Ydinkäyttöiset risteilyohjukset? Yhdysvallat kehitti niitä jo 1950-luvulla.
Venäjän presidentti Vladimir Putin puhui liittovaltion neuvostolle 1. maaliskuuta 2018 lähettämässään strategisissa aseissa, jotka pystyvät neutraloimaan Yhdysvaltain ohjuspuolustusta. Kaksi tyyppiä edellä mainituista aseista lupaa olla ydinaseita: aiemmin paljastettu mannertenvälinen torpedo ja risteilyohjus.
Kuten Putin sanoi:”Olemme aloittaneet sellaisten uudentyyppisten strategisten aseiden kehittämisen, jotka eivät käytä ballistisia lentoreittejä liikkuessaan kohteeseen, ja siksi ohjuspuolustusjärjestelmät ovat hyödytöntä ja yksinkertaisesti merkityksettömiä taistelussa niitä vastaan. Yksi niistä on pienikokoisen erittäin voimakkaan ydinvoimalaitoksen luominen, joka sijaitsee risteilyohjuksen rungossa, kuten uusimman ilma-aluksen laukaisemassa X-101-ohjus tai amerikkalainen Tomahawk, mutta tarjoaa samalla kymmeniä kertoja suuremman lentomatkan, joka on käytännössä rajaton Tämä matalalla lentävä, salamyhkäinen risteilyohjus, jolla on ydinasepään, jolla on käytännössä rajoittamaton kantama, ennakoimaton lentotie ja kyky ohittaa sieppauslinjat, on haavoittumaton kaikille olemassa oleville ja tuleville ohjuspuolustus- ja ilmapuolustusjärjestelmille."
Sotilaalliset viranomaiset ja aseriisunnan asiantuntijat eivät voineet uskoa korvansa. "Olen edelleen uupunut", sanoi Venäjälle erikoistuneen Rand Corporationin tutkija Edward Geist haastattelussa National Public Radio (NPR): "En usko, että he bluffaavat, että tämä asia on jo läpäissyt testit. Mutta se on silti hämmästyttävää."
Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun hallitus on ryhtynyt kehittämään ydinkäyttöisiä strategisia aseita. Useita vuosikymmeniä sitten Yhdysvallat yritti jo luoda ydinmoottoria - ensin pommi-prototyypille ja sitten hypersonic-risteilyohjukselle. Yhdysvallat harkitsi jopa ydinvoimaloita käyttäviä avaruusraketteja - mutta puhumme tästä hulluista tarinoista seuraavan kerran Project Orionin kanssa. Kaikista näistä ohjelmista luovuttiin lopulta, koska niitä pidettiin toteuttamattomina.
Kyllä, ja vielä yksi pieni ongelma: radioaktiivinen pakokaasu suuttimesta.
Joten kun Putin ilmoitti onnistuneista testeistä, ajattelimme aiempia ydinvoimakokeita. Onko todella mahdollista luoda pieni ydinreaktori, joka on riittävän tehokas risteilyohjuksen työntämiseen? Voimaa laskettaessa rikkoimme kaikki päämme ja laskimet ja päätimme neuvotella ydinfysiikan asiantuntijoiden kanssa.
Suoraan sanottuna, kaikki eivät ole varmoja siitä, että Venäjä on todella edistynyt risteilyohjusten luomisessa ydinvoimajärjestelmien kanssa. On kuitenkin enemmän kuin tarpeeksi näyttöä siitä, että he todella yrittävät. Puolustusministeriön lähde, joka halusi pysyä nimettömänä, kertoi äskettäin Fox Newsille, että Venäjä oli jo suorittanut ohjuskokeita arktisella alueella. Muiden lähteiden mukaan moottoreita kehitetään edelleen ja että ydinvoimalaitoksen on vielä toteutettava.
Mainosvideo:
Lentävä atomivoima on teoriassa mahdollista, mutta tämä ajatus on huono useista syistä. Jotta näemme kuinka todellinen (ja kamala!) Tämä on, käydään läpi tämän toteutettavissa olevan, mutta täysin hullu ajatuksen historiaa.
Syyttää Enrico Fermiä kaikesta
Lentävien ydinreaktorien historia alkoi vuonna 1942.
"Enrico Fermi ja hänen yhteistyökumppaninsa Manhattan-projektissa ovat keskustelleet atomienergian käytöstä lentokoneissa ja raketeissa ensimmäisen ydinreaktorin rakentamisen jälkeen vuonna 1942", kirjoitti fyysikot Robert Bussard) ja R. D. Delauer (RD DeLauer) kirjassa "Ilma-alusten ja rakettien ydinmoottorit". Muutettuaan Los Alamosin laboratorioon Fermi ja hänen toverinsa harkitsivat muita tapoja käyttää ydinvoimaa pommien lisäksi - johtaen ainutlaatuiseen ydinvoimalla toimivaan rahtialukseen NS Savannah.
Ennen kuin säteilyn kielteisiä vaikutuksia havaittiin, ydinvoimaloiden voimalaitoksia pidettiin lupaavana ideana, koska mikään ei ylitä ydinreaktion voimaa. Useimmissa tapauksissa ydinvoima yksinkertaisesti korvasi aiemmin käytetyn lämmönlähteen. Joten niin käy esimerkiksi voimalaitoksissa ja laivareaktorissa, joissa aiemmin poltettiin hiiltä tai muuta polttoainetta - noina vuosina merivoimissa oli vielä sanonta "kuuma kivi liikuttaa venettä". Teoriassa sama periaate koskee lentokoneita, mutta lennolle vaadittava paino-työntövoima-suhde edellyttää, että reaktori on kevyempi ja kompakti.
Vuonna 1946 Fermin idea ydinkäyttöisestä lentokoneesta kehittyi täysimittaiseksi ydinvoimaloiden lentokoneohjelmaksi (NEPA Project), jota armeija rahoitti. Armeijan ja ilmavoimien Fairchildilta tilaaman toteutettavuustutkimuksen arvo oli 10 miljoonaa dollaria - ja se oli erittäin tuottoisa hankinta jopa inflaatioon sopeutumisen jälkeen.
Ryhmä tutkijoita Massachusetts Institute of Technologystä (MIT), kutsunut atomienergiakomission (AEC, asianomaisen ministeriön edeltäjä), päätteli, että ydinlentokoneiden moottori voidaan rakentaa, mutta se vie "vähintään 15 vuotta" ja maksaa myös miljardin dollarin … Totta, tiedemiehet lisäsivät, että jos hallitus pitää kustannuksia perusteltavana, sen tulee heti investoida kehityksen aloittamiseen mahdollisimman pian.
Vuonna 1951 NEPA: n atomilento-ohjelma yhdistettiin vastaavaan atomienergiakomission alaisuudessa, jotta voitaisiin keskittyä siihen, mitä MIT: n tutkijat pitivät realistisimpana mahdollisuutena: miehitetyn lentokoneet.
Siksi Fermi-hanke oli vain alkuosa armeijan budjetin kolossaalisille menoille, joita seurasi yli kolme vuosikymmentä. Yhdysvaltojen ilmavoimien ja atomienergiakomission eri aloitteisiin käytettiin yhteensä yli miljardi dollaria. Mutta yhtään atomitasoa ei rakennettu.
Tavanomaisissa suihkumoottoreissa polttoaine poltetaan kuuman paineilman lämmittämiseksi, joka sitten poistetaan suuttimen läpi työntövoiman aikaansaamiseksi. Koska se palaa, kuuma palamiskaasu pyörii turbiineja, jotka tuottavat mekaanista energiaa tulevan ilman puristamiseksi lisäämällä työntövoimaa.
General Electricin Boeing 777: lle rakentaman jättiläisen GE90-turboahtimoottorin maksimiteho on 117 MW ja työntövoima 127 900 lb (noin 568 kN). Useimmat nykyään käytössä olevat suihkumoottorit ovat paljon vähemmän tehokkaita. Pratt & Whitney on kehittänyt JT3D-moottorin B-52 (B-52) -pommittajille, jonka työntövoima on 17 000 puntaa (76 kN), joten vaaditaan yhteensä kahdeksan. Vuonna 1951 viimeinen nauraus oli J47-GE-moottori B-47-pommikoneelle, kapasiteetti 7,2 MW ja työntövoima 5200 puntaa (23 kN). Ja samaan aikaan hän söi paljon polttoainetta.
Ydinvoimalla käytettävässä suihkumoottorissa polttoainesäiliöt, joita käytetään polttoaineen polttamiseen, korvataan lämmöllä ydinreaktorista - niitä voi olla useita kytkettynä jokaiseen turbiinimoottoriin tai voi olla yksi suuri keskitetty moottori, joka syöttää useita turbiineja samanaikaisesti. Pieniä reaktoreita voidaan käyttää moottorien luomiseen, joilla on suurempi työntövoima ja poistettava polttoaineen tarve.
Ydinmoottoreita koskevan strategisen ilmailukomennon intohimo vuonna 1950 on kiistaton: lämpötila ydinreaktorissa on paljon korkeampi kuin polttoaineen polttoaine, joten niiden perusteella on potentiaalisesti mahdollista luoda supervoimaisia lentokoneita, jotka pystyvät suorittamaan yliäänen tai jopa yliäänen. Sellaisilla nopeuksilla Neuvostoliitolla ei yksinkertaisesti ollut mitään mahdollisuutta siepata niitä.
Kaksi ryhmää osallistui ohjelmaan atomikoneiden luomiseksi: 1) General Electric ja Convair, 2) Pratt ja Whitney ja Lockheed. General Electric ja Pratt & Whitney olivat mukana varsinaisissa moottoreissa, kun taas Convair ja Lockheed kehittivät lentokoneiden rungot tulevia moottoreita varten. Lisäksi kehitykseen osallistuivat Oak Ridgen kansallinen laboratorio ja kansallisen ilmailuneuvonnan alainen ryhmä (NACA, NASAn edeltäjä). Jälkimmäinen kasvattaa myöhemmin Lewisin lentokoneiden laboratoriota, joka tunnetaan nykyään Glennin tutkimuskeskuksena.
Ensisijainen tehtävä oli tietysti todistaa, että ydinreaktorit ovat periaatteessa turvallisia. Tätä varten ilmavoimat aloittivat vuonna 1951 lennot B-36-rauhantekijän erityisesti suunnitellulla muunnelmalla, joka oli varustettu Oak Ridgessä kehitetyllä testireaktorilla. Seuraavien vuosien aikana ilma-alus NB-36 "The Crusader" (NB-36H "The Crusader") teki 47 lentoa vakuuttaen kehittäjät lentojen turvallisuudesta ydinreaktorilla.
Tuolloin neuvostoliitot olivat hiukan Yhdysvaltojen takana atomimoottorikilpailussa. Vaikka Neuvostoliiton atomipommin isä Igor Kurchatov ehdotti atomin työntövoiman mahdollisuuksien tutkimista jo 1940-luvun lopulla, täysimittainen projekti käynnistettiin vasta elokuussa 1955. Amerikkalaisen atomikoneen Neuvostoliiton analogi Tu-95, jossa on reaktori, suoritti ensimmäisen lennon vuonna 1961. Seurauksena lentävä atomilaboratorio teki 34 lajittelua, lähinnä vaimennetulla reaktorilla.
Suora tapa
"Lentävän reaktorin" menestyksen myötä atomiohjelma käynnistettiin täydellä teholla vuonna 1952. Vaikka ilmavoimat vetoivat General Electriciin, Pratt & Whitney saivat myös”jokaisen palomiehen” rahoitusta, jos ensimmäinen yritys epäonnistuu. Tämän seurauksena yritykset kulkivat perustavanlaatuisesti erilaisia polkuja.
General Electric valitsi suorimman. Se on avoin järjestelmä, jossa lämpö reaktorista vapautuu suoraan sen läpi kulkevaan ilmaan. Teknisesti tämä muotoilu on yksinkertaisempaa, ja GE-insinöörit (yhdessä ilmavoimien kanssa) pitivät sitä nopeimpana tieksi voittoon. Kuitenkin avoimen järjestelmän avulla moottorin läpi kulkeva ilma heitetään yksinkertaisesti ulos toisesta päästä ja täytetään radioaktiivisilla hiukkasilla. (Myöhemmin neuvostoliitot seuraavat samaa polkua).
General Electric -hanke, jolla pyrittiin luomaan hybridi ydinvoimalla käytettävä suihku, sai nopeasti vihreän valon, mutta ilmavoimat keskeyttivät sen vuonna 1954. Nyt pääpaino oli puhtaasti atomipommittajan, nimeltään WS-125A, luomisessa. Lopulta General Electric vaihtoi pyrkimykset epäonnistuneesta P-1-projektista sarjaan maapallon demonstraatiomalleja, jotka luotiin Idahon kansallisen laboratorion atomienergiakomission siipien alla.
Kaksi ensimmäistä koetta, nimeltään HTRE-1 ja HTRE-2, arvioitiin paneelin onnistuneeksi. Ensimmäinen prototyypeistä lanseerattiin tammikuussa 1956. Siinä käytettiin muunnettua GE J47 -suihkumoottoria, jonka reaktorin teho oli 20,2 MW. Todellisuudessa reaktorin lämpöteho ei ylittänyt 15 MW. Täydellä teholla reaktorista poistuva ilma lämmitettiin lämpötilaan 723 ° C. Aluksi käytettiin vesijäähdytystä.
Silti HTRE-1: n ilmavirta oli vain puolet tavanomaisen, ei-ydinvoimaisen J47: n nopeudesta. Lisäksi lentopetrolia vaadittiin edelleen turbiinien käyttämiseen ennen ydinvoimaan siirtymistä.
Parannettu versio nimettiin HTRE-2. Sille on testattu monia uusia komponentteja yrittää lisätä ilmavirtaa. NASA: n raportin mukaan HTRE-2-testit "ovat vahvistaneet, että fissiokappaleiden vapautumisnopeus atomimoottorissa on hyväksyttävissä rajoissa".
HTRE-3: n, joka sopii kooltaan tavanomaiseen lentokoneen moottoriin, näkymät olivat hyvät. HTRE-3 oli 100% ilmajäähdytetty ja reaktorissa oli kiinteä neutronimoderaattori, joka oli valmistettu hydratusta zirkoniumista tehon ja painosuhteen parantamiseksi. Reaktori oli vaakasuora ja käytti kahta turbo-moottoria.
Lokakuussa 1956 HTRE-3 kokenut dramaattisen virran nousun, joka osittain sulatti ja vaurioitti kaikkia polttoainesauvoja. Onnettomuus tapahtui toimiessaan pienellä teholla jäähdytyselementtien tarkistamiseksi. Onnettomuuden aikaan vain pari sähköpuhallinta tarjosi jäähdytystä. Syynä pidettiin anturien väärää toimintaa eikä suunnitteluvirheitä. Samoin anturit antoivat väärän tehonlukeman, jonka seurauksena säätösauvat poistettiin liian myöhään. Joka tapauksessa tämä onnettomuus vaimensi ilmavoimien hajua - harvat ihmiset haluavat käsitellä reaktorin sulamista lennon aikana.
Joidenkin muutosten jälkeen HTRE-3: n testaus kuitenkin jatkui. Vuonna 1959 moottoria käytettiin ensimmäisen kerran yhdellä ydinpolttoaineella. Ilmavoimien luottamaa valtaa ei kuitenkaan koskaan saavutettu, kuten käy ilmi RAND: n puolustusministeriölle vuonna 1965 antamasta raportista. Maksimilämpötila, jonka HTRE-3 saavutti, oli vain 93 astetta korkeampi kuin HTRE-1.
Sillä välin ilmavoimat muuttivat pommi-ajatteluaan ja siirtyivät ponnistelunsa ohjusten laukaisuun tarkoitettuan "lentäväyn alustaan", nimeltään CAMAL. HTRE-3-työssä saavutettua teknistä kehitystä voitiin todennäköisesti käyttää myöhemmin peruutettuun X-6-pommikoneeseen (perustuu myös peruttuun B-36: een). Neuvostoliiton ilma-alusten liikevaihto kuitenkin vahvistui, ja ilmavoimat päättivät jälleen siirtyä atomipommittajan luomiseen.
Atomitason suunnittelu järjesti uuden kilpailun, jonka voitti "Convair" NX 2: llaan, joka on suunniteltu erityisesti ydinvoimalaitoksille. Vaaditun suorituskyvyn saavuttamiseksi ilmavoimat rohkaisivat General Electricia käyttämään keraamisia komponentteja korkeampien moottorin lämpötilojen ylläpitämiseksi. Vuoteen 1960 mennessä General Electric oli siirtynyt seuraavaan vaiheeseen: XNJ140E-1.
General Electricin asiakirjojen mukaan XNJ140E-1 -moottori suunniteltiin pitämään Mach 0,8 -risteilynopeus yli yhdeksän tuhannen kilometrin korkeudessa moottorin käyttöiän tuhannen tunnin ajan. Käyttötehon oletettiin olevan 50 MW, mutta sitä voidaan nostaa 112 MW: iin hätätilanteessa, vaikka tämä vähentäisi merkittävästi reaktorin käyttöikää. Suurimmalla sallitulla lentoonlähtöteholla työntövoima olisi ollut 50 900 puntaa - verrattuna Boeing 777 -moottoreihin, tämä ei todellakaan ole mitään, mutta 1960-luvulle se oli läpimurto.
General Electricin ei kuitenkaan tarvinnut ylpeillä kymmenen vuoden kehityksen hedelmistä. Vuonna 1961, kun kaikki oli melkein valmis esitykseen, presidentti John F. Kennedy lopetti atomiohjelman. Lähtevän Dwight Eisenhowerin hallinto halusi jäädyttää ohjelman, mutta Kennedyn neuvonantajat katsoivat, että atomitasolta olisi vielä vähän käytännöllistä järkeä. Päätettiin, että olisi parempi antaa nämä tehtävät mannertenvälisille ohjuksille ja sukellusveneiden käynnistämille ballistisille ohjuksille. Siellä oli edelleen strategisia pommikoneita, mutta niillä ei enää ollut yhtä tärkeää roolia amerikkalaisessa suojajärjestelmässä kuin 1950-luvulla.
Epäsuora polku
Kun General Electric kehitti lentokoneita, joille ei koskaan ollut tarkoitettu lentämistä, Pratt- ja Whitney-insinöörit Oak Ridge -laboratoriossa etsivät vaihtoehtoista reittiä ydinlentokoneiden perustamiseen (ja paljon vähemmän varoja). Työtä tehtiin sekä Oak Ridgessä että Connecticutin atomilaboratoriossa Middletownissa (CANEL). Kun General Electric rakensi suoran pyörän moottoreita, ne kulkivat liikenneympyrällä. Sen sijaan, että ilma pääsee kulkemaan suoraan reaktorin läpi, heidän lähestymistapaansa liittyi korkeapainejäähdytetty reaktori, jonka lämpöenergia johdettiin jäähdytysnesteen läpi ja ilmaa ilmaan.
Epäsuora sykli näytti houkuttelevalta, koska se eliminoi mahdollisesti vaarallisten radioaktiivisten hiukkasten päästöt. Siitä huolimatta matkalla oli merkittäviä teknisiä vaikeuksia, nimittäin kuinka lisätä tehokkuutta ja voiman ja painojen suhdetta ainakin joidenkin lentoominaisuuksien saavuttamiseksi.
PWAR-1-reaktoria käytettiin sulatetuilla suoloilla. Natriumfluoridi-, zirkoniumtetrafluoridi- ja uraanitetrafluoridisuolat sekoitettiin ja johdettiin reaktiokammion läpi toimimalla sekä polttoaineena että kylmäaineena; natriumia käytettiin toissijaisena kylmäaineena. Connecticutin laboratorio on myös kokeillut järjestelmiä, joissa käytetään muita kylmäaineita, kuten ylikriittistä vettä (jossa höyry pidetään erittäin korkeassa lämpötilassa, jolloin sen voi jäädä nestemäiseksi), natriumia ja litiumia.
PWAC-109-ylikriittinen vesireaktori rakennettiin Battelle-muistoinstituutin tuella ja aloitti testauksen vuonna 1954. Kuten Argonnen kansallisen laboratorion insinöörit huomauttivat, se ei ollut täysimittainen turboreaktoreiden moottori, vaan se oli ohjannut varaajia. PWAC-109: n mallissa käytettiin 410 megawatin ydinreaktoria, joka oli jäähdytetty vedellä paineissa jopa viisi tuhat psi ja pitäen vesipitoista nestettä lämpötiloissa, jotka ovat noin 815 astetta. Ylipaineen alaisena neste kulki turbiinin läpi, joka käytti ilmakompressoreita kanavapuhaltimille ja lämmitti sitten ilmaa kulkiessaan lauhdutinkelojen läpi. Tämä alensi veden lämpötilaa ennen palaamista reaktoriin vain 230 asteeseen. Kuumennettu paineilma poistui suuttimen läpi.
Nämä lämpötilat ovat vain pieni murto-osa nykyisissä polttomoottorissa saavutetuista lämpötiloista. Tavanomaisen turboreaktiivimoottorin polttokammio voi saavuttaa kaksi tuhatta astetta lämpötilan. PWAC-109-malli kuitenkin kompensoi tämän haitan korkeammalla turbiinin tehonsyötöllä kompressorille.
Myös vuonna 1954 ARE käynnistettiin Oak Ridgessä, ensimmäisessä sulan suolareaktorissa. Tämä menestys rohkaisi Pratt & Whitneyä kehittämään PWAR-1: tä, joka koottiin Oak Ridgessä ja testattiin nollateholla vuoden 1957 alkupuolella.
P&W J58 -suihkumoottorilla, jossa on litiumjäähdytteinen reaktori, työntövoima saavutettiin kuitenkin paljon vähemmän kuin ilmavoimat vaativat. Oak Ridge Laboratoryn tammikuussa 1960 antaman raportin mukaan PWAR-1: llä luotu suurin työntövoima olisi ollut 11 500 puntaa ja matalilla korkeuksilla. 6000 metrin kohdalla työntövoima olisi laskenut kokonaan 7500 puntaan.
Ilmavoimat valitsivat General Electric -reitin, kun taas Pratt & Whitney siirrettiin muihin tehtäviin, mukaan lukien SNAP-50-ydinvoimalaitosten kehittäminen käytettäväksi avaruudessa. Ei ole olemassa todisteita siitä, onko tämä projekti saatu päätökseen. Kaikki muut yritykset rakentaa ydinreaktoria lentokoneille tukahdutettiin presidentti Kennedyn aivohalvauksella pian virkaan ottamisen jälkeen.
Tuomiopäiväpolku
Ja vaikka atomikoneprojekti peruttiin, avattiin uusi, vähemmän omituinen luku atomimoottorin käytöstä - projekti Pluto.
Vuonna 1957, kun General Electric ja Pratt & Whitney tekivät vielä ydinpommittajiaan lentoon, Lawrence-säteilylaboratorio (Lawrence Livermore National Laboratoryn edelläkävijä) käynnisti erillisen ramjet (ramjet) -projektin. … Projektin nimi oli "Pluto", ja sen päätavoitteena oli luoda hypersonic-moottori strategiselle ydinvoimalaiselle risteilyohjukselle (SLAM).
SLAM: n piti käyttää navigointiin varjotutkimuksen varhaista versiota, ja sillä tulisi olla jopa kahdeksan ydinkärkiä pommitustason tarkkuudella. Lentäessä nopeudella Mach 3,5 Mach 5 ja hyökkäämällä matalalla korkeudella (Neuvostoliiton ilmapuolustutkien välttämiseksi), raketti itsessään aiheuttaisi iskuaallon, joka voi vahingoittaa rakennuksia maassa, vaikka moottorin radioaktiiviset pakokaasut huomioon ei otettaisi. SLAM oli tarkoitus käynnistää laukaisuajoneuvolla, jonka jälkeen raketti pystyi lentämään useita kuukausia korkeudessa, kuten Damoclesin miekka, joka on milloin tahansa valmis putoamaan itäblokkiin.
Ramjet-moottoreissa ei ole kompressoria, vaan ne "lävistävät" ilman omalla nopeudellaan, ja kaikki lämmitettyjen kaasujen energia siirtyy suuttimien läpi. Käynnistämiseksi ramjet-moottorit vaativat kuitenkin kantoraketin.
Atomimäntämoottorissa kaikki lämpö tulee itse ydinreaktorista: edes turbiinin siivet eivät häiritse ydinpartikkeleiden vapautumista. Suunnittelu on pelottavan yksinkertainen, ja siellä todella on jotain pelättävää, koska mäntimet ovat tehokkaimpia matalilla korkeuksilla, joissa ilma on eniten puristuksessa ja vaatii vähiten ylimääräistä puristamista, mikä johtaa laajoihin kiinteiden radioaktiivisten hiukkasten päästöihin, jotka myöhemmin saapuvat maahan. Toisin sanoen, et voi laukaista sellaista ohjuutta liittoutuneen alueen läpi.
Kun Kennedy oli sulkemassa atomiohjelmaa, Livermore-kehittäjät olivat viimeistelyssä koelaitoksen rakentamista Jackass Flatsissa Nevadan ydintestauspaikalla (tunnetaan myös nimellä Site 25). Aikaisemmin Jackass Flats suoritti kaikenlaisia ydin- ja ballististen ohjusten testejä sekä köyhdytettyä uraania sisältäviä asejärjestelmiä. Nyt tästä alueesta oli tarkoitus tulla laboratorio yhä uudelle hauskaprofessorille: Orionin ydinvoimalla toimiva avaruusalusprojekti.
Yhteistyössä risteilyohjusten kehittämisen edelläkävijänä toimineen lentoyhtiön Vought kanssa Livermoren tutkijat määrittivät räjähdysmoottorille asetettavat vaatimukset: 162 senttimetriä pitkä, halkaisijaltaan 144 senttimetriä, vajaat 60 kiloa uraania ja 600 MW tehoa reaktorin keskilämpötila on 1 277 celsiusastetta.
Tehotiheydellä 10 MW / kuutiojalka reaktori, nimeltään Tory, olisi todella hirviö, jolla on erittäin matala suojaus ja joka lähettäisi valtavia määriä gammasäteilyä. Coors, saman niminen kolorado-panimo jättiläinen, on kehittänyt erityisen keraamisen polttoainesauvan muotin kestääkseen lämmön.
14. toukokuuta 1961 avattiin atomien "räjähdyksen" ensimmäinen prototyyppi, Tory-IIA. Jos jotain meni pieleen, tutkijat ja insinöörit tarkkailivat laukaisua maileilta etäisyydeltä käsillä olevan ydinbunkkerin avulla kahden viikon veden ja ruoan kanssa.
Livermore-tutkijat käyttivät öljylähdeputkiin varastoitua paineilmaa simuloimaan ilmaa, jonka moottori kuluttaisi lennon aikana suurimmalla nopeudella. Esilämmitetty 506 celsiusasteeseen, ilmaa syötettiin suoravirtaiseen reaktoriin 316 psi: n paineessa ilmanotto-olosuhteiden simuloimiseksi lentäessä Mach 4+: llä. Koska reaktorissa ei toimitettu edes sellaisia perustietoja kuin suojaus, moottori asennettiin kauko-ohjattavaan kiskovaunuun, jonka purkamisen piti myös tapahtua kauko-ohjauksella erityisessä huoneessa.
Tory-IIA-testin onnistuneen testaamisen jälkeen Livermore-tutkijat saivat ilmavoimien sopimuksen valmiin mallin testaamiseksi. Alkuperäinen versio, IIB, kuitenkin hylättiin ennen testausta, ja uutta prototyyppiä kehitettiin, jonka suunnittelu vastaisi paremmin asiakkaan toiveita. Toukokuussa 1964 Tory-IIC lanseerattiin ja se pysyi ilmassa 292 sekuntia - niin kauan kuin 1,2 miljoonaa puntaa putkiilmaa riitti.
Vaikka testit olivat onnistuneita, puolustusministeriö peruutti ohjelman kesäkuussa 1964, kun SLAM-hanketta pidettiin "liian provosoivana" - jos se olisi onnistunut, se olisi saanut neuvostoja tekemään jotain vastaavaa.
Neuvostoliiton tapa
Kuten Yhdysvallat, Neuvostoliitto työskenteli atomikoneessa useiden kilpailevien suunnittelutoimistojen kautta. Neuvostoliitot, kuten valtiot, yrittivät kahta polkua - mutta mikään niistä ei onnistunut.
Ensimmäisen yrityksen Myasishchev Design Bureau teki vuonna 1955. M-60-merkinnällä saatu projekti perustui M-50-ääni-pommittajaan (Naton luokittelurajan mukaan). Sen oli tarkoitus käyttää ramjet-turbomoottorimoottoreita, mutta suunnittelussa oli useita perustavia puutteita, ja ylikuormituslentoon riittävää työntövoimaa ei koskaan saatu. Projekti päättyi vuonna 1959.
Ainoa kerta, kun M-60 nousi lentoon, oli Aviation Week -lehden sivuilla, joka julkaisi vuonna 1958 lentokoneiden piirustukset artikkelissa, joka koski ylimääräisen atomipommittajan neuvotteluja Neuvostoliitossa. Mutta se oli heittäminen, taitava taki "linden".
Myasishchev-idean pysähtymisen jälkeen Tupolev Design Bureau ehdotti vaatimattomampaa vaihtoehtoa: Tu-85: n muutosta lisäämällä lentomatkaa. Se sai nimen Tu-119 ja itse asiassa se oli hybridi, jolla oli kaksi petroliinin voimanlähteenä olevaa NK-12-turboprop-moottoria ja kaksi atomimoottorista NK-14A-moottoria. Rakenteellisesti NK-14A-moottorit olivat samanlaisia kuin Pratt & Whitney -malli lämmönvaihtimilla. Keskitetyn reaktorin piti tuottaa voimaa potkurin / kompressorin siipien pyörittämiseksi ja turbopropin purkaaman ilman kuumentamiseksi.
Kuten Yhdysvaltojen tapauksessa, Tu-119-hanke kuitenkin päättyi, koska perinteisten lentokoneiden tehokkuus lisääntyi, mannertenväliset ballistiset ohjukset vähensivät kaukopommittajien kysyntää tyhjäksi, ja budjettirajoitukset (jopa Neuvostoliiton olosuhteissa) eivät sallineet niin kalliita ja hyödytöntä leluja. … Neuvostoliitot eivät edes alkaneet rakentaa ydinvoimalla toimivia risteilyohjuksia.
Ydinvoiman jälkeinen maailma?
Tietenkin idea atomiläisyydestä ei loppunut siihen. NASA jatkoi ydinvoimalähteiden käyttämien rakettien kehittämisen rahoittamista 1960- ja jopa 1970-luvulla. Keskustelu tällaisen tekniikan toteutettavuudesta jatkuu tänään, mutta jo suhteessa planeettojenvälisiin lentoihin. Useimmat ovat kuitenkin yhtä mieltä siitä, että ydinlaitosten käyttö maapallon ilmakehän sisällä on liian suuri edes sen arvioimiseksi puhtaasti teoreettisesti. Ainakin niin oli, kunnes Venäjän federaation johto päätti, että Yhdysvallat yritti loukata ydinpariteettia.
Ei ole vielä selvää, onko Putinin mainitsema ydinase ohittanut minkään testin. Venäjän armeijan teollisuuskompleksin lähellä oleva lähde kertoi Vedomosti-sanomalehdelle, että testien aikana ydinlaitosta edustaa malli. Venäjä ei kuitenkaan näytä toimivan tiiviissä yhteistyössä miniatyyrien kanssa.
Minireaktoritekniikka on edistynyt huomattavasti viimeisen vuosikymmenen aikana. Yhdysvaltain armeija on harkinnut modulaaristen minireaktorien käyttöä korkeaenergiaisten aseiden ja tukikohtien voimistamiseen ulkomailla. Muut maat, mukaan lukien Venäjä, jatkavat sulan metallin kanssa jäähdytettyjen reaktorien tutkimusta. On huhuja, että Putinin mainitsemassa atomitorpedossa Status-6 on lyijy-vismuttijäähdytysneste.
Putin sanoi, että "innovatiivisen ydinlaitoksen" Status-6-testit valmistuivat joulukuussa 2017, tiivistäen "monivuotisen jakson". Lisäksi Venäjä kehittää uusia lyijy-vismuttijäähdytysnesteita laivaston tarpeisiin. Projektien "Lira" (NATO-luokitus "Alfa") sukellusveneissä oli nestemäinen metallijäähdytysneste. Niitä on vaikea käyttää, mutta niiden teho / paino-suhde on korkea. Ensimmäinen tämän tyyppinen testireaktori (KM-1 Sosnovy Borissa) poistettiin käytöstä vuosi sitten ja korvattiin uudentyyppisellä reaktorilla.
Lyijy-vismuttireaktorin teho / painosuhde voi olla ihanteellinen pienelle sukellusveneelle, mutta kaukana ideaalista rakettimoottorille. Risteilyohjuksen ylläpitämiseen tarvittava työntövoima ei kuitenkaan ollut lähellä hypersonic-ohjuksen tai edes subonic-pommikoneen vaadittua työntövoimaa.
Tomahawkin risteilyohjetta ajava Williams F107 -turboahtimoottori tuottaa 3,1 kilotonnia (700 lb) työntövoiman. Jotta Tomahawk saavuttaa ajonopeuden 890 km / h, tarvitaan noin 766 kW energiaa. Illinoisin teknillisen instituutin fysiikan professorin ja energia-asiantuntijan Jeff Terryn mukaan tämä sopii hyvin nykyisen sukupolven pienten ydinreaktorien potentiaaliseen tehoalueeseen. "Yksi megawatti on varmasti saavutettavissa", Terry sanoi viitaten Oakbridge National Laboratoryn korkeavirtaisen 85 megawatin isotooppireaktorin ytimeen "oluetyypin koon".
Jos venäläiset vielä nimeämättömän ydinristeilyohjuksen moottorin kehittäjät huolehtisivat säteilysuojelusta yksinomaan laitteiden täyden toiminnan vuoksi, se voisi hyvinkin sisällyttää suunnittelussaan pienen ydinreaktorin. Rakettia voidaan laukaista kiihdyttimellä ja odottaa nopeuden nousua reaktorin siirtämiseksi kriittiseen tilaan, kuten SLAM: n tapauksessa on suunniteltu.
Pelotteen kannalta ydinristeilyohjukset ovat epävakautta aiheuttava ase. Ei ole varmaa, että Yhdysvaltojen varhaisvaroitusjärjestelmät havaitsevat sen käynnistämisen, ja sen lentoreitti on pitkä ja arvaamaton. Lisäksi se voidaan käynnistää useita päiviä tai jopa viikkoja ennen aiottua hyökkäystä välttäen tarkoituksellisesti alueita, joista se löytyi. Viimeinkin ohjus voi tulla suunnasta, josta Yhdysvallat odottaa vähiten ydinaseen hyökkäystä. Mutta jos tämän ohjuksen suunnittelu osoittautuu "suoraksi", kuten SLAM: lle on tarkoitettu, se jättää ydinsumman taakse riippumatta siitä, suorittaako se tehtävänsä vai ei. Toisin sanoen, kuten amerikkalaiset sotilassuunnittelijat havaitsivat 1960-luvulla, ydinristeilyohjukset ovat provosoiva ase, ja siksi ne soveltuvat paremmin ensimmäiseen iskuun kuin ydinvoimavaroihin.
Sean Gallagher on Ars Techin tietotekniikan ja kansallisen turvallisuuden toimittaja. Entinen armeija, järjestelmänvalvoja ja verkkointegraattori. Hänellä on 20 vuoden toimittajakokemus. Asuu ja työskentelee Baltimoressa, Marylandissa.