Зымыран -ғарыш өнеркәсібінің дамуының алғашқы кезеңінде -ақ түрлі ядролық технологияларды қолдану бойынша алғашқы ұсыныстар пайда болды. Әр түрлі технологиялар мен қондырғылар ұсынылды және әзірленді, бірақ олардың кейбіреулері ғана нақты іске қосылды. Болашақта принципті жаңа шешімдерді енгізу күтілуде.
Ғарыштағы бірінші
1954 жылы АҚШ -та бірінші радиоизотопты термоэлектрлік генератор (RTG немесе RTG) құрылды. RTG негізгі элементі - жылу энергиясының бөлінуімен табиғи түрде ыдырайтын радиоактивті изотоп. Термоэлементтің көмегімен жылу энергиясы электр энергиясына айналады, ол тұтынушыларға беріледі.
RTG-дің басты артықшылығы-тұрақты сипаттамалары бар және техникалық қызмет көрсетусіз ұзақ уақыт жұмыс істеу мүмкіндігі. Өмір сүру ұзақтығы таңдалған изотоптың жартылай ыдырау кезеңімен анықталады. Сонымен қатар, мұндай генератор төмен тиімділікпен және шығыс қуатымен сипатталады, сонымен қатар биологиялық қорғауды және тиісті қауіпсіздік шараларын қажет етеді. Алайда, RTG арнайы талаптары бар бірқатар салаларда қолдануды тапты.
1961 жылы АҚШ-та капсулада 96 г плутоний-238 бар SNAP 3B типті RTG құрылды. Сол жылы осындай генератормен жабдықталған Transit 4A жер серігі орбитаға шықты. Бұл ядролық бөліну энергиясын қолданған Жердегі бірінші ғарыш кемесі болды. 1965 жылы КСРО Космос-84 жер серігін ұшырды, ол полоний-210 қолданатын алғашқы Orion-1 RTG құрылғысы.
Кейіннен екі алып держава әр түрлі мақсаттағы ғарыштық технологияларды құру үшін RTG -ді белсенді қолданды. Мысалы, соңғы онжылдықта Марсты басқаратын бірқатар қондырғылар радиоактивті элементтердің ыдырауынан қуат алды. Сол сияқты, Күннен алыстайтын миссиялардың электрмен жабдықталуы қамтамасыз етілген.
Жарты ғасырдан астам уақыт ішінде RTGs бірқатар салаларда өз мүмкіндіктерін дәлелдеді, соның ішінде. ғарыш өнеркәсібінде, бірақ олар нақты тапсырмаларды орындаудың арнайы құралы болып қала берді. Алайда, мұндай рөлде радиоизотопты генераторлар саланың дамуына, ғылыми зерттеулерге және т.б.
Ядролық зымыран
Ғарыштық бағдарламалар басталғаннан кейін көп ұзамай жетекші елдер ядролық зымыран қозғалтқышын құру мәселесін пысықтай бастады. Әр түрлі жұмыс принциптері мен әр түрлі артықшылықтары бар әр түрлі архитектуралар ұсынылды. Мысалы, американдық Orion жобасында жылдамдығы төмен қуатты ядролық оқтұмсықтардың соққы толқынын қолданатын ғарыш аппараты ұсынылды. Сонымен қатар, таныс көріністің дизайны жасалды.
Елуінші және алпысыншы жылдары НАСА мен онымен байланысты ұйымдар NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Applications) қозғалтқышын жасады. Оның негізгі компоненті ашық циклді ядролық реактор болды. Сұйық сутегі түріндегі жұмыс сұйықтығын реактордан қыздырып, штуцер арқылы шығарып жіберу керек болды. Мұндай ядролық қозғалтқыш конструкциялық сипаттамалары бойынша дәстүрлі химиялық отын жүйелерінен жоғары болды, бірақ ол жұмыс кезінде қауіпті болды.
NERVA жобасы әр түрлі компоненттер мен бүкіл жинақты тексеруден өткізілді. Сынақтар кезінде қозғалтқыш 28 рет қосылып, 2 сағатқа жуық жұмыс істеді. Сипаттамалар расталды; маңызды мәселелер болған жоқ. Алайда, жоба одан әрі дамытуға ие болмады. Алпысыншы -жетпісінші жылдардың аяғында американдық ғарыштық бағдарлама айтарлықтай шектелді, ал NERVA қозғалтқышы тасталды.
Дәл осы кезеңде КСРО -да осындай жұмыстар жүргізілді. Перспективалы жоба жұмыс сұйықтығын сутегі түрінде қыздыратын реакторы бар қозғалтқышты қолдануды ұсынды. Алпысыншы жылдардың басында мұндай қозғалтқыш үшін реактор құрылды, кейін қалған қондырғыларда жұмыс басталды. Ұзақ уақыт бойы әр түрлі құрылғыларды сынау мен әзірлеу жалғасын тапты.
Жетпісінші жылдары дайын RD-0410 қозғалтқышы бірқатар сынақтардан өтіп, негізгі сипаттамаларды растады. Алайда, жоба жоғары күрделілік пен тәуекелге байланысты әрі қарай дамуды алмады. Отандық зымыран -ғарыш өнеркәсібі «химиялық» қозғалтқыштарды қолдануды жалғастырды.
Ғарыштық тартқыштар
АҚШ пен біздің елде әрі қарайғы зерттеулер мен жобалау жұмыстары барысында олар NERVA немесе RD-0410 типті қозғалтқыштарды қолдану тиімсіз деген қорытындыға келді. 2003 жылы НАСА АЭС бар ғарыш кемесінің принципті жаңа архитектурасын сынауды бастады. Жоба Прометей деп аталды.
Жаңа тұжырымдама бортында толыққанды реакторы бар, электр энергиясын беретін, сондай-ақ ионды реактивті қозғалтқышы бар ғарыш кемесінің құрылысын ұсынды. Мұндай аппарат алыс қашықтықтағы зерттеу миссияларында қолдануды таба алады. Алайда, «Прометейдің» дамуы өте қымбат болып шықты және нәтиже тек алыс болашақта күтілді. 2005 жылы жоба перспективасыз болғандықтан жабылды.
2009 жылы ұқсас өнімді әзірлеу Ресейде басталды. «Көлік және қуат модулі» (TEM) немесе «ғарыштық тартқыш»-бұл ID-500 ионды қозғалтқышы бар мегаватт класты атом электр станциясын алу. Ғарыш кемесі Жер орбитасында жиналып, әр түрлі жүкті тасымалдау, басқа ғарыш аппараттарының үдеуі және т.б.қолдану үшін ұсынылады.
TEM жобасы өте күрделі, бұл оның құны мен уақытына әсер етеді. Сонымен қатар, көптеген ұйымдастырушылық мәселелер болды. Соған қарамастан, оныншы жылдардың ортасында TEM жеке компоненттері тестілеуге шығарылды. Жұмыс жалғасуда және болашақта нағыз «ғарыштық тартқыштың» пайда болуына әкелуі мүмкін. Мұндай аппараттың құрылысы жиырмасыншы жылдардың екінші жартысына жоспарланған; пайдалануға беру - 2030 ж
Егер елеулі қиындықтар болмаса және барлық жоспарлар уақытында орындалмаса, TEM қызметке енгізілген өз класының әлемдегі бірінші өнімі бола алады. Сонымен қатар, бәсекелестердің уақытында пайда болу мүмкіндігін жоққа шығаратын белгілі бір уақыт шегі бар.
Перспективалар мен шектеулер
Ядролық технологиялар зымыран мен ғарыш өнеркәсібінде үлкен қызығушылық тудырады. Біріншіден, әр түрлі кластардағы электр станциялары пайдалы болуы мүмкін. RTGs қазірдің өзінде қосымшаны тапты және кейбір аймақтарда берік орнықты. Толыққанды ядролық реакторлар үлкен өлшемдері мен массасына байланысты әлі қолданылмайды, бірақ мұндай жабдықтары бар кемелерде әзірлемелер бар.
Бірнеше ондаған жылдар бойы жетекші ғарыштық және ядролық державалар бірқатар өзіндік идеяларды өңдеп, тәжірибеде сынап көрді, олардың өміршеңдігін анықтады және қолданудың негізгі бағыттарын тапты. Мұндай процестер бүгінгі күнге дейін жалғасуда, және, бәлкім, жақын арада практикалық сипаттағы жаңа нәтижелер береді.
Айта кету керек, ядролық технологиялар ғарыш саласында кеңінен таралмады және бұл жағдайдың өзгеруі екіталай. Сонымен бірге олар белгілі бір бағыттар мен жобаларда пайдалы және болашағы зор болып шығады. Дәл осы тауашаларда қолда бар әлеует қазірдің өзінде іске асырылуда.
