1 марта президент России Владимир Путин в обращении к Федеральному собранию объявил о создании новейших систем стратегического оружия, представленных как ответ на строительство Соединенными Штатами системы противоракетной обороны.
Путин перечислил следующее:
- Ракетный комплекс с тяжелой межконтинентальной ракетой "Сармат": ограничений по дальности "практически нет", "способен атаковать цели как через Северный, так и через Южный полюс".
- Крылатая ракета с ядерной энергоустановкой.
- Беспилотные подводные аппараты с межконтинентальной дальностью со скоростью, "кратно превышающей скорость самых современных торпед".
- Гиперзвуковой авиационно-ракетный комплекс "Кинжал". Высокоскоростной самолет доставляет ракету в точку сброса "за считаные минуты". Ракета, "превышающая скорость звука в десять раз", маневририрует на всех участках полета. Дальность более двух тысяч километров, ядерные и обычные боезаряды. С 1 декабря – на опытно-боевом дежурстве в Южном военном округе.
- Перспективный ракетный комплекс стратегического назначения с планирующим крылатым блоком "Авангард". "Идет к цели как метеорит": температура на поверхности блока достигает 1600–2000 градусов по Цельсию. Испытания успешно завершены. Началось серийное производство.
- Лазерное оружие. "С прошлого года в войска уже поступают боевые лазерные комплексы".
В США заявления Путина встретили со скептицизмом, связав их с предстоящими в России президентскими выборами. Телекомпания NBC привела мнения экспертов и неназванных официальных лиц, что названные Путиным вооружения не являются сюрпризом для американских специалистов и что часть из них не готова к использованию на поле боя, в частности, ядерная подводная торпеда. Пентагон заверил американцев, что военные США полностью готовы [к отражению подобных угроз].
Непредсказуемая траектория полета
"В дополнение к модернизации "наследия" советских ядерных систем, Россия разрабатывает и вводит в действие новые ядерные боеголовки и средства запуска… Россия также разрабатывает по меньшей мере две новые межконтинентальные системы, гиперзвуковой планер (hypersonic glide vehicle), новую межконтинентальную, ядерную и с ядерным двигателем подводную автономную торпеду".
То есть в обзоре упоминаются по меньшей мере три типа из шести перечисленных Путиным вооружений. Не до конца понятно, "Кинжал" или "Авангард" имеются в виду под названием гиперзвуковой планер – скорее, "Авангард". Лазерное оружие не является стратегическим и потому не вызывает особых дискуссий. Подводная торпеда – по всей видимости, тот самый проект "Статус-6", картинки которого были, как утверждалось, российским телевидением в репортаже о совещании Путина с военными в 2015 году. Таким образом, по-настоящему сюрпризом могла быть только крылатая ракета с ядерным двигателем. И именно эта ракета из всего перечисленного Путиным стала предметом наибольшего обсуждения.
Вот как проект был описан Путиным: создана малогабаритная сверхмощная ядерная энергетическая установка, которая размещается в корпусе крылатой ракеты типа новейшей российской ракеты Х-101 воздушного базирования или американского "Томагавка" и имеет "практически неограниченную" дальность полета – в силу этого (и благодаря "непредсказуемой траектории полета", как выразился Путин) она способна обойти любые рубежи перехвата. В конце 2017 года на Центральном полигоне Российской Федерации состоялся ее успешный пуск. В ходе полета энергоустановка вышла на заданную мощность, обеспечила необходимый уровень тяги.
В качестве иллюстративного материала на выступлении Путина был приведен ролик, на котором ракета огибает зоны перехвата в Атлантическом океане, огибает американский континент с юга и идет на север.
Тут есть некоторая неясность: Путин говорит об установке ядерного двигателя на ракеты типа X-101, а это ракета воздушного базирования. На видео же запуск производится с земли.
Попытки создать крылатую ракету с ядерным двигателем восходят к середине прошлого века, в США это проект "Плутон"/SLAM. Компактный ядерный реактор устанавливается на ракету и во время полета нагревает забираемый снаружи воздух, который затем выбрасывается через сопло, создавая тягу.
Плюсы подобного проекта: не нужен запас никакого топлива, кроме ядерного, то есть комбинация "ядерный реактор + воздух в качестве рабочего тела двигателя" обладает почти неограниченным запасом хода – и в этом совпадает с описанием российского президента.
В 1964 году проект был окончательно закрыт
Минусы, вынудившие американцев отказаться от проекта: реактор, чтобы быть достаточно компактным для ракеты, лишен защиты, охлаждается непосредственно протекающим воздухом, который становится радиоактивным и выбрасывается наружу. Испытывать подобную ракету чрезвычайно проблематично – она излучает огромное количество тепла, издает очень громкий звук и покрывает территорию, над которой пролетела, шлейфом радиоактивных осадков. Если же с ракетой что-то произойдет, ядерный реактор без защиты может упасть на населенной территории. (Например, трудно представить себе удар крылатыми ракетами с ядерными двигателями, подобный ударам ракетами "Калибр" по целям в Сирии, которые в 2015 году нанесли российские корабли из Каспийского моря.)
И все-таки двигатели, созданные в рамках проекта, были испытаны на стендах – они продемонстрировали высокую мощность, соответствующую ожидаемой, а радиоактивность выхлопа оказалась ниже, чем предполагали инженеры. Однако в 1964 году проект был оконачательно закрыт: он требовал больших затрат, любое воздушное испытание ракеты было бы чрезвычайно опасным, а главное, возникли сомнения в целесообразности крылатых ракет такого типа – к этому моменту стало ясно, что основой стратегического ядерного арсенала суждено стать межконтинентальным баллистическим ракетам. Ракеты с ядерными двигателями примерно в те же годы разрабатывались в СССР и Великобритании, но они не дошли даже до этапа стендовых испытаний.
Как может быть устроена ракета с ядерным двигателем
Начнем с размеров. Президент упомянул, что ее параметры сравнимы с ракетами “Томагавк” и “Х-101”. "Томагавк" имеет диаметр 0,53 см, а Х-101 (у нее не круглая форма) описанный диаметр 74 см. Для сравнения: диаметр ракеты SLAM должен был составить более трех метров. Независимый эксперт по ядерным технологиям Валентин Гибалов считает, что параметры новой российской разработки могут быть где-то посередине, а эффективно вписать конструкцию с ядерным реактором в диаметр 50–70 сантиметров очень тяжело и вряд ли имеет смысл. По видео испытаний, учитывая размеры пусковой установки, можно прикинуть, что диаметр новой ракеты составляет около 1,5 метров.
Что находится внутри этой трубы? Самый простой вариант – так называемый прямоточный реактивный двигатель, когда воздух, поступающий через воздухозаборник спереди, проходит через реактор, нагревается, расширяется, и с большей скоростью выходит из сопла, создавая реактивную тягу. На этом принципе как раз и был основан проект SLAM, впрочем, эта схема далеко не единственная. Новая разработка может использовать какой-то вариант турбореактивного двигателя, нагрев воздуха может происходить не напрямую, а через теплообменник, – реактор может вырабатывать электроэнергию и питать электрический двигатель, вращающий пропеллер.
Беспилотный дрон с длинными крыльями или кукурузник
Как ни экзотично звучит этот вариант, он мог бы сработать, только летала бы такая ракета со скоростью максимум 500 км/ч и внешне больше бы походила на беспилотный дрон с очень длинными крыльями или... на кукурузник. Дело в том, что ядерная установка, дополнительно преобразующая тепловую энергию в электрическую, будет иметь очень большую относительную массу при заданной мощности. “Скажем, есть проект, который ныне засекречен, но до 2016 года довольно широко был опубликован – это проект мегаваттного (мегаватт – полезная энергия при 4 мегаватт тепловой энергии) реактора РУГК и установки ТЭМ (Транспортно-энергетический модуль) на его базе, его везде называют ядерным буксиром космического базирования. В этом проекте вес реакторной установки плюс система преобразования энергии составляет почти семь тонн при мощности 1 мегаватт. Его можно сравнить с самолетом АН-2: у него взлетный максимальный вес примерно семь тонн и мощность двигателя примерно 1 мегаватт. Получается, что если у нас нет ничего кроме реактора и турбогенераторов, то выйдет что-то вроде АН-2”, – говорит Гибалов. Максимальная скорость АН-2 – 258 км/ч, такая ракета вряд ли нужна российской армии.
Еще один экзотический вариант упомянул в комментарии Федеральному агентству новостей профессор российской Академии военных наук Сергей Судаков: “Мы сейчас предлагаем совершенно новую технологию – это очень компактный двигатель совершенно нового поколения… Это все, что касается холодных реакций и холодного ядерного синтеза. Это двигатели совершенно другие, и они не имеют никакого отношения к тем установкам, которые США разрабатывали в 50-е годы”. Эксперт, по всей видимости, не имеющий отношения к проекту, поясняет, что российским инженерам удалось создать двигатель на "низкообогащенном уране", обладающем высоким КПД, и ядерный “выхлоп” будет, но будет минимальным. "Мы сделали ракету, которая летает на низких температурах и с практически минимальным загрязнением", – сказал Судаков.
Если у военных внезапно такой прекрасный источник энергии
Холодный термоядерный синтез, то есть термоядерная реакция, происходящая при относительно небольших стартовых энергиях (в классической термоядерной реакции, например при термоядерном взрыве, топливо изначально нужно нагреть до очень высокой температуры – например, лазером или взрывом) – это маргинальная теория. Научный консенсус состоит в том, что холодный термоядерный синтез невозможен в принципе, немногочисленные адепты этого подхода время от времени громко заявляют, что добились успеха, но их эксперименты еще никому не удалось повторить. Есть и другой аргумент против холодного термояда в новой ракете – его куда эффективнее можно было бы использовать для других военных целей: “В чем смысл тогда многочисленных финансируемых государством проектов автономных ядерных энергоустановок для Арктики, если у военных внезапно есть такой прекрасный источник тепла и энергии, и не возили бы тогда топливо на самолетах, как это сейчас происходит для дизелей”, – замечает Гибалов.
Но и другие, более традиционные подходы, по мнению Гибалова, слишком сложны для двигателя, который должен работать очень долго и в условиях жесткого радиационного излучения:
– Например, воздушный реактивный двигатель с турбиной требует крайне сложной высокоточной механики, которая, если засунуть ее в условия ядерного реактора, не будет работать сколько-то продолжительное время. Нужно перебирать все узлы такого комбинированного двигателя и по каждому узлу проводить большое исследование – какими материалами надо его заменить, как его усовершенствовать. Чем дальше мы будем погружаться в детали такого возможного более сложного варианта, тем яснее будет, что такая разработка сопоставима, если не больше, по масштабам с разработкой СССР ядерных ракетных двигателей для космических ракет, а они потребовали строительства нескольких ядерных центров с реакторами, стендов на Семипалатинском полигоне, где сквозь ядерный реактор продувался водород. Все это затянулось где-то лет на 20, примерно 25 – отработка. И она была очень трудоемкая и очень ресурсоемкая. Я думаю, что любой другой вариант, кроме прямоточного, – это примерно то же самое.
Масло скорее польется из двигателя "Формулы-1", чем “Опеля”
По мнению эксперта, новая разработка, вероятнее всего, является продолжением идей 1960-х, в первую очередь, прямоточных реактивных двигателей проекта SLAM. Гибалов утверждает, что современные материалы, новые технологии производства тепловыводящих элементов позволяют сделать такую ракету намного более чистой, чем 60 лет назад:
– Все реакторы проектируются таким образом, чтобы удерживать продукты деления, то есть радиоактивную грязь, которая образуется в ходе работы. Они герметичны в этом плане. Здесь, конечно, есть определенная сложность: чем больше температура, тем сложнее это делать, то есть стенки начинают течь. Но, как мне кажется, в принципе эта проблема решаемая. Можно считать, что в безаварийном варианте такой прямоточный реактор сравним по выбросам в воздух с замкнутым реактором с теплообменниками и вторым контуром.
Впрочем, вряд ли стоит рассчитывать, что такая сложная и совершенно новая техника будет всегда функционировать штатно, особенно на стадии испытаний. “Масло скорее польется из двигателя "Формулы-1", чем рядового “Опеля”, – объясняет Гибалов.
Название
Название для российской крылатой ракеты с ядерным двигателем придумано не было – и даже организован конкурс, как ее назвать. Однако военный обозреватель Алексей Рамм в "Известиях" выдвигает версию , что речь идет об изделии 9М730 ОКБ "Новатор" – одного из разработчиков российских крылатых ракет. При этом в самой же статье упоминается, что "Новатор" специализируется на наземных и морских ракетах, а "изделия воздушного базирования" разрабатывает "Радуга". А упомянутая Путиным ракета Х-101 – именно воздушного базирования.
Изделия "Новатора" под номерами 9М728 и 9М729 – действительно крылатые ракеты , одна – для знаменитых "Искандеров", другая – наземный аналог упоминавшейся Путиным X-101. И действительно, судя по сайту госзакупок , изделие находится в состоянии активной разработки. Однако никаких подтверждений тому, что это и правда анонсированная Путиным ракета, нет.
В статье приводится описание ракеты с ядерным двигателем военного историка Дмитрия Болтенкова: "По бортам ракеты находятся специальные отсеки с мощными и компактными нагревателями, работающими от ядерной энергоустановки". Это несколько отличается от концепции, что воздух обтекает непосредственно реактор, и предполагает некую систему теплообмена.
Эксцентричные типы ядерных вооружений
Американский эксперт по российским вооружениям Майкл Кофман в своем блоге соглашается с предположением Рамма, что ракета с ядерным двигателем – это 9М730. Кофман считает, что речь идет о реакторе без защиты, исходя из размеров и веса ракеты.
Он также приводит высказывания бывшего министра обороны Эша Картера в статье 2017 года : "Россия инвестирует в новые подлодки с баллистическими ракетами, тяжелые бомбардировщики, разработку новых МКБР… Но они также сочетаются с новыми концепциями использования ядерного оружия и некоторыми новыми и даже эксцентричными типами систем ядерных вооружений", которые, по мнению Кофмана, теперь заиграли в новом свете.
Другой эксперт по вооружениям, Джеффри Льюис, в статье для Foreign Policy пишет, что все системы, обнародованные Путиным, были известны еще администрации Барака Обамы: "Даже крылатая ракета, по поводу которой, как я теперь понимаю задним числом, делали намеки уже какое-то время американские официальные лица".
Были ли испытания?
CNN и Foxnews сообщили со ссылкой на неназванных официальных лиц, что анонсированная Путиным ракета находится еще лишь в стадии разработки и что США наблюдали недавно попытку запустить такую ракету, которая закончилась падением в Арктике (хотя тут не до конца понятно, как отличить успешный запуск ракеты от запуска, закончившегося ее падением – и в любом случае, при настоящих испытаниях ракеты в конце полета ядерный реактор должен с большой скоростью врезаться в поверхность Земли).
По словам Путина, испытания прошли на Центральном полигоне. Рамм в "Известиях" приводит мнение, что это полигон в поселке Ненокса Архангельской области (Государственный центральный морской испытательный полигон ВМФ). При этом Центральный ядерный полигон Российской Федерации находится на архипелаге Новая Земля. Кофман также предполагает, что показанный в ролике запуск совершен на Новой Земле.
Авторы проекта Warzone вспоминают в связи с этим о непонятном выбросе в атмосферу радиоактивного вещества йод-131 в феврале прошлого года, источником которого был Кольский полуостров на севере России. Выброс йода-131, по их словам, был зафиксирован – среди десятков других изотопов – и в ходе испытаний ядерного двигателя в Неваде в 60-х годах.
Сразу четыре изотопа йода и два изотопа рутения
Правда, выброс одного изотопа йода без других радионуклидов вряд ли может быть следом испытания “грязной” ракеты с ядерным двигателем.
“Скорее всего, там были бы как минимум два изотопа и даже еще больше, – объясняет Гибалов. – Когда у нас течет, грубо говоря, из работающего реактора, то мы видим сразу четыре изотопа йода и два изотопа рутения (но это, по всей видимости, не относится к утечке рутения на Урале в прошлом году. – РС ). Если у нас потекло какое-то количество йода сквозь стенку, то дальше все эти четыре изотопа путешествуют вместе. И это все очень хорошо мониторится и определяется, метод широко используется. Мое мнение: в случае реальных полетов даже на Новой Земле с включенным ядерным двигателем, именно полетов, а не наземных стендовых испытаний, мониторинговые станции их заметят – правда, при условии, что реактор “течет”.
При штатной работе, утверждает эксперт, обнаружить след от его работы будет достаточно сложно: “Да, все равно происходит активация воздуха. К сожалению, самый долгоживущий изотоп, который можно при этом обнаружить – это аргон-41, у него примерно два часа период полного распада. У США есть самолеты, которые оборудованы детекторами всяких продуктов активации, продуктов распада. Но, думаю, таким самолетом можно зафиксировать след от ракеты, практически только пролетев через него в течение не такого большого времени”. Но отсутствие протечек у нового ядерного двигателя, как было сказано выше, крайне маловероятно.
Путин в своей речи заявил, что успешные испытания были проведены в конце прошлого года. "Ведомости" внесли странное дополнение к этой информации, сообщив со ссылкой на источник, близкий к ВПК, что радиационная безопасность при испытаниях ракеты была обеспечена, поскольку "ядерную установку на борту представлял электрический макет".
Реактор с точки зрения техники – просто нагреватель
Можно ли было запустить прототип ракеты, в котором вместо ядерного двигателя стоит заменяющая его электрическая установка? Гибалов говорит, что это не только возможно, но и вполне логично:
– Реактор с точки зрения техники – просто нагреватель, его очень легко заменить тепловыделяющими элементами из проволоки, по которой течет ток, обычными ТЭМами. Это было бы очень разумное решение при первых полетах ракеты, чтобы понять, насколько правильно спроектирована аэродинамика, система управления. Просто выбрасываем, допустим, будущую боеголовку, и заменяем ее полутонной батареек, которые дают тепловой эквивалент реактора, может быть, сниженной мощности. Делают они это очень недолго, 10, 20, 30 секунд, не больше минуты, но позволяют исследовать это все, не опасаясь катастрофы прямо в первом полете.
В интервью журналистке NBC Меган Келли Путин сказал , что тесты новых вооружений прошли хорошо, "над некоторыми системами еще нужно поработать, поднастроить, а некоторые уже поступили в войска и находятся на боевом дежурстве". На просьбу под запись дать ответ на вопрос "есть ли у вас работающая межконтинентальная ракета с ядерным двигателем, которая успешно прошла тестирование", Путин заявил: "Они все прошли его удачно. Просто разные системы находятся на разных стадиях готовности".
Все закрыто на 100%
Гибалов называет создание крылатой ракеты с ядерной энергетической установкой теоретически решаемой задачей, учитывая современный уровень технологий, но все равно крайне дорогой и ресурсоемкой. Он называет косвенные аргументы, указывающие на то, что в действительности ракеты, которую представил Совету Федерации Владимир Путин, может не существовать:
– В отличие от других новых видов оружия, озвученных президентом, у этой конструкции не было никаких следов. Например, про разработку "Сармата" известно давно. То там, то сям вылезали элементы конструкции, прикидки, научные статьи, был какой-то шлейф косвенных признаков, что ведется такая разработка. Можно, конечно, отсутствие этого шлейфа в случае с крылатой ракетой объяснять тем, что здесь были гайки закручены по-настоящему. Например, по разработкам современного ядерного оружия ничего невозможно найти, какое оружие разрабатывается, какие там используются технические принципы – это все абсолютно закрыто на 100%. Но тут же есть не только ядерная часть, тут есть еще ракетно-крылатая часть. И, как кажется мне и другим коллегам, были бы какие-то следы. Думаю, как минимум этот проект находится на довольно ранней стадии разработки.
Стратегический баланс
Уильям Перри, министр обороны США в администрации Билла Клинтона и эксперт по разоружению, пишет в Politico, что новые вооружения, анонсированные Путиным, ничего не меняют в балансе ядерного сдерживания: России не нужно изобретать новые средства для преодоления средств обороны США, “заходить с юга”, потому что у нее и так есть все возможности для этого: система противоракетной обороны, как неоднократно заявлял Вашингтон, не в состоянии противостоять массированному запуску межконтинентальных ракет, ее цель – отдельные залпы государств-парий вроде Северной Кореи, а Россия и США и так обладают возможностями уничтожить друг друга. Перри обеспокоен тем, что США могут втянуться в эту новейшую гонку с Россией – у кого “ядерная кнопка” больше.
И ты в грязи, и свинья довольна
О том же говорит и Льюис: “Гонка вооружений с русскими бессмысленна. Русские ведут ее сами с собой. Гонка с российским военно-промышленным комплексом – как борьба со свиньей: и ты в грязи, и свинья довольна”. Кофман не верит ни в то, что Россия нуждается в новых вооружениях, чтобы обеспечивать жизнеспособность ядерного сдерживания, ни в то, что они фундаментально меняют военный баланс с США. По мнению эксперта, “Россия не уверена в своих конвенционных [военных] возможностях в грядущие годы или вообще когда-нибудь”.
Выступление российского президента содержало явное послание: "ничего подобного ни у кого в мире пока нет", "с нами никто по существу не хотел разговаривать, нас никто не слушал. Послушайте сейчас". Но интересно, что Путин использует в качестве обоснования новых российских вооружений только развитие противоракетной обороны США, не обсуждая, например, совершенствование американских баллистических ракет, которое, как утверждают эксперты в статье “Как модернизация ядерных сил США подрывает стратегическую стабильность” , может изменить баланс сил сдерживания, особенно учитывая ограниченность российской системы раннего оповещения.
В том же выступлении Путин заявил, что “в обновленном обзоре ядерной стратегии США... снижается порог применения ядерного оружия” и что Россия может использовать ядерное оружие “только в ответ на применение против нее или ее союзников... оружия массового поражения или в случае агрессии... когда под угрозу поставлено само существование государства”.
Однако США видят именно у России "снижение порога" в использовании ядерных сил: “Уверенность России в том, что, использовав первыми ядерное оружие, в том числе оружие малой мощности, можно получить такое преимущество, отчасти основана на представлении Москвы о том, что обладание бóльшим количеством и разнообразием нестратегических ядерных средств обеспечивает превосходство в кризисной ситуации или в условиях более ограниченного конфликта. Недавние заявления России относительно этой формирующейся доктрины применения ядерного оружия можно расценить как снижение Москвой "ядерного порога", переступив который можно первыми применить ядерное оружие... Заставить Россию отказаться от таких иллюзий – стратегическая задача первостепенной важности… Повысить гибкость и многообразие ядерного потенциала США, в том числе допустив возможность использования ядерного оружия малой мощности, важно для сохранения способности предотвратить агрессию в масштабах региона. Это поднимет "ядерный порог" и будет способствовать тому, что потенциальные противники осознают невозможность получения преимущества за счет ограниченной ядерной эскалации, что в свою очередь снизит вероятность применения ядерного оружия”.
История создания ядерного ракетного двигателя
Ядерный ракетный двигатель (ЯРД) - разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги. Рабочее тело (как правило - водород) подаётся из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур, около 3000К и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу. В СССР постановление правительства о разработке «крылатых ракет с прямоточным двигателем с использованием атомной энергии» было подписано в 1953 году, руководство работами было возложено на академиков Келдыша М. В., Курчатова И. В. и Королёва С. П.
В РД-0410 был применён гетерогенный реактор на тепловых нейтронах, конструкция включала в себя 37 тепловыделяющих сборок, покрытых теплоизоляцией, отделявшей их от замедлителя. В 1972 году уже произошёл физический пуск реактора ИВГ на комплексе «Байкал».
Основные параметры
Тяга в пустоте: 3,59 тс (35,2 кН)
Число включений: 10
Ресурс работы: 1 час
Компоненты топлива: рабочее тело - жидкий водород, вспомогательное вещество - гептан
Масса с радиационной защитой: 2 тонны
Габариты двигателя: высота 3,5 м, диаметр 1,6 м.
В США была своя программа NERVA (англ. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) - совместная программа Комиссии по атомной энергии США и НАСА по созданию ядерного ракетного двигателя (ЯРД), продолжавшаяся до 1972 года.Первый NERVA NRX в 1966 году был запущен в течение почти 2 часов, в том числе 28 минут на полную мощность. Финансирование программы было несколько сокращено в 1969 году, а новая администрация Никсона сократила его ещё больше в 1970-м, прекратив производство ракет «Сатурн» и отменив полёты по программе «Аполлон» после «Аполлона-17». Без ракеты Saturn S-N, которая должна была выносить NERVA на орбиту проект потерял смысл.
Характеристики
Диаметр: 10,55 м Длина: 43,69 м
Сухая масса: 34 019 кг. Полная масса: 178 321 кг
Тяга в вакууме: 333,6 кН
Время работы: 1200 с
Рабочее тело: жидкий водород.
Vought SLAM (Supersonic Low-Altitude Missile - низковысотная сверхзвуковая ракета) - проект американской стратегической крылатой ракеты с прямоточным ядерным двигателем. Нерешённой проблемой SLAM являлось радиоактивное заражение местности в процессе полёта ракеты и разрушения по пути её следования, в мирное время это чрезвычайно затрудняло испытания и учебные запуски SLAM. Непрерывный вынос частиц рабочего тела из реактора воздушным потоком приводил к тому, что ракета оставляла за собой чудовищный шлейф радиоактивных осадков. В верхней части фюзеляжа SLAM располагались в два ряда 26 пусковых устройств для термоядерных боеголовок. В 1964 году проект SLAM был закрыт.
Ядерный ракетный двигатель - ракетный двигатель, принцип действия которого основан на ядерной реакции или радиоактивном распаде, при этом выделяется энергия, нагревающая рабочее тело, которым могут служить продукты реакций либо какое-то другое вещество, например водород.
Существует несколько разновидностей ракетных двигателей, использующих вышеописанный принцип действия: ядерный, радиоизотопный, термоядерный. Используя ядерные ракетные двигатели, можно получить значения удельного импульса значительно выше тех, которые могут дать химические ракетные двигатели. Высокое значение удельного импульса объясняется большой скоростью истечения рабочего тела - порядка 8-50 км/с. Сила тяги ядерного двигателя сравнима с показателями химических двигателей, что позволит в будущем заменить все химические двигатели на ядерные.
Основным препятствием на пути полной замены является радиоактивное загрязнение окружающей среды, которое наносят ядерные ракетные двигатели.
Их разделяют на два типа - твердо-и газофазные. В первом типе двигателей делящееся вещество размещается в сборках-стержнях с развитой поверхностью. Это позволяет эффективно нагревать газообразное рабочее тело, обычно в качестве рабочего тела выступает водород. Скорость истечения ограничена максимальной температурой рабочего тела, которая, в свою очередь, напрямую зависит от максимально допустимой температуры элементов конструкции, а она не превышает 3000 К. В газофазных ядерных ракетных двигателях делящееся вещество находится в газообразном состоянии. Его удержание в рабочей зоне осуществляется посредством воздействия электромагнитного поля. Для этого типа ядерных ракетных двигателей элементы конструкции не являются сдерживающим фактором, поэтому скорость истечения рабочего тела может превышать 30 км/с. Могут быть использованы в качестве двигателей первой ступени, невзирая на утечку делящегося вещества.
В 70-х гг. XX в. в США и Советском Союзе активно испытывались ядерные ракетные двигатели с делящимся веществом в твердой фазе. В США разрабатывалась программа по созданию опытного ядерного ракетного двигателя в рамках программы NERVA.
Американцами был разработан графитовый реактор, охлаждаемый жидким водородом, который нагревался, испарялся и выбрасывался через ракетное сопло. Выбор графита был обусловлен его температурной стойкостью. По этому проекту удельный импульс полученного двигателя должен был вдвое превышать соответствующий показатель, характерный для химических двигателей, при тяге в 1100 кН. Реактор Nerva должен был работать в составе третьей ступени ракеты-носителя «Сатурн V», но в связи с закрытием лунной программы и отсутствием других задач для ракетных двигателей этого класса реактор так и не был опробован на практике.
В настоящее время в стадии теоретической разработки находится газофазный ядерный ракетный двигатель. В газофазном ядерном двигателе подразумевается использовать плутоний, медленно движущаяся газовая струя которого окружена более быстрым потоком охлаждающего водорода. На орбитальных космических станциях МИР и МКС проводились эксперименты, которые могут дать толчок к дальнейшему развитию газофазных двигателей.
На сегодняшний день можно сказать, что Россия немного «заморозила» свои исследования в области ядерных двигательных установок. Работа российских ученых больше ориентирована на разработку и совершенствование базовых узлов и агрегатов ядерных энергодвигательных установок, а также их унификацию. Приоритетным направлением дальнейших исследований в этой области является создание ядерных энергодвигательных установок, способных работать в двух режимах. Первым является режим ядерного ракетного двигателя, а вторым - режим установки генерирующей электроэнергии для питания аппаратуры, установленной на борту космического аппарата.
Космический двигатель «Росатома» позволит долететь до Марса за месяц
«Росатом» и «Роскосмос» совместно разрабатывают ядерный двигатель, который позволит долететь до Марса за месяц, заявил генеральный директор «Росатома» Сергей Кириенко, выступая в Совете Федерации.
По его словам, новый двигатель позволит не только долететь до Марса за месяц-полтора, но и вернуться назад, так как он будет сохранять возможность и ускорения, и маневрирования кораблем.
«Сегодняшние космические установки позволяют долететь до Марса за полтора года без возможности вернуться обратно и без возможности маневрирования», — уточнил Кириенко.
Источник: regnum.ru
Оригинал взят у marafonec в Ядерная энергетическая установка для ракет и подводных аппаратов - как это работаетВчера, без всякого преувеличения, мы стали свидетелями эпохального события, открывающего новые, совершенно фантастические перспективы для военной техники и (в перспективе) - энергетики и транспорта вообще.
Но для начала хотелось бы понять, как работает ядерная энергетическая установка для ракет и подводных аппаратов, о которой говорил Путин. Что именно в ней является движителем? Откуда берётся тяга? Не за счёт же вылетающих из сопла нейтронов...
Когда узнал со слов коллеги о том, что у нас созданы ракеты с практически неограниченной дальностью полёта, обалдел. Показалось, он что-то упустил, а слово "неограниченной" было упомянуто в каком-то узком смысле.
Но информация, полученная затем из первоисточника, сомнений не вызывала. Звучала, напомню, она так:
«Одно из них - создание малогабаритной сверхмощной ядерной энергетической установки, которая размещается в корпусе крылатой ракеты типа нашей новейшей ракеты Х-101 воздушного базирования или американского «Томагавка», но при этом обеспечивает в десятки раз - в десятки раз! - большую дальность полёта, которая является практически неограниченной.»
В услышанное невозможно было поверить, но не верить было нельзя - это сказал ОН. Включил мозг и тут же получил ответ. Да какой!
Ну, черти! Ну, гении! Нормальному человеку такое даже в голову не придёт!
Итак, до сих пор мы знали только о ядерных силовых установках для космических ракет. В космических ракетах обязательно есть вещество, которое, будучи разогретым или разогнанным ускорителем, питаемым ядерной силовой установкой, с силой выбрасывается из сопла ракеты и обеспечивает ей тягу.
Вещество при этом расходуется и время работы двигателя ограничено.
Такие ракеты уже были и ещё будут. А вот за счёт чего движется ракета нового типа, если её дальность является "практически неограниченной"?
Ядерная энергетическая установка для ракет
Чисто теоретически, кроме тяги на веществе, имеющемся в запасе на ракете, движение ракеты возможно за счёт тяги электрических двигателей с "пропеллерами" (винтовой двигатель). Электричество при этом производит генератор, питающийся от ядерной силовой установки.
Но такую массу без большого крыла на винтовой тяге, да ещё с винтами небольшого диаметра, в воздухе не удержать - слишком мала такая тяга. А это таки ракета, а не беспилотник.
Итого, остаётся самый неожиданный и, как оказалось, самый эффективный способ обеспечения ракеты веществом для тяги - взятие его из окружающего пространства.
Т.е., как бы это удивительно ни звучало, но новая ракета работает "на воздухе"!
В том смысле, что из её сопла вырывается именно разогретый воздух и более ничего! А воздух не закончится, пока ракета находится в атмосфере. Именно поэтому эта ракета - крылатая, т.е. её полёт проходит целиком в атмосфере.
Классические технологии ракет большой дальности старались сделать полёт ракеты выше, чтобы уменьшить трение о воздух и тем самым увеличить их дальность. Мы как всегда сломали шаблон и сделали ракету не просто большой, а неограниченной дальности именно в воздушной среде.
Неограниченная дальность полёта даёт возможность таким ракетам работать в режиме ожидания. Запущенная ракета прибывает в район патрулирования и нарезает там круги, ожидая доразведки данных о цели или прибытия цели в данный район. После чего неожиданно для цели немедленно её атакует.
Ядерная энергетическая установка для подводных аппаратов
Думаю, аналогично устроена и ядерная энергетическая установка для подводных аппаратов о которых говорил Путин. С той поправкой, что вместо воздуха используется вода.
Дополнительно об этом говорит то, что эти подводные аппараты обладают низкой шумностью. Известная торпеда "Шквал", разработанная ещё в советское время, имела скорость порядка 300 км/час, но была очень шумной. По сути это была ракета, летящая в воздушном пузыре.
За малошумностью же стоит новый принцип движения. И он - тот же самый, что и в ракете, потому что универсален. Была бы только окружающая среда минимально необходимой плотности.
Этому аппарату неплохо подошло бы название "Кальмар", потому что по сути это водомётный двигатель в "ядерном исполнении" :)
Что касается скорости, она кратно превосходит скорость самых быстрых надводных кораблей. Самые быстрые корабли (именно корабли, а не катера) имеют скорость до 100-120 км/час. Следовательно, с минимальным коэффициентом 2 получаем скорость 200-250 км/час. Под водой. И не очень шумно. И с дальностью в многие тысячи километров... Страшный сон наших недругов.
Относительно ограниченная по сравнению с ракетой дальность - временное явление и объясняется тем, что морская вода высокой температуры - очень агрессивная среда и материалы камеры, условно говоря, сгорания, имеют ограниченный ресурс. Со временем же дальность этих аппаратов может быть увеличена в разы только за счёт создания новых, более устойчивых материалов.
Ядерная энергетическая установка
Несколько слов о самой ядерной энергетической установке.
1. Поражает воображение фраза Путина:
«При объёме в сто раз меньше, чем у установок современных атомных подводных лодок, имеет большую мощность и в 200 раз меньшее время выхода на боевой режим, то есть на максимальную мощность.»
Опять одни вопросы.
Как они этого добились? Какие конструкторские решения и технологии применены?
Мысли такие.
1. Радикальное, на два порядка, увеличение отдачи мощности на единицу массы возможно только при условии приближения режима работы ядерного реактора к взрывному. При этом реактор надёжно управляется.
2. Поскольку околовзрывной режим работы обеспечивается надёжно, скорее всего, это реактор на быстрых нейтронах. На мой взгляд, только на них возможно безопасное использование столь критического режима работы. Кстати, для них топлива на Земле - на столетия.
3. Если же со временем мы узнаем, что это таки реактор на медленных нейтронах, я тем более снимаю шляпу перед нашими ядерщиками, потому что без официального заявления в это совершенно невозможно поверить.
В любом случае, смелость и изобретательность наших ядерщиков поразительна и достойна самых громких слов восхищения! Особенно приятно, что наши ребята умеют работать в тиши. А потом как грохнут новостью по голове - хоть стой, хоть падай! :)
Как это работает
Примерная, смысловая, схема работы двигателя ракеты на основе ядерной силовой установки выглядит так.
1. Открывается, условно говоря, впускной клапан. Набегающий воздушный поток попадает через него в камеру нагрева, которая постоянно разогрета от работы реактора.
2. Впускной клапан закрывается.
3. Воздух в камере нагревается.
4. Открывается выпускной клапан и воздух с большой скоростью вырывается из сопла ракеты.
5. Выпускной клапан закрывается.
Цикл повторяется с высокой частотой. Отсюда эффект непрерывной работы.
P.S. Описанный выше механизм, повторю, - смысловой. Он дан по просьбе читателей для лучшего понимания того, как этот двигатель может вообще работать. В реальности, не исключено, реализован прямоточный двигатель. Главное в данной статье - не определение типа двигателя, а выявление вещества (набегающего воздуха), которое используется в качестве единственного рабочего тела, дающего тягу ракете.
Безопасность
Использование открытия российских учёных в гражданском секторе тесно связано с безопасностью ядерной силовой установки. Не в смысле её возможного взрыва - думаю, этот вопрос решён, - а в смысле безопасности его выхлопа.
Защита малогабаритного ядерного двигателя явно меньше, чем у большого по размерам, поэтому нейтроны наверняка будут проникать в "камеру сгорания", а точнее, камеру разогрева воздуха, тем самым с некоторой вероятностью делая радиоактивным всё, что таковым можно в воздухе сделать.
Азот и кислород имеют радиоактивные изотопы с малым временем полураспада и не опасны. Радиоактивный углерод вещь долгоживущая. Но есть и хорошие новости.
Радиоактивный углерод образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей и так, так что свалить все на ядерные двигатели не получится. Но главное, концентрация углекислого газа в сухом воздухе составляет всего 0,02÷0,04%.
Учитывая же, что процент углерода, становящийся радиоактивным, величина ещё на несколько порядков меньшая, предварительно можно считать, что выхлоп ядерных двигателей не более опасен, чем выхлоп ТЭЦ, работающей на угле.
Более точная информация появится, когда дело подойдёт к гражданскому применению этих двигателей.
Перспективы
Честно говоря, от перспектив захватывает дух. Причём я уже говорю не о военных технологиях, здесь всё ясно, а о применении новых технологий в гражданском секторе.
Где могут быть применены ядерные силовые установки? Пока навскидку, чисто теоретически, в перспективе 20-30-50 лет.
1. Флот, в том числе гражданский, транспортный. Многое придётся переводить на подводные крылья. Зато скорость можно легко увеличить вдвое/втрое, а стоимость эксплуатации с годами будет только падать.
2. Авиация, прежде всего транспортная. Хотя, если безопасность с точки зрения опасности облучения окажется минимальной, возможно применение и для гражданских перевозок.
3. Авиация с вертикальным взлётом и посадкой. С использованием резервуаров со сжатым воздухом, пополняемых во время полёта. Иначе, на малых скоростях, необходимую тягу не обеспечить.
4. Локомотивы скоростных электропоездов. С использованием промежуточного электрогенератора.
5. Грузовые автомобили на электротяге. Тоже, разумеется, с использованием промежуточного электрогенератора. Это, думаю, будет в отдалённой перспективе, когда силовые установки удастся уменьшить ещё в несколько раз. Но исключать такой возможности я бы не стал.
Это уже не говоря о наземном/мобильном использовании ядерных электроустановок. Одна беда - для работы таких малогабаритных ядерных реакторов требуются не уран/плутоний, а гораздо более дорогие радиоактивные элементы, наработка которых в ядерных же реакторах пока очень и очень дорога и требует времени. Но и эта задача может быть со временем решена.
Друзья, обозначена новая эра в сфере энергетики и транспорта. Судя по всему, Россия станет лидером этих направлений на ближайшие десятилетия.
Примите мои поздравления.
Скучно не будет!
Константин Иванков
СПОСОБ ЗАПУСКА ЯДЕРНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, ОСНОВАННЫХ НА РЕАКЦИЯХ РЕЗОНАНСНО-ДИНАМИЧЕСКОГО ДЕЛЕНИЯ И СИНТЕЗА
(57) Реферат:
Сущность изобретения: способ запуска ядерных ракетных двигателей, основанных на реакциях резонансно-динамического деления и синтеза, заключается в том, что в активную зону - магнитную ловушку реактора - вводят до достижения заданной плотности газ исходных ядер синтеза и пар или газ из делящегося вещества. Затем на время инициирования реакций деления и синтеза в активную зону реактора вводят высокоэнергетические протоны, которые, вращаясь внутри реактора, генерируют нейтроны из ядер делящегося вещества. За счет соответствующего выбора энергии - релятивистской массы протонов - возбуждают электромагнитные и магнитоакустические волны, частота которых совпадает с частотой вращения исходных ядер синтеза, находящихся в приосевой области, и тем самым нагревают их до термоядерных температур. Кроме этого, высокоэнергетические протоны ионизируют ядра деления и синтеза, в результате чего они под действием скрещенных электрического и магнитного полей магнитной ловушки начинают вращаться вокруг продольной оси реактора с дрейфовой скоростью, обеспечивающей резонансное деление ядер делящегося вещества при их соударении с тепловыми нейтронами, вошедшими в активную зону реактора из замедлителя, в котором они были получены из быстрых нейтронов при их замедлении. После поджига совместных реакций деления и синтеза подача высокоэнергетических протонов прекращается. Однако она может быть продолжена при необходимости дополнительного снижения критической плотности делящегося вещества или получения дополнительной ядерной энергии. Технический результат заключается в обеспечении возможности совместного протекания реакций резонансно-динамического деления и термоядерного синтеза за счет использования высокоэнергетических протонов, ускоренных до энергии сотни МЭВ. 2 табл., 1 ил.
Но я лично думаю, что все проще: крылатая ракета стартует обычным образом, выходит на высоту и скорость, а далее работает прямоточный реактивный двигатель рельсотронной архитектуры, где импульсы разрядные питаются от небольшого реактора и порождают в воздухе поток плазмы - ионизированного воздуха. Это позволяет поддерживать режим полета на заданной скорости (рельсотронные ускорители позволяют создавать достаточно быстрый реактивный поток). Для аппарата основная задача: лететь на нужной скорости как можно дольше, поток пазмы - не радиоактивен, а в момент взрыва ракеты ядерная установка разрушается, добавляя радиоактивности в эпицентре. Вот такая схема, судя по всему, и реализуется в данном типе оружия - так получается крылатая ракета с ядерной энергетической установкой.
Москва. 12 марта. сайт - Заместитель министра обороны РФ Юрий Борисов в опубликованном в понедельник интервью газете "Красная звезда" рассказал о новейшем российском оружии, которое 1 марта стало одной из главных тем Владимира Путина к Федеральному собранию.
Крылатая ракета с ядерным двигателем
Среди прочих новинок президент крылатую ракету с ядерным двигателем. По его словам, ничего подобного пока нет ни у одной страны в мире.
"Практически ее можно обнаружить на самом подходе к цели, а возможности ее маневра делают крылатую ракету также неуязвимой. Она может нести груз на любое расстояние. Сутками может летать", - рассказал "Красной звезде" замминистра обороны.
"Нам впервые, наверное, удалось это сделать. Спасибо огромное нашим ученым-ядерщикам, которые эту сказку сделали практической былью. В прошлом году прошли комплексные испытания, они подтвердили все те подходы, которые были заложены в эту крылатую ракету", - продолжил Борисов.
Он уточнил, что в ходе испытаний были подтверждены возможности вывода на заданную мощность ядерной энергетической установки. Замминистра пояснил, что ракета стартует на обычных пороховых двигателях, а затем запускается ядерная установка, при этом запуск должен происходить за короткий промежуток времени.
"Уникальность этой ракеты в том, что она, может быть, и тихоходнее по сравнению с гиперзвуковым "Кинжалом", но летит по заданной траектории, огибая складки местности на низкой высоте, что затрудняет ее обнаружение", - сказал Борисов.
Гиперзвуковой комплекс "Авангард"
Представитель военного ведомства также уделил внимание гиперзвуковому комплексу "Авангард". По его словам, система хорошо испытана и у Минобороны есть контракт на ее серийное производство. "Так что это никакой не блеф, а реальные вещи", - утверждает Борисов.
Он отметил, что при создании "Авангарда" российским ученым пришлось преодолеть ряд сложностей, связанных с тем, что температура на поверхности боевого блока достигает 2 тыс. градусов. "Он действительно летит в плазме. Поэтому проблема управления этим объектом и вопросы защиты стояли очень остро, но решения были найдены", - отметил Борисов.
МБР "Сармат"
Межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) "Сармат" должна прийти на смену МБР "Воевода", продолжил замминистра.
"Подразумевается, что она, в отличие от своих предшественниц, может быть оснащена еще и гиперзвуковыми блоками, которые на порядок увеличивают проблему ее перехвата со стороны противоракетных систем", - сказал он.
По словам Борисова, все практические, научно-технические и производственные проблемы уже решены, подготовлены необходимые производственные мощности.
"В прошлом году хорошо прошли бросковые испытания. Они, безусловно, будут продолжены, потому что, как вы знаете, ракетная техника требует повышенной надежности. Это очень грозное оружие, и требуется гарантировать его стопроцентное применение. Поэтому большое количество испытаний - это, безусловно, нормальная практика", - сказал Борисов.
По его словам, стартовый вес ракеты "Сармат" превысит 200 тонн.
"Она может летать и через Северный, и через Южный полюса благодаря тому, что у нее значительно повышена дальность применения по отношению к "Воеводе". А возможность выводить серьёзную полезную нагрузку позволяет нам применять различную "начинку" - боевые блоки, которые в совокупности с тяжёлыми ложными целями достаточно эффективно преодолевают всевозможные элементы противоракетной обороны", - заявил он.
"Самое привлекательное, конечно, сбивать баллистическую ракету на старте, когда она находится на активном участке полета. У нашей новинки "Сармат" этот активный участок гораздо меньше, чем у его прародителя "Воеводы". Именно это делает новую МБР менее уязвимой", - сказал Борисов.
Утилизация "Воеводы"
В ближайшее время российские военные приступят к утилизации МБР "Воевода" (по классификации НАТО - SS-18 "Сатана").
"Про эту стратегическую ракету все хорошо наслышаны, и у нас она прозвана "Воевода", а на Западе её называют "Сатана". Она разработана еще в середине 1980-х годов и стоит на боевом дежурстве, но время проходит, технологии двигаются вперед, эта система устаревает. Она уже на финише своего жизненного цикла...", - пояснил Борисов.
Между тем, в прошлом декабре командующий РВСН генерал-полковник Сергей Каракаев заявлял, что "Воевода" останется в боевом составе Ракетных войск стратегического назначения (РВСН) до 2024 года. Он говорил, что комплексы могут остаться на боевом дежурстве и после этого, вплоть до 2025-2027 годов.
Ядерный подводный беспилотник
Подводный аппарат с ядерной энергетической установкой, который президент охарактеризовал словами "это просто фантастика", позволяет создать на своей основе торпеду с рекордными габаритными и весовыми характеристиками, заявил Борисов.
Он уточнил, что аппарат может погружаться на глубину свыше 1 тыс. метров и маневрировать в процессе движения к намеченной цели, двигаясь практически автономно.
"Оно не требует никакой коррекции, т.е. гироскопия, система наведения позволяют ей с достаточно высокой точностью, быстро, "без улик" подойти к объекту поражения. Я не знаю сегодня средств, которые способны остановить это оружие, потому что даже скоростные характеристики у него кратно выше, чем у имеющихся надводных и подводных средств, включая торпедное оружие", - сказал Борисов.
Он назвал новое оружие уникальным, открывающим совершенно другие возможности для защиты и безопасности РФ. По его словам, в отличие от нынешних атомных подлодок, для выведения на заданную мощность реактора нового аппарата нужны считанные секунды, а не несколько часов.
Гиперзвуковые комплексы "Кинжал"
Наконец, говоря о гиперзвуковых ракетных комплексы "Кинжал", Борисов отметил, что они могут уничтожать как неподвижные, так и движущиеся цели вплоть до авианосцев и кораблей класса крейсер, эсминец, фрегат.
Помимо гиперзвуковой скорости, "Кинжал" обладает способностью обходить все опасные зоны противовоздушной или противоракетной обороны. "Именно возможность маневрирования в гиперзвуковом полёте позволяет обеспечить неуязвимость этого изделия и гарантированное попадание в цель", - сказал замминистра.
Он напомнил, что с декабря прошлого года первые "Кинжалы" были приняты в опытно-боевую эксплуатацию и уже стоят на дежурстве.
