Već u ranim fazama razvoja raketne i svemirske industrije pojavili su se prvi prijedlozi za uporabu 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 temeljno novih rješenja.
Prvi u svemiru
1954. godine u SAD -u je stvoren prvi radioizotopski termoelektrični generator (RTG ili RTG). Glavni element RTG -a je radioaktivni izotop koji se prirodno raspada oslobađanjem toplinske energije. Pomoću termoelementa toplinska se energija pretvara u električnu energiju, koja se opskrbljuje potrošačima.
Glavna prednost RTG-a je mogućnost dugotrajnog rada sa stabilnim karakteristikama i bez održavanja. Životni vijek je određen poluživotom odabranog izotopa. Istodobno, takav generator karakterizira niska učinkovitost 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 stvoren je RTG tipa SNAP 3B sa 96 g plutonija-238 u kapsuli. Iste godine u orbitu je izašao satelit Transit 4A, opremljen takvim generatorom. Postala je prva letjelica u Zemljinoj orbiti koja je koristila energiju nuklearne fisije. 1965. godine SSSR je lansirao satelit Kosmos-84, svoj prvi Orion-1 RTG uređaj koji koristi polonij-210.
Nakon toga su dvije velesile aktivno koristile RTG -ove za stvaranje svemirske tehnologije za različite namjene. Na primjer, brojne Mars rovere posljednjih desetljeća pokreće raspadanje radioaktivnih elemenata. Slično, osigurano je napajanje misija koje se udaljavaju od Sunca.
Više od pola stoljeća RTG -i 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 (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). 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 izvedbi u odnosu na tradicionalne kemijske sustave goriva, iako je bio opasniji u radu.
Projekt NERVA doveden je na test različitih komponenti i cijele montaže. Tijekom ispitivanja motor je uključen 28 puta i radio je gotovo 2 sata. nije bilo značajnih problema. Međutim, projekt nije dobio daljnji razvoj. Na prijelazu šezdesetih u sedamdesete godine američki svemirski program ozbiljno je okrnjen, a motor NERVA napušten.
U istom razdoblju slični su radovi izvedeni u SSSR -u. Obećavajući projekt predložio je uporabu motora s reaktorom koji zagrijava radnu tekućinu u obliku tekućeg vodika. Početkom šezdesetih godina za takav motor stvoren je reaktor, a kasnije su započeli radovi na ostalim jedinicama. Dugo su se vremena nastavljala testiranja 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
Tijekom daljnjih istraživačkih i dizajnerskih radova u Sjedinjenim Državama i kod nas, došli su do zaključka da je neispravno koristiti motore tipa NERVA ili RD-0410. 2003. NASA je započela s testiranjem bitno nove arhitekture za svemirsku letjelicu s nuklearnom elektranom. Projekt je dobio naziv Prometej.
Novi koncept predložio je izgradnju svemirske letjelice s punopravnim reaktorom na brodu, koji će osiguravati električnu energiju, kao i ionsko-mlaznim motorom. Takav bi aparat mogao naći primjenu u istraživačkim misijama na daljinu. Međutim, razvoj "Prometeja" pokazao se kao preskupo skup, a rezultati su se očekivali tek u dalekoj budućnosti. 2005. projekt je zatvoren zbog nedostatka izgleda.
2009. godine razvoj sličnog proizvoda započeo je u Rusiji. "Transportni i energetski modul" (TEM) ili "svemirski tegljač" trebao bi primiti nuklearnu elektranu klase megavata spojenu s ionskim motorom ID-500. Predviđeno je da se letjelica sastavi u Zemljinoj orbiti i koristi za prijevoz 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, do sredine desetinki pojedine komponente TEM-a izvađene su na ispitivanje. Rad se nastavlja i u budućnosti bi mogao dovesti do pojave pravog "svemirskog tegljača". Izgradnja takvog aparata planira se za drugu polovicu dvadesetih godina; puštanje u rad - 2030. godine
U nedostatku ozbiljnih poteškoća i pravodobnom ispunjenju svih planova, TEM može postati prvi svjetski proizvod svoje klase koji je stavljen u promet. Istodobno, postoji određena vremenska granica, pri čemu se isključuje mogućnost pravovremenog nastupa natjecatelja.
Perspektive i ograničenja
Nuklearne tehnologije od velikog su 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 velikih dimenzija i mase, ali na brodovima s takvom opremom već ima razvoja.
Nekoliko desetljeća vodeće svemirske i nuklearne sile razrađivale su i provjeravale u praksi brojne izvorne 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 se u tim nišama već ostvaruje raspoloživi potencijal.
