כבר בשלבים המוקדמים של התפתחות תעשיית הרקטות והחלל הופיעו ההצעות הראשונות לשימוש בטכנולוגיות גרעיניות שונות. טכנולוגיות ויחידות שונות הוצעו ועובדו, אך רק חלקן הגיעו לפעולה בפועל. בעתיד צפויה הצגת פתרונות חדשים מיסודם.
הראשון בחלל
בשנת 1954 נוצר בארה ב המחולל התרמו -אלקטרי הרדיו -איזוטופי הראשון (RTG או RTG). המרכיב העיקרי של RTG הוא איזוטופ רדיואקטיבי המתפרק באופן טבעי עם שחרור אנרגיה תרמית. בעזרת מנוע תרמי, אנרגיה תרמית מומרת לאנרגיה חשמלית, המסופקת לצרכנים.
היתרון העיקרי של ה- RTG הוא האפשרות לפעולה ארוכת טווח עם מאפיינים יציבים וללא תחזוקה. תוחלת החיים נקבעת על פי מחצית החיים של האיזוטופ הנבחר. יחד עם זאת, גנרטור כזה מאופיין ביעילות נמוכה ובעוצמת תפוקה, וגם זקוק להגנה ביולוגית ואמצעי בטיחות מתאימים. עם זאת, RTGs מצאו יישום במספר תחומים עם דרישות מיוחדות.
בשנת 1961 בארצות הברית נוצר RTG מסוג SNAP 3B עם 96 גרם של פלוטוניום -238 בקפסולה. באותה שנה הלך הלוויין Transit 4A, המצויד בגנרטור כזה, במסלול. היא הפכה לחללית הראשונה במסלול כדור הארץ שמשתמשת באנרגיית ביקוע גרעיני. בשנת 1965 שיגרה ברית המועצות את הלוויין Kosmos-84, מכשיר ה- RTG הראשון של Orion-1 באמצעות פולוניום -210.
לאחר מכן, שתי מעצמות העל השתמשו באופן פעיל ב- RTGs ליצירת טכנולוגיית חלל למטרות שונות. לדוגמה, מספר רוברי מאדים בעשורים האחרונים הופעלו על ידי ריקבון של יסודות רדיואקטיביים. באופן דומה, אספקת החשמל של משימות המתרחקות מהשמש מסופקת.
במשך יותר מחצי מאה, RTGs הוכיחו את יכולותיהם במספר תחומים, כולל. בתעשיית החלל, למרות שהם נותרו כלי מיוחד למשימות ספציפיות. עם זאת, בתפקיד כזה, מחוללי רדיו -איזוטופים תורמים להתפתחות התעשייה, מחקר וכו '.
רקטה גרעינית
זמן קצר לאחר תחילת תוכניות החלל, החלו המדינות המובילות לפתור את סוגיית יצירת מנוע הרקטות הגרעיניות. הוצעו ארכיטקטורות שונות עם עקרונות תפעול שונים והטבות שונות. לדוגמה, בפרויקט האמריקאי אוריון, הוצעה חללית שמשתמשת בגל הלם של ראשי נפץ גרעיניים בעלי כוח נמוך כדי להאיץ. כמו כן, עיצובים של מראה מוכר יותר נבחנו.
בשנות החמישים והשישים פיתחו נאס א וארגונים קשורים את מנוע NERVA (מנוע גרעיני ליישום רקטות). המרכיב העיקרי שלו היה כור גרעיני במחזור פתוח. צריך לחמם את נוזל העבודה בצורת מימן נוזלי מהכור ולפלט אותו דרך הזרבובית, ויוצר דחף. מנוע גרעיני מהסוג הזה היה גבוה יותר בביצועי התכנון של מערכות הדלק הכימיות המסורתיות, אם כי הוא היה מסוכן יותר בפעולה.
פרויקט NERVA הובא למבחן של רכיבים שונים והרכבה כולה. במהלך הבדיקות הופעל המנוע 28 פעמים ועבד כמעט שעתיים המאפיינים אושרו; לא היו בעיות משמעותיות. אולם הפרויקט לא זכה להתפתחות נוספת. בתחילת שנות השישים והשבעים, תוכנית החלל האמריקאית צומצמה ברצינות, ומנוע ה- NERVA ננטש.
באותה תקופה בוצעו עבודות דומות בברית המועצות. פרויקט מבטיח הציע שימוש במנוע עם כור שמחמם את נוזל העבודה בצורה של מימן נוזלי. בתחילת שנות השישים נוצר כור למנוע כזה, ובהמשך החלו העבודות על שאר היחידות. במשך זמן רב נמשכו הבדיקות והפיתוח של מכשירים שונים.
בשנות השבעים, מנוע ה- RD-0410 המוגמר עבר שורה של בדיקות ירי ואישר את המאפיינים העיקריים. עם זאת, הפרויקט לא זכה להתפתחות נוספת בשל המורכבות והסיכונים הגבוהים. תעשיית הרקטות והחלל המקומית המשיכה להשתמש במנועים "כימיים".
משיכות שטח
במהלך עבודות מחקר ועיצוב נוספות בארצות הברית ובארצנו, הגיעו למסקנה כי לא כדאי להשתמש במנועים מסוג NERVA או RD-0410. בשנת 2003, נאס א החלה לבדוק ארכיטקטורה חדשה מהותית עבור חללית עם תחנת כוח גרעינית. הפרויקט נקרא פרומתאוס.
התפיסה החדשה הציעה בניית חללית עם כור מלא על סיפונה, המספקת חשמל, כמו גם מנוע סילון יונים. מכשיר כזה יכול למצוא יישום במשימות מחקר למרחקים ארוכים. עם זאת, הפיתוח של "פרומתאוס" הוכיח את עצמו כיקר ביכולות, והתוצאות היו צפויות רק בעתיד הרחוק. בשנת 2005, הפרויקט נסגר מחוסר סיכויים.
בשנת 2009 החל פיתוח של מוצר דומה ברוסיה. "מודול ההובלה והכוח" (TEM) או "משיכת החלל" אמור לקבל תחנת כוח גרעינית ברמה של מגה-ואט יחד עם מנוע יון ID-500. החללית מוצעת להתאסף במסלול כדור הארץ ולשמש להובלת עומסים שונים, האצת חלליות אחרות וכו '.
פרויקט TEM מורכב ביותר, מה שמשפיע על העלות והעיתוי שלו. בנוסף, היו הרבה בעיות ארגוניות. עם זאת, באמצע העשיריות נלקחו רכיבים בודדים של ה- TEM לבדיקה. העבודה נמשכת ובעתיד עשויה להוביל להופעתו של "משיכת חלל" אמיתית. בנייתו של מכשיר כזה מתוכננת למחצית השנייה של שנות העשרים; הזמנה - בשנת 2030
בהיעדר קשיים רציניים ומימוש כל התוכניות בזמן, ה- TEM יכול להפוך למוצר הראשון בעולם מסוגו שהובא לשירות. יחד עם זאת, יש מרווח זמן מסוים, תוך אי הכללת האפשרות להופעת המתחרים בזמן.
נקודות מבט ומגבלות
טכנולוגיות גרעיניות מעניינות מאוד את תעשיית הרקטות והחלל. קודם כל, תחנות כוח ממעמדות שונים יכולות להיות שימושיות. RTGs כבר מצאו יישום והם מושרשים היטב באזורים מסוימים. כורים גרעיניים מן המניין עדיין אינם בשימוש בשל מימדיהם הגדולים והמסה, אך יש כבר התפתחויות באוניות עם ציוד כזה.
במשך כמה עשורים, המעצמות המרחביות והגרעיניות המובילות עיבדו ובדקו בפועל מספר רעיונות מקוריים, קבעו את כדאיותן ומצאו את תחומי היישום העיקריים. תהליכים כאלה ממשיכים עד היום, וכנראה בקרוב יניבו תוצאות חדשות בעלות אופי מעשי.
יש לציין כי טכנולוגיות גרעיניות לא הפכו לנפוצות בתחום החלל, וסביר שמצב זה לא ישתנה. יחד עם זאת, הם מתבררים כמועילים ומבטיחים בתחומים ופרויקטים מסוימים. ובנישות האלה הפוטנציאל הזמין כבר ממומש.
