Ядерные реакторы на космических спутниках в СССР

В современном мире достаточно оружия, способного убить все живое на планете, но новые разработки наподобие перспективной российской ракеты "Буревестник" все равно вселяют страх в обывателей. Не в последнюю очередь этот страх можно объяснить наличием на "Буревестнике" ядерного источника питания. В истории уже были случаи, когда летающие ядерные реакторы, правда, относительно мирного назначения, выходили из-под контроля и падали.

Идея использовать ядерную энергию для полетов в космос появилась в самом начале космической эры. Она представлялась специалистам единственным возможным вариантом для длительных полетов.

Самыми первыми ядерными источниками питания в космосе стали радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ). Они используют энергию естественного радиоактивного распада изотопов, тогда как в реакторах используется энергия управляемой цепной реакции деления ядер тяжелых химических элементов - чаще всего урана.

У РИТЭГ по сравнению с реакторами низкая мощность и низкий КПД, но конструкция такого генератора гораздо проще и он может долго снабжать энергией космический аппарат, не требуя обслуживания.

РИТЭГ до сих пор используются как источники питания в космической индустрии - такой генератор, например, стоит на американском марсоходе "Кьюриосити". Использование реакторов в космосе, в отличие от РИТЭГ, было остановлено в конце 1980-х годов.

Первый ядерный реактор для космического аппарата создали США. Он же оказался единственным реактором, запущенным Соединенными Штатами в космос. В апреле 1965 года американцы запустили спутник с реактором SNAP-10A (топливом служил уран-235). Он работал полтора месяца и вышел из строя в связи с неполадками в спутнике-носителе.

Сейчас SNAP-10A находится на орбите и останется в космосе на ближайшие 4 тысячи лет, за которые, по расчетам разработчиков, радиоактивность всей системы будет снижена до низкого уровня. По истечении 4 тысяч лет аппарат начнет снижаться, войдет в атмосферу, развалится на части и активная зона сгорит, минимизируя попадание радиоактивных частиц в атмосферу. По крайней мере, так все задумано.

Примерно на это же рассчитывали и советские ученые, которые разработали серию ядерных реакторов БЭС-5 "Бук". Они создавались специально для серии спутников "УС-А" (на Западе известна как RORSAT). Серия "УС-А" стала частью системы морской космической разведки "Легенда", которая отслеживала американские авианосцы. Всего был запущен 31 космический аппарат с БЭС-5.

"Буки"

СССР начал разработку ядерных установок для космических аппаратов позже США. Первый опытный образец - "Ромашка" - был успешно испытан в 1964-1966 годах, но в космос установка не полетела. Реактор был разработан в Курчатовском институте.

К концу 60-х годов на НПО "Красная Звезда" был разработан новый реактор - БЭС-5 "Бук", в котором в качестве топлива использовался, как и в американском, уран-235. Впервые такая установка полетела в космос в октябре 1970 года вместе со спутником "Космос-367".

"Бук" проработал 110 минут, после чего началось расплавление активной зоны реактора, писали в своей книге испытатели космической техники Владимир Гудилин и Леонид Слабкий. Спутник пришлось забросить на орбиту захоронения.

Затем были проведены три успешных пуска. В апреле 1973 года произошла вторая авария. На этот раз подвела ракета-носитель - из-за выхода из строя двигателя космический аппарат не удалось вывести на орбиту, и реактор упал в Тихий океан.

После еще нескольких пусков серия радиолокационной разведки "УС-А" была принята на вооружение в 1975 году.

После этого советские испытатели провели четыре успешных запуска спутников с ядерными реакторами, а 18 сентября 1977 года был запущен "Космос-954" - пожалуй, самый известный из спутников системы "УС-А".

Через два месяца после запуска "Космоса-954" американские радары обнаружили, что он сходит с орбиты, писал советник Администрации президента США по вопросам технологий, разведки и экономических вопросов Гас Вайс.

6 января 1978 года американская разведка поняла, что Советский Союз потерял контроль над спутником. Ученые определили, что он войдет в земную атмосферу 23-24 января.

Москва, безусловно, хранила детали о своих новых спутниках в секрете. США подозревали, что "Космос-954" использует ядерный реактор как источник питания. Если это правда, имеется ли на спутнике система, которая при аварийной ситуации вытолкнет реактор на более высокую орбиту, чтобы избежать падения ядерной установки на Землю?

Чтобы получить ответ на этот и другие вопросы, США обратились за информацией напрямую к СССР. Москва в январе 1978 года подтвердила, что на спутнике находится реактор с ураном-235, писал Вайс. Советские чиновники исключили возможность ядерного взрыва, потому что критическая масса урана на установке не превышена. Кроме того, реактор устроен так, что он развалится и сгорит при входе в атмосферу, заверила Москва.

При этом Кремль все же не исключил, что ввиду разгерметизации спутника радиоактивные обломки могут достичь поверхности Земли. В результате может произойти незначительное радиоактивное загрязнение местности, говорилось в ответе Советского Союза.

"Что делать, когда в земную атмосферу входит советский спутник-разведчик с ядерным реактором на борту?" - так Вайс сформулировал проблему, которая стояла перед миром в начале 1978 года.

При этом определить место падения не представлялось возможным. Американские власти думали, стоит ли сообщать миру о том, что с орбиты медленно сходит работающий ядерный реактор, который скоро упадет на поверхность Земли. СССР молчал. Информация вот-вот могла попасть в прессу и вызвать панику.

"Что бы я мог сделать с такой историей, окажись она у меня на день раньше!" - вспоминает Вайс разочарование знакомого журналиста, узнавшего о падении "Космоса-954" постфактум. "Можете себе представить заголовки газет", - писал советник.

США решили уведомить нескольких союзников. Специалисты, пытавшиеся понять, куда упадет спутник, просчитывали возможные траектории, и лишь одна из них проходила через СССР, в то время как сразу несколько траекторий проходили через Канаду.

Название для операции по поиску обломков советского спутника - "Утренний свет" - было выбрано, как и принято в таких случаях, случайно, но оказалось в некотором роде пророческим. "Космос-954" упал утром в 06:53 по североамериканскому восточному времени (EST) на севере Канады.

В книге Гудилина и Слабкого говорится, что причиной потери контроля над спутником стал отказ аппаратуры системы автономного управления.

Были и экзотические версии крушения. Например, газета "Правда" сообщала, что "Космос-954" могли сбить американским боевым лазером, писал академик и инженер Александр Железняков.

В публикации газеты говорилось, что технические сложности на спутнике начались после его пролета над районом полигона Вумера в Австралии. "Якобы там и был установлен американский боевой лазер, который "выстрелил" по "Космосу-954", - пересказывал статью "Правды" Железняков.

В американской прессе также обсуждались конспирологические версии. Как писал журнал New Scientist, выдвигались теории, согласно которым Советский Союз мог использовать спутник-перехватчик, чтобы подбить и разрушить "Космос-954", лишив своих противников возможности исследовать упавший объект.

Операция "Утренний свет"

Январским утром 1978 года советский спутник "Космос-954" сгорал в атмосфере, разбрасывая радиоактивное топливо и обломки на территории площадью в 100 тысяч километров, говорится в отчете об инциденте, подготовленном для министерства энергетики США в сентябре 1978 года.

Сохранились свидетельства очевидцев - жителей города Йеллоунайф, административного центра Северо-Западных территорий Канады. Несколько человек видели, как в небе пронесся объект, похожий на горящий самолет с пылающим огненным хвостом, а также десятки мелких объектов, которые летели следом, горели и светились ярко-красным.

В "Буке" было более 45 кг урана. Ученые беспокоились, что территория будет загрязнена в том числе продуктами отработанного ядерного топлива - стронцием-90 и цезием-137.

К счастью, радиоактивные обломки упали на незаселенной территории на Крайнем Севере. С другой стороны, властям теперь предстояло организовать сложную экспедицию по поиску обломков в холодной заснеженной пустыне.

На место падения сразу же была отправлена команда из двух десятков человек с базы Канадских вооруженных сил в Эдмонтоне (провинция Альберта).

Свою помощь предложили США. Канада согласилась. В США подготовили к вылету пять военно-транспортных самолетов C-141 с оборудованием и людьми.

Часть военных и гражданских специалистов сначала прибыла в Йеллоунайф. Жители тихого северного города были шокированы, увидев людей в желтых защитных костюмах, которые ходили и замеряли радиацию, вспоминал майор Канадских вооруженных сил Билл Эйкман.

Специалисты определили территорию, которую надо было обследовать в поисках обломков. Получилось около 40 тысяч квадратных километров между Большим Невольничьим озером и эскимосским поселением Бейкер-Лейк (впоследствии станет известно, что обломки разбросало на площади в 100 тысяч квадратных километров).

Местность сначала осматривали с самолетов, на которых стояло оборудование для радиационного мониторинга. Если в определенном квадрате замечали превышение фона, то его обследовали более детально с вертолетов. Техника работала круглосуточно, только менялись команды поисковиков.

Первые обломки спутника обнаружили не военные, а туристы, которые разбили зимний лагерь на реке где-то посередине между Йеллоунайфом и Бейкер-Лейк.

Двое из них - Джон Мордхорт и Майк Мобли - ехали на собачьей упряжке и увидели искореженный металлический предмет, похожий на оленьи рога. Один из туристов подошел и потрогал железку. Мужчины вернулись в лагерь. Их товарищи уже знали о падении спутника, так как спросили по рации, почему так часто летают самолеты. Они сразу же сообщили о находке на метеорологическую станцию Йеллоунайфа.

Поисковая группа думала, как приблизиться к обломкам. Если это была активная зона, она могла излучать несколько сотен рентген в час (смертельная доза - около 600 рентген). На деле оказалось, что излучение составляло от 10 до 100 рентген в час.

Туристов тем временем отправили на медицинское обследование. Врачи в скорости заключили, что они полностью здоровы. Пресса начала охоту за Мордхортом и Мобли. Они устроили пресс-конференцию, на которой бодро рассказали о своих приключениях.

Журналисты даже хотели организовать полет на место зимовки, но он в итоге не состоялся. 31 января в лагерь были заброшены четыре парашютиста, которые оставались там некоторое время, чтобы охранять место и кормить собак, оставленных после эвакуации туристов.

Группа продолжила поиски. Они осложнялись коротким световым днем. Около двух часов уходило на полет к месту обнаружения, затем участники поисков стояли на морозе в 40 градусов, обдуваемые сильным ветром, пока обломок упаковывался. Еще два часа уходило на полет обратно. Так проходил весь рабочий день.

Однажды у одной из команд, которая вылетела на поиски и приземлилась вдалеке от основного лагеря, не завелся вертолет, и им пришлось заночевать в палатках. Ученые получили незабываемый опыт - особенно те, которые прилетели из жаркого Лас-Вегаса, где располагалась Группа по ликвидации последствий ядерных происшествий (NEST, подчинялась минэнерго США).

В последующие дни было обнаружено несколько обломков с относительно слабым излучением около 20 рентген в час.

Также поисковая группа наткнулась на объект с сильной радиацией около 200 рентген в час. Двух часов рядом с таким объектом может быть достаточно для получения тяжелой лучевой болезни или, в некоторых случаях, даже смертельной дозы.

Чтобы перевезти этот обломок, специалисты сделали свинцовый контейнер весом полтонны, получивший прозвище "свинья". Обломок зажали щипцами и быстро забросили в "свинью". За процессом наблюдали министр обороны Канады Барни Дансон и три десятка журналистов.

10 февраля на льду Большого Невольничьего озера были зарегистрированы множество источников несильной радиации. После приземления группа обнаружила большое количество маленьких частиц - от микроскопических до размера кукурузного зерна. Анализ в лаборатории показал, что это частицы из активной зоны реактора.

Ученые поняли, что случилось с активной зоной реактора - она, видимо, сгорела в атмосфере, но не полностью, и не сгоревшие частицы разнесло ветром на территории в 80 тысяч кв км. Площадь заражения была определена уже ближе к концу февраля.

Перед руководством поисковой операцией стояла новая задача - как очистить такую огромную территорию от микроскопических радиоактивных частиц? При этом расстояние между ними могло составлять несколько сотен метров.

Территорию разделили на секторы и начали обследовать с вертолетов, способных низко летать и улавливать небольшие всплески радиации с помощью оборудования. Люди разбились на группы и прочесывали районы, в которых вертолеты засекли превышение фона. Обнаруженные частицы вместе со снегом просто загружались лопатами в пластиковые мешки. Работа продолжалась несколько недель.

Отдельную сложность представляло общение с коренными народами Северной Америки.

В начале операции несколько сотен инуитов собрали в школьном спортивном зале в деревне Бейкер-Лейк, чтобы объяснить, почему десятки военных и техника нарушают их привычный образ жизни. В родном языке инуитов - инуктитуте - нет слов "спутник" и "радиация", поэтому выступающим пришлось проявить креативность.

Инуиты расспрашивали военных, что радиация может сделать с оленями, с рыбой и с людьми. В итоге они приняли все объяснения и через три дня в этом же спортивном зале исполнили для поисковой группы традиционный танец с барабанами.

К концу марта американские специалисты начали постепенно улетать домой. На пике поисков в них участвовали около 120 ученых и военных из США.

Операция "Утренний свет" официально продолжалась 84 дня. Всего было извлечено 66 килограммов обломков. Все они были в разной степени радиоактивными, кроме одного обломка весом почти 18 килограммов.

В течение апреля продолжалась работа в лабораториях и кабинетах. Канадские власти решили, что цели поисковой операции выполнены: опасность для населения и животного мира минимизирована.

Чиновники в США и Канаде очень боялись паники населения. Но жители Йеллоунайфа и окружающих населенных пунктов отреагировали на события в целом спокойно.

Единственным неудобством для них стал наплыв военных, ученых и журналистов. В то же время владельцы отелей и кафе неплохо заработали. Главный редактор местной газеты Yellowknifer Сиг Сигвальдасон шутил, что русские за несколько дней дали местной экономике больше, чем правительство Канады дает за год.

Для правительства же экономический эффект оказался негативным. Операция стоила немалых денег. Канада выставила Советскому Союзу счет на 6,1 млн долларов. В апреле 1981 года СССР согласился выплатить половину этой суммы.

Американцы и канадцы в накладе не остались, писал академик Александр Железняков: "В их руки попали все собранные фрагменты спутника. Хотя ценность представляли только остатки бериллиевого отражателя и полупроводниковых батарей. Вероятно, это был самый дорогостоящий радиоактивный мусор в истории человечества".

В переговорах СССР настаивал, что Канада нарушила международные нормы, пригласив США к участию в операции и отказав советским инженерам.

Несмотря на отсутствие человеческих жертв, падение спутника обернулось для Советского Союза серьезным скандалом.

Надо заметить, что космические аппараты с ядерными источниками питания падали и раньше, в том числе американские. Например, в результате известной аварии на Аполлоне-13 в океан попал РИТЭГ с 3,9 кг плутония-238, который использовался как источник питания в лунном модуле. Изотоп будет радиоактивен еще несколько тысяч лет, но радиация, судя по всему, не проникает в окружающую среду благодаря прочному корпусу РИТЭГ.

Но крушение "Космоса-954" стало первым падением работающего ядерного реактора на территории суверенного государства, а не в океане. Более того - союзника США, с которыми СССР находился в состоянии холодной войны.

В ООН несколько стран потребовали, чтобы космические державы принимали дополнительные меры безопасности при запуске космических аппаратов с ядерными установками. СССР настаивал, что крушение "Космоса-954" не было серьезным инцидентом.

"Под суд отдавать и снимать с работы никого не будем", - сказал после аварии на одном из совещаний руководитель советской атомной промышленности Ефим Славский, вспоминал в своей книге ученый Аркадий Круглов.

Советский Союз на время остановил запуски спутников с реакторами. Систему безопасности доработали. К основной системе, которая в случае внештатной ситуации уводила спутник на орбиту захоронения, добавили дублирующую, которая выбрасывала топливные элементы из корпуса реактора в случае входа аппарата в атмосферу Земли. Таким образом обеспечивалось сгорание опасных веществ и обломков в атмосфере.

В 1981 году запуски были возобновлены. В 1982 году состоялся пуск спутника "Космос-1402", который, как и "Космос-954", вышел из-под контроля и упал в начале 1983 года. В американской прессе тут же вспомнили события пятилетней давности. На этот раз спутник упал в океан, а активная зона реактора сгорела в атмосфере.

Впоследствии ученые выяснили, что падение "Космоса-1402" привело к выпадению радиоактивного стронция-89 вместе с дождем в американском Фейетвилле (штат Аризона). В 1984 году были взяты пробы воздуха на высоте 27-36 км, которые показали, что около 45 килограммов урана-235 из реактора "Космоса-1402" были распылены в атмосфере.

Запуски космических аппаратов с ядерными реакторами продолжались до 1988 года. Как писали Гудилин и Слабкий, причинами прекращения программы стали сравнительно низкие технические характеристики таких энергетических установок и требования международной общественности прекратить использование ядерных объектов в космосе.

Две станции мониторинга радиации, расположенные в Дубне и Кирове, перестали передавать данные через два дня после взрыва в ядерном центре под Северодвинском. На это обратил внимание исполнительный секретарь Организации Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ДВЗЯИ) Лассина Зербо.

8 августа минобороны России сообщило о взрыве при испытании жидкостной реактивной двигательной установки на полигоне под Северодвинском в Архангельской области. В результате погибли пять сотрудников Российского федерального ядерного центра - Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ).

В понедельник Зербо опубликовал в своем "Твиттере" интерактивную карту, на которой показано, как облако радиации могло распространяться над территорией центральной России после взрыва.

Согласно карте, облако после взрыва 8 августа распространялось над территорией России, 12 августа оно накрыло Казахстан. 14–15 августа облако прошло юг Украины и двинулось на север, пройдя над Киевом.

В интервью изданию Wall Street Journal Зербо сообщил, что отсутствие информации из мониторинговых центров в Дубне и Кирове обеспокоило специалистов ДВЗЯИ. На вопрос о причинах молчания станций российские чиновники ответили, что якобы испытывают проблемы с сетью и связью.

Это вызвало подозрение наблюдателей в том, что российские власти пытаются ограничить распространение сведений об аварии, отметил Зербо.