Sudah pada tahap awal pengembangan industri roket dan angkasa lepas, cadangan pertama untuk penggunaan pelbagai teknologi nuklear muncul. Berbagai teknologi dan unit dicadangkan dan dikerjakan, tetapi hanya sebahagian dari mereka yang berjaya. Di masa depan, pengenalan penyelesaian baru yang asasnya diharapkan.
Yang pertama di angkasa
Pada tahun 1954, penjana termoelektrik radioisotop pertama (RTG atau RTG) dicipta di Amerika Syarikat. Unsur utama RTG adalah isotop radioaktif yang terurai secara semula jadi dengan pembebasan tenaga terma. Dengan bantuan termoelement, tenaga termal diubah menjadi tenaga elektrik, yang dibekalkan kepada pengguna.
Kelebihan utama RTG adalah kemungkinan operasi jangka panjang dengan ciri stabil dan tanpa penyelenggaraan. Jangka hayat ditentukan oleh separuh hayat isotop yang dipilih. Pada masa yang sama, penjana sedemikian dicirikan oleh kecekapan rendah dan daya output, dan juga memerlukan perlindungan biologi dan langkah-langkah keselamatan yang sesuai. Namun, RTG telah menemui aplikasi di sejumlah bidang dengan syarat khusus.
Pada tahun 1961 di Amerika Syarikat, RTG jenis SNAP 3B dibuat dengan 96 g plutonium-238 dalam kapsul. Pada tahun yang sama, satelit Transit 4A, yang dilengkapi dengan generator seperti itu, memasuki orbit. Ia menjadi kapal angkasa pertama di orbit Bumi yang menggunakan tenaga pembelahan nuklear. Pada tahun 1965, USSR melancarkan satelit Kosmos-84, peranti RTG Orion-1 pertamanya menggunakan polonium-210.
Selepas itu, kedua-dua kuasa besar itu menggunakan RTG secara aktif untuk mencipta teknologi ruang untuk pelbagai tujuan. Sebagai contoh, sebilangan peninjau Mars dalam beberapa dekad kebelakangan ini telah digerakkan oleh kerosakan unsur radioaktif. Begitu juga, bekalan kuasa misi yang menjauh dari Matahari disediakan.
Selama lebih dari setengah abad, RTG telah membuktikan kemampuannya dalam beberapa bidang, termasuk. dalam industri angkasa, walaupun mereka tetap menjadi alat khusus untuk tugas-tugas tertentu. Walau bagaimanapun, dalam peranan tersebut, penjana radioisotop menyumbang kepada pengembangan industri, penyelidikan, dll.
Roket nuklear
Segera setelah bermulanya program angkasa lepas, negara-negara terkemuka mula menyelesaikan masalah membuat mesin roket nuklear. Senibina yang berbeza telah dicadangkan dengan prinsip operasi yang berbeza dan faedah yang berbeza. Sebagai contoh, dalam projek Amerika Orion, kapal angkasa dicadangkan yang menggunakan gelombang kejutan hulu ledak nuklear berkuasa rendah untuk mempercepat. Juga, reka bentuk yang lebih dikenali sedang dikerjakan.
Pada tahun lima puluhan dan enam puluhan, NASA dan organisasi berkaitan mengembangkan mesin NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). Komponen utamanya adalah reaktor nuklear kitaran terbuka. Cecair yang berfungsi dalam bentuk hidrogen cair harus dipanaskan dari reaktor dan dikeluarkan melalui muncung, sehingga menimbulkan daya tuju. Enjin nuklear jenis ini lebih unggul dalam prestasi reka bentuk daripada sistem bahan bakar kimia tradisional, walaupun ia lebih berbahaya dalam operasi.
Projek NERVA diuji untuk pelbagai komponen dan keseluruhan pemasangan. Semasa ujian, enjin dihidupkan 28 kali dan berfungsi selama hampir 2 jam. Ciri-ciri telah disahkan; tidak ada masalah penting. Walau bagaimanapun, projek ini tidak mendapat pembangunan lebih lanjut. Pada pergantian tahun enam puluhan dan tujuh puluhan, program ruang angkasa Amerika dihentikan secara serius, dan mesin NERVA ditinggalkan.
Dalam tempoh yang sama, pekerjaan serupa dilakukan di USSR. Projek yang menjanjikan mencadangkan penggunaan mesin dengan reaktor yang memanaskan cecair kerja dalam bentuk hidrogen cair. Pada awal tahun enam puluhan, reaktor diciptakan untuk mesin seperti itu, dan kemudian kerja dimulakan pada unit-unit lain. Untuk masa yang lama, pengujian dan pengembangan pelbagai peranti berterusan.
Pada tahun tujuh puluhan, enjin RD-0410 yang sudah siap melepasi siri ujian menembak dan mengesahkan ciri-ciri utama. Walau bagaimanapun, projek ini tidak mendapat pembangunan lebih lanjut kerana kerumitan dan risiko yang tinggi. Industri roket dan angkasa tempatan terus menggunakan enjin "kimia".
Tarik ruang
Dalam proses penyelidikan dan reka bentuk lebih lanjut di Amerika Syarikat dan di negara kita, mereka sampai pada kesimpulan bahawa tidak wajar menggunakan mesin jenis NERVA atau RD-0410. Pada tahun 2003, NASA mula menguji seni bina baru yang asasnya untuk kapal angkasa dengan loji tenaga nuklear. Projek ini diberi nama Prometheus.
Konsep baru mencadangkan pembinaan kapal angkasa dengan reaktor lengkap di atas kapal, yang menyediakan elektrik, dan juga mesin jet ion. Alat seperti itu dapat digunakan dalam misi penyelidikan jarak jauh. Namun, pengembangan "Prometheus" terbukti sangat mahal, dan hasilnya diharapkan hanya di masa depan. Pada tahun 2005, projek ini ditutup kerana kekurangan prospek.
Pada tahun 2009, pengembangan produk serupa bermula di Rusia. "Modul Pengangkutan dan Tenaga" (TEM) atau "kapal angkasa" adalah untuk menerima loji tenaga nuklear kelas megawatt ditambah dengan enjin ion ID-500. Kapal angkasa diusulkan untuk dipasang di orbit Bumi dan digunakan untuk pengangkutan berbagai beban, percepatan kapal angkasa lain, dll.
Projek TEM sangat kompleks, yang mempengaruhi kos dan waktunya. Di samping itu, terdapat banyak masalah organisasi. Walaupun begitu, pada pertengahan persepuluh, komponen TEM individu dikeluarkan untuk diuji. Kerja ini berterusan dan pada masa akan datang boleh menyebabkan munculnya "kapal tunda" yang sebenar. Pembinaan alat sedemikian dirancang untuk separuh kedua tahun dua puluhan; pentauliahan - pada tahun 2030
Sekiranya tidak ada kesulitan yang serius dan memenuhi semua rancangan tepat pada masanya, TEM dapat menjadi produk pertama di dunia yang dapat digunakan. Pada masa yang sama, terdapat jeda waktu tertentu, sementara tidak termasuk kemungkinan penampilan pesaing tepat pada masanya.
Perspektif dan batasan
Teknologi nuklear sangat menarik bagi industri roket dan angkasa. Pertama sekali, loji janakuasa dari pelbagai kelas boleh berguna. RTG telah menemui aplikasi dan kukuh di beberapa kawasan. Reaktor nuklear yang lengkap belum digunakan kerana dimensi dan jisimnya yang besar, tetapi sudah ada pengembangan kapal dengan peralatan seperti itu.
Selama beberapa dekad, kekuatan dan tenaga nuklear terkemuka telah berusaha dan menguji sebilangan idea asli dalam praktiknya, menentukan daya maju mereka dan menemui bidang utama aplikasi. Proses sedemikian berterusan hingga ke hari ini, dan, mungkin, tidak lama lagi akan memberikan hasil baru yang praktikal.
Harus diingat bahawa teknologi nuklear belum tersebar luas di sektor angkasa, dan keadaan ini tidak mungkin berubah. Pada masa yang sama, mereka ternyata berguna dan menjanjikan dalam bidang dan projek tertentu. Dan di dalam ceruk inilah potensi yang ada telah direalisasikan.
