«Буревестник»: как работает крылатая ракета с ядерным двигателем и в чем её уникальность

Работы над ядерными ракетными двигателями стартовали в обеих сверхдержавах еще в 50-х годах прошлого века. В СССР одним из первых документов стало постановление правительства от 20 ноября 1953 года, которое назначало академика М.В. Келдыша научным руководителем работ по созданию крылатых ракет, в том числе и с использованием атомной энергии. А уже в 1956 году начались проработки по баллистической ракете дальнего действия с атомным двигателем. Гонка началась.

Королев, Глушко, Лейпунский

К проекту подключили самых ярких умов эпохи. Главным конструктором ракеты стал Сергей Королев, двигатель поручили Валентину Глушко, а научным руководителем работ по реактору — Александру Лейпунскому. Если первые два имени у всех на слуху, то Лейпунский — менее известный, но не менее важный герой этой истории. Именно он стоял у истоков создания реакторов на быстрых нейтронах, преимущества которых для крылатых ракет мы обсудим чуть позже.

Теоретические исследования подтвердили: сделать такое можно. Но к середине 60-х стало ясно, что обычные химические двигатели решают все военные задачи не менее эффективно и гораздо дешевле. Однако проект не закрыли. Его бережно сохраняли до 90-х годов — уже с прицелом на дальний космос. Луна, Марс… Мечты были масштабными.

Двигатель для Луны и Марса

В воронежском КБ «Химавтоматика» в 1965 году приступили к созданию ЯРД РД-0410 (он же «Иргит»). В его основе был реактор на тепловых нейтронах, а рабочим телом служил водород, который, проходя через активную зону, превращался в радиоактивный выхлоп. Сейчас это звучит дико, но тогда на такие «мелочи» смотрели проще.

Аналогичный американский проект «Плутон» в 60-х закрыли вовсе не из-за экологии. Советский же двигатель был довольно компактным — около 3,5 метров в высоту и 1,6 в диаметре. По данным КБХА, изготовили три десятка таких двигателей, и в 1978–1981 годах они успешно прошли огневые испытания на Семипалатинском полигоне. Но в 1988 году работы свернули. Почему? Страна стояла на пороге распада, и ей было уже не до полетов на Марс. Однако школа, знания и технологии остались. Именно от этого наследия и оттолкнулись создатели «Буревестника».

Чем хорош и плох реактор на быстрых нейтронах

О том, какой именно двигатель стоит на новой ракете, официально не говорят. Но кое-что очевидно.

• Во-первых, у «Буревестника» есть твердотопливный ускоритель — на видео старта хорошо виден его характерный выхлоп.
• Во-вторых, ядерный двигатель явно работает по замкнутому циклу, не загрязняя всё вокруг радиацией. Иначе после испытаний с Новой Земли западные СМИ подняли бы невероятный шум о радиоактивном следе. А его не было.

Логично предположить, что в основе — реактор на быстрых нейтронах. И вот почему: его эффективность использования топлива — 30%, а у реакторов на тепловых нейтронах — всего 3%. КПД тоже выше: 55% против 35%. В чём секрет? Быстрые нейтроны расщепляют не только уран-235, но и уран-238, которого в топливе подавляющее большинство. Более того, в процессе оба изотопа превращаются в плутоний-239, который затем сам становится топливом. Это почти вечный двигатель, если не вдаваться в детали.

Тепловые же нейтроны «работают» только с ураном-235 (его в топливе всего 2–4%) и плутонием. Значительно менее эффективно.

Но если всё так здорово, почему в мире всего два промышленных реактора на быстрых нейтронах (оба в России, на Белоярской АЭС) и 15 исследовательских? Потому что их конструкция невероятно сложна. Быстрые нейтроны реже попадают в ядро, поэтому нужна система отражателей, чтобы «возвращать» промахнувшиеся частицы в работу. Нужно топливо высокой плотности. И, наконец, в качестве теплоносителя не подходит вода — она замедляет нейтроны. Используют жидкий металл: натрий, свинец или их сплав.

В компактных установках, как правило, берут натрий. У него удобная температура плавления (около 98 °C) и кипения (883 °C). Но главное — он легче. Удельный вес натрия — 0,97 г/см³, а свинца — более 11 г/см³. В авиации и ракетостроении каждый грамм на счету.

Что мы знаем о «Буревестнике»

Известные параметры: дозвуковая скорость и практически неограниченная дальность полета. Последнее означает, что ракета может месяцами, если не годами, находиться в воздухе. Её габариты: около 12 метров в длину на старте и 9 — после сброса ускорителя, с эллиптическим сечением корпуса диаметром до 1,5 метра.

Насколько долго может летать ракета с ядерным воздушно-реактивным двигателем?

Грубо говоря — годы. Сравним с мирными проектами: российский реактор на быстрых нейтронах БН ГТ-300 (пока в проекте) рассчитан на 45 лет службы с восемью перегрузками топлива. То есть на одной заправке — более шести лет. Менее мощный БН ГТ-50 должен работать 40 лет без перегрузки. Прямые аналогии с «Буревестником» тут некорректны, но порядок цифр ясен: это оружие терпения.

С тактической точки зрения дозвуковая ракета в эпоху гиперзвука выглядит странно. Зачем она? А вот со стратегической — это гениальный ход. Американская система ПРО настроена на перехват баллистических ракет, пуски которых видны со спутников. Но сплошного «колпака» ПВО вокруг границ США нет. И вот представьте: десятки или сотни малозаметных дозвуковых ракет с ядерными боеголовками, способные зайти с любого направления и неделями барражировать в ожидании команды. Это уже не просто ракета, а принципиально новый фактор сдерживания. И, кажется, мы только начинаем осознавать его истинный масштаб.