Već u ranim fazama razvoja raketne i svemirske industrije pojavili su se prvi prijedlozi za upotrebu različitih nuklearnih tehnologija. Predložene su i razrađene različite tehnologije i jedinice, ali samo su neke od njih došle do stvarnog rada. U budućnosti se očekuje uvođenje fundamentalno novih rješenja.
Prvi u svemiru
1954. godine, prvi radioizotopski termoelektrični generator (RTG ili RTG) stvoren je u SAD -u. Glavni element RTG -a je radioaktivni izotop koji se prirodno raspada oslobađanjem toplinske energije. Uz pomoć termoelementa, toplinska energija se pretvara u električnu energiju, koja se isporučuje potrošačima.
Glavna prednost RTG-a je mogućnost dugotrajnog rada sa stabilnim karakteristikama i bez održavanja. Životni vijek je određen poluživotom odabranog izotopa. U isto vrijeme, takav generator karakterizira niska efikasnost i izlazna snaga, a također treba biološku zaštitu i odgovarajuće mjere sigurnosti. Međutim, RTG -ovi su našli primjenu u brojnim područjima sa posebnim zahtjevima.
Godine 1961. u SAD-u je stvoren RTG tipa SNAP 3B sa 96 g plutonijuma-238 u kapsuli. Iste godine u orbitu je izašao satelit Transit 4A, opremljen takvim generatorom. Postala je prva svemirska letjelica u orbiti Zemlje koja je koristila energiju nuklearne fisije. 1965. godine SSSR je lansirao satelit Kosmos-84, svoj prvi Orion-1 RTG uređaj koji koristi polonijum-210.
Nakon toga, dvije velesile su aktivno koristile RTG -ove za stvaranje svemirske tehnologije za različite namjene. Na primjer, brojne Mars rovere posljednjih decenija pokreće raspadanje radioaktivnih elemenata. Slično, osigurano je napajanje misija koje se udaljavaju od Sunca.
Više od pola stoljeća RTG -ovi su dokazali svoje sposobnosti u brojnim područjima, uključujući u svemirskoj industriji, iako su ostali specijalizirani alat za posebne zadatke. Međutim, u takvoj ulozi generatori radioizotopa doprinose razvoju industrije, istraživanju itd.
Nuklearna raketa
Ubrzo nakon početka svemirskih programa, vodeće zemlje počele su rješavati pitanje stvaranja nuklearnog raketnog motora. Predložene su različite arhitekture s različitim principima rada i različitim prednostima. Na primjer, u američkom projektu Orion predložena je svemirska letjelica koja koristi udarni val nuklearnih bojevih glava male snage za ubrzanje. Također, razrađivali su se i poznatiji dizajni.
Pedesetih i šezdesetih godina NASA i srodne organizacije razvile su motor NERVA (nuklearni motor za primjenu raketnih vozila). Njegova glavna komponenta bio je nuklearni reaktor otvorenog ciklusa. Radna tekućina u obliku tekućeg vodika morala se zagrijati iz reaktora i izbaciti kroz mlaznicu stvarajući potisak. Nuklearni motor ove vrste bio je superiorniji u dizajnu u odnosu na tradicionalne kemijske sustave goriva, iako je bio opasniji u radu.
Projekt NERVA doveden je na test različitih komponenti i cijele montaže. Tokom ispitivanja motor je uključen 28 puta i radio je skoro 2 sata. nije bilo značajnih problema. Međutim, projekt nije dobio daljnji razvoj. Na prijelazu šezdesetih u sedamdesete godine američki svemirski program ozbiljno je ograničen, a motor NERVA napušten.
U istom razdoblju slični su radovi izvedeni u SSSR -u. Obećavajući projekt predložio je upotrebu motora s reaktorom koji zagrijava radnu tekućinu u obliku tekućeg vodika. Početkom šezdesetih godina za takav motor stvoren je reaktor, a kasnije su počeli radovi na ostalim jedinicama. Dugo vremena nastavljeno je testiranje i razvoj različitih uređaja.
Sedamdesetih godina gotovi motor RD-0410 prošao je niz testova paljenja i potvrdio glavne karakteristike. Međutim, projekt nije dobio daljnji razvoj zbog velike složenosti i rizika. Domaća raketna i svemirska industrija nastavila je koristiti "kemijske" motore.
Svemirski tegljači
Daljnjim istraživačkim i dizajnerskim radovima u Sjedinjenim Državama i u našoj zemlji došli su do zaključka da je neispravno koristiti motore tipa NERVA ili RD-0410. 2003. NASA je započela testiranje fundamentalno nove arhitekture za svemirsku letjelicu s nuklearnom elektranom. Projekat je nazvan Prometej.
Novi koncept predložio je izgradnju svemirske letjelice sa punopravnim reaktorom na brodu, koji će pružati električnu energiju, kao i jonsko-mlaznim motorom. Takav aparat mogao bi pronaći primjenu u istraživačkim misijama na daljinu. Međutim, razvoj "Prometeja" pokazao se kao izuzetno skup, a rezultati su se očekivali tek u dalekoj budućnosti. Projekt je 2005. godine zatvoren zbog nedostatka izgleda.
2009. godine razvoj sličnog proizvoda započeo je u Rusiji. "Transportni i energetski modul" (TEM) ili "svemirski tegljač" treba primiti nuklearnu elektranu klase megavata zajedno s ionskim motorom ID-500. Predviđeno je da se svemirska letjelica sastavi u Zemljinoj orbiti i koristi za transport različitih tereta, ubrzanje drugih svemirskih letjelica itd.
TEM projekt je vrlo složen, što utječe na njegovu cijenu i vrijeme. Osim toga, pojavili su se i brojni organizacijski problemi. Ipak, sredinom desetine pojedinačne komponente TEM-a izvađene su na testiranje. Rad se nastavlja i u budućnosti bi mogao dovesti do pojave pravog "svemirskog tegljača". Izgradnja takvog aparata planirana je za drugu polovinu dvadesetih godina; puštanje u rad - 2030
U nedostatku ozbiljnih poteškoća i pravovremenom ispunjenju svih planova, TEM može postati prvi svjetski proizvod svoje klase koji je stavljen u funkciju. Istovremeno, postoji određena vremenska granica, isključujući mogućnost pravovremenog pojavljivanja konkurenata.
Perspektive i ograničenja
Nuklearne tehnologije su od velikog interesa za raketnu i svemirsku industriju. Prije svega, elektrane različitih klasa mogu biti korisne. RTG -ovi su već pronašli primjenu i čvrsto su ukorijenjeni u nekim područjima. Punopravni nuklearni reaktori još se ne koriste zbog svojih velikih dimenzija i mase, ali već postoje razvoji na brodovima s takvom opremom.
Nekoliko desetljeća vodeće svemirske i nuklearne sile razrađivale su i provjeravale u praksi brojne originalne ideje, utvrdile njihovu održivost i pronašle glavna područja primjene. Takvi se procesi nastavljaju do danas i vjerojatno će uskoro dati nove rezultate praktične prirode.
Valja napomenuti da nuklearne tehnologije nisu postale široko rasprostranjene u svemirskom sektoru, pa se ova situacija vjerojatno neće promijeniti. Istodobno se ispostavljaju korisnima i obećavajućima u određenim područjima i projektima. I upravo u tim nišama se već ostvaruje raspoloživi potencijal.
