Kế hoạch là tạo ra một động cơ phản lực đốt nóng khí nén từ phản ứng phân hạch, thay vì dùng sức nóng từ nhiên liệu bốc cháy. Nhưng khó khăn là động cơ kiểu này sẽ rất nặng, khó mà lắp đặt trên máy bay. Phần bảo vệ cho phi công và những người trên mặt đất khỏi hội chứng bức xạ cấp tính cùng những vấn đề có thể phát sinh khác (ví dụ máy bay rơi, cháy nổ…) cũng rất nặng và tốn kém.

Một số thiết kế tên lửa bao gồm loại tên lửa hành trình siêu thanh chạy nặng năng lượng hạt nhân đã xuất hiện. Tuy nhiên, sự xuất hiện của tên lửa đạn đạo liên lục địa và tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân những năm 60 của thế kỷ trước đã làm giảm đáng kể lợi thế chiến lược của máy bay chạy bằng năng lượng hạt nhân. Và các dự án chế tạo loại máy bay này bị hủy. Sự nguy hiểm rõ ràng của công nghệ hạt nhân ngăn cản việc phát triển loại máy bay này cho mục đích dân dụng.

Theo các cuốn sách và tài liệu về máy bay hạt nhân, bao gồm “6: Nuclear Power and Flying Wings”, “Soviet Experienmentation with Nuclear Powered Bombers”…, quá trình phát triển máy bay chạy bằng năng lượng hạt nhân diễn ra như sau.

Các chương trình của Mỹ

Tháng 5/1946, Lực lượng không quân Mỹ bắt đầu thực hiện dự án Năng lượng hạt nhân cho lực đẩy máy bay (NEPA). Đến năm 1951, NEPA được thay thế bằng chương trình Lực đẩy hạt nhân cho máy bay (ANP).

Chương trình ANP bao gồm việc nghiên cứu hai loại động cơ phản lực chạy bằng năng lượng hạt nhân. Đó là Direct Air Cycle (Chu kỳ khí trực tiếp) của hãng General Electric và Indirect Air Cycle (Chu kỳ khí gián tiếp) của Pratt & Whitney.

Chương trình ANP có kế hoạch để hãng sản xuất máy bay Convair “độ” hai chiếc máy bay ném bom chiến lược B-36 theo dự án MX-1589. Một chiếc B-36 (cụ thể là NB-36H) được dùng để nghiên cứu các yêu cầu về bảo vệ liên quan lò phản ứng hạt nhân ở trên không. Một chiếc khác là mô hình X-6, nhưng chương trình bị hủy trước khi X-6 hoàn thiện.

Lần đầu tiên một động cơ máy bay hạt nhân hoạt động là vào ngày 31/1/1956. Đó là một động cơ tuốc-bin phản lực luồng J47 của General Electric được chỉnh sửa. Tổng thống Mỹ John F. Kennedy chấm dứt chương trình ANP sau khi gửi báo cáo ngân sách hằng năm tới Quốc hội năm 1961.

Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge của Mỹ cũng nghiên cứu và phát triển động cơ máy bay hạt nhân. Hai lò phản ứng hạt nhân đã cung cấp năng lượng cho hai động cơ tuốc-bin phản lực luồng J87 của General Electric đến mức gần đạt tới sức đẩy tối đa. Hai động cơ thử nghiệm này, HTRE 3 và HTRE 1, được đặt tại cơ sở EBR-1 ở phía nam Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho. Hai lò phản ứng hạt nhân cũng được trưng bày tại Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho gần thành phố Arco, bang Idaho.

Mỹ thiết kế hai động cơ này để sử dụng cho máy bay ném bom hạt nhân mới được thiết kế đặc biệt có tên WS-125. Dù Tổng thống Mỹ Dwight Eisenhower cuối cùng chấm dứt dự án bằng cách dừng NEPA và bảo Quốc hội rằng, chương trình không cấp thiết, ông ủng hộ một chương trình quy mô nhỏ có nội dung phát triển vật liệu chịu nhiệt và lò phản ứng công suất cao. Chương trình này sau đó bị chính quyền Kennedy chấm dứt.

Năm 1957, Không quân và Ủy ban Năng lượng nguyên tử Mỹ hợp đồng với Phòng thí nghiệm phóng xạ Lawrence nghiên cứu khả năng ứng dụng nhiệt từ lò phản ứng hạt nhân vào động cơ phản lực dòng thẳng. Nghiên cứu này sau đó được gọi là dự án Pluto, nhằm cung cấp động cơ cho tên lửa hành trình SLAM và tên lửa tầm thấp siêu thanh.

Dự án Pluto đã sản xuất được hai động cơ thử nghiệm, hoạt động trên mặt đất. Ngày 14/5/1961, động cơ phản lực dòng thẳng chạy bằng năng lượng hạt nhân đầu tiên trên thế giới, Tory-IIA, hoạt động trong vài giây. Nó được gắn trên một toa xe lửa. Bảy năm rưỡi sau khi chào đời, vào ngày 1/7/1964, dự án Pluto bị hủy.

Từ năm 1954, có một số nghiên cứu và đề xuất về khí cầu chạy bằng năng lượng hạt nhân, bắt đầu bằng nghiên cứu của F.W. Locke Jr cho Hải quân Mỹ. Năm 1957, Edwin J. Kirschner xuất bản cuốn sách “The Zeppelin in the Atomic Age” (Khí cầu trong thời đại nguyên tử) với nội dung thúc đẩy việc sử dụng khí cầu chạy bằng năng lượng nguyên tử. Năm 1959, hãng Goodyear trình bình kế hoạch phát triển khí cầu hạt nhân cho cả mục đích quân sự và thương mại. Một số chương trình tương tự được xuất bản trong những thập niên sau đó.

Máy bay Mỹ duy nhất mang theo lò phản ứng hạt nhân là chiếc NB-36H. Lò phản ứng này thực tế chưa bao giờ được kết nối với động cơ. Chương trình bị hủy năm 1958. Ảnh: USAF.

Các chương trình của Liên Xô

Tạp chí “Aviation Week” (Tuần lễ Hàng không) số ra ngày 1/12/1958 đăng bài viết “Liên Xô thử máy bay ném bom hạt nhân”. Bài viết có đoạn: “Một máy bay ném bom chạy bằng năng lượng hạt nhân đang được bay thử ở Liên Xô. Hoàn thiện khoảng 6 tháng trước, máy bay này đã bay ở khu vực Mátxcơva được ít nhất 2 tháng. Nó được các nhà quan sát nước ngoài từ các nước cộng sản và phi cộng sản theo dõi cả khi bay và trên mặt đất. Máy bay Liên Xô là mẫu thử được thiết kế để thực hiện nhiệm vụ quân sự như hệ thống cảnh báo trên không liên tục và nền tảng phóng tên lửa”. Bài báo đi kèm một bài xã luận, một số bức ảnh và sơ đồ kỹ thuật.

Chiếc Tupolev Tu-95LAL của Nga có phần thân cánh phình ra để che lò phản ứng hạt nhân. Ảnh: Tupolev. 

Ở Mỹ, người ta lo ngại rằng, Nga đã đi trước Mỹ 3-5 năm trong lĩnh vực động cơ máy bay chạy bằng năng lượng nghiên tử và sẽ bỏ xa Mỹ nếu Mỹ không chịu thúc đẩy chương trình riêng của mình. Mối lo này khiến Mỹ tiếp tục tài trợ tạm thời cho các chương trình riêng của nước này.

Tuy nhiên, chiếc máy bay xuất hiện trong các bức ảnh đăng trên tạp chí sau này được tiết lộ chỉ là loại máy bay ném bom chiến lược tầm trung truyền thống Myasishchev M-50 giống chiếc B-58 Hustler của Không quân Mỹ. Thiết kế này được coi là thất bại, không được đưa vào sản xuất và được công bố vào năm 1963.

Chương trình phát triển máy bay hạt nhân của Liên Xô dẫn tới sự ra đời của chiếc Tupolev Tu-119, hay còn gọi là Tu-95LAL (LAL là từ viết tắt của “Phòng thí nghiệm hạt nhân bay”), được cải biến từ máy bay ném bom Tupolev Tu-95. Nó có 4 động cơ tuốc-bin cánh quạt và một lò phản ứng hạt nhân. Chiếc Tu-119 đã hoàn thành 34 chuyến bay nghiên cứu, phần lớn với lò phản ứng đóng cửa, không hoạt động. Mục tiêu chính của giai đoạn bay thử là kiểm tra tính hiệu quả của việc bảo vệ bức xạ - một trong những mối quan tâm chính của các kỹ sư.

Để giảm mức độ bức xạ, việc bảo đảm an toàn rất tốn kém với các thiết kế nặng nề. Ngoài ra, sự ra đời của tên lửa đạn đạo liên lục địa khiến cho chương trình máy bay hạt nhân tốn kém trở nên thừa thãi. Đến khoảng giữa thập niên 60, chương trình này bị hủy.

Một số dự án khác, như máy bay siêu thanh Tupolev Tu-120 chỉ đi đến giai đoạn thiết kế rồi ngừng.

Mẫu máy bay ném bom chiến lược siêu thanh Myasishchev M-50 của Nga mà NATO gọi là Bounder. Ảnh: RT.

Các chương trình của Nga

Tháng 2/2018, Tổng thống Nga Vladimir Putin tuyên bố Nga đã phát triển được loại tên lửa hành trình mới chạy bằng năng lượng hạt nhân mang theo đầu đạn hạt nhân, có thể xuyên thủng bất kỳ hệ thống phòng không, phòng thủ tên lửa nào và bắn tới bất kỳ nơi nào trên Trái đất.

Theo tuyên bố về chuyến bay thử đầu tiên diễn ra năm 2017, đó là “một nhà máy điện siêu mạnh cỡ nhò có thể đặt bên trong thân tên lửa hành trình và bảo đảm tầm bắn xa gấp 10 lần các loại tên lửa khác”.

Video cho thấy tên lửa vượt qua các hệ thống phòng thủ ở Đại Tây Dương, bay qua Cape Horn (mũi đất ở Chi-lê) và cuối cùng hướng tới phía nam quần đảo Hawaii của Mỹ.

Tới nay không có bằng chứng công khai nào để xác minh tuyên bố trên. Lầu Năm Góc biết về một vụ thử tên lửa hành trình chạy bằng năng lượng hạt nhân của Nga nhưng hệ thống này vẫn đang trong quá trình phát triển và tên lửa đã rơi xuống khu vực Bắc Cực năm 2017.

Một nhà nghiên cứu công tác tại Tập đoàn RAND chuyên nghiên cứu về Nga nói: “Tôi đoán là họ không lừa bịp, họ thử nghiệm thật”. Một nhà nghiên cứu ở Trung tâm nghiên cứu chiến lược và quốc tế (Mỹ) cho rằng, tên lửa chạy bằng năng lượng hạt nhân như vấy “có tầm bắn gần như không hạn chế - bạn có thể cho nó bay trong một thời gian dài rồi ra lệnh cho nó lao vào đâu đó.

Tuyên bố của ông Putin và video thể hiện khái niệm tên lửa bay cho thấy đó có thể không phải là máy bay dùng động cơ phản lực dòng thẳng giống dự án Pluto của Mỹ mà là máy bay dưới âm tốc dùng động cơ tuốc-bin phản lực cánh quạt hoặc tuốc-bin phản lực luồng chạy bằng năng lượng hạt nhân.

Tên lửa hành trình mới của Nga sẽ được đặt tên là Burevestnik (chim sấm).