Первые наземные ядерно-энергетические испытания ЯЭУ «Топаз» были проведены в 1970 г. на созданной в ФЭИ испытательной базе. Однако успешная эксплуатация ЯЭУ «Бук» в составе КА «УС-А» показала нецелесообразность использования ЯЭУ «Топаз» в КА этого типа. Хотя это и задержало вывод в космос КА с ЯЭУ «Топаз», однако испытания ЯЭУ «Топаз» в космосе все же были проведены в составе экспериментального КА «Плазма-А» в 1987-1988 г., оснащенных элек- троракетными двигателями. Отметим, что впервые электроракетные двигатели получали электропитание от ЯЭУ. Первый КА «Плазма-А» с ЯЭУ отработал полгода, а второй — почти год, оба до израсходования рабочего тела (цезия) ТРП ЯЭУ.
Космический аппарат «Плазма-А» с термоэмиссионной ЯЭУ «Топаз»
Общий вид КА «Плазма-А» с термоэмиссионной ЯЭУ «Топаз» приведен на рис. выше.
К настоящему времени в ФГУП «Красная Звезда» ГК «Росатом» разработаны проекты космических ЯЭУ по технологии «Топаз» электрической мощностью 25-100 кВт.
В начале 60-х годов в РКК «Энергия» одновременно с проведением первых научно-исследовательских и проектных работ по межпланетным пилотируемым экспедиционным кораблям при поддержке С.П. Королева была исследована возможность использования ядерной энергии для питания электроракетных космических транспортных средств. В результате сравнительного проектного анализа предпочтение было отдано космической ЯЭУ по литий-ниобиевой технологии с ТРП на быстрых нейтронах в связи с простыми тепловой и электрической схемами; отсутствием движущихся частей; относительно простым запуском и остановом и возможностью многократного запуска ЯЭУ без затрат электроэнергии; более высокой, по сравнению с другими установками, температурой отвода тепла, не преобразованного в термодинамическом цикле, и, соответственно, более компактным холодильником-излучателем. Недостатком такой ЯЭУ является необходимость иметь систему повышения напряжения до значения, требуемого для питания ЭРДУ.
В 60-е годы применительно к рассматриваемым тогда сценариям пилотируемой экспедиции на Марс по этой технологии были разработаны концептуальные проекты ЯЭУ по такой технологии мощностью от единиц до 15 мегаватт.
Компоновочная схема ЯЭУ для межорбитального буксира «Геркулес»:
1 — блок генераторов пара цезия и системы удаления газообразных продуктов деления модулей; 2 — термоэмиссионный реактор-преобразователь модульной схемы; 3 — многослойная радиационная защита; 4 — сильноточная шина; 5-многоканальный МГД-насос с общей магнитной системой всех модулей; 6 — трубопровод литиевой системы охлаждения на входе в модуль ТРП; 7 — опорная ферма; 8 — трубопровод литиевой системы охлаждения на выходе из модуля ТРП; 9 – теплообменник литий-натрий зоны испарения тепловой трубы; 10-силовой преобразовательный блок (высоковольтные кабели не показаны); 11 — опорное кольцо (раздвижная ферма полезной нагрузки не показана); 12 — зона конденсации тепловых труб холодильника-излучателя
С середины 70-х до начала 90-х годов прошлого столетия по Госзаказу Роскосмоса в РКК «Энергия» в широкой кооперации организаций интенсивно велись работы по космической ЯЭУ по литий-ниобиевой технологии электрической мощностью 500-600 кВт и межорбитальному электроракетному буксиру «Геркулес» на ее основе применительно к решению задачи по транспортировке на ГСО тяжелых полезных грузов и обеспечения их маневрирования в космическом пространстве. Компоновочная схема ЯЭУ для МБ «Геркулес» приведена на рис. выше.