Введение
Проект Плутон — правительственная программа США по разработке ядерных прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) для использования в крылатых ракетах. Два экспериментальных двигателя были испытаны на Испытательном полигоне Невады (NTS) в 1961 и 1964 годах соответственно. 1 января 1957 года ВВС США и Комиссия по атомной энергии США выбрали Лоуренсовскую лабораторию радиации для изучения возможности использования тепла от ядерного реактора для питания ПВРД сверхзвуковой ракеты, летящей на малой высоте. Это имело бы множество преимуществ по сравнению с другими системами доставки ядерного оружия: работая на скорости 3 Маха, или около 1676 м/с, и летя на высоте всего 152 метра, ракета была бы неуязвима для перехвата современными средствами противовоздушной обороны, могла бы нести большее количество и более мощные ядерные боеголовки (до шестнадцати с мощностью до 200 килотонн) и доставлять их с большей точностью, чем это было возможно с межконтинентальными баллистическими ракетами (МБР) в то время, и, в отличие от них, могла быть отозвана. Данное исследование получило название «Проект Плутон» и находилось под руководством Теодора Чарльза (Теда) Меркла, руководителя R-отдела лаборатории. Первоначально работы проводились в Ливерморе, Калифорния, но затем испытания были перенесены на новые объекты, построенные за 1,2 миллиона долларов на площади 21 км² на площадке NTS 401, также известной как Jackass Flats. Испытательные реакторы перемещались на железнодорожной платформе, управляемой дистанционно. Необходимость поддерживать сверхзвуковую скорость на малой высоте и в любых погодных условиях требовала, чтобы реактор выдерживал высокие температуры и интенсивное излучение. Использовались керамические ядерные топливные элементы, содержащие высокообогащенный оксид урана в качестве топлива и оксид бериллия в качестве замедлителя нейтронов. После серии предварительных испытаний для проверки целостности компонентов в условиях нагрузок и вибрации, 14 мая 1961 года был запущен на полную мощность (46 МВт) Tory II A — первый в мире ядерный ПВРД. Затем был разработан более крупный, полностью функциональный ПВРД под названием Tory II C. Он был запущен на полную мощность (461 МВт) 20 мая 1964 года, что продемонстрировало принципиальную осуществимость ядерного ПВРД. Несмотря на эти и другие успешные испытания, технология МБР развивалась быстрее, чем ожидалось, что снизило потребность в крылатых ракетах. К началу 1960-х годов возросла обеспокоенность по поводу опасности радиоактивных выбросов в атмосферу, и разработка подходящего плана испытаний для необходимых летных испытаний оказалась сложной задачей. 1 июля 1964 года, через семь лет и шесть месяцев после начала работ, «Проект Плутон» был закрыт.
the U. S. nuclear powered ramjet project
Project Pluto was a United States government program to develop nuclear powered ramjet engines for use in cruise missiles. Two experimental engines were tested at the Nevada Test Site (NTS) in 1961 and 1964 respectively. On 1 January 1957, the U. S. Air Force and the U. S. Atomic Energy Commission selected the Lawrence Radiation Laboratory to study the feasibility of applying heat from a nuclear reactor to power a ramjet engine for a Supersonic Low Altitude Missile. This would have many advantages over other nuclear weapons delivery systems: operating at Mach 3, or around , and flying as low as 500 feet (152 m), it would be invulnerable to interception by contemporary air defenses and carry more and larger nuclear warheads (up to sixteen with nuclear weapon yields of up to ) and deliver them with greater accuracy than was possible with intercontinental ballistic missile (ICBMs) at the time and, unlike them, could be recalled. This research became known as Project Pluto, and was directed by Theodore Charles (Ted) Merkle, leader of the laboratory's R Division. Originally carried out at Livermore, California, testing was moved to new facilities constructed for $1.2 million on 8 square miles (21 km2) at NTS Site 401, also known as Jackass Flats. The test reactors were moved about on a railroad car that could be controlled remotely. The need to maintain supersonic speed at low altitude and in all kinds of weather meant that the reactor had to survive high temperatures and intense radiation. Ceramic nuclear fuel elements were used that contained highly enriched uranium oxide fuel and beryllium oxide neutron moderator. After a series of preliminary tests to verify the integrity of the components under conditions of strain and vibration, Tory II A, the world's first nuclear ramjet engine, was run at full power (46 MW) on 14 May 1961. A larger, fully functional ramjet engine was then developed called Tory II C. This was run at full power (461 MW) on 20 May 1964, thereby demonstrating the feasibility of a nuclear powered ramjet engine. Despite these and other successful tests, ICBM technology developed quicker than expected, and this reduced the need for cruise missiles. By the early 1960s, there was greater sensitivity about the dangers of radioactive emissions in the atmosphere, and devising an appropriate test plan for the necessary flight tests was difficult. On 1 July 1964, seven years and six months after it was started, Project Pluto was canceled.
Происхождение
В 1950-х годах ВВС США рассматривали использование ядерных самолетов и ракет в рамках проекта ядерной двигательной установки для самолетов, координировавшегося Управлением ядерной двигательной установки для самолетов. Исследования ракет координировались в Отделе ракетных проектов. Концепция использования ядерного реактора в качестве источника тепла для прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД) была изучена Фрэнком Ромом и Элдоном Сэмсом в Исследовательском центре Льюиса Национального консультативного комитета по аэронавтике в 1954 и 1955 годах. Принцип работы ядерного ПВРД был относительно прост: движение аппарата заставляло воздух поступать спереди (эффект набегающего потока). Если ядерный реактор нагревал воздух, то горячий воздух с высокой скоростью выходил через сопло сзади, создавая тягу. Здание 2201 было спроектировано для дистанционной регулировки, разборки или замены радиоактивных компонентов. За операциями в главном отсеке разборки можно было наблюдать через смотровые окна из свинцового стекла толщиной 1 метр. Рядом с отсеком разборки располагались "горячие" камеры, использовавшиеся для контроля приводов регулирующих стержней. Каждая камера была оснащена дистанционными манипуляторами. Все органы управления находились в центральной диспетчерской, которая была оборудована системой кондиционирования с избыточным давлением, чтобы воздух всегда поступал в отсек разборки и горячие камеры, а оттуда удалялся через фильтры. Доступ в главный отсек разборки и горячие камеры осуществлялся через отверстия, обычно закрытые свинцовыми плитами. Для рабочих были предусмотрены душевые и комната радиационной безопасности. В здании 2201 также располагались ремонтная мастерская, темная комната, офисы и складские помещения. Ученые дистанционно наблюдали за испытаниями по телевизионной связи из металлического сарая, расположенного на безопасном расстоянии и оборудованного убежищем с двухнедельным запасом продовольствия и воды на случай крупной катастрофы. Для имитации условий полета ПВРД потребовалось около 40 км обсадных труб нефтяных скважин для хранения примерно 25 км³ сжатого воздуха. Три гигантских компрессора были взяты взаймы с военно-морской базы подводных лодок Нью-Лондон в Гротоне, штат Коннектикут, которые могли пополнить запас за пять дней. Пятиминутное испытание на полную мощность включало в себя подачу воздуха на 14 миллионов стальных шаров диаметром, которые находились в четырех стальных резервуарах, предварительно нагретых до определенной температуры. Поскольку испытательные реакторы были сильно радиоактивными после запуска, их транспортировали на и с испытательного полигона на железнодорожных платформах. Считалось, что это побудит Советский Союз создать аналогичное устройство. Технология межконтинентальных баллистических ракет (МБР) оказалась более простой в разработке, чем предполагалось ранее, что снизило потребность в столь мощных крылатых ракетах. МБР обладала несколькими преимуществами перед планируемой летающей лабораторией с ядерной установкой (SLAM). МБР требовала меньше наземного обеспечения и обслуживания и могла быть запущена за минуты вместо нескольких часов, что делало ее менее уязвимой для ядерного удара в ответ. МБР также быстрее достигала цели и была менее уязвима для перехвата советской противовоздушной обороной. Основным преимуществом SLAM была ее способность нести большую полезную нагрузку, но эта ценность уменьшилась благодаря усовершенствованию конструкции ядерного оружия, которое сделало его меньше и легче, а также последующей разработке МБР с разделяющимися головными частями. Другой серьезной проблемой концепции SLAM был экологический ущерб, вызванный радиоактивными выбросами во время полета, и утилизация реактора после завершения миссии. Меркл оценил, что будет произведено около 100 граммов продуктов деления, которые рассеются на большой площади. Хотя это было немного по сравнению с ядерным взрывом, это создавало проблему для испытаний. Предполагалось, что потребуется множество испытательных полетов. В начале 1960-х годов все еще проводились атмосферные ядерные испытания, поэтому радиоактивные выбросы не считались серьезной проблемой. Уровень шума оценивался в оглушительные 150 децибел. Существовала также вероятность потери управления ракетой. Идея испытаний над Невадой была быстро отвергнута. Было предложено проводить испытательные полеты в районе острова Уэйк по траектории в виде восьмерки. Затем реактор сбрасывали бы в Тихий океан на глубину 6096 метров. К началу 1960-х годов общественность все больше осознавала негативное воздействие радиоактивного загрязнения атмосферы и океана, и радиоактивные выбросы от ракеты считались неприемлемыми, независимо от места проведения испытаний. Комиссия по атомной энергии запросила 8 миллионов долларов (эквивалент миллионов долларов в ) в 1965 финансовом году для продолжения испытаний Tory II C и разработки Tory III. В апреле 1964 года Объединенный комитет по атомной энергии рекомендовал сократить этот запрос на 1,5 миллиона долларов. Это обеспечило продолжение финансирования Tory II C, но не разработку Tory III. Директор по исследованиям и разработкам Министерства обороны Гарольд Браун поддерживал продолжение проекта "Плутон" на низком уровне финансирования для продвижения технологии. Этого было недостаточно для Комитета по ассигнованиям Палаты представителей; технология была продемонстрирована успешными испытаниями Tory II C, и если больше не было военной необходимости в ней, не было причин продолжать финансирование. Поэтому он сократил еще 5,5 миллиона долларов из запроса на финансирование, оставив только 1 миллион долларов на "консервацию" проекта. Это привело к решению Министерства обороны и Государственного департамента прекратить проект. 1 июля 1964 года, через семь лет и шесть месяцев после его начала, проект "Плутон" был отменен.
Because the test reactors were highly radioactive once they were started, they were transported to and from the test site on railroad cars. and it was believed that it would compel the Soviets to construct a similar device. Intercontinental ballistic missile technology had proven to be more easily developed than previously thought, reducing the need for such highly capable cruise missiles. The ICBM has several advantages over the SLAM. An ICBM required less ground support and maintenance, and could be launched in minutes instead of several hours, and so was less vulnerable to a nuclear first strike. An ICBM also traveled to its target faster and was less vulnerable to interception by Soviet air defenses. The main advantage of the SLAM was its ability to carry a larger payload but the value of this was diminished by improvements in nuclear weapon design, which made them smaller and lighter, and the subsequent development of multiple warhead capability in ICBMs. The other major problem with the SLAM concept was the environmental damage caused by radioactive emissions during flight, and the disposal of the reactor at the end of the mission. Merkle estimated that about 100 grams of fission products would be produced, which would be dispersed over a wide area. Although small compared to that produced by a nuclear explosion, it was a problem for testing. It was anticipated that numerous test flights would be required. Atmospheric nuclear testing was still ongoing in the early 1960s, so the radioactive emissions were not considered to be a major problem by comparison. The noise level was estimated to be a deafening 150 decibels. There was also the possibility of the missile going out of control. The idea of testing it over Nevada was quickly discarded. It was proposed to conduct test flights in the vicinity of Wake Island, flying a figure eight course. The reactor would then be dumped into the Pacific Ocean where it was 20,000 feet (6096 m) deep. By the early 1960s there was increasing public awareness of the undesirable environmental impacts of radioactive contamination of the atmosphere and the ocean, and the radioactive emissions from the missile were considered unacceptable wherever the tests were conducted. The AEC requested $8 million (equivalent to $ million in ) in fiscal year 1965 for continued tests of Tory II C and the development of Tory III. In April 1964, the Joint Committee on Atomic Energy recommended that $1.5 million be cut from this request. This provided continued funding for Tory II C, but not for the development of Tory III. The Department of Defense's Director of Research and Engineering, Harold Brown favored the continuation of Project Pluto at a low level of funding in order to progress the technology. This was not good enough for the House Appropriations Committee; the technology had been demonstrated by the successful Tory II C tests, and if there was no longer a military requirement for it, there was no reason to continue funding. It therefore cut another $5.5 million from the funding request, leaving only $1 million for "mothballing" the project. This led to the decision by the Department of Defense and the Department of State to terminate the project. On 1 July 1964, seven years and six months after it was started, Project Pluto was canceled.