Разработка ЯЭУ для космических аппаратов -1.
В начале 1952 года в Лаборатории No. 2 начались исследования проекта создания самолета с ядерным двигателем. Исследования, которыми руководили И.В. Курчатов, А.П. Александров и А.Н. Туполев, показали принципиальную осуществимость подобного проекта. Самолет с ядерным двигателем на основе реакторной установки мог обладать неограниченной дальностью и временем полета.
Естественным развитием этих работ явилось рассмотрение вопросов создания ядерного ракетного двигателя. У истоков этого проекта в СССР стояли И.В. Курчатов, М.В. Келдыш и С.П. Королев. В этом случае исключительно важное значение имело достижение максимальных уровней разогрева активной зоны реактора, что требовало создания ТВЭЛов, работающих при температурах, близких к 3000 градусов. Для экспериментальных исследований в этих целях был создан импульсный графитовый реактор (ИГР-1), работавший с 1960 года на Семипалатинском полигоне. В экспериментах на этом реакторе были выполнены испытания различных видов ТВЭЛов, которые обеспечили нагрев теплоносителя (водород) до 3100оК. Эти работы были продолжены на следующем реакторе ИВГ-1, которые подтвердили принципиальную возможность создания ядерного ракетного двигателя. Этот уникальный реактор был разработан НИКИЭТ, ТВЭЛы и ТВС для него были созданы в НПО "Луч", а научное руководство при разработке и эксплуатации реактора осуществлял РНЦ "Курчатовский институт". Этот реактор использовался для изучения проблемы ядерного ракетного двигателя в период с 1975 по 1985 год. Отметим, что в США проводились аналогичные работы в рамках проектов Pluto и NERVA. Актуальность работ определялась тем, что пилотируемые полеты к другим планетам Солнечной системы, прежде всего к Марсу, были практически невозможны при использовании ракетных двигателей на основе химических составов.
После начала полетов в околоземное космическое пространство возникла задача энергообеспечения космических аппаратов различных типов. Одним из основных направлений этого развития были батареи на солнечной энергии, другим направлением - ядерные источники энергии. В этом плане проводились различные исследования и реализовывались различные проекты. К ним, в частности, относилась разработка компактных ядерных реакторов с термоэлектрическими полупроводниковыми преобразователями, реакторов-преобразователей с термоэмиссионными элементами, объединение ядерных реакторов с электрореактивными двигателями и создание на этой основе ядерных электрореактивных двигателей. Эти исследования проводились в различных институтах МСМ, прежде всего, в РНЦ "Курчатовский институт", ГНЦ "ФЭИ", НПО "Луч" и НИКИЭТ.
Разработка реакторных ядерно-энергетических установок для космических аппаратов проводилась в условиях жестких габаритно-массовых ограничений и особых требований к режимам эксплуатации. Особенностью установок была возможность осуществления теплоотвода в космос только за счет потока излучения. Существенными факторами были высокие требования по надежности, действия перегрузок при выводе установок на орбиту и отсутствии действия гравитации на орбите, а также условия ядерной и радиационной безопасности, в том числе в условиях возможных аварий при космических пусках.
В конце 60-х годов были проведены орбитальные испытания космической ядерной энергетической установки с термоэлектрическим преобразованием энергии с электрической мощностью 3 кВт. Основой установки был реактор на быстрых нейтронах с массой около одной тонны. С 1975 года ядерно-энергетическая установка этого типа серийно производилась на НПО "Красная Звезда" для спутников "Космос".
НПО "Красная Звезда" было организовано в 1972 году на базе двух предприятий: КБ "Красная Звезда" Минавиапрома и ОКБ "Заря" МСМ.
ГП "Красная звезда" создавалось как головной разработчик ядерных энергетических установок (ЯЭУ) космического назначения. Достижением предприятия явились установки "Бук" и "Топаз".
Важным направлением развития ядерно-энергетических установок стало создание космической установки "Топаз" на основе термоэмиссионного реактора-преобразователя. Это была новая сложная задача, решение которой позволило объединить функции ядерного реактора и генератора электрической энергии в рамках одной технологической системы. Концепция этой космической энергетической системы была выработана в ГНЦ "ФЭИ", где также проводилась отработка основных научно-технических вопросов создания и работы установки. В этих целях в ГНЦ "ФЭИ" был, в частности, создан специальный экспериментальный комплекс, который позволил изучить работу установки в условиях, моделирующих условия в космосе. Первое применение космической энергетической установки этого типа было осуществлено на спутнике Космос в 1987 году. При массе установки несколько более тонны она обеспечивала для потребления электрическую мощность в 6 кВт.
