Страницы истории: 40 лет назад ядерный реактор нашего спутника упал из космоса… на голову империалистам, страшно напугав их!
24 января исполнилось 40 лет со дня космического ЧП, когда на северо-западе Канады упали обломки советского космического зонда «Космос-954», включая бортовой ядерный реактор. ЧП имело мировой общественный резонанс, СССР обвиняли во всех смертных грехах, но тогдашнему руководству нашей страны удалось достаточно быстро, ловко и с минимальными потерями решить все возникшие в связи с этим досадным крушением проблемы. (Помнится, тогда каждый новостной выпуск «Голоса Америки» и Би-би-си, прорывавшийся сквозь помехи наших «глушилок», начинался с озабоченных голосов их дикторов, вещающих о развитии как раз данной нештатной ситуации на околоземной орбите — ред.)
Одной из самых значительных проблем космонавтики, как на заре космической эры, так и в наше время, является электроснабжение летательных аппаратов, без которого дорогостоящая техника имеет ценность булыжника. Наиболее распространённым способом добычи энергии в космосе служат солнечные батареи. К их явным плюсам относится длительный срок службы и никаких загрязнений. Необходимо только Солнце. Но минусов у них куда больше. Солнечные полупроводниковые панели недёшевы, имеют неслабые габариты, низкий КПД, невысокую мощность.
В 1965 году американцы сказали новое слово в энерговооружённости космических аппаратов, соорудив установку SNAP – радиоизотопный термоэлектрический генератор, массой примерно в 400 кг. Источником тепла в генераторе служил какой-нибудь радиоизотоп с периодом полураспада в пару десятков лет. Как правило, американцы использовали один из изотопов плутония, который можно было быстро и относительно недорого вырабатывать десятками килограммов в специальных реакторах.
Несомненным плюсом SNAP была прямая выработка электричества термоэмиссионными преобразователями, по принципу работы очень похожими на радиолампы.
Учёные СССР не сидели сложа руки и вскоре тоже сконструировали компактные радиоизотопные генераторы типа «Ромашка», «Топаз» и не пошедший в серию «Енисей». При тепловой мощности в полторы сотни киловатт генераторы выдавали 5 – 6 киловатт электроэнергии.
Космическим инженерам идея понравилась, и вскоре возникла следующая мысль – а не соорудить ли ядерный микрореактор, чтобы космические аппараты буквально купались в энергии. Море энергии открывало захватывающие возможности установки на космические зонды перспективных ионных и плазменных двигателей, дополнительного исследовательского оборудования, а также серьёзно продлевало их срок службы. Использование микрореакторов в автоматических космических аппаратах представлялось крайне соблазнительным, поскольку позволяло не тратиться на громоздкую и тяжёлую радиационную защиту экипажа от проникающих излучений. Достаточно было экранировать капсулу с приборами.
В 1970 году СССР произвёл запуск спутника радиоразведки УС-А с двухконтурным урановым микроядерным реактором «Бук» на быстрых нейтронах. В качестве теплоносителя использовалась связка калий-натрий. Масса урана – 30 кг. Вес «Бука» достигал одной тонны.
По замыслу советских учёных «хоронить» отработанные блоки «Бука» планировалось переводом аппарата на высокие орбиты 800 – 1000 км. Там они должны были телепаться, пока на Земле не придумали бы способ их утилизации непосредственно в космосе.
Орбиты орбитами, но «Бук» разрабатывался таким образом, чтобы при попадании в атмосферу (мало ли какая может приключиться авария на штатной орбите) реактор разваливался на составные части и полностью сгорал, включая активную зону. Радиационное заражение атмосферы или поверхности земли при этом было минимизировано.
Итак, «Космос-954» массой в 4.3 тонны с ядерной энергетической установкой «Бук» на борту был запущен с космодрома «Байконур» 28 октября 1977 года. О запуске спутника были проинформированы все, кому следовало об этом знать, включая Генсека ООН. «Космос-954» работал в паре с запущенным ранее «Космос-952». Единственно, о чём не было сообщено «кому надо», так это о характере энергоустановки. Американцы, например, полагали, что «Космос-954» оснащён радиоизотопным генератором «Ромашка».
Программа полёта аппарата была полностью закрыта, но по некоторым данным, «Космос-954» был запущен с целью испытания новых электроракетных двигателей для будущих автоматических межпланетных станций.
Проработав в течение месяца «Космос-954» перестал отвечать на команды с Земли. Причина отказа до сих пор не выяснена. Не увенчались успехом и попытки перевести аппарат на орбиту «захоронения».
Примерно тогда же, командование воздушно-космической обороны Северной Америки NORAD, следившее за всеми космическими аппаратами на околоземной орбите, установило, что «Космос-954» сбился с орбиты и угрожает свалиться с неба на землю. Поскольку уже было известно, что энергоустановка на спутнике ядерная, в США начали готовиться и даже создали комиссию по исследованию обломков. Компьютерные вычисления показали, что падение должно произойти 23 – 24 января. Правда, интрига – куда именно шмякнется злополучный аппарат – сохранялась до последнего момента.
Обеспокоенные американцы запросили у СССР тип энергоустановки аппарата и, получив информацию, обеспокоились ещё больше.
Ранним утром 24 января 1978 года по стандартному тихоокеанскому времени американские средства наблюдения потеряли советский спутник с радаров. Военно-морская обсерватория на Гаваях сообщила, что не наблюдает «Космос-954» и в оптические телескопы. Вскоре стали поступать сообщения об огненном шаре, промчавшемся над северо-западными провинциями Канады. Предположительно, советский спутник упал где-то в районе Большого Невольничьего озера.
Американцы, соблазнённые случаем поковыряться в обломках совершенно секретного советского спутника, предложили канадцам свою помощь на высшем уровне. Оно и понятно: микрореакторами «Бук» штатно снабжались почти исключительно лучшие в мире советские спутники-разведчики «Легенда». Серия «Космос» была общим названием для советских беспилотных космических аппаратов различного назначения. В общем, ситуацией следовало воспользоваться, и премьер-министру Трюдо позвонил лично президент Картер. Канадская сторона согласилась принять помощь.
В рамках операции «Morning Light» («Утренний свет) на канадской базе ВВС в районе Эдмонтона был организован штаб, куда и прибыли американские специалисты. Была установлена поисковая зона, а сам поиск вёлся при помощи самолётов и вертолётов. Первый обломок был найден 26 января.
Всего было найдено около сотни фрагментов в виде всевозможных трубок, стержней и дисков. Радиационное заражение зоны падения было незначительным. Общий вес фрагментов оценивается в 65 кг. К сожалению, не лучшим образом сработала пассивная система разделения элементов энергоустановки в воздухе. В противном случае и собирать-то было бы нечего.
Что конкретно узнали американцы о советских спутниках-разведчиках и их микрореакторах, кроме того, что они существуют, неизвестно. Скорее всего, немного. Сотня фрагментов из 3100 деталей спутника – это очень и очень мало. До поверхности земли долетело только самое дубовое. В денежном эквиваленте поиски и работы по деактивации зон падения осколков оцениваются в 17 млн долл по тогдашнему курсу.
А вот скандал получился на славу. По радиобрехалиям клеветали, что «советский спутник-шпион» упал на фермерское поле и причинил огромный ущерб. Канадцы выкатили СССР требование компенсации ущерба на сумму чуть более 6 млн канадских долларов с открытой опцией выплат дополнительных сумм из-за неучтённых расходов в будущем. В СССР тоже не пацаны сидели и осетра урезали до 3 млн за всё, о чём и подписали с потерпевшими официальную бумагу в Москве.
Скандал резко сошёл на нет. Ущерб оказался незначительным, а спустя короткое время осадки и многочисленные ручьи, реки и водоёмы в той части Канады вымыли остатки радиации.
Авария аппарата «Космос-954» не стала причиной закрытия программы разработки ядерных энергетических установок для космоса. В течение трёх последующих лет «Бук» подвергся серьёзной модернизации. Была серьёзно доработана радиационная безопасность спутника, а на случай опасности стержни активной зоны должны были принудительно отстреливаться специальным газовым механизмом.
Надо сказать, американцев не слишком напугало падение «Космос-954». В начале 90-х США приобрели у России за 13 млн долл два микрореактора «Енисей» нового поколения для «исследовательских целей в космосе». В космос, правда, оба «енисея» не попали, а только прошли полигонные испытания, и в 1996 году программа была закрыта.
Нельзя сказать, чтобы программа использования отечественных космических аппаратов с микрореакторами на борту проходила слишком гладко. Семь запусков, включая «Космос-954», закончились авариями. Активные зоны двух спутников были выведены на орбиту захоронения, где они и пребывают по настоящий момент. Ещё два реактора упали в безлюдной части Южной Атлантики и Тихого океана. Последняя авария «Космос-1818» произошла на орбите в 2008 году. Что конкретно произошло и куда делась его активная зона – не установлено. Предположительно, спутник разорвало на мелкие осколки.
Источник
Радиоактивный дождь: как спутник СССР с ядерным реактором упал в Канаде
К счастью, ядерного взрыва не произошло, и энергоустановка разрушилась в атмосфере, но обломками космического аппарата оказалась усеяна территория трех провинций Канады — Нунавут, Альберта и Саскачеван. Всего более 100 тысяч квадратных километров. Однако среди людей пострадавших не было.
Спутник «Космос-954» был запущен с Байконура 18 сентября 1977 года и после вывода на орбиту в каталоге космических объектов ему был присвоен номер — 10361. Как пишет в своем исследовании историк ракетно-космической техники Александр Железняков, аппарат разрабатывался в рамках проекта «Легенда» в интересах ВМФ Советского Союза. Спутник должен был вести радиолокационную разведку субмарин США и НАТО. Питание аппарата обеспечивалось реактором на быстрых нейронах БЭС-5, а топливом служили 37,1 килограмма Урана-235.
После 43 дней деятельности «Космос-954» начал совершать на орбите непонятные маневры, а потом пропала связь с ним и нарушилось управление. Предполагается, что причиной аварии стало столкновение с космическим мусором, что повлекло разгерметизацию аппарата. Постепенно неуправляемый спутник вошел в атмосферу Земли и советская сторона официально сообщила об этом США.
Обломки «космического странника» канадцы искали совместно с американцами, отказавшись от помощи советских специалистов. В результате операции Morning light («Утренний свет») часть фрагментов «Космоса-954» нашлась в Большом Невольничьем озере и около города Ураниум-Сити. Всего было найдено 12 крупных кусков спутника, десять из них были радиоактивными. Причем один из них имел опасное излучение около 200 рентген/час.
Власти Канады оценили ущерб от падения спутника в шесть миллионов долларов. После многочисленных переговоров Советский Союз согласился выплатить половину суммы.
Кстати
Аварии космических аппаратов с ядерными реакторами случались и в США. 21 апреля 1964 года спутник «Транзит-5В» неудачно стартовал. В результате аварии в земной атмосфере рассеялись 950 граммов Плутония-238. А 18 мая 1968 года случилась авария американской ракеты-носителя «Тор-Аджена-Д», которая должна была вывести на орбиту метеорологический спутник «Нимбус-В» с ядерной энергетической установкой на борту.
Источник
Alpha Centauri
Igor Protsenko · История · 8 февраля, 2021 5407
Ядерные инциденты | Космос 954 и 1402
Если не хотите читать — вот моё видео в котором я по факту пересказал свою статью: https://youtu.be/qezITGGTdAE
В этом тексте пойдёт речь о двух авариях космических аппаратов СССР — Космос 954 и Космос 1402, после которых последовало радиоактивное заражение окружающей среды. Но сперва немного о самых спутниках:
Оба аппарата были из серии советских спутников «УС-А» — «Управляемый Спутник Активный» системы «Легенда», которые входили в состав морской космической разведки и целеуказания. На западе они были известны как «RORSAT» — «Radar Ocean Reconnaissance SATellite». В реальных боевых условиях «УС-А» использовались лишь в 1982 году, во время англо-аргентинского конфликта за Фолклендские острова. Система передавала точную тактическую обстановку, что позволило предсказать время высадки английского десанта. В отличии от спутников серии «УС-П», «УС-А» имели активную радарную установку о чём говорит «А» в названи. Отличие пассивной от активной радарной установки в том, что пассивная принимает сигнал исходящий от тела, например в виде инфракрасного излучения. При этом нельзя вычислить многие параметры объекта. А активная радиолокация посылает сигнал и принимает уже отражённый, что позволяет определить координаты, расстояние, а также опознать объект благодаря установленному ответчику. Подробно вдаваться в детали не будем.
Некоторые технические характеристики спутников данной линейки:
- Масса спутника — 3800 кг
- Масса ЯЭУ — 1250 кг
- Длинна — 10 м
- Ширина — 1.3 м
- Период запусков — 1970-1988 года
Поскольку радарная система спутников «УС-А» требовала максимально близкого расположения к цели, орбита должна была быть достаточно низкой — 280 км. В этом случае использовать солнечные батареи нецелесообразно. Во первых при высоком энергопотреблении данного типа радарной системы размер солнечных батарей должен быть не маленьким. Во вторых из-за такого размера на высоте в 280 км спутник будет испытывать, большое трение об разреженную термосферу, и терять высоту.
Это стало причиной для использования ядерной энергетической установки. На борту у спутников «УС-А» был установлен БЭС-5. Из всех 33 запущенных спутников из этой программы на 31 был установлен «Бук». В более поздних моделях использовали ТЭУ-5 или как его ещё называют «Топаз-1». Но давайте остановимся и поговорим немного о конструкции, самих реакторов.
БЭС-5 или «Бук» — ядерная энергетическая установка специально разработанная для спутников «УС-А». Эта установка разрабатывалась с 1960 года на НПО «Красная звезда». В установку входил реактор на быстрых нейтронах БР-5А.
В качестве топлива служил диоксид урана-235 обогащённого на 90% массой от 30 до 50 кг, а в качестве теплоносителя — жидкий сплав натрия с калием. Отражатель нейтронов — бериллий и немного гидрида лития. Тепловая мощность реактора 100 кВт, выходная электрическая мощность 3-5 кВт. Получение электрического тока осуществлялось при помощи полупроводникового термоэлектрического генератора, разработанного в Сухумском физико-техническом институте. Вес данной установки составлял около тонны. Вот небольшой чертёж который мне удалось найти:
ТЭУ-5 или «Топаз-1» вторая ядерная энергетическая установка применяемая для «УС-А». Производились данные реакторы на всё том же НПО «Красная звезда» с 1987 года. Топливо, теплоноситель и отражатель такие же как у «БЭС-5». Масса урана на борту около 11.5 кг. Мощность реактора «Топаз-1» несколько выше чем у «Бука». Тепловая мощность 150 кВт, электрическая 5-7 кВт. Время работы также больше почти год. Никаких чертежей ТЭУ-5 я не нашёл. Только фото макета из музея:
Защита от радиации ставилась только с одной стороны, чтобы не повредить приборы космического аппарата. Несмотря на то, что это всё же ядерный реактор, изготовитель давал максимум 120 дней работы. После окончания работы часть спутника с ядерной установкой отделялась и отправлялась на орбиту захоронения (1000 км и выше) а не радиоактивная часть спутника сводилась с орбиты и отправлялась, на кладбище космических аппаратов в Тихом Океане. Хуже всего оказалось, что и положенных ему по гарантии 120 дней реактор часто не выдерживал. Едва ли не в каждом пятом полёте реактор сбоил и не работал как должен. Один раз даже произошло расплавление активной зоны реактора, а именно на аппарате Космос-367. И тут мы плавно переходим к инцидентам связанными с аппаратами этой серии.
Первая авария случилась со спутником Космос 954. Он был запущен 18 сентября 1977 года с космодрома Байконур. Космос-954 проработал около месяца, затем 28 октября наземные службы управления неожиданно потеряли над ним контроль. Командование воздушно-космической обороны северной Америки (NORAD) заметили, что КА сбился с орбиты и представляет потенциальную угрозу в виде падения на Землю. Причина этого инцидента так и осталась неизвестной. Вероятнее всего, произошёл сбой в работе корректирующего двигателя. Попытки вывести его на более высокую орбиту для захоронения не увенчались успехом. 6 января следующего года произошла разгерметизация приборного отсека, аппарат полностью вышел из строя и перестал отвечать на команды из центра управления. Под действием законов аэродинамики, из-за сопротивления молекул термосферы спутник начал вращаться с ускорением и снижаться. Разведка уже знала, что спутник имеет ЯЭУ, поэтому Совет по национальной безопасности США отдали приказ министерству энергетики приготовится к падению спутника. январе о неконтролируемом советском спутнике стало известно мировой общественности. По расчётам падение должно было случится 23-24 января. Это событие прозвали «русской-рулеткой». Американские власти запросили информацию о спутнике у советской стороны, которая 14 января подтвердила, что спутник действительно оборудован ядерным реактором и что контроль над ним потерян. Ранним утром 24 января объект исчез с радаров, что означало только одно — он начал снижение и вошёл в плотные слои земной атмосферы. Станция слежения за космическими объектами, находящаяся на Гавайях, при помощи своих телескопов проследила за тем, как спутник начал падать и сгорать в атмосфере. Практически сразу начали поступать сообщения об огромном огненном шаре над северными регионами Канады. Прошу не забывать что на борту у спутника 50 кг высокообогащённого урана! Обломки от аппарата Космос-954 упали на Землю в районе Большого Невольничьего озера. Президент США Д. Картер позвонил премьер-министру Канады и предложил помощь. В тот же день американские специалисты прибыли в Канаду.
Насыщено-жёлтая область обозначает зону падения осколков
Штаб операции по поиску базировался на канадской военной базе в пригороде Эдмонтона, провинция Альберта. Сама операция получила кодовое название «Утренний свет». Первой фазой операции стало зондирование территории с воздуха с использованием самолётов и вертолётов. После того, как 800-километровая территория падения была определена, началась вторая фаза — поиск остатков спутника. Американцы получили информацию о том, что представляют из себя остатки активной зоны ядерного реактора. Всего было найдено 100 фрагментов общей массой 65 кг, различные стержни, диски, трубки и остальные детали фонили от нескольких мили- до 200 Р/ч (Ренген в час. Для сравнения природный фон 12 микро Рентген в час — 12 мкР/ч). Затраты на операцию составили 14 миллионов долларов. А СССР пришлось почти на три года отказаться от запусков подобных спутников и серьёзно усовершенствовать систему радиационной безопасности спутника. В частности, конструкция реакторов была изменена и после окончания работы твэли принудительно выбрасывались газовым исполнительным механизмом.
В итоге радиоактивному загрязнению подверглось не менее 124 тыс. км² территории Канады. Из-за малой заселённости территории (плотность населения территорий примерно составляет 1 чел. на 28 км²) и большого разброса радиоактивных осколков вероятность радиоактивного поражения людей была мала. Быстрому поглощению радиации также способствовало большое количество рек и озёр.
Следующий инцидент связан с спутником Космос-1402. КА был запущен 30 августа 1982 года с космодрома Байконур. 28 Декабря после истечения срока работы не удалось вывести спутник на орбиту захоронения. К счастью конструкция разделилась на три части. 30 декабря часть с антенной сгорела в атмосфере, 23 января вторая часть со всей аппаратурой упала в Индийский океан. Третья часть с самим реактором на этот раз была спроектирована так, что бы полностью сгореть в атмосфере в случае нештатного схождения с орбиты, что и произошло через две недели 7 февраля 1983 года. Часть аппарата с ядерным реактором и ядерным топливом вошла в атмосферу и полностью сгорела в районе атлантического океана над островом Вознесения, рассеяв тем самым, как показали замеры, около 44 кг высоко обогащённого урана в атмосфере. Если бы не не переделка конструкции ЯЭУ реактор мог теоретически взорваться при вхождении в атмосферу, и тогда повторился бы инцидент 77-го года. В течении последующих лет радионуклиды выпали на землю и в океан вместе с осадками. После этого инцидента полёты «УС-А» прекратились на пол года.
Все остальные спутники системы «Легенда» с ядерными энергетическими установками были выведены на орбиту захоронения, где они по разным оценкам пробудут ещё 250 лет после чего неизбежно начнут падать на Землю. Что делать с ними дальше? Непонятно. И это ещё одна причина задуматься о вопросе космического мусора.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник