Спутники с ядерной силовой установкой

Советские спутники морской разведки с ядерным реактором

Проект морских разведывательных спутников зародился в СССР ещё в начале 1960-х годов, когда ударные группы авианосцев США стали крайне опасными и мобильными, а также были обеспечены надёжным эскортом.

Существующие советские разработки (субмарины и самолёты-шпионы) не могли обеспечить точную и бесперебойную передачу информации о противнике, поэтому было решено развернуть разведывательную группировку на околоземной орбите.

Самым выдающимся аппаратом в программе был «УС-А» — управляемый спутник (активный). Вся серия спутников функционировала на околоземной орбите и была оснащена активным радаром, а по периметру каждого аппарата размещались антенны-передатчики. Но самая важная особенность — ядерный реактор на борту.

Из-за высокого энергопотребления активного радара и низкой высоты орбиты использовать солнечные батареи было невозможно. Единственным возможным решением была именно ядерная установка. Энергетическая установка «Бук» мощностью 3 киловатта была способна функционировать на протяжении четырёх месяцев.

Внутри находилось 37 тепловыделяющих модулей, в которых содержалось 30 килограммов урана. Впоследствии спутники стали оснащаться более современной установкой «Топаз», мощностью в два раза выше, при этом количество урана было снижено втрое.

Первый испытательный запуск состоялся зимой 1965 года — макет был успешно отправлен на орбиту ракетой «Циклон». Полёт полноценного аппарата состоялся лишь через четыре года, но он проработал меньше двух часов из-за повреждения ядерного топлива вследствие перегрева. В дальнейшем было выполнено еще 13 испытательных полётов, а первый успешный запуск состоялся лишь в 1975 году — программа была одобрена и принята на вооружение.

После этого с переменным успехом было запущено ещё 23 аппарата. Каждый из них обладал массой 4 тонны, длиной свыше 10 метров и был крайне радиоактивен, поэтому по окончании срока службы ядерный блок спутника выводился на более высокую орбиту (где «консервировался» на сотни лет), а остальные части зонда сгорали в атмосфере.

В 1977 году один из аппаратов из-за аварии рухнул на территорию Канады, разбросав по ней множество радиоактивных обломков. После этого инцидента проект СССР подвергся сильной критике и был заморожен на 4 года, по истечении которых ожил вновь.

Также существовали аппараты «УС-П» — с пассивным радаром.

Они базировались на более высокой орбите, а в роли источника питания выступали солнечные батареи и химические аккумуляторы.

Вся программа прекрасно зарекомендовала себя в боевых условиях. Во время военных действий в 1982 году между Великобританией и Аргентиной на Фолклендских островах (Фолклендская война) аппараты доказали свою эффективность точными разведданными. Последний аппарат серии «УС» покинул свой пост 12 лет назад.

Источник

Взрывы на орбите

24 января 1978 года спутник «Космос-954», принадлежащий СССР и имеющий на борту ядерную энергетическую установку, разрушился в атмосфере Земли. Его фрагменты упали над северной частью Канады. Происшествие вызвало серьезный международный скандал, но данный случай был не первым и далеко не последним в мировой практике. Некоторое количество подобных «фокусов» выкинули и США. Помимо происшествий с «ядерными спутниками», обе сверхдержавы в XX веке успели провести еще и серии ядерных испытаний в космосе.

Ядерные взрывы в космосе

Одни из самых существенных и многочисленных действий, которые ставили под угрозу не только экологическую безопасность на планете, но и безопасность осуществления космических программ, неразрывно связаны с попытками разработки противоспутникового оружия. Первыми на этот путь вышли американцы. 27 августа 1958 года впервые в истории США произвели космический ядерный взрыв. На высоте 161 км был взорван ядерный заряд мощностью 1,7 кт. Заряд был доставлен на эту высоту с помощью ракеты Х-17А, запуск которой был осуществлен с борта американского военного корабля AVM-1 Norton Sound.

Уже тогда стало очевидно, что столь малый ядерный заряд не в состоянии представлять существенной угрозы для спутников. Для поражения требовалась точность наведения, которой США в тот момент просто не располагали. Поэтому очевидным решением стало увеличение мощности используемых боевых частей и запуск ракет все выше и выше. Рекордным в этой серии испытаний, которые получили кодовое название Argus, стал взрыв, который был произведен на высоте примерно 750 км. Достигнутый при этом результат — образование узких искусственных радиационных поясов вокруг нашей планеты.

Взрывы на орбите

Взрывы в космосе могли продолжиться и дальше, но их временно приостановил мораторий на ядерные испытания. Правда, продлилось его действие недолго. Здесь первым «высказался» уже СССР. С целью изучения влияния ядерных взрывов в космосе на работу электронной аппаратуры системы ПРО была проведена серия ядерных испытаний. Так 27 октября 1961 года с полигона Капустин Яр было проведено два пуска баллистических ракет Р-12, несущих заряды мощностью 1,2 кт. Данные ракеты взорвались над полигоном Сары-Шаган на высотах 150 и 300 км соответственно.

Ответ американских военных в виде реализации проекта Starfish Prime можно без преувеличения отнести к действиям «слона в посудной лавке». 9 июля 1962 года на высоте около 400 км был проведен самый мощный взрыв в космосе, мощность использованной термоядерной боеголовки ракеты «Тор» составляла 1,4 Мт. Ракета была запущена с атолла Джонсон.

Практически полное отсутствие воздуха на такой высоте подрыва заряда воспрепятствовало появлению привычного при таких взрывах ядерного гриба. Однако при этом наблюдались не менее интересные эффекты. Так, на Гавайях на удалении до 1500 км от эпицентра взрыва под воздействием мощного электромагнитного импульса нарушилась работа уличного освещения (вышло из строя примерно 300 уличных фонарей, но не все), помимо этого, из строя вышли радиоприемники, телевизоры и другая электроника. При этом в небе в регионе проведения испытаний более 7 минут можно было наблюдать сильнейшее зарево. Свечение было такой силы, что его удалось заснять на пленку даже с острова Самоа, который находился на удалении в 3200 км от эпицентра взрыва. Зарево от вспышки также можно было наблюдать с территории Новой Зеландии на удалении в 7000 км от эпицентра взрыва.

Читайте также:  Штрафы за газовые счетчики причины наложения штрафов за счетчики и суммы взысканий

Мощный взрыв отразился и на работе космических аппаратов, находящихся на околоземной орбите. Так, 3 спутника были сразу выведены из строя образовавшимся электромагнитным импульсом. Заряженные частицы, которые образовались в результате взрыва, были захвачены магнитосферой нашей планеты, в результате чего их концентрация в радиационном поясе планеты выросла примерно на 2-3 порядка. Воздействие образовавшегося радиационного пояса стало причиной очень быстрой деградации электроники и солнечных батарей еще у 7 спутников, в том числе Телестар-1 — первого коммерческого телекоммуникационного спутника. Всего в общей сложности в результате данного взрыва была выведена из строя треть всех космических аппаратов, находившихся в момент взрыва на низких околоземных орбитах.

Образовавшийся в результате реализации проекта Starfish Prime радиационный пояс стал причиной того, что в течение двух лет странам приходилось корректировать параметры пилотируемых запусков в рамках программ «Восход» и «Меркурий». Если же говорить о достижении главной цели эксперимента, то эта цель была с лихвой перевыполнена. Из строя была выведена треть имеющихся на тот момент спутников, размещенных на низкой околоземной орбите как американских, так и советских. Результатом стало признание того, что столь неизбирательное средство поражение может нанести значительный ущерб самим штатам.

Взрыв спровоцировал очень громкий политический скандал, заглушенный Карибским кризисом. При этом в итоге в мире был введен мораторий на проведение ядерных взрывов в космосе. Всего же в период 1950-60 годов в США успели провести 9 таких ядерных испытаний, в Советском Союзе — 5 испытаний.

Реактор с неба

К довольно серьезным международным скандалам приводили не только ядерные испытания в космическом пространстве, но и аварии, которые представляли угрозу не только для окружающей среды, но и для граждан какой-либо страны, которые могли оказаться не в том месте и не в то время. С начала 1970-х годов СССР осуществлял разработку и развертывание системы морской космической разведки и целеуказания, получившей название «Легенда». В данную систему входили две группы спутников — активные и пассивные разведчики. Для нормального функционирования активных разведчиков требовалось постоянное электропитание большой мощности.

В этой связи на спутниках было решено установить бортовые энергетические ядерные реакторы. При этом ресурс одного такого спутника оценивался в 1080 часов, что было определено довольно частой коррекцией положения спутника на орбите и выработкой запасов горючего. Бортовой реактор при этом продолжал свою работу. Для того чтобы не сбрасывать такие «подарки» на Землю, спутники выводили на так называемую «орбиту захоронения» на высоте примерно 1000 км. Согласно расчетам, на данной орбите спутники должны находиться порядка 250 лет.

При этом эксплуатация подобных спутников часто сопровождалась нештатными ситуациями. Так, в январе 1978 года разведывательный спутник «Космос-954», оснащенный бортовым реактором, полностью вышел из строя, став неуправляемым. Попытки вернуть контроль над ним и вывести на «орбиту захоронения» ни к чему не привели. Начался процесс неконтролируемого снижения космического аппарата. О спутнике стало известно Объединенному командованию ПВО Североамериканского континента NORAD. Со временем информация об угрозе, которую таил «русский спутник-убийца» просочилась в западную прессу. Все с ужасом стали гадать, где же именно упадет на землю этот «подарок».

24 января 1978 года советский разведывательный спутник разрушился над территорией Канады, а его радиоактивные обломки упали над провинцией Альберта, которая была малозаселена. Всего канадцами было обнаружено порядка 100 фрагментов общей массой 65 кг в виде дисков, стержней, трубок и более мелких деталей, радиоактивность некоторых составляла 200 рентген/час. По счастливой случайности никто из местных жителей не пострадал, так как в этом регионе их практически и не было. Несмотря на незначительное радиоактивное загрязнение, обнаруженное на Земле, СССР был вынужден выплатить Канаде денежную компенсацию.

При этом, как только стало понятно, что советский разведывательный спутник упадет на территории Северной Америки, в штаб-квартире ЦРУ начали активную проработку операции под кодовым названием «Утренний свет». Американскую сторону интересовали любые данные, которые касались секретного советского спутника — конструкторские решения, применяемые материалы, системы передачи и обработки данных и т.д.

Руководили операцией в Лэнгли, но активное участие в ней принимали и представители американской флотской разведки, подразделений Министерства обороны Канады, сотрудники Министерства энергетики США. К счастью, канадским и американским городам не угрожала радиационная катастрофа, по этой причине спецслужбы двух стран работали в достаточно спокойной обстановке. В канадской тундре они пробыли до октября 1978 года, после чего, собрав на месте все, что удалось обнаружить, вернулись назад.

Читайте также:  Как установить различные окружения рабочего стола в Ubuntu и производных

После того как канадская территория была «очищена» от радиоактивного мусора, Пьер Трюдо, занимающий пост премьер-министра страны, выставил советской стороне счет за работы по проведению дезактивации местности — 15 миллионов долларов. Расплачиваться по счету должен был ВМФ СССР, которому и принадлежал упавший в Канаде спутник. Однако финансовые пререкания двух стран затянулись на длительное время и завершились тем, что Советский Союз все же частично оплатил выставленный счет. До сих пор точно неизвестно, какую именно сумму перечислили канадцам, числа варьируются в диапазоне от 3 до 7,5 миллиона долларов.

В любом случае ни канадцы, ни американцы не остались внакладе. В их руки попали все собранные на земле фрагменты секретного военного спутника. Хотя основную ценность представляли лишь остатки полупроводниковых батарей и бериллиевого отражателя. По всей вероятности это был наиболее дорогой радиоактивный мусор в человеческой истории. В результате разразившегося после падения спутника международного скандала, СССР на три года приостановил запуски подобных аппаратов, работая над повышением уровня их безопасности.

Аварии с участием спутников с ядерной энергетической установкой на борту

21 апреля 1964 года неудачей закончилась попытка запуска навигационного спутник «Транзит-5В», принадлежащего США. Спутник был оснащен ядерной энергетической установкой SNAP-9A. В этой установке находилось 950 граммов радиоактивного плутония-238, который в результате аварии рассеялся в атмосфере Земли. Данная авария стала причиной повышения уровня естественного радиационного фона на всей нашей планете.

18 мая 1968 года на участке выведения на орбиту потерпела аварию американская ракета-носитель Тор-Аджена-Д». Данная ракета должна была вывести на орбиту Земли новый метеорологический спутник «Нимбус-В», оснащенный ядерной энергетической установкой SNAP-19B2. Счастьем оказался тот факт, что конструкция аппарата продемонстрировала должную прочность. Спутник выдержал все перипетии полета и не разрушился. Позднее он был выловлен ВМС США, радиоактивного заражения мирового океана не последовало.

25 апреля 1973 года неудачей закончился запуск очередного разведывательного спутника, оснащенного ядерной энергетической установкой и принадлежащего СССР. По причине выхода из строя двигателя доразгона спутник не был выведен на расчетную орбиту запуска, и ядерная установка устройства упала в акваторию Тихого океана.

12 декабря 1975 года практически сразу же после выхода на земную орбиту вышла из строя система ориентации еще одного советского разведывательного спутника «Космос-785», оснащенного ядерной энергетической установкой. Начались хаотические движения спутника на орбите, что могло стать причиной его последующего падения на Землю. Понимая это, активная зона реактора была в срочном порядке отделена от спутника и переведена на орбиту «захоронения», где и располагается в настоящее время.

24 января 1978 года в северо-западных районах Канады упали обломки советского разведывательного спутника «Космос-954», оснащенного ядерной энергетической установкой. При прохождении спутником плотных слоев земной атмосферы он разрушился, в результате земной поверхности достигли лишь его фрагменты. При этом было зафиксировано несущественное радиоактивное загрязнение поверхности, что, как упоминалось выше, привело к серьезному международному скандалу.

28 апреля 1981 года на еще одном разведывательном советском спутнике «Космос-1266», обладающем ядерной энергетической установкой произошел сбой в работе бортового оборудования. В экстренном порядке было произведено отделение от спутника реакторного отсека, который был «заброшен» на орбиту «захоронения».

7 февраля 1983 года в пустынных районах Южной Атлантики упал еще один советский разведывательный спутник «Космос-1266», также оснащенный ядерной энергетической установкой. Внесенные в его конструкцию доработки, которые основывались на предыдущих авариях, позволили отделить активную зону от термостойкого корпуса реактора и предотвратить компактное падение обломков спутника на Землю. Однако в результате этой аварии было зафиксировано несущественное увеличение естественного радиационного фона.

В апреле 1988 года вышел из-под контроля очередной разведывательный спутник СССР «Космос-1900», обладающий ядерной энергетической установкой. Космический аппарат медленно терял высоту, приближаясь к земной поверхности. К контролю за положением данного советского спутника были подключены службы контроля космического пространства США. Лишь 30 сентября 1988 года за несколько дней до того, как спутник мог войти в плотные слои атмосферы Земли, включилась его защитная система, и аппарат был выведен на безопасную стационарную орбиту.

Источник

Российские учёные создали первый в мире космический ядерный двигатель

Одна из главных мировых космических новостей странным образом осталась вне фокуса общественного внимания. А она, между тем, имеет, без всякой натяжки, планетарное значение. 11 декабря «Роскосмос» заключил контракт стоимостью 4,2 миллиарда рублей на разработку аванпроекта космического ядерного буксира «Нуклон» для полетов к Луне, Юпитеру и Венере.

И сделано это было после того, как были завершены работы и наземные испытания первого в мире космического ядерного двигателя. Об этом было ранее сообщено в акте приёмки, размещённом на сайте госзакупок. В документе сказано, что «работы выполнены в полном объёме, результаты соответствуют требованиям технического задания. Были выявлены закономерности функционирования элементов и узлов перспективных систем отвода тепла ЯЭДУ мегаваттного класса в наземных условиях, максимально приближенных к условиям космического пространства».

Что значат эти сухие строки?

Много лет ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса (ЯЭДУ) — перспективный двигатель для космических аппаратов — считалась аббревиатурой из области научной фантастики, фигурирующей в романах про отдалённое будущее. С помощью ЯЭДУ космолёты совершали перелёты по солнечной системе. Именно ядерный двигатель позволит совершать межпланетные полёты в несколько раз быстрее, чем сейчас. Тот же полёт на Марс на тяге ядерно-ионных двигателей займёт уже не месяцы, а лишь несколько недель. Но главное, что с его появлением будет преодолено «проклятие» химических двигателей — необходимость транспортировки многих сотен тонн горючего и окислителя, делающих космические корабли для дальнего космоса настоящими техническими одноразовыми мастодонтами.

Читайте также:  Как установить и активировать круиз контроль на Lada Granta FL новое поколение

Ядерный двигатель почти полностью снимает эту проблему. Принцип его работы заключается в том, что компактный ядерный реактор вырабатывает тепловую энергию, которая с помощью турбины преобразуется в электрическую. Она в свою очередь нужна для того, чтобы питать энергией ионные электрореактивные двигатели и оборудование корабля. Всего одной загрузки реактора — несколько сотен килограммов ядерного топлива — хватит на несколько полётов на Марс и обратно.

И вот теперь этот двигатель создан! И создан в России, русскими учёными и инженерами! Фактически с созданием этой технологии цивилизация перешла на новую ступень своего развития.

Эра освоения солнечной системы непосредственно людьми

Попытки создать такой двигатель велись с середины прошлого века многими странами. Наиболее продвинулись в этом направлении СССР и США. Но американцы так и не смогли решить главную проблему ядерного двигателя — создать систему охлаждения в космическом безвоздушном пространстве, и работы в итоге свернули. В СССР, наоборот, был проведён целый ряд исследований и испытаний, в результате чего была разработана принципиально новая схема отвода тепла.

С помощью уникального генератора холодильник-излучатель формирует капельные струйки горячего теплоносителя, который охлаждается на пути к гидросборнику и, собираясь в нём, направляется снова в рабочий контур. Подобная технология не предусматривает использования труб и таким образом облегчает конструкцию системы охлаждения.

К созданию ЯЭДУ наши конструкторы подошли в конце 80-х, и не случись развал Союза, первый прототип ядерного двигателя был бы испытан еще в начале 90-х. В России к власти пришли проходимцы, и все работы были свёрнуты почти на двадцать лет. Только в 2010 году, после доклада Путину, снова началось финансирование проекта. Инициатором создания ЯЭДУ называют академика отделения физико-технических проблем энергетики РАН, бывшего генерального директора ФГУП «Исследовательский центр им. Келдыша» Анатолия Коротеева. Головным разработчиком атомной энергодвигательной установки является Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н. А. Доллежаля (НИКИЭТ).

Основой ЯЭДУ был выбран реактор на быстрых нейтронах с газовым охлаждением. По предъявляемым характеристикам реактор — высокотемпературный и должен выдерживать разогрев до 1 200 градусов Цельсия. Теплоноситель — смесь гелия (78%) и ксенона (22%), топливом служит уран. И для охлаждения его необходимо было создать и испытать космический генератор капель — главную деталь холодильника-излучателя (КХИ).

Источник



Радиоактивный дождь: как спутник СССР с ядерным реактором упал в Канаде

Ранним утром 24 января 1978 года над северо-западными районами Канады пронесся огненный шар. Озарив все ярким светом, небесное тело рассыпалось на части и напугало катавшего на байдарке по Большому невольничьему озеру местного жителя. Так завершилась история советского военного спутника «Космос-954» с ядерным реактором на борту.

К счастью, ядерного взрыва не произошло, и энергоустановка разрушилась в атмосфере, но обломками космического аппарата оказалась усеяна территория трех провинций Канады — Нунавут, Альберта и Саскачеван. Всего более 100 тысяч квадратных километров. Однако среди людей пострадавших не было.

Спутник «Космос-954» был запущен с Байконура 18 сентября 1977 года и после вывода на орбиту в каталоге космических объектов ему был присвоен номер — 10361. Как пишет в своем исследовании историк ракетно-космической техники Александр Железняков, аппарат разрабатывался в рамках проекта «Легенда» в интересах ВМФ Советского Союза. Спутник должен был вести радиолокационную разведку субмарин США и НАТО. Питание аппарата обеспечивалось реактором на быстрых нейронах БЭС-5, а топливом служили 37,1 килограмма Урана-235.

После 43 дней деятельности «Космос-954» начал совершать на орбите непонятные маневры, а потом пропала связь с ним и нарушилось управление. Предполагается, что причиной аварии стало столкновение с космическим мусором, что повлекло разгерметизацию аппарата. Постепенно неуправляемый спутник вошел в атмосферу Земли и советская сторона официально сообщила об этом США.

Обломки «космического странника» канадцы искали совместно с американцами, отказавшись от помощи советских специалистов. В результате операции Morning light («Утренний свет») часть фрагментов «Космоса-954» нашлась в Большом Невольничьем озере и около города Ураниум-Сити. Всего было найдено 12 крупных кусков спутника, десять из них были радиоактивными. Причем один из них имел опасное излучение около 200 рентген/час.

Власти Канады оценили ущерб от падения спутника в шесть миллионов долларов. После многочисленных переговоров Советский Союз согласился выплатить половину суммы.

Кстати

Аварии космических аппаратов с ядерными реакторами случались и в США. 21 апреля 1964 года спутник «Транзит-5В» неудачно стартовал. В результате аварии в земной атмосфере рассеялись 950 граммов Плутония-238. А 18 мая 1968 года случилась авария американской ракеты-носителя «Тор-Аджена-Д», которая должна была вывести на орбиту метеорологический спутник «Нимбус-В» с ядерной энергетической установкой на борту.

Источник