Владимир Иванов - Мой космодром

История развития космической ядерной энергетики необычна и нестандартна на фоне других направлений развития ядерных технологий. С самого первого дня космической эры ядерная энергия рассматривалась, как безальтернативный вариант для долговременных и энергоемких космических операций: лунных баз, межпланетных полетов, гигантских геостационарных платформ для связи, как единственный источник энергии в дальнем космосе. В силу абсолютной убежденности в том, что все это будет реализовано еще в 20 веке, в США и СССР стартовали обширные программы разработки ядерных энергоустановок (ЯЭУ) для обеспечения энергией космических аппаратов.

Однако, несмотря на десятилетия усилий, практический результат разработок был весьма ограничен.

Первым ядерным реактором, примененным на космическом аппарате, стал американский SNAP-10A. Он был установлен на борту аппарата Snapshot массой 440 кг. Запущенного 3 апреля 1965 года ракетой-носителем «Атлас». Предполагалось провести летные испытания реактора в течение 90 суток. Реактор на тепловых нейтронах использовал уран-235 в качестве топлива, гидрид циркония как замедлитель и натрий-калиевый расплав в качестве теплоносителя. Тепловая мощность реактора составляла около 40 кВт. Электрическая мощность, обеспечиваемая термоэлектрическим преобразователем, составляла от 500 до 650 Вт.

Реактор успешно проработал 43 дня — до 16 мая 1965 года и был потерян из-за электрических проблем в спутнике-носителе. SNAP-10A стал первым и последним космическим реактором США, хотя проектов и наземных опытных установок различные группы в США наплодили очень немало и продолжают разрабатывать их и сейчас.

Однако основной практический опыт принадлежит СССР, который начал разработку космических ЯЭУ чуть позже США, а первой наземной экспериментальной установкой стал БР «Ромашка», запущенный в августе 1964 года. Его создателем стал Курчатовский институт. Так же, как и SNAP это был реактор с твелами из карбида урана. Как и у американского конкурента тепловая мощность «Ромашки» была 40 кВт, а электрическая — 450 Вт. Сергей Павлович Королев намеревался использовать «Ромашку» на космических аппаратах в сочетании и импульсными плазменными двигателями. Испытания «Ромашки» закончились в середине 1966 года, уже после смерти Королева, но реактор так и не был использован в космосе.

Однако СССР продолжил создание ЯЭУ. Необходимость отслеживать авианосцы США привела к созданию орбитальных радиолокаторов системы «Легенда» ВМФ СССР.

Для лучшей энергетики размещать их надо было на низкой орбите, и вначале 60-х годов ЯЭУ для обеспечения электроэнергией радиолокатора казалось хорошей альтернативой солнечных батарей и аккумуляторов и аэродинамическое торможение «лопухами» солнечных батарей обладающих большой «парусностью» ограничивало время жизни спутника парой месяцев. Оснащение космического аппарата ЯЭУ также давало возможность работать спутнику и на теневой стороне Земли.

Ядерная энергетическая установка (ЯЭУ).

Разработка первой в СССР космической ядерной электрической станции с жидкометаллическим теплоносителем «БЭС-5» с реактором на быстрых нейтронах с активной зоной из высокообогащенного (до 80 процентов) урана U-235 и термоэлектрическим генератором (ТЭГ) проводилась в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР номер 258—110 от 16.3.1961 г., номер 702—295 от 3.7.1962 г. и номер 651—244 от 24.8.1965 г. Над ними трудилась большая кооперация разработчиков, которая включала в себя объединение «Красная Звезда», Государственный научный центр» ФЭИ, Научно-технический центр «Исток», «Курчатовский институт», НИИ НПО «Луч» и многие другие предприятия.

Этими организациями была создана самая массовая космическая ЯЭУ БЭС-5 или «Бук». Идеология создания «Бука» была направлена на как можно большее упрощение ЯЭУ, продолжая линию «Ромашки». Установка «Бук» представляла собой термоэлектрический генератор, где один полупроводниковый спай помещался в холод, а другой — в тепло: между ними возникал электрический ток. С холодом в космосе все в порядке — он повсюду. Для тепла же годился жидкометаллический теплоноситель, который омывал портативный ядерный реактор. Быстрый реактор с твелами из сплава металлического урана и циркония общей массой 35 кг с берилливым отражателем. Тепловая мощность — 100 кВт отводилась натрий-каливой эвтектикой (жидкометаллическим контуром) при выходной температуре в 720 градусов и преобразовалась полупроводниковым термоэлектрическим генератором (ТЭГ) в 2,8 киловатта электроэнергии, питавшей радиолокатор. Реактор управлялся подвижными элементами отражателя, а кроме того имел канал для ввода поглощающего стержня для глушения реактора.