Roket ve uzay endüstrisinin gelişiminin ilk aşamalarında, çeşitli nükleer teknolojilerin kullanımı için ilk teklifler ortaya çıktı. Çeşitli teknolojiler ve birimler önerildi ve üzerinde çalışıldı, ancak bunlardan sadece bazıları fiili operasyona ulaştı. Gelecekte, temelde yeni çözümlerin tanıtılması bekleniyor.
uzayda bir ilk
1954'te ABD'de ilk radyoizotop termoelektrik jeneratörü (RTG veya RTG) oluşturuldu. Bir RTG'nin ana unsuru, termal enerjinin serbest bırakılmasıyla doğal olarak bozunan bir radyoaktif izotoptur. Bir termoelement yardımıyla termal enerji, tüketicilere sağlanan elektrik enerjisine dönüştürülür.
RTG'nin ana avantajı, kararlı özelliklere sahip ve bakım gerektirmeyen uzun süreli çalışma olasılığıdır. Ömrü, seçilen izotopun yarı ömrü ile belirlenir. Aynı zamanda, böyle bir jeneratör, düşük verimlilik ve çıkış gücü ile karakterize edilir ve ayrıca biyolojik korumaya ve uygun güvenlik önlemlerine ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, RTG'ler, özel gereksinimleri olan bir dizi alanda uygulama bulmuştur.
1961'de ABD'de bir kapsülde 96 g plütonyum-238 ile SNAP 3B tipinde bir RTG oluşturuldu. Aynı yıl, böyle bir jeneratörle donatılmış Transit 4A uydusu yörüngeye girdi. Nükleer fisyon enerjisini kullanan Dünya yörüngesindeki ilk uzay aracı oldu. 1965'te SSCB, polonyum-210 kullanan ilk Orion-1 RTG cihazı olan Kosmos-84 uydusunu fırlattı.
Daha sonra, iki süper güç, çeşitli amaçlar için uzay teknolojisi oluşturmak için RTG'leri aktif olarak kullandı. Örneğin, son yıllarda bir dizi Mars gezgini, radyoaktif elementlerin bozunmasıyla güçlendirildi. Aynı şekilde Güneş'ten uzaklaşan görevlerin de güç kaynağı sağlanmaktadır.
Yarım yüzyıldan fazla bir süredir RTG'ler, aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi alanda yeteneklerini kanıtlamıştır. uzay endüstrisinde, ancak belirli görevler için özel bir araç olarak kaldılar. Ancak böyle bir rolde radyoizotop üreteçleri endüstrinin gelişmesine, araştırmaya vb. katkı sağlar.
nükleer roket
Uzay programlarının başlamasından kısa bir süre sonra, önde gelen ülkeler bir nükleer roket motoru yaratma konusunu çözmeye başladılar. Farklı çalışma prensipleri ve farklı faydaları olan farklı mimariler önerilmiştir. Örneğin, Amerikan projesinde Orion, hızlandırmak için düşük güçlü nükleer savaş başlıklarının şok dalgasını kullanan bir uzay aracı önerildi. Ayrıca, daha tanıdık bir görünüme sahip tasarımlar üzerinde çalışıldı.
Ellili ve altmışlı yıllarda, NASA ve ilgili kuruluşlar NERVA (Roket Araç Uygulaması için Nükleer Motor) motorunu geliştirdi. Ana bileşeni açık çevrim bir nükleer reaktördü. Sıvı hidrojen formundaki çalışma sıvısının reaktörden ısıtılması ve memeden püskürtülmesi, itme yaratılması gerekiyordu. Bu tür bir nükleer motor, kullanımda daha tehlikeli olmasına rağmen, tasarım performansında geleneksel kimyasal yakıt sistemlerine göre daha üstündü.
NERVA projesi, çeşitli bileşenlerin ve tüm montajın testine tabi tutulmuştur. Testler sırasında motor 28 kez çalıştırıldı ve yaklaşık 2 saat çalıştı. Özellikler doğrulandı; önemli bir sorun yoktu. Ancak, proje daha fazla gelişme almadı. Altmışların ve yetmişlerin başında, Amerikan uzay programı ciddi şekilde kısıtlandı ve NERVA motoru terk edildi.
Aynı dönemde SSCB'de de benzer çalışmalar yapıldı. Gelecek vaat eden bir proje, çalışma sıvısını sıvı hidrojen şeklinde ısıtan bir reaktörlü bir motorun kullanılmasını önerdi. Altmışlı yılların başında, böyle bir motor için bir reaktör oluşturuldu ve daha sonra ünitelerin geri kalanında çalışmalar başladı. Uzun bir süre çeşitli cihazların test edilmesi ve geliştirilmesi devam etti.
Yetmişlerde, bitmiş RD-0410 motoru bir dizi ateşleme testinden geçti ve ana özellikleri doğruladı. Ancak, yüksek karmaşıklık ve riskler nedeniyle proje daha fazla geliştirilemedi. Yerli roket ve uzay endüstrisi "kimyasal" motorları kullanmaya devam etti.
Uzay römorkörleri
Amerika Birleşik Devletleri'nde ve ülkemizde daha fazla araştırma ve tasarım çalışması sırasında, NERVA veya RD-0410 tipi motorların kullanılmasının uygun olmadığı sonucuna vardılar. 2003 yılında NASA, nükleer santralli bir uzay aracı için temelde yeni bir mimariyi test etmeye başladı. Projeye Prometheus adı verildi.
Yeni konsept, gemide tam teşekküllü bir reaktöre sahip bir uzay aracının inşasını önerdi, elektrik ve bir iyon jet motoru sağladı. Böyle bir cihaz, uzun mesafeli araştırma görevlerinde uygulama bulabilir. Bununla birlikte, "Prometheus" un geliştirilmesinin aşırı derecede pahalı olduğu kanıtlandı ve sonuçların yalnızca uzak gelecekte olması bekleniyordu. 2005 yılında, proje umut eksikliği nedeniyle kapatıldı.
2009 yılında, benzer bir ürünün geliştirilmesi Rusya'da başladı. "Taşıma ve Güç Modülü" (TEM) veya "uzay römorkörü", bir ID-500 iyon motoruyla birleştirilmiş bir megavat sınıfı nükleer enerji santralini alacak. Uzay aracının Dünya yörüngesinde monte edilmesi ve çeşitli yüklerin taşınması, diğer uzay araçlarının hızlandırılması vb.
TEM projesi, maliyetini ve zamanlamasını etkileyen oldukça karmaşıktır. Ayrıca, çok sayıda organizasyon sorunu vardı. Bununla birlikte, onda birinin ortalarında, TEM'in bireysel bileşenleri test için çıkarıldı. Çalışmalar devam ediyor ve gelecekte gerçek bir "uzay römorkörünün" ortaya çıkmasına neden olabilir. Böyle bir aparatın yapımı yirmili yılların ikinci yarısı için planlanmıştır; devreye alma - 2030'da
TEM, ciddi zorlukların olmaması ve tüm planların zamanında yerine getirilmesi durumunda, hizmete sunulan sınıfının dünyanın ilk ürünü olabilir. Aynı zamanda, rakiplerin zamanında ortaya çıkma olasılığını hariç tutarken belirli bir zaman aralığı vardır.
Perspektifler ve sınırlamalar
Nükleer teknolojiler, roket ve uzay endüstrisi için büyük ilgi görüyor. Her şeyden önce, farklı sınıflardaki enerji santralleri faydalı olabilir. RTG'ler zaten uygulama bulmuş ve bazı alanlarda sağlam bir şekilde yerleşmişlerdir. Büyük boyutları ve kütleleri nedeniyle tam teşekküllü nükleer reaktörler henüz kullanılmamaktadır, ancak bu tür ekipmanlara sahip gemilerde halihazırda gelişmeler bulunmaktadır.
Birkaç on yıl boyunca, önde gelen uzay ve nükleer güçler, bir dizi orijinal fikir üzerinde çalıştı ve pratikte test etti, uygulanabilirliklerini belirledi ve ana uygulama alanlarını buldu. Bu tür süreçler bugüne kadar devam ediyor ve muhtemelen yakında pratik nitelikte yeni sonuçlar verecek.
Unutulmamalıdır ki nükleer teknolojiler uzay sektöründe yaygınlaşmamıştır ve bu durumun değişmesi pek olası değildir. Aynı zamanda, belirli alanlarda ve projelerde faydalı ve umut verici oldukları ortaya çıkıyor. Ve bu nişlerde mevcut potansiyel zaten gerçekleştiriliyor.
