Jau raķešu un kosmosa rūpniecības attīstības sākumposmā parādījās pirmie priekšlikumi dažādu kodoltehnoloģiju izmantošanai. Tika piedāvātas un izstrādātas dažādas tehnoloģijas un vienības, taču tikai dažas no tām sasniedza faktisko darbību. Nākotnē gaidāms principiāli jaunu risinājumu ieviešana.
Pirmais kosmosā
1954. gadā ASV tika izveidots pirmais radioizotopu termoelektriskais ģenerators (RTG vai RTG). RTG galvenais elements ir radioaktīvs izotops, kas dabiski sabrūk, izdaloties siltumenerģijai. Ar termoelementa palīdzību siltumenerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā, kas tiek piegādāta patērētājiem.
RTG galvenā priekšrocība ir iespēja ilgstoši darboties ar stabilām īpašībām un bez apkopes. Kalpošanas laiku nosaka izvēlētā izotopa pussabrukšanas periods. Tajā pašā laikā šādam ģeneratoram raksturīga zema efektivitāte un izejas jauda, un tam nepieciešama arī bioloģiskā aizsardzība un atbilstoši drošības pasākumi. Tomēr RTG ir atraduši pielietojumu vairākās jomās ar īpašām prasībām.
1961. gadā ASV tika izveidota SNAP 3B tipa RTG ar 96 g plutonija-238 kapsulā. Tajā pašā gadā orbītā nonāca satelīts Transit 4A, kas aprīkots ar šādu ģeneratoru. Tas kļuva par pirmo kosmosa kuģi Zemes orbītā, kurā tika izmantota kodola skaldīšanas enerģija. 1965. gadā PSRS palaida satelītu Kosmos-84, kas ir tā pirmā Orion-1 RTG ierīce, kas izmanto poloniju-210.
Pēc tam abas lielvaras aktīvi izmantoja RTG, lai radītu kosmosa tehnoloģijas dažādiem mērķiem. Piemēram, vairākus Marsa braucējus pēdējās desmitgadēs ir darbinājis radioaktīvo elementu sabrukums. Līdzīgi tiek nodrošināts misiju, kas attālinās no Saules, barošanas avots.
Vairāk nekā pusgadsimtu RTG ir pierādījuši savas spējas vairākās jomās, t.sk. kosmosa rūpniecībā, lai gan tie joprojām bija specializēts instruments konkrētiem uzdevumiem. Tomēr šādā lomā radioizotopu ģeneratori veicina nozares attīstību, pētniecību utt.
Kodolraķete
Drīz pēc kosmosa programmu sākuma vadošās valstis sāka izstrādāt jautājumu par kodolraķešu dzinēja izveidi. Ir piedāvātas dažādas arhitektūras ar dažādiem darbības principiem un atšķirīgām priekšrocībām. Piemēram, amerikāņu projektā Orion tika ierosināts kosmosa kuģis, kas paātrināšanai izmanto mazjaudas kodolgalviņu triecienvilni. Tika izstrādāti arī pazīstamāka izskata dizaini.
Piecdesmitajos un sešdesmitajos gados NASA un ar to saistītās organizācijas izstrādāja dzinēju NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). Tās galvenā sastāvdaļa bija atvērtā cikla kodolreaktors. Darba šķidrums šķidrā ūdeņraža veidā bija jāsasilda no reaktora un jāizplūst caur sprauslu, radot vilci. Šāda veida kodoldzinējs pēc konstrukcijas bija pārāks par tradicionālajām ķīmiskās degvielas sistēmām, lai gan tas bija bīstamāks ekspluatācijā.
NERVA projekts tika pārbaudīts dažādām sastāvdaļām un visai montāžai. Pārbaužu laikā dzinējs tika ieslēgts 28 reizes un strādāja gandrīz 2 stundas Raksturlielumi tika apstiprināti; nebija nekādu būtisku problēmu. Tomēr projekts netika tālāk attīstīts. Sešdesmito un septiņdesmito gadu mijā Amerikas kosmosa programma tika nopietni ierobežota, un NERVA dzinējs tika atmests.
Tajā pašā laika posmā līdzīgs darbs tika veikts PSRS. Daudzsološs projekts ierosināja izmantot motoru ar reaktoru, kas silda darba šķidrumu šķidrā ūdeņraža veidā. Sešdesmito gadu sākumā šādam dzinējam tika izveidots reaktors, un vēlāk sākās darbs pie pārējām vienībām. Ilgu laiku turpinājās dažādu ierīču testēšana un izstrāde.
Septiņdesmitajos gados pabeigtais RD-0410 dzinējs izturēja virkni degšanas testu un apstiprināja galvenās īpašības. Tomēr projekts netika tālāk attīstīts augstās sarežģītības un risku dēļ. Iekšzemes raķešu un kosmosa rūpniecība turpināja izmantot "ķīmiskos" dzinējus.
Kosmosa velkoņi
Turpinot pētniecības un projektēšanas darbus ASV un mūsu valstī, viņi nonāca pie secinājuma, ka nav lietderīgi izmantot NERVA vai RD-0410 tipa dzinējus. 2003. gadā NASA sāka izmēģināt principiāli jaunu arhitektūru kosmosa kuģim ar atomelektrostaciju. Projekta nosaukums bija Prometejs.
Jaunā koncepcija ierosināja būvēt kosmosa kuģi ar pilnvērtīgu reaktoru uz kuģa, nodrošinot elektrību, kā arī jonu reaktīvo dzinēju. Šāds aparāts varētu atrast pielietojumu tālsatiksmes izpētes misijās. Tomēr "Prometeja" izstrāde izrādījās pārmērīgi dārga, un rezultāti tika gaidīti tikai tālā nākotnē. 2005. gadā perspektīvu trūkuma dēļ projekts tika slēgts.
2009. gadā Krievijā sākās līdzīga produkta izstrāde. "Transporta un jaudas modulis" (TEM) vai "kosmosa velkonis" ir paredzēts, lai saņemtu megavatu klases atomelektrostaciju kopā ar ID-500 jonu dzinēju. Kosmosa kuģi tiek ierosināts salikt Zemes orbītā un izmantot dažādu kravu pārvadāšanai, citu kosmosa kuģu paātrināšanai utt.
TEM projekts ir ļoti sarežģīts, kas ietekmē tā izmaksas un laiku. Turklāt bija daudz organizatorisku problēmu. Neskatoties uz to, līdz desmitās daļas vidum atsevišķas TEM sastāvdaļas tika izņemtas testēšanai. Darbs turpinās un nākotnē var novest pie īsta "kosmosa vilkšanas" rašanās. Šāda aparāta būve plānota divdesmito gadu otrajā pusē; nodošana ekspluatācijā - 2030. gadā
Ja nav nopietnu grūtību un savlaicīgi tiek izpildīti visi plāni, TEM var kļūt par pasaulē pirmo savā klasē ražoto produktu. Tajā pašā laikā pastāv noteikta laika rezerve, vienlaikus izslēdzot iespēju savlaicīgi parādīties konkurentiem.
Perspektīvas un ierobežojumi
Kodoltehnoloģijas rada lielu interesi raķešu un kosmosa rūpniecībā. Pirmkārt, var noderēt dažādu klašu spēkstacijas. RTG jau ir atraduši pielietojumu un dažās jomās ir stingri nostiprinājušies. Pilnvērtīgi kodolreaktori to lielo izmēru un masas dēļ vēl netiek izmantoti, taču uz kuģiem ar šādu aprīkojumu jau notiek attīstība.
Vairākas desmitgades vadošās kosmosa un kodolenerģijas lielvaras ir izstrādājušas un praksē pārbaudījušas vairākas oriģinālas idejas, noteikušas to dzīvotspēju un atradušas galvenās pielietojuma jomas. Šādi procesi turpinās līdz šai dienai un, iespējams, drīz dos jaunus praktiska rakstura rezultātus.
Jāatzīmē, ka kodoltehnoloģijas kosmosa nozarē nav kļuvušas plaši izplatītas, un šī situācija, visticamāk, nemainīsies. Tajā pašā laikā tie izrādās noderīgi un daudzsološi noteiktās jomās un projektos. Un tieši šajās nišās jau tiek realizēts pieejamais potenciāls.
