Видеодневник инноваций ВПК

В США началась разработка космического аппарата с ядерным двигателем

Тема: Иностранные

Управление перспективных исследовательских проектов Минобороны США (DARPA) приступило к реализации программы DRACO. Как уточняет N+1, ранее известная как ROAR, она подразумевает разработку и испытание космического аппарата с тепловым ядерным ракетным двигателем к 2025 году.

Конструкторам космических аппаратов при выборе способа передвижения приходится выбирать из двух вариантов – химических и электрических ракетных двигателей. Первые обладают высокой тягой, что позволяет быстро выполнять маневры, но сравнительно низкой скоростью истечения газов рабочего тела. Это означает, что они очень быстро и неэкономично расходуют топливо. Вторые обладают превосходными показателями скорости истечения рабочего тела (в профессиональной среде вместо этого используется удельный импульс, то есть отношение создаваемого двигателем импульса к секундному расходу рабочего тела), но настолько малой тягой, что космическому аппарату с электрическими ракетными двигателями на выполнение маневра требуются недели и месяцы.

Логотип Агентства перспективных оборонных разработок (DARPA)

Тепловые ядерные ракетные двигатели называют золотой серединой. Теоретически не уступая в тяге химическим ракетам, они обладают большей скоростью истечения рабочего тела, хотя и уступают по этому показателю электрическим. Ядерные ракетные двигатели позволят гораздо эффективнее выполнять быстрые орбитальные маневры и отправлять в межпланетные перелеты намного более массивные корабли, при этом используя меньшие запасы топлива.

Проекты тепловых ядерных ракетных двигателей уже создавались и испытывались в прошлом. Это американские NERVA и советские РД-0410, которые разрабатывались в 1950–1980-х годах. Американский проект уже на стадии готовности к применению на космических кораблях свернули в 1972 году решением администрации президента Никсона из-за сокращения финансирования космических программ. Разработка советского двигателя продолжалась на воронежском КБХА до 1988 года, когда тяжелая финансовая обстановка и последствия аварии на Чернобыльской АЭС привели к остановке всех работ по проекту. Единственный изготовленный РД-0410 до сих пор хранится на предприятии. Однако интерес к технологии не исчез.

В марте 2019 года в США объявили о планах разработки нового ядерного ракетного двигателя под названием ROAR (Reactor On A Rocket). В следующем году программа получила дополнительное финансирование, и была переименована в DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations). Интерес к ядерному ракетному двигателю проявляет американское Минобороны, которое намерено расширить свою деятельность за пределы околоземной орбиты.

В апреле проект DRACO перешел в стадию технического проектирования, которое продлится ближайшие полтора года. За это время компания General Atomics должна разработать ядерный реактор для двигателя, а корпорации Blue Origin и Lockheed Martin – создать конкурирующие проекты демонстрационных и рабочих космических аппаратов, на которых будут использоваться новые двигатели. Победивший проект реализуют на следующем этапе. Цель программы – продемонстрировать в 2025 году работоспособность теплового ядерного ракетного двигателя на космическом корабле.

Согласно техническому заданию, реактор будет работать на низкообогащенном урановом топливе с содержанием изотопа U-235 от 5 до 20 %. Схожее обогащение предполагается использовать и в аналогичном проекте, который разрабатывает NASA. В сравнении, топливо для легководных реакторов АЭС содержит от 3 до 5 % изотопа U-235, а у энергетических установок, которые используются на американском флоте, – до 90 %.