Искусственный спутник земли

Широко распространенными в авиации и боевых ракетах реактивными двигателями являются различные типы воздушно-реактивных и турбореактивных двигателей, которые могут работать только в атмосфере. Для целей запуска ИСЗ и межпланетных кораблей они могут быть использованы лишь при движении в нижних слоях атмосферы. Для осуществления полетов в верхних слоях атмосферы они неприемлемы, поэтому мы их рассматривать не будем и перейдем к краткому ознакомлению с ракетными двигателями, которые призваны совершить переворот в реактивной технике. Они еще не созданы, но могут быть созданы в самое ближайшее время. Безусловно, наиболее выгодным двигателем для полета в космическое пространство явится двигатель, использующий атомную энергию.

6. Атомные реактивные двигатели

Как уже говорилось, величина скорости отбрасываемой реактивным двигателем массы может служить мерой качества реактивного двигателя. В атомных реактивных двигателях величина этой скорости в 3–4 раза больше, чем у самых совершенных современных жидкостных реактивных двигателей.

В рассмотренных нами выше жидкостных и пороховых ракетных двигателях источником энергии, создающим большие скорости истечения газов, являлась химическая реакция компонентов топлива. Источник энергии атомного двигателя гораздо мощнее, это процесс расщепления атомного ядра. Но сам этот процесс, как известно, не сопровождается образованием каких-либо газов, а, как мы уже говорили, тяга реактивного двигателя зависит от скорости вылетающих из сопла ракетного двигателя газов и от их массы. Следовательно, и в случае использования атомной энергии необходимо иметь какое-либо вещество (посредник), отбрасывая которое с большой скоростью, атомный двигатель сможет создать тягу. В качестве такого посредника можно использовать, например, воду.

В атомном котле она будет испаряться. Если же удастся найти материалы для деталей двигателя, которые могли бы выдержать температуру более 3000℃, то воду можно заставить еще и разлагаться на водород и кислород. При дальнейшем повышении температуры молекулы водорода и кислорода будут распадаться на атомы, что может увеличить объем получающегося газа почти вдвое. Ученые подсчитали, что по сравнению с обычным жидкостным реактивным двигателем, использующим керосин и кислород, при прочих одинаковых условиях, у атомного двигателя скорость истечения образовавшихся газов может доходить до 12 км/сек, а следовательно, и его тяга будет в 4 раза больше.

Что же это даст? Это примерно в 4 раза уменьшит расход газа, необходимого для получения данной тяги, уменьшится вес «посредника», а следовательно, и вес самой ракеты, что приведет к уменьшению необходимой для движения тяги, зависящей от веса ракеты, и, стало быть, запасы «посредника» можно будет еще более ограничить.

Но при осуществлении такого ракетного двигателя придется столкнуться с необходимостью решить много сложнейших научных и технических проблем.

В новейшей специальной литературе указывается ряд подробностей теоретической разработки проблем применения атомных силовых установок в ракетах. Вследствие того, что сила тяги в ракете прямо пропорциональна , где M — среднее значение молекулярного веса истекающего газа, для ракет с атомной силовой установкой наиболее выгодно применять в качестве «посредника» легкие газы, как, например, водород или аммиак. На ракете они должны находиться в жидком виде, чтобы занимать меньший объем.

На рис. 12 показана упрощенная схема атомного реактивного двигателя.

Рис. 12. Схема атомной установки с ракетным двигателем:

1 — резервуар; 2 — «посредник» (жидкость); 3 — насос; 4 — реактор; 5 — реактивное сопло

«Посредник» (жидкость) 2 из резервуара для хранения его 1 подается в реактор 4 с помощью насоса 3. Нагретые в атомном реакторе до высокой температуры газы с громадной скоростью вырываются из сопла 5, создавая тем самым тягу двигателя.

На рис. 13 показано схематическое устройство трехступенчатой ракеты с атомной силовой установкой.

Рис. 13. Схема трехступенчатой ракеты с атомной силовой установкой:

1 — АСУ, развивающая силу тяги до 1000 т; 2–6 — помещения для экипажа и склады; 7 — направленный поток газов, управляемый гироскопическим устройством; 8 — турбопитательный насос реактора; 9 — дополнительные сбрасываемые баки горючего; 10 — сопло реактора; 11 — запасы горючего для насосов; 12 — двигатели для запуска ракеты, работающие на обычном топливе

По мнению большинства специалистов, задачи, которые необходимо разрешить для успешного применения атомной энергии в ракетных силовых установках, сводятся к следующему: