Космический проект «NERVA».


Космический проект "NERVA".В продолжении “Марсианской Эпопеи” – рассказ о проекте NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application), разработка которого велась американскими специалистами с 1963 года.

На заре космонавтики, когда межпланетные полёты казались почти решенной проблемой, стало ясно, что обычные ракетные двигатели далеки от совершенства и рано или поздно их развитие зайдёт в тупик.

Для космических кораблей требовался новый тип двигателя, более лёгких, компактных и экономичных. Выходом из этой ситуации было использование ядерной энергии.

Впрочем, история ядерно-космических двигателей (ЯКД) началась намного раньше. В 1955 году, в рамках программы Rover, комиссия по ядерной энергии и ВВС США договорились о сотрудничестве и приняли решение разработать ядерный двигатель, пригодный для установки на космические корабли. Спустя три года, в 1958-м, проектирование перешло к NASA, которое более конкретизировало задачи для кораблей оснащенных ЯКД – полёты на Луну и Марс. С этого времени программа получила название NERVA. В переводе на русский язык эта аббревиатура расшифровывалась как Ядерный Двигатель для Установки на Ракеты.

С 1960 года к разработкам в этой сфере подключили фирмы Aerojet General Corporation и Westinghouse Electric. Параллельно NASA и Комиссия по ядерной энергии создали Space Nuclear Propulsion Office, который должен был руководить работами по ЯКД.

Основная идея заключалась в том, чтобы на основе существующих наработок по компактным ядерным реакторам для подводных лодок, создать аналогичную систему, адаптированную под установку на ракеты или космические комплексы. С помощью ЯКД перспективы исследования Солнечной системы не казались такими уж призрачными.

nerva engine

Работы по созданию новых твердофазных графитовых реакторов проводила Лос-Аламосская лаборатория с 1963 года. Сам реактор носил название “Feb” и имел следующие размеры: диаметр – 81,3 см, длина – 1,395 м, проектная тепловая мощность – 2200 МВт. На базе этого реактора планировалось создать двигатель NERVA-1, а первая ступень ракеты получила название “Rift”.

Следующая модификация – “Feb-2”, имела мощностью порядка 4000-5000 МВт и предназначалась для установки на модернизированном варианте двигателя NERVA-2. Расчеты показывали, что созданный ЯКД может иметь тягу в диапазоне 90-110 тонн и исходное значение скорости истечений порядка 8250 м\с, с последующим её увеличением до 9000 м\с. Габариты двигателя значительно увеличивались – его высота составила около 12 метров, наружный диаметр – 1,8 метра, масса – примерно 13,6 тонн.

Испытания “Feb-1” были проведены в феврале 1967 г., а “Feb-2” успешно прошел тесты в июне 1968 года, причем 12 из 60 минут он работал на тепловой мощности 4200 МВт.

Полученная к этому моменту спецификация для NERVA-2 выглядела следующим образом:

диаметр – 10,55 м
длина – 43,69 м
масса без нагрузки – 34019 кг
масса с нагрузкой – 178321 кг
тяга – 867000 Н
время работы – 1200 сек

nervaПока шло тестирование силовой установки главной целью проекта NERVA стал Марс. Специалистами NASA было разработано по меньшей мере два варианта экспедиции к Красной планете.

Согласно первому из них предполагалось использоваться пять типовых ЯКД, разделённых на три ступени. Сборка этой системы проводилась на орбите, а доставка модулей возлагалась на ракеты Saturn-5. Предусматривалось, что двигатели будут работать только на пути к Марсу и обратно. Полёт намечался на 1985 год.

Второй вариант также был трехступенчатым, но в отличии от первого отработавшие своё двигатели просто сбрасывались.

Схема полёта такого корабля была следующей:

12 ноября 1981 года – старт ракетно-космической системы с ЯКД;
9 августа 1982 года – выход на 24-часовую эллиптическую марсианскую орбиту и высадка экспедиции на поверхность планеты;
28 октября 1982 года – отбытие;
28 февраля 1983 года – пролёт Венеры;
14 августа 1983 года – выход на околоземную орбиту и последующая стыковка с корабл1м “Space Shuttle”.
Полное время полёта оценивалось в 640 суток.

Предполагалось, что для упрощения процесса подготовки экипажа и управления кораблём, оборудование марсианского комплекса будет аналогичным кораблям типа “Apollo”. Хотя при этом спускаемый на Марс посадочный модуль предстояло разработать заново, придав ему более высокие аэродинамические свойства и оснастив улучшенной системой термозащиты. Рассчитывалось, что при сходе с космической траектории к земле скорость может достигать 13-18 км\с. Некоторое время этот проект даже обозначался как “Apollo-X” (“Аполлон-Икс”).

Далее специалисты NASA предлагали создать стандартизированную ступень с ЯКД. При её использовании масса полезного груза при полёте к Луне увеличивалась на 65-100%, а в случае полёта к Марсу этот показатель составлял 26 тонн.

программа NERVAНесмотря на значительные успехи в области разработки ЯКД программа NERVA была закрыта в 1969 года. Причин для этого было несколько.

Конечно, сказалась нехватка финансирования и не слишком высокий приоритет программы, поскольку основные усилия были направлены тогда на “Лунную гонку”. Но не менее важным была безопасность экипажа во время многомесячного полёта.

Достаточно сказать, что при испытаниях “Feb-2” двигатель был окружен двумя слоями защиты: первый представлял собой защитный экран толщиной 1,8 метра, второй состоял из алюминиевых стенок высотой 4,8 метра, между которыми текла смесь из борной кислоты и буры, хорошо поглощавшей нейтронной и гамма-излучение.

И даже несмотря на столь внушительные меры безопасности управление испытаниями осуществлялось дистанционно с расстояния 3,2 км!

Таким образом, участь проекта NERVA в его текущей стадии была предрешена, хотя от идеи использования ядерной энергии в космосе никто не собирался…

По материалам:
А.Первушин “Битва за звезды”
astronautix.com- NERVA