Одна из интереснейших страниц нашей технической истории – создание первого ядерного ракетного двигателя РД-0410. На этот проект ушло в общей сложности около 40 лет, и в итоге в воронежском КБ «Химавтоматика» получили готовую ядерную силовую установку для использования на орбите.
Проект стартовал в 1947 г., когда титаны советской атомной и ракетной программы Курчатов, Королев и Келдыш поддержали идею ученого Иевлева о создании ядерного ракетного двигателя. Но на тот момент до появления технологии и постройки опытного образца было необходимо проделать колоссальный и трудный путь. В 1953 г. появилось необходимое постановление правительства о разработке «крылатых ракет с прямоточным двигателем с использованием атомной энергии», а спустя два года в НИИ-1 была создана рабочая группа по разработке проектов ядерных двигателей. Уже в 1956 г. советским ученым удалось убедить правительство в необходимости создания баллистической ракеты дальнего действия с атомным двигателем – это направление работ получило поддержку государства. В 1958 г. началось строительство опытного комплекса для проведения испытаний ядерных двигателей под Семипалатинском. Впрочем, работа по созданию ядерной ракетной силовой установки была сложной, и здесь сроки осуществления работ измерялись годами.
Первый опытный ядерный ракетный двигатель был завершен лишь в 1966 г. Он имел удельный импульс 850–900 секунд, и это было только начало практической части проекта. Спустя два года стартовала разработка газофазного ядерного ракетного (ГФЯР) двигателя РД-600 с тягой 6 МН и удельным импульсом 2000 секунд. Под него начали создавать новую испытательную базу «Байкал-2».
РД-0410
Кстати
В 1968 г. на Семипалатинском полигоне было построено два испытательных стенда. Испытания проводились на специальной модели, включающей реальные системы двигателя. В ходе тестирования проверялась надёжность всей конструкции и взаимодействия отдельных её узлов.
В 1970 г. был готов эскизный проект космической энергоустановки с газофазным ядерным ракетным двигателем ЭУ-610 мощностью 3,3 ГВт. Работы набирали ход.
В 1978 г. состоялся энергетический пуск первого реактора ЯРД 11Б91, и к началу 1980‐х первый ядерный ракетный двигатель начали обкатывать на стенде, доведя его до необходимых технических параметров. Оставалось провести реальные космические испытания уже готовой установки.
Но в это время к власти в СССР пришел Горбачев, началась так называемая «перестройка», в ходе которой передовые разработки сворачивались и останавливались, труды целой жизни выдающихся ученых буквально выбрасывались на помойки и продавались за бесценок «западным партнерам». К началу 1990‐х стало понятно, что РД-0410 до космоса не доберется…
Что же за двигатель удалось создать нашим конструкторам?
Готовая ядерная космическая силовая установка была выполнена по замкнутой схеме и имела массу около 2 тонн вместе с радиационной защитой. Двигатель был 3,5 метра в длину и 1,6 метра в диаметре. Он развивал тягу в пустоте 3,59 тс (35,2 кН) и имел тепловую мощность реактора 196 МВт. РД-0410 можно было включить до 10 раз с общим временем работы до одного часа.
Кстати
Разработчики сообщали, что в конструкции был применён гетерогенный реактор на тепловых нейтронах, замедлителем служил гидрид циркония, отражатели нейтронов – из бериллия, ядерное топливо – материал на основе карбидов урана и вольфрама, с обогащением по изотопу 235 около 80 %. Конструкция включала в себя 37 тепловыделяющих сборок, покрытых теплоизоляцией, отделявшей их от замедлителя. Проектом предусматривалось, что поток водорода вначале проходил через отражатель и замедлитель, поддерживая их температуру на уровне комнатной, а затем поступал в активную зону, где охлаждал тепловыделяющие сборки, нагреваясь при этом до 3100 К. На стенде отражатель и замедлитель охлаждались отдельным потоком водорода.
Стендовые испытания, в итоге длившиеся почти десять лет, показали, что двигатель полностью соответствует заявленным характеристикам и даже может быть активен в 4 раза дольше базовых значений.
Разработчики планировали использовать готовую силовую установку для разгона, торможения космических аппаратов и коррекции их орбиты при освоении дальнего космоса…
Единственный полет «Бурана» (1988 г.)
15 ноября 1988 г. В этот день ракета-носитель «Энергия» вывела на околоземную орбиту космический корабль многоразового использования «Буран». Советский челнок стал самой сложной машиной, когда-либо созданной человечеством. Полет «Бурана» происходил в беспилотном режиме с использованием бортового компьютера и бортового программного обеспечения.
Через 205 минут, совершив два витка вокруг Земли, челнок впервые в мире в автоматическом режиме приземлился на полосе аэродрома «Юбилейный» космодрома Байконур. (Американские же шаттлы садились только в ручном режиме.)
Увы, этот полет «Бурана» стал первым и единственным. Бурно шла перестройка. Отношения с США потеплели. Успешный инновационный проект, заточенный под военные нужды, в 1992 г. закрыли.
О том, как создавался «Буран», рассказал Владимир Казаков, курировавший программу от Министерства авиационной промышленности. А заслуженный летчик-испытатель и космонавт-испытатель, Герой России генерал-майор Магомед Толбоев поведал, как сопровождал «Буран» на истребителе-перехватчике МиГ-25 при взлете и посадке, а также как испытывался пилотируемый аналог челнока БТС-02 ОК-ГЛИ.
Кстати
Предшественником космического корабля многоразового использования «Буран» был воздушно-орбитальный самолет «Спираль».
– Появились спутники, и тут же возникла проблема, как их уничтожать, – в космосе назревала война, – говорит Владимир Григорьевич Казаков, возглавлявший в ту пору в Министерстве авиационной промышленности управление по контролю качества продукции. – Американцы начали строить космический перехватчик-разведчик-бомбардировщик X-20 Dyna-Soar, мы в 1960‐х гг. в ответ начали разрабатывать авиационно-космическую систему «Спираль». Система состояла из орбитального самолета, который должен был выводиться в космос гиперзвуковым самолетом-разгонщиком, а затем ракетной ступенью на орбиту.
Проект был фантастичен по конструкторской смелости и дальновидности. Но, несмотря на достигнутые успехи, его вскоре сочли морально устаревшим. В 1973 г. проект «Спираль» был свернут. В Советском Союзе начались масштабные работы по созданию более современной и казавшейся более перспективной многоразовой авиационно-космической системы «Энергия – Буран». По своим техническим характеристикам она должна была не только сравниться с американской системой «Спейс Шаттл», но и превзойти ее. В процесс были вовлечены 86 министерств и ведомств, около 1300 предприятий со всего Советского Союза.
– Для разработки «Бурана» было создано НПО «Молния», предприятие возглавил опытный конструктор Глеб Лозино-Лозинский, который работал над проектом «Спираль», – рассказывает Владимир Казаков. – У меня с ним сначала сложились непростые отношения. Проведя инспекцию на предприятии, я вручил ему акт проверки, где отметил несколько сотен проблемных моментов. Получив бумаги, он вскочил со стула, велел созвать всех своих заместителей и, когда подчиненные собрались, спросил: «Кто у нас главный конструктор – Казаков или Лозинский? Он же всю нашу работу забраковал». Я вынужден был покинуть кабинет. На следующий день в 9 утра Глеб Евгеньевич мне позвонил, сказал, что ознакомился с актом, признался, что подняты серьезные проблемы, и попросил к нему приехать. В результате было
