«В космосе страшней, чем даже в Дантовском аду» Как в СССР создавали ядерный звездолет для покорения Марса

Во времена оттепели Советский Союз накрыл настоящий технократический бум. Победив в самой страшной войне, оправившись от послевоенного голода, лишившись Сталина, который вызывал уважение у одних и ужас у других, советские люди будто бы обрели новую веру в возможности человечества. В 1955 году произошло как минимум два примечательных события: в статье «Основные черты кибернетики» реабилитировали эту «реакционную лженауку», а в НИИ-1 была создана группа по разработке концепции ядерного ракетного двигателя. «Лента.ру» выяснила, как СССР накрыла волна ядерного идеализма и как придумали первый ядерный взрыволет.

Как в СССР создавали ядерный звездолет для покорения Марса
© Рисунок А. Леонова и А. Соколова «Космические шоферы», 1968

С началом оттепели джаз в СССР потерял флер запретности, а концу 50-х и вовсе перешел в категорию серьезной музыки. Это происходило параллельно возвеличиванию и даже романтизации ядерного синтеза. Сегодня, после Карибского кризиса, Чернобыля и Фукусимы, такое сложно представить, но в 50-х джазовые синкопы лихо скрещивались с одами изотопам, ядерным реакторам, атомоходам, наконец, первой атомной станции, открытой в 1954 году в Обнинске Калужской области.

Особенно впечатляюще триумфальное шествие атома смотрелось в Москве. В 1959 году на пересечении Ленинского и Ломоносовского проспектов, неподалеку от главного корпуса МГУ, самой величественной из сталинских высоток, открылся магазин «Изотопы». Это не значит, что любой желающий теперь мог купить радий или полоний. Простому человеку разрешалось только поглазеть, ну и для фотолюбителей существовал отдел различной химии. В основном же заказы поступали от предприятий и научно-исследовательских институтов.

Надпись на крыше дома «Атом для мира» была воспроизведена на трех языках, чтобы туристы и политики могли увидеть, как СССР дружит с атомом.

ТАСС // Магазин «Изотопы» в Москве

Как отмечают краеведы, магазин «Изотопы» — часть топографии оттепели. Он противостоял другому месту — 71-му павильону «Атомная энергия» на ВДНХ, который начали строить еще при Сталине, закончили при Маленкове, назвали так при Хрущеве. Здесь все было величественно и официозно. Первые залы были посвящены первой в мире атомной станции, а также всевозможным моделям атомоходов, атомных самоле­тов, атомных ледоколов, атомных взрыволетов.

Пресса пестрела публикациями, посвященными мирному атому. Выяснилось, что с его помощью можно много чего делать: разматывать коконы тутовых шелко­прядов, использовать в качестве счетчиков предметов в запыленных или задым­лен­ных помещениях, вести подсчет рыбы в водоемах, измерять густоту меха у зверя. На самолетах устанавливали радиоизотопные сигнализа­торы обледенения, а батареи, работающие на стронции, очень выручали полярников в Арктике и моряков рыболовецких траулеров.

В совхозах и на опытных станциях по выращиванию картофеля с помощью изотопов изучали процесс фотосинтеза и вели мониторинг почв. Радиоактив­ным излучением повышали урожайность, увеличи­вали срок хранения плодов, облучали картофель, чтобы он не прорастал. Новой алхимией казалась способность изотопов оставлять следы и влиять на свойства вещества, и в этом виделось предвестье контроля разума над косной материей.

Историки называют советские 50-60-е бурно сменявшими друг друга волнами ядерной утопии, технологи­ческого оптимизма и первых проявле­ний техно­фобии.

Это была эпоха надежд на коммунизм к 1960 году, на решение ключевых производственных задач, сменившаяся технологическими проблемами и техногенными катастрофами

В 1964 году Владимир Высоцкий написал «Марш космических негодяев»:

Вы мне не поверите и просто не поймете —В космосе страшней, чем даже в Дантовском аду!По пространству-времени мы прем на звездолете,Как с горы на собственном заду!

Как всегда, он попал в яблочко: был период, когда на ядерной энергии действительно могли полететь.

Теперь, погрузившись в атмосферу того времени, царившую по крайней мере в интеллектуальных кругах и среди мечтателей, можно перейти к тому, до чего домечтались советские и зарубежные ученые.

С атомным реактором на борту

В 1955 году в НИИ-1 была создана группа по разработке концепции ядерного ракетного двигателя. В группу во главе с пионером жидкостных ракетных двигателей Виталием Иевлевым вошел академик Анатолий Коротеев, специалист в области рабочего процесса в ракетных двигателях различных типов. Аналогичные работы велись и в ряде других конструкторских организаций, занимавшихся созданием ракетной и авиационной техники.

Через год вышло новое постановление правительства по созданию межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) дальнего действия с атомным двигателем. Главным конструктором ракеты назначили отца русской космонавтики Сергея Королева, главным конструктором двигателя — Валентина Глушко, который заложил основы советского жидкостного ракетного двигателестроения.

Научную часть курировал Александр Лейпунский. В 1938 году он руководил исследованиями по проблеме «Изучение деления урана», с 1940 года работал над созданием циклотрона, или резонансного циклического ускорителя протонов и ионов. С 1949 года Лейпунский возглавлял отдел Обнинского физико-энергетического института, в 1950 году был назначен руководителем программы по созданию ядерных реакторов на быстрых нейтронах.

Работа разворачивалась масштабная. Уже к 1958 году на Семипалатинском ядерном полигоне началось строительство стенда с реактором и горячей лабораторией. Забегая вперед, стоит сказать, что постепенно энтузиазм ядерщиков заглохнет, к перспективе внедрения идей ядерного ракетного двигателя будут относиться с опаской. В конце концов химики изобретут новые виды космического топлива.

ТАСС // Местный житель у одной из заброшенных шахт Семипалатинского полигона, 1991 год

Тем не менее работы по созданию ядерного двигателя в СССР продолжились, и в 70-х в Конструкторском бюро химической автоматики (КБХА) в Воронеже при участии смежных подразделений с широким привлечением смежников создали ядерный ракетный двигатель РД-0410 (11Б91).

Основой РД-0410 с тягой 3,6 тонны стал ядерный реактор ИР-100 с топливными элементами из твердого раствора карбида урана и карбида циркония. Температура водорода достигала 3 тысяч градусов, мощность реактора — 170 мегаватт. Испытания на стендовой базе Семипалатинского полигона, проведенные в конце 70-х — начале 80-х подтвердили верность конструктивных решений.

Ядерный ракетный двигатель удалось создать, но вот применения ему так и не нашли

ТАСС // Ядерный ракетный двигатель РД-0410

К тому времени организовывать экспедицию на Марс никто уже не хотел, а денег на это требовалось очень много. Отложили до лучших времен, а потом Союз распался. Параллельно американцы и британцы тоже работали над подобными проектами, которые впоследствии также свернули.

Будем строить новый космодром

Ядерный ракетный двигатель — не единственный способ покорить космос. Существовал также ядерно-импульсный способ. Импульсные двигатели считались и эффективнее, и опаснее.

В июле 1961 года отец термоядерной бомбы академик Сахаров на совещании советских атомщиков в Кремле рассказал о нескольких «научно-фантастических» разработках, которые велись в его отделе. Одна из них — импульсный двигатель для взрыволета ПК-3000. ПК-3000 расшифровывается как пилотируемый комплекс со стартовой массой 3000 тонн.

Детонацию от последовательных ядерных взрывов можно улавливать прикрепленным к кораблю металлическим щитом и таким образом разгоняться. Считается, что еще в 1947 году американский ученый Станислав Улам сформулировал принцип работы космического корабля, движущегося за счет энергии ядерного заряда. В 50-х он, совместно с Корнелиусом Эвереттом, озвучил идею в Лос-Аламосе. Но есть версия, что первым нечто подобное предложил советский физик Георгий Гамов сразу после Второй мировой.

Загвоздка в том, что Гамов эмигрировал в США в 1933 году (точнее будет сказать, что он невозвращенец), и возникает вопрос: насколько уместно его называть советским ученым? А другой вопрос — не общался ли часом Гамов со Станиславом Уламом? Но, несмотря на все вопросы, повсюду играл ядерный джаз, а ученые и мечтатели все это улавливали и формулировали.

В середине прошлого века взрыволеты были не более фантастичны, чем корабли с атомным реактором на борту. Разница лишь в том, что атомоходы все же появились, причем как раз в 1959 году (ледокол «Ленин»)
Антон Первушин и Михаил Попов, статья «Верхом на бомбе. Атомные взрыволеты»

Там же, на совещании, Сахаровым был продемонстрирован эскиз чертежа взрыволета ПК-3000, второпях нацарапанный им на салфетке. Машина состояла из модуля управления, маршевого ядерно-импульсного двигателя и размещенных на нижних опорах жидкостных ракетных двигателей. На низ взрыволета монтировался металлический экран диаметром 15-25 метров, в фокусе которого должны были происходить ядерные мини-взрывы. Экран ловил детонацию взрывов, с помощью чего корабль разгонялся.

Жидкостные ракетные двигатели нужны были для старта «ядерного звездолета». На высоте нескольких километров включался уже маршевый двигатель. В его основе лежало использование энергии ядерного взрыва. Из космического аппарата в направлении, противоположном полету, выбрасывался ядерный заряд небольшого эквивалента и подрывался на расстоянии примерно 100 метров от взрыволета. При этом каждую секунду должен был производиться взрыв мощностью в 0,1 килотонну.

Подразумевалось, что большая часть продуктов взрыва будет направлена в хвост корабля. Экран, согласно концепции взрыволета, принимал на себя импульс и передавал его кораблю через систему амортизаторов. Экран от воздействия гамма-лучей защищала графитовая смазка. По расчетам физиков, таким способом можно летать не только в пределах Солнечной системы, но и в межгалактическом пространстве. Согласно расчетам, соотношение массы полезной нагрузки к стартовой массе у звездолета ПК-3000 превышало 25 процентов. Для сравнения: современная ракета на химическом топливе выводит в космос не больше 7-8 процентов от стартовой массы. Предполагалось, что взрыволет позволит поднимать более тысячи тонн груза.

По задумке ученых, на взрыволете должны были летать люди

Предлагались и беспилотные проекты, но предпочтение все-таки отдавалось проектам с людьми, которые станут покорителями Марса. По предложению Сахарова при проработке конструкции рассматривался вопрос о размещении в жилом отсеке корабля плантаций с хлореллой, призванной выводить радионуклиды из организма, в расчете на питание 10-20 человек.

То, что сегодня звучит как научная фантастика, отлично ложилось на нарисованную утопию «ядерного социализма». С 1960-го по 1973-й оставалась актуальной программа освоения Марса. Не только в СССР, но и в США, где под эту задачу готовили взрыволет «Орион». Кроме Красной планеты советские ученые в расчет ничего не принимали.

NASA / Wikimedia // Концепт проекта «Орион»

Еще больше впечатляет скорость взрыволета. За десять дней он должен был разогнаться до 10 тысяч километров в секунду, а за 130 лет долететь до Альфы Центавра. К слову сказать, «Вояджеры», запущенные в конце 70-х, до сих пор летают где-то «в преддверии задворок Солнечной системы». И на сегодняшний день это самая масштабная реализованная программа такого рода. Чем же так привлек внимание ученых взрыволет? Писатель-фантаст и специалист по истории космонавтики Антон Первушин описывает это так:

Эта идея привлекательна тем, что только с помощью взрыволетного корабля можно разогнаться до значимых релятивистских скоростей, тогда дальние планеты Солнечной системы станут доступны и появится возможность организовать первую межзвездную экспедицию

Что касается стартовой площадки. В 1957 году ввели в эксплуатацию космодром Байконур, с которого вскоре полетит Гагарин. Но он не подходил для взрыволета. Под звездолет с ядерно-импульсным двигателем планировали строить новый специальный космодром где-нибудь на севере СССР. Американцы, к примеру, для этих целей отвели полигон Джекэсс-Флэтс в штате Невада.

Северные широты позволяли проложить маршрут над малонаселенными районами, да и в случае форс-мажора можно было избежать лишних жертв. К тому же вдали от плоскости экватора, вне зоны «геомагнитной ловушки», было больше шансов избежать появления искусственных радиационных поясов. Опыт ядерных испытаний в космосе показал, что это серьезная проблема.

А можно ли вообще избежать проблем при таком мегаломанском проекте? А что будет с экипажем, а что будет с экологией? Слишком много вопросов, которые вскоре потеряли смысл. Все равно ведь взрыволет не построили ни здесь, ни там.

Конец лунной гонки

СССР и США похоронили свои проекты взрыволетов по одним и тем же причинам: слишком дорого, непонятно, как вообще оправдать эти затраты с астрономическими нулями.

«Проекты типа "Ориона" [американский вариант взрыволета] требовали десятилетий упорного труда и грандиозных финансовых вложений. Увы, изматывающая "лунная гонка" СССР и США быстро закончилась. Необходимость в дешевых межзвездных путешествиях отпала», — отмечал Антон Первушин.

Другая проблема — слишком много времени требуется на реализацию. В рамках человеческого века непонятно, стоит ли тратить десятилетия на то, что, может, выгорит, а, может, не выгорит.

С течением времени ядерный взрыволет превратился в эдакий «святой Грааль», которым все хотят обладать, но никто не намерен тратить целую жизнь на его поиски
Антон Первушин

В начале 60-х Дандридж Коул, сотрудник компании Lockheed Martin, предложил свой проект взрыволета, где ядерно-импульсные взрывы осуществлялись внутри аппарата, который имел форму пули (для преодоления атмосферы Земли). Ничего не вышло: конструкция оказалась более «замороченной», более неоднозначной. А в 1965-м Коул умер.

«Взрыволет Сахарова» назвали идеей сложной, но перспективной, и отправили в долгий ящик. Кажется, это сделали, как только узнали о сворачивании проекта «Орион». «Атомная экзальтация» в СССР тоже сошла на нет, хотя магазин «Изотопы» просуществовал до 1990 года, потом там открылась «Парфюмерия».

Сам Сахаров вскоре переключился с «научно-фантастических разработок» на более насущные проблемы, а с 1967 года занялся активной правозащитной деятельностью.

РИА Новости // Академик АН СССР Андрей Дмитриевич Сахаров

В итоге мировое право зарубило проекты ядерных звездолетов окончательно: работы по данным проектам прекратились в 1963 году, когда страны подписали «Международный договор о запрете испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой».

«Помимо законодательного ограничения, у проектов взрыволета множество нерешенных технических проблем. Неясно, где взять топливо для термоядерной реакции, как его подавать в камеру, как амортизировать ускорение, как защитить экипаж от космического излучения, и вообще, какая из схем космического движителя окажется наиболее работоспособной», — отмечал Антон Первушин.

В 70-х британцы предложили альтернативу, которая не нарушает международное ядерное право. Проект «Дедал», что само по себе звучит иронично. Там в камеру сгорания выбрасывались миниатюрные капсулы с дейтерием или гелием-3, которые затем облучались из электронной пушки и детонировали без взрыва.

British Interplanetary Society // Концепт проекта «Дедал»

В 1993 году сотрудник Лос-Аламосской национальной лаборатории Джондейл Солем предложил проект корабля, концепция которого представляла собой смелый микс из взрыволета и солнечного паруса. Принцип работы: аппарат выпускал куполообразный парус, к которому присоединялся суперпрочными тросами и которые сходились в одной точке, как парашют. Затем из ядерной пушки выстреливался заряд, который толкал купол, энергия от купола передавалась генератору тока. Еще более сложно и неоднозначно.

А что же в России? На теоретическом уровне российские физики-энтузиасты придумали уникальную электромагнитно-гидравлическую систему амортизации губительных гамма-лучей. Также в 90-х предлагалось осуществлять ядерный распад с помощью антиматерии. Наконец, в 2004 году на «Харитоновских чтениях» ученые Института вычислительной математики Сибирского отделения РАН, Института математики имени Соболева и из Крымской астрофизической обсерватории продемонстрировали публике расчеты систем ядерного противодействия столкновению астероидов с Землей. В основе лежала та же концепция сахаровского «звездолета».

***

Ничего не бывает зря. Концепцию ядерных ракетных двигателей в СССР реализовали. Проект звездолета тоже, в принципе, реализуем. Оказалось, что создать такой двигатель — не проблема. Проблема начинается в прикладной плоскости. Так что это достижение в первую очередь ученых. Взрыволеты оставили неизгладимый след и в мировой культуре. Бестселлеры «Империя атома», «Космический корабль Давида», «Орион взойдет», «Каменные псы», цикл Стругацких «Мир Полудня» с фотонными ракетами и другой сай-фай повествуют о такого рода полетах, и есть уверенность, что писатели уже отправили своих героев куда только можно.

В области кинематографа это фильм-катастрофа Мими Ледер «Столкновение с бездной», где показан взрыволет с двигателем типа «Орион». Есть сериал Star Trek, точнее — восьмой эпизод третьего сезона «Ибо мир пуст, а я коснулся неба». Ну и, конечно, классика: «Космическая одиссея 2001 года» Стэнли Кубрика 1968 года. Начальные кадры, сопровождаемые аккордами симфонической поэмы Рихарда Штрауса «Так говорил Заратустра» отправляют зрителя туда, куда тщетно надеялись добраться ученые. В конце концов, если человек не мечтает — он не живет.

Как бы то ни было, сейчас невозможно существование взрыволета в том виде, в каком он был придуман в 50-х. Сегодня космос кишит спутниками, и им явно не поздоровится от летающего ядерного реактора. Длительные перебои со связью и проблемы с навигацией — лишь малая часть вреда, который могут нанести электромагнитные импульсы на высокой орбите.