Ngay từ năm 1947, Phòng thực nghiệm số 2 thuộc Viện Khoa học kỹ thuật Liên Xô dưới sự lãnh đạo của Igor Kurchatov - “cha đẻ của bom nguyên tử Liên Xô” đã bắt đầu nghiên cứu về việc ứng dụng năng lượng hạt nhân trong tàu thuyền, tàu ngầm và máy bay với mục tiêu là chế tạo ra được “loại động cơ mạnh nhất”.

Thiết kế máy bay ném bom động cơ năng lượng nguyên tử M-60.

Ngày 12/8/1955, Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô đã ra Nghị quyết số 1561-868 yêu cầu tổ chức một nhóm các cơ quan nghiên cứu và đơn vị sản xuất ngành hàng không tiến hành nghiên cứu loại động cơ năng lượng nguyên tử dành cho máy bay. Cục Thiết kế OKB-23 (đơn vị nghiên cứu chế tạo loại máy bay M-50) và Cục Thiết kế OKB-156 (đơn vị nghiên cứu chế tạo loại máy bay Tu-95) là hai đơn vị chính thực hiện nhiệm vụ này.

Cục trưởng Cục Thiết kế OKB-23 kiêm Tổng công trình sư Vladimir Myasishchev đã nhanh chóng đưa ra phương án nghiên cứu và ngay cả tên của loại máy bay mới cũng đã được đặt sẵn là M-60. Nói một cách đơn giản thì M-60 là loại máy bay M-50 nhưng được lắp đặt động cơ năng lượng nguyên tử.

Tuy nhiên, lò phản ứng hạt nhân có những yêu cầu và đặc điểm mà các chuyên gia thiết kế trong lĩnh vực hàng không chưa từng gặp bao giờ đặc biệt là trong trường hợp lắp đặt trên máy bay thì các yêu cầu càng phải nghiêm ngặt hơn. Vấn đề khó khăn đầu tiên là làm thế nào để bảo vệ phi hành đoàn trên máy bay khỏi bị tổn thương do bức xạ hạt nhân.

Nếu là nhà máy điện nguyên tử trên mặt đất hoặc động cơ năng lượng nguyên tử trên tàu ngầm thì có thể bao bọc bên ngoài lò phản ứng bằng một lớp tường bêtông dày, nhưng không thể làm như vậy trên một chiếc máy bay.

Thêm vào đó, do các sản phẩm nguyên liệu hạt nhân do nhiều nước sản xuất khi đó có chất lượng không đồng đều nên khó có thể kiểm soát hiệu quả quá trình phản ứng. Và nếu máy bay động cơ năng lượng nguyên tử xảy ra sự cố trên không hoặc bị bắn hạ thì khó có thể lường trước được hậu quả khi nó rơi xuống mặt đất. Ngoài ra còn rất nhiều vấn đề khó khăn khiến các nhà khoa học tham gia nghiên cứu phải đau đầu để tìm cách giải quyết.

Không lâu sau đó, bản thiết kế của chiếc M-60 đã được hoàn thành. Theo đó chiếc M-60 sử dụng 4 động cơ năng lượng nguyên tử. Để làm giảm ảnh hưởng của bức xạ hạt nhân đối với phi hành đoàn, các động cơ được lắp đặt thành hai tầng trên dưới và được lắp thành hàng trong một khoang cách ly ở phần đuôi máy bay. Buồng lái được ngăn cách với phần còn lại của máy bay bằng vách ngăn chì. Tên lửa và bom được lắp trực tiếp vào giá treo ở trong khoang máy bay.

Theo kế hoạch thì máy bay động cơ năng lượng nguyên tử M-60 sẽ tiến hành bay thử vào năm 1966 nhưng do từ mùa thu năm 1960, Cục Thiết kế OKB-23 bị điều chỉnh trọng tâm nghiên cứu tập trung vào tên lửa không gian nên chương trình nghiên cứu chế tạo máy bay động cơ năng lượng nguyên tử loại M đã bị xếp lại.

Trong khi Cục Thiết kế OKB-23 tạm dừng chương trình nghiên cứu máy bay động cơ năng lượng nguyên tử thì Cục Thiết kế OKB-156 do Andrei Tupolev lãnh đạo vẫn tìm cách giải quyết các khó khăn về mặt kỹ thuật.

Theo hồi ức của Viện sĩ N. Ponomarev - người từng làm việc nhiều năm bên cạnh Tupolev thì tháng 12/1955, một bản tài liệu tuyệt mật liên quan đến loại máy bay động cơ năng lượng nguyên tử B-36 mà Mỹ đang nghiên cứu đã được trao cho các chuyên gia Liên Xô để tham khảo.

Những tài liệu này do điệp viên của KGB thu thập được. Tuy nhiên sau khi nghiên cứu kỹ những tài liệu đó, các chuyên gia Liên Xô phát hiện thấy rằng loại máy bay B-36 đó thực sự được lắp đặt lò phản ứng hạt nhân nhưng lò phản ứng đó không cung cấp động lực cho máy bay. Động cơ của máy bay B-36 vẫn sử dụng loại nhiên liệu thông thường.

Theo đó có thể thấy với chương trình này, mục đích lúc đó của người Mỹ là lắp đặt lò phản ứng hạt nhân và đưa lên không gian để nghiên cứu về tính năng và trạng thái hoạt động. Trên thực tế, theo chương trình nghiên cứu động cơ năng lượng nguyên tử dùng cho máy bay của Mỹ khi đó, chiếc NB-36 “Crusader” còn được gọi là Nuclear Test Aircraft-36 (máy bay thực nghiệm với động cơ nguyên tử) được cải tiến từ loại máy bay ném bom B-36 Peacemaker.

Máy bay NB-36 của Mỹ.

Từ mùa hè năm 1955 đến mùa thu năm 1956, chiếc NB-36 đã thực hiện 47 lần bay. Tuy nhiên, Không quân Mỹ đã chấm dứt chương trình nghiên cứu và thử nghiệm động cơ năng lượng nguyên tử dùng cho máy bay vào thập niên 60.

Mùa xuân năm 1961, một máy bay ném bom chiến lược Tu-95LAL được cải tiến và lắp đặt động cơ năng lượng nguyên tử đã được hoàn thành. Chiếc máy bay này được đưa đến sân bay Kubinka ở ngoại ô Moskva để chuẩn bị cho công tác bay thử.

Từ tháng 5 đến tháng 8/1961, tổng cộng chiếc máy bay Tu-95LAL được lắp động cơ năng lượng nguyên tử đã tiến hành 34 lần bay thử với sự tham gia của phi hành đoàn gồm phi công, các chuyên gia thiết kế, kỹ thuật...

Máy bay TU-95 LAL.

Kết quả kiểm tra cho thấy tính năng của loại máy bay này vượt quá mong đợi nhưng vẫn còn rất nhiều vấn đề về kỹ thuật như trọng lượng máy bay quá nặng, khả năng bay liên tục không lý tưởng... Tuy nhiên, vấn đề then chốt vẫn là tính an toàn, đặc biệt là trong trường hợp máy bay gặp nạn sẽ làm thế nào để tránh được thảm họa ô nhiễm hạt nhân.

Cuối cùng cũng giống như những máy bay thử nghiệm khác, chiếc Tu-95LAL được lắp động cơ năng lượng nguyên tử đã bị đưa vào nhà kho cho đến đầu thập niên 70 mới được chuyển đến Học viện Kỹ thuật hàng không Irkutsk. Sau khi tháo dỡ lò phản ứng hạt nhân, chiếc Tu-95LAL được sử dụng phục vụ công tác huấn luyện.

Thời kỳ sau đó, khi Mỹ và Liên Xô đạt được thỏa thuận tiêu hủy vũ khí hạt nhân thì để bảo vệ phương tiện tấn công hạt nhân hiện có lúc đó, phía Liên Xô đã đưa máy bay Tu-95LAL ra làm “vật thay thế” trong danh mục vũ khí chiến lược phải tiêu hủy