Nucleair aangedreven kruisraketten? De Verenigde Staten hebben ze in de jaren vijftig ontwikkeld.
In zijn bericht aan de Federatieraad van 1 maart 2018 sprak de Russische president Vladimir Poetin over de ontwikkeling van strategische wapens die de Amerikaanse raketafweer kunnen neutraliseren. Twee soorten van de bovengenoemde wapens beloven nucleair te zijn: de eerder onthulde intercontinentale torpedo en de kruisraket.
Zoals Poetin zei: “We zijn begonnen met de ontwikkeling van nieuwe soorten strategische wapens die helemaal geen ballistische vliegroutes gebruiken om naar een doelwit te gaan, en daarom zijn raketafweersystemen nutteloos en simpelweg zinloos in de strijd tegen hen. Een daarvan is de oprichting van een kleine superkrachtige kerncentrale, die is gehuisvest in een kruisraketlichaam zoals onze nieuwste luchtgelanceerde X-101-raket of de Amerikaanse Tomahawk, maar tegelijkertijd biedt het een tientallen keer groter vliegbereik, dat praktisch onbeperkt is. Deze laagvliegende, onopvallende kruisraket met een nucleaire kernkop met een praktisch onbeperkt bereik, een onvoorspelbare vliegroute en de mogelijkheid om onderscheppingslijnen te omzeilen, is onkwetsbaar voor alle bestaande en toekomstige raketafweer- en luchtverdedigingssystemen."
De militaire autoriteiten en ontwapeningsdeskundigen konden hun oren niet geloven. "Ik ben nog steeds verbluft", zei Edward Geist, een research fellow bij de Rand Corporation die gespecialiseerd is in Rusland, in een interview met National Public Radio (NPR). "Ik denk niet dat ze bluffen dat dit het ding heeft de tests al doorstaan. Maar het is nog steeds verbazingwekkend."
Dit is niet de eerste keer dat de regering een begin maakt met de ontwikkeling van kernwapens (NSP's). Enkele decennia geleden probeerden de Verenigde Staten al een nucleaire motor te maken - eerst voor een prototype bommenwerper en daarna voor een hypersonische kruisraket. De VS hebben zelfs nagedacht over nucleair aangedreven ruimteraketten, maar de volgende keer zullen we met Project Orion over dit gekke verhaal praten. Al deze programma's werden uiteindelijk verlaten, omdat ze onuitvoerbaar achtten.
Ja, en nog een klein probleem: radioactieve uitlaatgassen uit het mondstuk.
Dus toen Poetin de succesvolle tests aankondigde, dachten we aan eerdere nucleaire voortstuwingsexperimenten. Is het echt mogelijk om een kleine kernreactor te maken die krachtig genoeg is om een kruisraket voort te stuwen? Bij het berekenen van het vermogen braken we al onze hoofden en rekenmachines en besloten om experts in kernfysica te raadplegen.
Eerlijk gezegd is niet iedereen er zeker van dat Rusland echt ver gevorderd is in het maken van kruisraketten met kernenergie. Er is echter meer dan genoeg bewijs dat ze het echt proberen. Een bron van het ministerie van Defensie die anoniem wilde blijven, vertelde Fox News onlangs dat Rusland al raketproeven had uitgevoerd in het noordpoolgebied. Andere bronnen zeggen dat de motoren nog in ontwikkeling zijn en dat de kerncentrale nog moet worden gerealiseerd.
Promotie video:
Vliegende atomaire stuwkracht is theoretisch mogelijk, maar dit idee is om verschillende redenen slecht. Om te zien hoe echt (en vreselijk!) Dit is, laten we eens kijken naar de geschiedenis van dit haalbare maar totaal gekke idee.
Geef Enrico Fermi de schuld van alles
De geschiedenis van vliegende kernreactoren begon in 1942.
"Het gebruik van atoomenergie voor vliegtuigen en raketten is besproken door Enrico Fermi en zijn medewerkers aan het Manhattan Project sinds de eerste kernreactor in 1942 werd gebouwd", schreven natuurkundigen Robert Bussard.) en R. D. Delauer (RD DeLauer) in het boek "Nuclear Engines for Aircraft and Rocket". Nadat ze naar het Los Alamos Laboratory waren verhuisd, dachten Fermi en zijn kameraden na over andere manieren om kernenergie te gebruiken naast bommen - wat resulteerde in de geboorte van het unieke nucleair aangedreven vrachtschip, de NS Savannah.
Totdat de negatieve effecten van straling werden ontdekt, werden kerncentrales voor vliegtuigen als een veelbelovend idee beschouwd, want er gaat niets boven de kracht van een nucleaire reactie. In de meeste gevallen verving kernenergie eenvoudig de warmtebron die eerder werd gebruikt. Zo was dat bijvoorbeeld het geval bij energiecentrales en scheepsreactoren, waar voorheen steenkool of andere brandstof werd verbrand - in die jaren was er nog een gezegde bij de marine “een hete steen beweegt een boot”. In theorie geldt hetzelfde principe voor vliegtuigen, maar de gewicht / stuwkrachtverhouding die nodig is voor de vlucht vereist dat de reactor lichter en compacter is.
In 1946 ontwikkelde Fermi's idee van een nucleair aangedreven vliegtuig zich tot een volwaardig programma voor nucleair aangedreven vliegtuigen (NEPA-project), dat werd gefinancierd door het leger. Een haalbaarheidsstudie in opdracht van het leger en de luchtmacht van Fairchild was $ 10 miljoen waard - en het was een buitengewoon winstgevende aankoop, zelfs na correctie voor inflatie.
Een groep wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT), uitgenodigd door de Atomic Energy Commission (AEC, de voorloper van het betreffende ministerie), concludeerde dat een atomaire vliegtuigmotor kan worden gebouwd, maar dat het "minstens 15 jaar" zal duren en ook een miljard dollar zal kosten. … Toegegeven, voegden de wetenschappers eraan toe, als de overheid de kosten gerechtvaardigd acht, zou ze onmiddellijk moeten investeren om zo snel mogelijk met de ontwikkeling te beginnen.
In 1951 werd NEPA's atoomvliegprogramma samengevoegd met een vergelijkbaar programma onder auspiciën van de Atomic Energy Commission om zich te concentreren op wat MIT-wetenschappers zagen als het meest realistische vooruitzicht: een atomaire turbojet voor een bemand vliegtuig.
Het Fermi-project was dus slechts een opmaat naar de kolossale besteding van het militaire budget, die meer dan drie decennia volgde. In totaal werd meer dan een miljard dollar uitgegeven aan verschillende initiatieven van de Amerikaanse luchtmacht en de Atomic Energy Commission. Maar er werd geen enkel atomair vliegtuig gebouwd.
Bij conventionele straalmotoren wordt brandstof verbrand om hete perslucht te verwarmen, die vervolgens door een mondstuk wordt uitgeworpen om stuwkracht te creëren. Terwijl het ontsnapt, laat het hete verbrandingsgas turbines draaien die mechanische energie genereren om de binnenkomende lucht samen te drukken, waardoor de stuwkracht toeneemt.
De GE90 gigantische turbofanmotor, gebouwd door General Electric voor de Boeing 777, heeft een maximaal vermogen van 117 MW en een stuwkracht van 127.900 lb (ongeveer 568 kN). De meeste straalmotoren die tegenwoordig in gebruik zijn, zijn veel minder krachtig. Ontwikkeld door Pratt & Whitney, heeft de JT3D-motor voor de B-52 (B-52) bommenwerpers een stuwkracht van 17.000 pond (76 kN), dus in totaal zijn er acht nodig. In 1951 was het laatste piepgeluid de J47-GE-motor voor de B-47-bommenwerper, met een vermogen van 7,2 MW en een stuwkracht van 5.200 pond (23 kN). En tegelijkertijd at hij veel brandstof.
In een door kernenergie aangedreven straalmotor worden de verbrandingscilinders die worden gebruikt om vliegtuigbrandstof te verbranden, vervangen door warmte van een kernreactor - er kunnen er meerdere zijn gekoppeld aan elke turbinemotor, of er kan een grote centrale zijn die meerdere turbines tegelijkertijd voedt. Kleine reactoren kunnen worden gebruikt om motoren met een hogere stuwkracht te maken en de behoefte aan brandstof te elimineren.
De passie van het strategische luchtvaartcommando voor nucleaire motoren in 1950 staat buiten kijf: de temperatuur in een kernreactor is veel hoger dan bij het verbranden van vliegtuigbrandstof, daarom is het op basis daarvan potentieel mogelijk om superkrachtige vliegtuigen te creëren die in staat zijn om supersonische of zelfs hypersonische vluchten uit te voeren. Met dergelijke snelheden had de USSR simpelweg niet de minste kans om ze te onderscheppen.
Twee groepen namen deel aan het programma om een atoomvliegtuig te maken: 1) General Electric en Convair, 2) Pratt en Whitney en Lockheed. General Electric en Pratt & Whitney waren betrokken bij de eigenlijke motoren, terwijl Convair en Lockheed vliegtuigrompen ontwikkelden voor toekomstige motoren. Bovendien namen Oak Ridge National Laboratory en een groep onder de National Aeronautical Advisory Council (NACA, de voorloper van NASA) deel aan de ontwikkeling. De laatste zal later het Lewis Flight Propulsion Laboratory laten groeien, nu bekend als het Glenn Research Center.
De primaire taak was natuurlijk om te bewijzen dat kernreactoren aan boord in principe veilig zijn. Daartoe begon de luchtmacht in 1951 met vluchten op een speciaal gemaakte modificatie van de B-36 Peacemaker, uitgerust met een testreactor ontwikkeld in Oak Ridge. In de komende jaren maakte het vliegtuig, NB-36 "The Crusader" (NB-36H "The Crusader") genaamd, 47 vluchten, waarmee de ontwikkelaars werden overtuigd van de veiligheid van vluchten met een kernreactor aan boord.
In die tijd liepen de Sovjets iets achter op de Verenigde Staten in de atoommotorrace. Hoewel de vader van de Sovjet-atoombom, Igor Kurchatov, voorstelde om de mogelijkheden van atoomstuwing eind jaren veertig te bestuderen, werd pas in augustus 1955 een volwaardig project gelanceerd. De Sovjet-analoog van het Amerikaanse atoomvliegtuig, de Tu-95 met een reactor aan boord, maakte zijn eerste vlucht in 1961. Het resultaat was dat het Flying Atomic Laboratory 34 missies maakte, meestal met een gedempte reactor.
Rechtdoor
Met het succes van de "vliegende reactor" werd het atoomprogramma in 1952 op volle kracht gelanceerd. Ook al gokte de luchtmacht op General Electric, Pratt & Whitney ontving ook "elke brandweerman" -financiering als de eerste poging mislukte. Als gevolg hiervan zijn de bedrijven fundamenteel verschillende wegen ingeslagen.
General Electric koos voor de meest directe. Het is een open systeem waarbij de warmte van de reactor direct wordt afgegeven aan de lucht die er doorheen gaat. Technisch gezien is dit ontwerp eenvoudiger, en GE-ingenieurs (samen met de luchtmacht) vonden dat dit de snelste weg naar de overwinning was. Bij een open systeem wordt lucht die door de motor is gepasseerd, eenvoudigweg aan de andere kant weggegooid, gevuld met radioactieve deeltjes. (Vervolgens zullen de Sovjets hetzelfde pad volgen).
Het General Electric-project, dat tot doel had een hybride nucleaire jet te creëren, kreeg snel groen licht, maar werd in 1954 door de luchtmacht opgeschort. Nu lag de nadruk vooral op de creatie van een puur atomaire bommenwerper, de WS-125A. Uiteindelijk schakelde General Electric zijn inspanningen over van het mislukte P-1-project naar een reeks op de grond gebaseerde demonstratiemodellen die waren gemaakt onder de vleugels van de Atomic Energy Commission van het Idaho National Laboratory.
De eerste twee experimenten, genaamd HTRE-1 en HTRE-2, werden door het panel als succesvol beschouwd. De eerste van de prototypes werd gelanceerd in januari 1956. Het gebruikte een omgebouwde GE J47 straalmotor met een reactor van 20,2 MW. In werkelijkheid was het thermisch vermogen van de reactor niet groter dan 15 MW. Op vol vermogen werd de lucht die de reactor verliet verwarmd tot 723 graden Celsius. Aanvankelijk werd waterkoeling gebruikt.
Toch was het luchtdebiet van de HTRE-1 slechts de helft van dat van een conventionele, niet-nucleaire J47. Bovendien was vliegtuigbrandstof nog nodig om turbines te laten draaien voorafgaand aan de overgang naar kernenergie.
De verbeterde versie kreeg de naam HTRE-2. Er zijn veel nieuwe componenten op getest in een poging de luchtstroom te vergroten. Volgens een NASA-rapport hebben HTRE-2-tests "bevestigd dat de snelheid waarmee splijtingsfragmenten in een atomaire motor vrijkomen, binnen aanvaardbare grenzen ligt".
De vooruitzichten voor de HTRE-3, die qua formaat in een conventionele vliegtuigmotor past, waren goed. De HTRE-3 was 100% luchtgekoeld en de reactor had een vaste neutronenmoderator gemaakt van gehydrogeneerd zirkonium om de vermogen / gewichtsverhouding te verbeteren. De reactor was horizontaal en dreef twee turbojetmotoren aan.
In oktober 1956 ondervond de HTRE-3 echter een dramatische stroomstoot die gedeeltelijk smolt en alle brandstofstaven beschadigde. Het ongeval vond plaats terwijl er op laag vermogen werd gewerkt om de koelelementen te controleren. Op het moment van het ongeval zorgden slechts een paar elektrische ventilatoren voor koeling. De reden werd beschouwd als een onjuiste werking van de sensoren en niet als ontwerpfouten. Zo gaven de sensoren een onjuiste vermogensaflezing, waardoor de regelstaven te laat werden verwijderd. In ieder geval heeft dit ongeval de ijver van de luchtmacht getemperd - weinig mensen willen het smelten van de reactor tijdens de vlucht opvangen.
Desalniettemin ging het testen van de HTRE-3 na enkele aanpassingen door. In 1959 draaide de motor voor het eerst op één nucleaire brandstof. De kracht waarop de luchtmacht rekende, werd echter nooit bereikt, zo blijkt uit een rapport uit 1965 van RAND aan het Ministerie van Defensie. De maximale temperatuur die door HTRE-3 werd bereikt, was slechts 93 graden hoger dan die van HTRE-1.
Ondertussen veranderde de luchtmacht van mening over de bommenwerper en verschoof haar inspanningen naar het "vliegende platform voor het lanceren van raketten", CAMAL genaamd. De technische vooruitgang die tijdens de werkzaamheden aan de HTRE-3 is opgedaan, zou waarschijnlijk kunnen worden gebruikt voor de later geannuleerde X-6 bommenwerper (op basis van de eveneens geannuleerde B-36). De afweerverloop van de Sovjets groeide echter sterker en de luchtmacht besloot opnieuw over te schakelen op de creatie van een atoombommenwerper.
Het ontwerp van het atoomvliegtuig zorgde voor een nieuwe wedstrijd, die werd gewonnen door "Convair" met zijn NX 2, speciaal ontworpen voor kerncentrales. Om de vereiste prestaties te verkrijgen, moedigde de luchtmacht General Electric aan om keramische componenten te gebruiken om hogere motortemperaturen te behouden. In 1960 was General Electric overgegaan naar de volgende stap: de XNJ140E-1.
Volgens documenten van General Electric was de XNJ140E-1-motor ontworpen om een kruissnelheid van Mach 0,8 te handhaven op een hoogte van meer dan negenduizend kilometer, met een levensduur van de motor van duizend uur. Het bedrijfsvermogen werd verondersteld 50 MW te zijn, maar zou in geval van nood kunnen worden verhoogd tot 112 MW, hoewel dit de levensduur van de reactor aanzienlijk zou verkorten. Met het maximale vermogen dat nodig is voor het opstijgen, zou de stuwkracht 50.900 pond zijn geweest - vergeleken met de Boeing 777-motoren is dit zeker niets, maar voor de jaren zestig was het een doorbraak.
General Electric hoefde echter niet te bogen op de vruchten van tienjarige ontwikkeling. In 1961, toen alles bijna klaar was voor de show, stopte president John F. Kennedy het atoomprogramma. De vertrekkende Dwight Eisenhower-administratie was van plan het programma te bevriezen, maar Kennedy's adviseurs redeneerden dat er nog steeds weinig praktisch nut zou zijn vanuit het atomaire vlak. Besloten werd dat het beter zou zijn om deze taken toe te wijzen aan intercontinentale raketten en onderzeeër gelanceerde ballistische raketten. Er waren nog wel strategische bommenwerpers, maar die speelden niet meer zo'n belangrijke rol in het Amerikaanse insluitingssysteem als in de jaren vijftig.
Indirect pad
Terwijl General Electric het vliegtuig ontwikkelde dat nooit voorbestemd was om te vliegen, waren de ingenieurs van Pratt & Whitney in Oak Ridge op zoek naar een alternatieve route naar een nucleaire vliegtuiginstallatie (en met veel minder geld). Er werd zowel in Oak Ridge als in het Connecticut Atomic Laboratory in Middletown (CANEL) gewerkt. Terwijl General Electric motoren met directe cyclus bouwde, gingen ze op een omweg. In plaats van lucht rechtstreeks door de reactor te laten gaan, betrof hun benadering een hogedrukgekoelde reactor, waarvan de thermische energie door een koelmiddel werd geleid en in de lucht werd afgevoerd.
De indirecte cyclus leek aantrekkelijk omdat hierdoor de uitstoot van potentieel gevaarlijke radioactieve deeltjes werd geëlimineerd. Desalniettemin waren er onderweg aanzienlijke technische problemen, namelijk hoe de efficiëntie en de verhouding tussen vermogen en gewicht konden worden verhoogd om ten minste enkele vliegeigenschappen te bereiken.
De PWAR-1-reactor werd bedreven op gesmolten zouten. Natriumfluoride-, zirkoniumtetrafluoride- en uraniumtetrafluoridezouten werden gemengd en door de reactiekamer geleid, zowel als brandstof als als koelmiddel; natrium werd gebruikt als secundair koelmiddel. Het Connecticut Laboratory heeft ook geëxperimenteerd met systemen die andere koudemiddelen gebruiken, waaronder superkritisch water (waar stoom op een extreem hoge temperatuur wordt gehouden, waardoor het vloeibaar blijft), natrium en lithium.
De superkritische waterreactor PWAC-109 werd gebouwd met steun van het Battelle Memorial Institute en begon met testen in 1954. Zoals opgemerkt door ingenieurs van het Argonne National Laboratory, was het geen volwaardige turbojetmotor, maar had hij superchargers met geleiding. Bij het ontwerp van de PWAC-109 werd een kernreactor van 410 megawatt gebruikt die werd gekoeld met water bij een druk tot vijfduizend psi en waarbij de waterige vloeistof op een temperatuur van ongeveer 815 graden werd gehouden. Onder overdruk passeerde vloeistof een turbine die luchtcompressoren voor kanaalblowers aandreef en vervolgens verwarmde de lucht terwijl deze door de condensorspiralen stroomde. Dit verlaagde de temperatuur van het water voordat het terugkeerde naar de reactor tot slechts 230 graden. De verwarmde samengeperste lucht kwam uit het mondstuk.
Deze temperaturen zijn slechts een kleine fractie van de temperaturen die tegenwoordig in een typische civiele motor worden bereikt. De verbrandingskamer van een conventionele turbostraalmotor kan temperaturen bereiken van tweeduizend graden. Het ontwerp van de PWAC-109 compenseerde dit nadeel echter met een hogere turbine-stroomtoevoer naar de compressor.
Eveneens in 1954 werd ARE gelanceerd in Oak Ridge, de eerste gesmolten zoutreactor. Dit succes zette Pratt & Whitney ertoe aan om de PWAR-1 te ontwikkelen, die in Oak Ridge werd geassembleerd en begin 1957 op nulvermogen werd getest.
Met een P&W J58 straalmotor met een lithiumgekoelde reactor werd de stuwkracht echter veel minder bereikt dan de luchtmacht nodig had. Volgens een rapport uit januari 1960 van het Oak Ridge Laboratory zou de maximale stuwkracht die met de PWAR-1 werd gecreëerd 11.500 pond zijn geweest, en op lage hoogte. Op 6.000 meter zou de stuwkracht in totaal zijn gedaald tot 7.500 pond.
De luchtmacht koos voor de General Electric-route, terwijl Pratt & Whitney werd overgeplaatst naar andere missies, waaronder de ontwikkeling van SNAP-50-kerncentrales voor gebruik in de ruimte. Er is geen bewijs bewaard dat dit project is voltooid. Alle andere pogingen om een kernreactor voor vliegtuigen te bouwen, werden kort na zijn aantreden verijdeld door een beroerte van president Kennedy.
Doomsday-pad
En hoewel het atoomvliegtuigproject werd geannuleerd, werd een nieuw, niet minder bizar hoofdstuk in het gebruik van atoomvoortstuwing geopend - Project Pluto.
In 1957, terwijl General Electric en Pratt & Whitney hun atoombommenwerpers nog aan het laten opstijgen waren, lanceerde het Lawrence Radiation Laboratory (voorloper van het Lawrence Livermore National Laboratory) een apart ramjet (ramjet) -project. … Het project kreeg de codenaam "Pluto" en had als uiteindelijk doel het creëren van een hypersonische motor voor een strategische kruisraket op basis van kernenergie (SLAM).
De SLAM zou een vroege versie van de contourradar voor navigatie gebruiken en tot acht kernkoppen hebben met nauwkeurigheid op bommenwerperniveau. Bij het vliegen met snelheden van Mach 3,5 tot Mach 5 en aanvallen op lage hoogte (om Sovjet-luchtverdedigingsradars te vermijden), zou de raket zelf een schokgolf veroorzaken die gebouwen op de grond kan beschadigen, zelfs zonder rekening te houden met de radioactieve uitlaatgassen van de motoren. De SLAM zou worden gelanceerd met een draagraket, waarna de raket enkele maanden op grote hoogte kon vliegen, als een zwaard van Damocles, klaar om op elk moment op het Oostblok te vallen.
De straalmotormotoren hebben geen compressor, maar "doorboren" de lucht eenvoudig met hun eigen snelheid, en alle energie van de verwarmde gassen wordt door de spuitmonden verplaatst. Om te lanceren, hebben straalmotoren echter een draagraket nodig.
In een atomaire straalmotor komt alle warmte van de kernreactor zelf: zelfs de turbinebladen interfereren niet met het vrijkomen van nucleaire deeltjes. Het ontwerp is beangstigend eenvoudig en er is echt iets om bang voor te zijn, want ramjets zijn het meest effectief op lage hoogten, waar de lucht het meest wordt gecomprimeerd en de minste extra compressie vereist, wat leidt tot uitgebreide emissies van vaste radioactieve deeltjes die vervolgens de grond bereiken. Met andere woorden, je kunt zo'n raket niet door geallieerd grondgebied lanceren.
Terwijl Kennedy het atoomprogramma afsloot, waren de ontwikkelaars van Livermore bezig met het afronden van de bouw van een testfaciliteit in de Jackass Flats op de nucleaire testlocatie in Nevada (ook bekend als Site 25). Eerder voerde Jackass Flats allerlei tests uit met nucleaire en ballistische raketten, evenals wapensystemen met verarmd uranium. Nu zou dit gebied een laboratorium worden voor nog een andere gekke professoren: het Orion-nucleair aangedreven ruimtevaartuigproject.
In samenwerking met Vought, het luchtvaartbedrijf dat een pionier was in de ontwikkeling van kruisraketten, bepaalden Livermore-onderzoekers de vereisten voor de explosiemotor: 162 centimeter lang, 144 centimeter in diameter, net geen 60 kilogram uranium en 600 MW aan vermogen bij de gemiddelde temperatuur van de reactor is 1.277 graden Celsius.
Met een vermogensdichtheid van 10 MW per kubieke voet zou de reactor, met de codenaam Tory, echt een monster zijn met een extreem lage afscherming, en enorme hoeveelheden gammastraling uitzenden. Om de hitte te weerstaan, heeft Coors, een divisie van de gelijknamige brouwerijgigant in Colorado, een speciale keramische brandstofstaafbekisting ontwikkeld.
Op 14 mei 1961 werd het eerste prototype van de atoom "explosie", de Tory-IIA, gelanceerd. Voor het geval er iets misging, keken wetenschappers en ingenieurs van kilometers ver naar de lancering met een nucleaire bunker bij de hand met een voorraad van water en voedsel voor twee weken.
De Livermore-wetenschappers gebruikten perslucht die was opgeslagen in oliebronpijpen om de lucht te simuleren die de motor zou opnemen tijdens de vlucht op maximale snelheid. Voorverwarmd tot 506 graden Celsius, werd de lucht met 316 psi in een rechte reactor geleid om de luchtinlaatcondities te simuleren tijdens het vliegen met Mach 4+. Omdat zelfs elementaire details zoals afscherming niet in de reactor waren aangebracht, werd de motor geïnstalleerd op een op afstand bestuurbare treinwagon, waarvan de demontage ook op afstand in een speciale ruimte moest worden uitgevoerd.
Na het succesvol testen van de Tory-IIA, kregen Livermore-onderzoekers een contract van de luchtmacht om het voltooide model te testen. De originele versie, IIB, werd echter voor het testen afgekeurd en er werd versneld gewerkt aan een nieuw prototype, waarvan het ontwerp beter zou aansluiten bij de wensen van de klant. In mei 1964 werd de Tory-IIC gelanceerd en bleef 292 seconden in de lucht - net zo lang als 1,2 miljoen pond buislucht genoeg was.
Hoewel de tests succesvol waren, annuleerde het ministerie van Defensie het programma in juni 1964 toen het SLAM-project als "te provocerend" werd beschouwd - als het succesvol was, zou het de Sovjets ertoe hebben aangezet iets soortgelijks te doen.
Sovjet-manier
Net als de Verenigde Staten werkte de Sovjet-Unie aan de atoommachine via verschillende concurrerende ontwerpbureaus. De Sovjets probeerden, net als de Verenigde Staten, twee wegen, maar geen van hen slaagde.
De eerste poging werd gedaan door het Myasishchev Design Bureau in 1955. Het project, dat de aanduiding M-60 kreeg, was gebaseerd op de M-50 supersonische bommenwerper (volgens de NATO-classificatie Bounder). Het moest straalmotor-turbostraalmotoren gebruiken, maar het ontwerp had een aantal fundamentele tekortkomingen en de stuwkracht die voldoende was voor een supersonische vlucht werd nooit verkregen. Het project werd in 1959 gesloten.
De enige keer dat de M-60 vertrok, was op de pagina's van het tijdschrift Aviation Week, dat in 1958 de tekeningen van het vliegtuig publiceerde in een artikel over vliegproeven van een supersonische atoombommenwerper in de USSR. Maar het was een vulling, een slim opgetuigde "linde".
Nadat het idee van Myasishchev was vastgelopen, stelde het Tupolev Design Bureau een meer bescheiden optie voor: een aanpassing van de Tu-85 met een groter vliegbereik. Het kreeg de naam Tu-119 en was in feite een hybride met twee NK-12-turboprop-motoren aangedreven door kerosine en twee NK-14A-atoomaangedreven motoren. Structureel waren de NK-14A-motoren vergelijkbaar met het ontwerp van Pratt & Whitney met warmtewisselaars. De gecentraliseerde reactor moest energie opwekken om de propeller / compressorbladen te laten draaien en om de lucht die door de turboprop wordt afgevoerd te verwarmen.
Net als in het geval van de Verenigde Staten werd het Tu-119-project echter geannuleerd, omdat de efficiëntie van conventionele vliegtuigen toenam, ICBM's de vraag naar langeafstandsbommenwerpers tot nul verminderden en budgettaire beperkingen (zelfs onder de omstandigheden van het Sovjet-systeem) dergelijk duur en nutteloos speelgoed niet toelieten. … De Sovjets begonnen niet eens met het bouwen van nucleair aangedreven kruisraketten.
Post-nucleaire wereld?
Het idee van atoomvlucht hield daar natuurlijk niet op. NASA bleef de ontwikkeling van thermische nucleair aangedreven raketten financieren in de jaren zestig en zelfs zeventig. De discussie over de haalbaarheid van dergelijke technologieën gaat nog steeds door, maar nu al met betrekking tot interplanetaire vluchten. Toch is de meerderheid het erover eens dat het risico van het gebruik van nucleaire installaties voor vluchten binnen de atmosfeer van de aarde zelfs te groot is om puur theoretisch te worden beschouwd. Dat was tenminste het geval totdat de leiding van de Russische Federatie besloot dat de Verenigde Staten de nucleaire pariteit probeerden te schenden.
Het is nog niet duidelijk of de door Poetin genoemde nucleaire raket de tests heeft doorstaan. Een bron dicht bij het Russische militair-industriële complex vertelde de krant Vedomosti dat tijdens de tests de nucleaire installatie werd voorgesteld door een model. Toch lijkt Rusland niet nauw samen te werken aan miniatuurkernreactoren.
De minireactortechnologie heeft de afgelopen tien jaar grote vooruitgang geboekt. Het Amerikaanse leger heeft overwogen modulaire minireactoren te gebruiken voor het aandrijven van hoogenergetische wapens en bases in het buitenland. Andere landen, waaronder Rusland, blijven onderzoek doen naar gesmolten metaalgekoelde reactoren. Er gaan geruchten dat de atoomtorpedo Status-6, genoemd door Poetin, een lood-bismut-koelvloeistof heeft.
Poetin zei dat de tests van de "innovatieve nucleaire installatie" Status-6 in december 2017 werden voltooid, wat de "meerjarige cyclus" samenvat. Bovendien ontwikkelt Rusland nieuwe lood-bismut-koelmiddelen voor de behoeften van de vloot. Onderzeeërs van projecten "Lira" (NATO classificatie "Alfa") hadden een koelvloeistof van vloeibaar metaal. Ze zijn moeilijk te bedienen, maar bieden een hoge vermogen / gewichtsverhouding. De eerste testreactor van dit type (KM-1 in Sosnovy Bor) is een jaar geleden buiten gebruik gesteld en vervangen door een nieuw type reactor.
De vermogen-gewichtsverhouding van een lood-bismutreactor is misschien ideaal voor een kleine onderzeeër, maar verre van ideaal voor een raketmotor. De stuwkracht die nodig was om een kruisraket tijdens de vlucht te ondersteunen, was echter niet dicht bij die vereist voor een hypersonische raket of zelfs een subsonische bommenwerper.
De Williams F107 turbofanmotor, die de Tomahawk-kruisraket aandrijft, produceert 3,1 kilonewton (700 lb) stuwkracht. Om de Tomahawk een kruissnelheid van 890 km / u te laten halen, is ongeveer 766 kW aan energie nodig. Volgens Jeff Terry, hoogleraar natuurkunde aan het Illinois Institute of Technology en energiespecialist, past dit goed in het potentiële vermogensbereik van de huidige generatie compacte kernreactoren. "Eén megawatt is zeker haalbaar", zei Terry, verwijzend naar de kern van een 85 megawatt isotopenreactor met hoge flux in het Oakbridge National Laboratory "ter grootte van een biervat."
Als de Russische ontwikkelaars van de motor voor de nog niet nader genoemde nucleaire kruisraket zorgden voor stralingsbescherming uitsluitend ter wille van de volledige werking van de apparatuur, zou het best een kleine kernreactor in zijn ontwerp kunnen opnemen. De raket kan worden gelanceerd met behulp van een versneller en wachten tot de snelheid toeneemt om de reactor in kritieke modus te brengen, zoals gepland in het geval van SLAM.
Vanuit het oogpunt van afschrikking is een nucleaire kruisraket een destabiliserend wapen. Het is verre van zeker dat de lancering zal worden gedetecteerd door Amerikaanse systemen voor vroegtijdige waarschuwing, en de vliegroute is lang en onvoorspelbaar. Bovendien kan het enkele dagen of zelfs weken vóór de beoogde aanval worden gelanceerd, waarbij opzettelijk gebieden worden vermeden waar het kan worden gevonden. Ten slotte kan de raket uit de richting komen van waaruit de VS het minst een nucleaire aanval verwachten. Maar als het ontwerp van deze raket "recht" blijkt te zijn, zoals bedoeld voor SLAM, zal hij een nucleaire pluim achterlaten, ongeacht of hij zijn taak vervult of niet. Met andere woorden, zoals Amerikaanse militaire planners in de jaren zestig ontdekten, is een nucleaire kruisraket een provocerend wapen en daarom geschikter voor een eerste aanval dan voor nucleaire afschrikking.
Sean Gallagher is de informatietechnologie- en nationale veiligheidsredacteur van Ars Tech. Voormalig leger, systeembeheerder en netwerkintegrator. Heeft twintig jaar journalistieke ervaring. Woont en werkt in Baltimore, Maryland.