Научным руководителем проекта был назначен М. В. Келдыш — будущий президент Академии наук СССР. Познакомившись с коллективом разработчиков, он вскоре понял, что энтузиазма молодым авиаконструкторам не занимать. Но неплохо было бы добавить к нему знания по ядерной физике и соответствующим технологиям. Поэтому решено было действовать так: с утра разрабатывать проект, а вечером слушать лекции.
«Принципиальная схема двигателя оказалась не слишком сложной, — продолжал свой рассказ Гонин. — Его основу составляли тепловыделяющие элементы — ТВЭЛы, представляющие собой графито-урановые стержни, которые пронизаны капиллярами, изнутри покрытыми радиоактивными изотопами. Жидкое топливо, нагретое энергией радиоактивного распада, поступало в камеру сгорания, вспыхивало, и струя раскаленного газа создавала реактивную тягу».
Так все выглядело в теории. Однако на практике постоянно возникали самые разнообразные, порой очень трудные проблемы. Как сделать графитовые ТВЭЛы способными выдерживать высокие давления? Как надежнее регулировать ядерный процесс? Как избежать аварийных ситуаций?..
Обсуждения и споры продолжались до поздней ночи. А утром — снова за работу. Так ударными темпами, всего за несколько месяцев, удалось провести расчеты компоновки схемы, создать первоначальный проект будущего самолета.
И в назначенный срок он был представлен на «высший суд» авторитетнейших специалистов.
Совещание вел И. В. Курчатов. Присутствовали: С. П. Королев, В. П. Глушко, М. В. Келдыш, а также другие знатоки космической, авиационной и атомной техники. Интерес к оригинальной разработке был огромный.
После доклада Цыпурина началось обсуждение разработки. Подчеркивались сильные, а также уязвимые и недоработанные стороны проекта. Но, в общем, он оценивался как весьма перспективный. Королев даже предположил, что в будущем подобные двигатели, установленные на ракете, позволят без особых хлопот долететь до Луны и Марса.
Однако тут слово взял Курчатов. Худой, с болезненным, желтым лицом, он окинул зал пронзительным взглядом:
— Работа выполнена большая, грамотно и основательно. Пермяки молодцы. Однако есть одно «но»… Вы подумали о том, какова будет судьба населения, на головы которого падут радиоактивные выбросы двигателя?
Ответ руководителя группы, что, дескать, судя по расчетам, выбросы эти будут не таким уж значительными, Курчатова не удовлетворил.
— Ни грамма радиоактивных веществ в атмосферу! — категорично заявил он. — Иначе через пару десятилетий на планете нельзя будет жить…
И пояснил свою мысль так: «Представьте себе, что конструкция двигателя будет удачной. И тогда вслед за экспериментальным самолетом полетят другие. В мире начнется гонка ядерных моторов. А что делает радиация с человеком, я знаю на собственном печальном опыте… Придумайте надежную систему защиты, иначе моя рука не поднимается дать „добро“ проекту».
На том и порешили…
Группа вернулась в Пермь. Работа над атомным авиадвигателем продолжалась. Теперь главным образом разрабатывались меры защиты, специальные замкнутые контуры, фильтры… Однако все это в комплексе получалось столь тяжелым, что сводило на нет все преимущества.
А вскоре, в 1960 году, умер Курчатов. Группу в Перми расформировали, а увесистые тома отчетов оказались надолго замурованы в спецархивах.
Возможно, это был первый в нашей стране инженерный проект, «зарубленный» по соображениям экологической безопасности (имея в виду слова Курчатова). Тем не менее он не был забыт окончательно.
Оказывается, пермская разработка была не единственной. В декабре 1955 года наша разведка донесла: в США начались испытания перспективного стратегического бомбардировщика В-36 с ядерной силовой установкой на борту. В противовес этому нашим правительством было тут же принято решение о доведении аналогичных работ до стадии испытаний и в СССР.
Первым в СССР самолетом с атомным двигателем должен был стать бомбардировщик М-60, разрабатываемый на основе существующего М-50 в ОКБ В. М. Мясищева. При условии создания двигателя с компактным керамическим реактором, разрабатываемый самолет должен был иметь дальность полета не менее 25 тыс. км при крейсерской скорости 3000–3200 км/ч и высоте полета порядка 18–20 км. Взлетная масса супербомбардировщика должна была превысить 250 т.
Причем Мясищев и его команда разработали два варианта — гидросамолет и сухопутный сверхзвуковой высотный самолет — носитель ракет.
При взгляде на эскизы атомных самолетов Мясищева бросается в глаза одна деталь — отсутствие традиционной кабины экипажа. Обычная кабина с остеклением неспособна защитить летчиков от радиационного излучения. Поэтому экипаж ядерного самолета должен был располагаться в герметичной многослойной капсуле (преимущественно, свинцовой), масса которой вместе с системой жизнеобеспечения составляла более 60 т!
Катапультная установка состояла из кресла и защитного контейнера, ограждающего экипаж не только от сверхзвукового воздушного потока, но и от мощного радиационного излучения двигателя.
Радиоактивность внешнего воздуха (ведь он проходил через реактор) исключала возможность использования его для дыхания, поэтому для наддува кабины использовалась кислородно-азотная смесь, получаемая путем испарения жидких газов. Аналогично противорадиационным системам, применяемым на танках, в кабине поддерживалось избыточное давление, исключающее попадание внутрь атмосферного воздуха.
Отсутствие визуального обзора должно было компенсироваться оптическим перископом, телевизионным и радиолокационными экранами.
Понимая, что поднять в воздух, а тем более посадить 250-тонную машину, прильнув к окуляру перископа, будет очень трудно, мясищевцы рассматривали и вариант создания беспилотного самолета с дистанционным управлением. Заодно отсутствие экипажа на борту снимало бы и проблему радиационной защиты, значительно облегчало самолет.
Модернизированный турбореактивный двигатель с атомным реактором (ТРДА) по конструкции во многом напоминал обычный турбореактивный двигатель (ТРД). Только если в ТРД тяга создается расширяющимися при сгорании керосина раскаленными газами, то в ТРДА воздух нагревался, проходя через реактор.
Активная зона авиационного атомного реактора на тепловых нейтронах набиралась из керамических тепловыделяющих элементов, в которых имелись продольные шестигранные каналы для прохода нагреваемого воздуха. Расчетная тяга разрабатываемого двигателя должна была составить 22,5 т.
Рассматривалось два варианта компоновки ТРДА — «коромысло»., при котором вал компрессора располагался вне реактора, и «соосный», где вал проходил по оси реактора. В первом варианте вал работал в щадящем режиме, во втором требовались специальные высокопрочные материалы. Но соосный вариант обеспечивал меньшие размеры двигателя. Поэтому одновременно прорабатывались оба варианта.
Все эти проработки, конечно, требовалось проверить на практике. И в марте 1956 года в ОКБ А. Н. Туполева начали работу по проектированию летающей атомной лаборатории на базе стратегического бомбардировщика Ту-95.
По словам непосредственного участника этих работ Д. А. Антонова, прежде всего специалисты хотели понять, можно ли создать достаточно эффективную и безопасную для экипажа конструкцию реактора. С этой целью в ОКБ были приглашены ведущие ученые-ядерщики того времени — Александров, Лейпунский, Пономарев-Степной и другие.
С их помощью авиационные конструкторы сумели так «обжать» ядерную силовую установку, поначалу напоминавшую по своим габаритам небольшой дом, что ее удалось «вписать» в самолетные габариты. «Самолеты домов не возят», — сказал Туполев ядерщикам, когда те стали было что-то возражать против подобной модернизации.
Тем не менее до полетов было еще далеко. На основе первоначального проекта был построен в натуральную величину наземный испытательный стенд, изображавший часть фюзеляжа Ту-95, и отвезен на испытательную базу под Семипалатинск.