В 1946 году Министерство ВВС и Комиссия по атомной энергетике США заключили договор о разработке программы NEPA (Nuclear Energy Propulsion for Aircraft) – создании самолета с ядерной силовой установкой (ЯСУ).
Военные хотели стратегический бомбардировщик или самолет-разведчик, способный барражировать в воздухе неопределенно долгое время. Сначала в воздух подняли Б-29 с капсулой радия в бомбоотсеке. После замера радиации пришли к выводу, что масса реактора и его защиты будет весьма значительной. Чтобы поднять все это плюс бомбовую грузку, потребуется большой самолет. После долгого поиска вариантов за основу решили взять переоборудованный Б-36 Peacemaker. Так началась гонка атомных самолетов между США и СССР.
Первые советские стратеги М-4 и Ту-95 «доставали» северные регионы США и с трудом – Тихоокеанское и Атлантическое побережья. Но в 1957 году в ВВС СССР таких было всего 22 машины. У американцев – 1800 носителей атомного оружия: В-52, В-36, В-47, В-58. Чтобы хоть как-то уравнять возможности, в СССР задумались о самолете с атомным двигателем.
Участник создания советского бомбера с ЯСУ академик Николай Пономарев-Степной вспоминал: «Однажды поздно вечером к нам зашел Меркин и говорит: «Прошла информация, что в Америке создан самолет с атомным реактором. Мне звонил Курчатов, он сейчас в театре. Когда выйдет со спектакля, я должен предоставить ему наш анализ – что это за самолет». Мы изложили свои соображения. А на следующий день Игорь Васильевич обратился к Туполеву с предложением о создании самолета с атомным реактором».
В 1955 году вышло постановление Совмина СССР, согласно которому ОКБ-156 Туполева, ОКБ-23 Мясищева и ОКБ-301 Лавочкина поручались проектирование и постройка самолетов с ЯСУ, а ОКБ-277 Кузнецова и ОКБ-165 Люльки разрабатывали силовую установку.
“ Советский атомолет впервые поднялся в небо 2 октября 1961 года с аэродрома дальней авиации под Семипалатинском ”
Туполевцы программу создания самолетов с ЯСУ расписали на двадцать лет. На первом этапе значилось проектирование летающей лаборатории с ядерной силовой установкой на базе серийного бомбардировщика Ту-95. Ставилась задача изучить влияние ЯСУ на бортовое оборудование и отработать систему защиты экипажа.
Темой занялись специалисты из филиала Туполевского ОКБ в поселке Томилино под руководством Иосифа Незваля.
На наземном стенде, сделанном из средней части Ту-95, установили реактор малой мощности. Эта работа дала толчок развитию производства материалов для защиты от радиоактивного облучения. До этого авиаинженеры никогда не работали с полиэтиленом и церезином с присадкой карбида бора. Состав защитных средств разработали в лаборатории неметаллов под руководством Абрама Файнштейна, а чтобы рецептуру претворить в изделия, пришлось создавать новые технологии. Ядерщики, проверив разработки химиков, дали добро на использование в защите летающей лаборатории.
В 1958 году наземный стенд перевезли на базу дальней авиации «Половинка» под Семипалатинском. Одновременно подготовили ЯСУ и для летающей лаборатории. В первой половине 1959-го запустили ядерный реактор на земле. Испытатели добились заданных параметров мощности, опробовали приборы управления и контроля радиации, систему экранирования.
Этот бесценный опыт помог сформулировать рекомендации для экипажа летающей лаборатории Ту-95ЛАЛ. Ее устроили на серийном Ту-94М № 789498.
Первый испытательный полет назначили на 2 октября 1961 года и уже в воздухе обнаружили – есть небольшая вибрация пульта управления реактором, запускать его нельзя. Как вспоминал первый оператор летающей атомной лаборатории, сотрудник Курчатовского института Владимир Мордашев, то, что дефект не заметили летчики, вполне объяснимо: дрожание стрелок свидетельствует – стрелки не «залипли», прибор работает. А при пуске реактора важно вовремя заметить микроскопическое движение стрелки прибора.
«Я хорошо знал этот реактор, знал и помнил все критические положения стержней регулирования и предложил Разумовскому: «Давай, я пущу». Разумовский доложил командиру корабля, тот – Земле. Разрешение пришло быстро: всю ответственность, я думаю, взял на себя Меркин. Через некоторое время реактор был пущен и выведен на необходимую мощность. Наверное, это был первый случай в реакторостроении, когда реактор пускался почти вслепую при низкой чувствительности к «нулевой мощности», – писал физик.
Полеты проводились как с холодным, так и с работающим реактором мощностью 100 киловатт. Летчики-испытатели Михаил Нюхтиков, Евгений Горюнов и штурман Михаил Жила 34 раза поднимали самолет в небо.
Кстати, у Нюхтикова был богатый выбор, где приложить силы: участвовать в сбросе 50-мегатонной бомбы на Новую Землю или пилотировать ЛАЛ.
Ведущим инженером проекта был Николай Лашкевич – до этого он «возил» по европейским странам на Ту-114 (гражданский вариант Ту-95) Никиту Хрущева. Отвечал за все – вел контроль продуктов и подарков правительств. Однажды проходя по салону мимо застолья, услышал: «Николай Васильевич, садись с нами». «Не могу, Никита Сергеевич. Работа». «А я разве пить прилетел?» – гневно вопросил персек ЦК КПСС. После этого Лашкевич на правительственном самолете уже не летал. Ему вообще доставалось по жизни – ведущий инженер Ту-95, он после катастрофы стратега едва уцелел. Началось следствие, дело выходило подрасстрельным, Лашкевича выдернули на допрос. Пока он три часа ожидал в приемной Берии, сильно поседел. Но на этом все и закончилось – в тот день Лаврентия Павловича арестовали.
Ходили досужие разговоры о том, что полетами на Ту-95ЛАЛ пилоты и ученые сильно укоротили свой век. Ничуть. После тех экспериментов первопроходцы еще долго оставались в строю, испытывали другие самолеты. Полковник Михаил Нюхтиков, к примеру, участвовал в создании пассажирского авиалайнера Ту-114, летал на нем из Москвы в Хабаровск, Париж, Пекин и Нью-Йорк. За время летной работы освоил 232 типа самолетов и 15 планеров.
“ Была идея сделать беспилотный вариант – он получился бы легче на 60 тонн. Но военные не поддержали проект ”
На Ту-95ЛАЛ экипаж, ученые и инженеры располагались в герметической кабине спереди, в ней установили фиксатор излучения и систему управления реактором. Защитный экран состоял из слоев свинца и новых материалов. В отсеке для боевой нагрузки и под консолями крыла в подвесных несъемных контейнерах установили еще три датчика.
Возможность оперативно вмешиваться в процесс экспериментов во время полета на Ту-95ЛАЛ позволила набирать необходимую и достаточную статистику измерений без излишнего облучения экипажа. Полученные дозы не превысили существовавших в те времена допустимых норм.
Не все проходило гладко: однажды в реакторе образовалась пена. Разумного объяснения найти не могли. Однако проблему надо было решать. Посовещавшись, пришли к выводу, что пространство под крышкой реактора объемом 30 литров, где мог скапливаться гремучий газ, нужно прикрыть кольцами Рашига. Правда, когда начали нарезать их из стальной трубки, забыли, сколько кубических сантиметров в литре. Решили, что сто. После того как использовали для промывки контура реактора пятьсот литров спирта, пена пропала. А кольца… применили по назначению.
Летные испытания Ту-95ЛАЛ показали достаточно высокую эффективность системы радиационной защиты, что позволяло продолжить работы над самолетами с ЯСУ.
Параллельно создавались силовые установки – прямоточного и турбореактивного атомных двигателей.
Турбореактивный двигатель с атомным реактором (ТРДА) был схож с обычным ТРД. В нем тяга создается расширяющимися при сгорании керосина раскаленными газами, в ТРДА воздух нагревается, проходя через реактор.
Активная зона авиационной АСУ на тепловых нейтронах набиралась из керамических тепловыделяющих элементов с продольными шестигранными каналами для хода нагреваемого воздуха. Расчетная тяга должна была составить 22,5 тонны. Рассматривались два варианта компоновки ТРДА: «коромысло» (вал компрессора располагался вне реактора) и «соосный» (вал проходил по оси реактора). В первом случае вал работал в щадящем режиме, во втором требовались специальные высокопрочные материалы, но был и плюс – двигатель получался менее габаритным.
В ОКБ Владимира Мясищева начали разрабатывать программу «60», первым сверхзвуковым атомным самолетом СССР должен был стать бомбардировщик М-60, созданный на основе существующего М-50. С двигателем с компактным керамическим реактором, сверхдальний для того времени самолет мог бы пролететь не менее 25 тысяч километров при крейсерской скорости 3000–3200 километров в час и на высоте порядка 18–20 километров. Взлетная масса супербомбардировщика должна была превысить 250 тонн.
Все самолеты Владимира Мясищева были изящны, не стал исключением и атомный. Однако красота М-60 своеобразная – у серебристой стрелы отсутствовала привычная пилотская кабина, экипаж должен был находиться в герметичной освинцованной капсуле весом более 60 тонн.
Воздух, проходя через реактор, становился радиоактивным, это не позволяло использовать его для подачи в кабину, поэтому в нее из специальных газификаторов планировалось подавать смесь кислорода и азота в пропорции 1:1. В кабине поддерживалось избыточное давление, исключающее попадание внутрь атмосферного воздуха. Поскольку все экранировано наглухо, пилоты должны были использовать перископ, теле- и радиолокационный экраны.
Одно время в ходу была идея сделать беспилотный вариант, он получился бы легче на 60 тонн – ровно столько весила пилотская кабина. Но военные не поддержали проект.
Наземный комплекс обслуживания атомных самолетов оказался не менее громоздким. Поскольку предполагалось, что машины будут сильно фонить, то заправку, подвеску вооружения и доставку экипажа намеревались автоматизировать. Атомные двигатели надлежало хранить в спецхранилище и монтировать непосредственно перед вылетом. Кроме того, облучение потоком нейтронов в полете вело к активации конструкции самолета, и остаточное излучение было настолько сильным, что свободно подойти к машине можно только через 23 месяца после снятия двигателей. Чтобы стратег мог взлетать, потребовалось бы построить взлетную полосу с толщиной бетонного покрытия около 0,5 метра. А если представить еще и аварию такого самолета?..
Ясно, что для быстрого ответного удара авиакомплекс не годился. Проект «М-60»закрыли, ОКБ Мясищева переориентировали на ракетно-космическую тематику.
Но это не значило, что поставлен крест на разработке ЯСУ с открытой схемой, когда воздух из атмосферы напрямую проходит через реактор. Наработанный опыт и технологии использовали для создания атомных реакторов субмарин.