki stosunek mocy do masy. Pierwszy tego typu reaktor testowy (KM-1 w Sosnowym Borze) został wycofany z eksploatacji rok temu i zastąpiony reaktorem nowego typu.
Stosunek mocy do masy reaktora ołowiowo-bizmutowego może być idealny dla małej łodzi podwodnej, ale daleki od ideału dla silnika rakietowego. Jednak ciąg wymagany do utrzymania pocisku manewrującego w locie nie był zbliżony do tego wymaganego dla pocisku hipersonicznego, a nawet bombowca poddźwiękowego.
Silnik turbowentylatorowy Williams F107, który napędza pocisk manewrujący Tomahawk, zapewnia ciąg 3,1 kiloniutonów (700 funtów). Aby Tomahawk mógł osiągnąć prędkość przelotową 890 km / h, potrzeba około 766 kW energii. Według Jeffa Terry'ego, profesora fizyki w Illinois Institute of Technology i specjalisty ds. Energii, to dobrze pasuje do potencjalnego zakresu mocy obecnej generacji kompaktowych reaktorów jądrowych. „Jeden megawat jest z pewnością osiągalny” - powiedział Terry, odnosząc się do rdzenia wysokostrumieniowego reaktora izotopowego o mocy 85 megawatów w Oakbridge National Laboratory „wielkości beczki piwa.
Gdyby rosyjscy konstruktorzy silnika do jeszcze nienazwanego jądrowego pocisku manewrującego zadbali o ochronę przed promieniowaniem wyłącznie ze względu na pełne działanie sprzętu, z powodzeniem mógłby uwzględnić w swojej konstrukcji mały reaktor jądrowy. Rakietę można wystrzelić za pomocą akceleratora i poczekać, aż prędkość wzrośnie, aby przełączyć reaktor w tryb krytyczny, zgodnie z planem w przypadku SLAM.
Z punktu widzenia odstraszania atomowy pocisk manewrujący jest bronią destabilizującą. Nie jest faktem, że jego start zostanie wykryty przez amerykańskie systemy wczesnego ostrzegania, a jego tor lotu jest długi i nieprzewidywalny. Ponadto może zostać uruchomiony na kilka dni lub nawet tygodni przed zamierzonym atakiem, celowo omijając obszary, w których można go znaleźć. Wreszcie pocisk może nadejść z kierunku, z którego Stany Zjednoczone najmniej spodziewają się ataku nuklearnego. Ale jeśli projekt tego pocisku okaże się „prosty”, jak przeznaczony dla SLAM, pozostawi po sobie atomową smugę, niezależnie od tego, czy spełni swoje zadanie, czy nie. Innymi słowy, jak odkryli amerykańscy planiści wojskowi w latach sześćdziesiątych XX wieku, atomowy pocisk manewrujący jest bronią prowokacyjną i dlatego bardziej nadaje się do pierwszego uderzenia niż do odstraszania nuklearnego.
Sean Gallagher jest redaktorem działu IT i bezpieczeństwa narodowego w Ars Tech. Były wojskowy, administrator systemu i integrator sieci. Posiada dwudziestoletnie doświadczenie dziennikarskie. Mieszka i pracuje w Baltimore w stanie Maryland.