Репортаж из XXI века

Конечно, все развивается, и, когда пройдет некоторое время, будут созданы более эффективные двигатели для полета в космос и ракеты с жидкостными реактивными двигателями, развивающие скорость полета в несколько десятков километров в секунду, окажутся устаревшими тихоходами.

Когда обсуждают вопрос о двигателе, который придет на смену жидкостной ракете, в первую очередь называют атомную ракету. В печати многих стран опубликованы проекты целого ряда атомных ракетных двигателей. При создании таких двигателей необходимо учесть опасность для обслуживающего персонала, космонавтов и населения. Ведь все известные нам сегодня ядерные процессы — как распада, так и синтеза — сопровождаются радиоактивным излучением. В то же время в связи с большой потребной мощностью атомных ракетных двигателей мощность их реакторов существенно превышает значения, предусматриваемые для самых мощных атомных электростанций. Если потребная тепловая мощность атомного реактора ракетного двигателя измеряется многими миллионами киловатт, то мощность всех видов излучения этого реактора представляет серьезную биологическую опасность, разрушающе действует на полупроводниковую аппаратуру, вызывает нагревание металла конструкции и содержимого баков ракеты. От проникающего излучения не просто заслониться: требуется громоздкая и тяжелая броня для экранирования и двигателя, и электронной аппаратуры, и кабины с космонавтами. Атомные, или как их еще называют, ядерные, двигатели всех предложенных сегодня типов опасны даже при их нормальной эксплуатации и с точки зрения длительного радиоактивного заражения как стартовой, так и посадочной площадок, а также атмосферы. Аварии же ракет с атомными двигателями по последствиям могут быть более тяжелыми, чем с ЖРД.

Атомные ракетные двигатели эффективнее ЖРД только в случае применения в качестве рабочего тела жидкого водорода, отличающегося наибольшей трудностью эксплуатации. Атомные ракетные двигатели в 5—10 раз тяжелее жидкостных ракетных двигателей при одинаково развиваемой тяге и отличаются значительной сложностью эксплуатации, особенно при запуске и при остановке. Использование ядерного горючего делает атомные двигатели наиболее дорогими. Особенно большие затраты требуются при их отработке.

Следовательно, ядерным двигателям после их создания предстоит работать только вне планет и их атмосферы, то есть в космическом пространстве. Взлет с планет и их спутников, лишенных атмосферы, можно производить лишь с помощью жидкостных ракетных двигателей.

Можно представить себе такую схему ракеты, в которой первые ступени снабжены жидкостными ракетными двигателями, а последующие — ядерными. Последние включаются лишь в достаточно разреженных слоях атмосферы и выводят космический корабль на орбиту. При этом должно быть исключено падение отработавшей ступени ракеты с ядерными двигателями на Землю во избежание ее заражения. Последующий разгон ракеты в космическом пространстве, маневрирование могут также осуществляться с помощью ядерных двигателей. Но если задачей является посещение небесных тел, то для обеспечения посадки на них в случае отсутствия атмосферы и взлета при возвращении ракета должна быть снабжена дополнительными ступенями с жидкостными ракетными двигателями.

По-видимому, использование ядерных двигателей в ракетной технике возможно лишь в разумном сочетании с жидкостными ракетными двигателями.

Все это относится к атомным ракетам известных сегодня схем. Но физика элементарных частиц далеко не сказала своего последнего слова. Вполне возможно, что будут открыты новые, ныне неведомые виды ядерных превращений, пригодные для использования в двигателях, не требующие температуры в сотни миллионов градусов, не сопровождающиеся потоками губительного проникающего излучения. Или физики найдут радикальные способы борьбы с недостатками известных нам ядерных процессов. Тогда появятся принципиально отличные от известных схемы атомных ракетных двигателей. Быть может, такие двигатели и смогут конкурировать и заменить жидкостные двигатели ракеты во всех стадиях ее полета. Но пока сегодня — все это в области отдаленных предположений.

В качестве перспективных рассматриваются также электрические ракетные двигатели. Это принципиально отличный тип реактивного двигателя. Среди известных ионных, электротермических и магнитогидродинамических схем этих двигателей наибольшую перспективу имеют те, в которых истекающие частицы рабочего тела, создающие тягу, приобретают огромные скорости не за счет крайне высоких температур, как в некоторых схемах ядерных двигателей, а за счет ускорения в электрических и электромагнитных полях.

Эти двигатели обладают рядом важных особенностей. Прежде всего их удельная тяга в десятки раз больше, чем у жидкостных или у ныне разрабатываемых ядерных ракетных двигателей, а полная тяга — в тысячи раз меньше. Наиболее перспективные электроракетные двигатели могут работать только в пустоте.