Pátek 29. března 2024

desktop v4.2.1

Root NationZprávyIT novinyNASA vyvíjí jadernou raketu, která by měla dosáhnout Marsu za pouhých 45 dní

NASA vyvíjí jadernou raketu, která by měla dosáhnout Marsu za pouhých 45 dní

-

Žijeme v éře obnoveného průzkumu vesmíru a několik agentur plánuje v nadcházejících letech vyslat astronauty na Měsíc. V příštím desetiletí NASA a Čína pošlou posádky na Mars a další země se k nim mohou brzy připojit. Tyto a další mise, které dostanou astronauty za nízkou oběžnou dráhu Země (LOO) a systém Země-Měsíc, vyžadují nové technologie od podpory života a radiační ochrany až po energii a pohon. A pokud jde o to druhé, hlavním uchazečem o vítězství je jaderný tepelný a jaderný elektrický pohon (NTP/NEP)!

V rámci programu 2023 NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) vybrala NASA pro první fázi vývoje jaderný koncept. Tato nová třída bimodálních jaderných elektráren využívá „cyklus vlny zrychlení rotoru“ a dokáže zkrátit dobu letu na Mars na 45 dní.

NASA
Bimodální koncept NTP/NEP s cyklem zrychlení vlnového rotoru

Návrh s názvem Bimodal NTP/NEP with Wave Rotor Acceleration Cycle předložil profesor Ryan Gosse, ředitel hypersonického programu na Floridské univerzitě a člen týmu Florida Program for Applied Research in Engineering (FLARE). Gosseho návrh je jedním ze 14 vybraných letos NAIC pro první fázi vývoje, která zahrnuje grant ve výši 12 500 USD na pomoc při vývoji technologií a metod spojených s projektem. Mezi další nabídky patřily inovativní senzory, přístrojové vybavení, výrobní technologie, napájecí systémy a další.

Jaderná energie se v podstatě scvrkává na dva koncepty, z nichž oba spoléhají na technologie, které byly důkladně testovány a ověřeny. U jaderného tepelného pohonu (NTP) se cyklus skládá z jaderného reaktoru, který ohřívá kapalný vodík (LH2) a přeměňuje jej na ionizovaný vodíkový plyn (plazma), který je pak směrován tryskami k vytvoření tahu. Bylo učiněno několik pokusů o vytvoření testovací verze tohoto pohonného systému, včetně projektu tulák, společný projekt amerického letectva a Komise pro atomovou energii, který byl zahájen v roce 1955.

V roce 1959 převzala NASA americké letectvo a program vstoupil do nové fáze věnované aplikacím kosmických letů. To nakonec vedlo k Nuclear Propulsion for Rocket Vehicles (NERVA), jadernému reaktoru s pevným jádrem, který byl úspěšně testován. S koncem éry Apolla v roce 1973 bylo financování programu drasticky sníženo, což vedlo k jeho zrušení před provedením jakýchkoli letových testů.

NASA

Na druhé straně jaderný elektrický pohon (NEP) se spoléhá na jaderný reaktor, který pohání motor Hallova efektu (iontový pohon), který generuje elektromagnetické pole, které ionizuje a urychluje inertní plyn (jako je xenon), aby vytvořil tah. Snahy o vývoj této technologie zahrnují projekt NASA Prometheus v rámci iniciativy Nuclear Systems Initiative (NSI).

Oba systémy mají oproti tradičním chemickým motorům významné výhody, včetně vyššího specifického impulsu (Isp), účinnosti paliva a prakticky neomezené hustoty energie. Přestože se koncepce liší v tom, že poskytují specifický impuls delší než 10 tisíc sekund, to znamená, že dokážou udržet tah téměř tři hodiny, úroveň tahu je ve srovnání s konvenčními raketami a NTP docela nízká.

Potřeba zdroje elektrické energie, řekl Gosse, také vyvolává problém rozptylu tepla ve vesmíru, kde přeměna tepelné energie je za ideálních podmínek 30-40 %. A zatímco návrhy NTP společnosti NERVA jsou nejlepší metodou pro mise s lidskou posádkou na Mars a dále, tato metoda má také problémy s poskytováním adekvátních počátečních a konečných hmotnostních zlomků pro mise s vysokým nárůstem delta.

Proto jsou preferovány návrhy, které zahrnují oba způsoby pohybu (bimodální), protože spojují výhody obou. Gosseho návrh zahrnuje bimodální design založený na reaktoru na pevné palivo NERVA, který by poskytoval specifický impuls (Isp) 900 sekund, což je dvojnásobek současného výkonu chemických raket.

Gosse navržený cyklus zahrnuje také vlnový posilovač tlaku neboli vlnový rotor (WR), což je technologie používaná u spalovacích motorů, která využívá tlakové vlny vytvořené kompresní reakcí nasávaného vzduchu.

Ve spojení s motorem NTP bude WR využívat tlak vytvořený zahříváním paliva LH2 v reaktoru k dalšímu stlačení reakční hmoty. Jak Gosse slibuje, poskytne to úrovně tahu srovnatelné s konceptem NTP třídy NERVA, ale s dobou spuštění 1400 2000-XNUMX XNUMX sekund. V kombinaci s cyklem NEP, říká Gosse, se úroveň bažení ještě více zvyšuje.

Mars

Pokud se použijí konvenční motory, může pilotovaná mise na Mars trvat až tři roky. Tyto mise budou startovat každých 26 měsíců, když budou Země a Mars v jejich nejbližší vzdálenosti (takzvaná marťanská opozice), a stráví nejméně šest až devět měsíců tranzitem.

45denní (šest a půl týdne) tranzit by zkrátil celkovou dobu mise na měsíce namísto let. To by výrazně snížilo hlavní rizika spojená s misemi na Mars, včetně radiační expozice, času stráveného v mikrogravitaci a souvisejících zdravotních problémů.

Kromě elektráren existují návrhy nových konstrukcí reaktorů, které by zajistily stabilní dodávku energie pro dlouhodobé pozemní mise, kde solární a větrná energie není vždy dostupná.

Příklady zahrnují kilowattový reaktor NASA využívající Sterlingovu technologii (KRUSTY) a štěpný/fúzní hybridní reaktor vybraný pro první fázi vývoje NASA v rámci programu NAIC 2023. Tyto a další jaderné technologie mohou jednoho dne umožnit pilotované mise na Mars a další místa v hlubokém vesmíru. , možná dříve, než si myslíme!

Zajímavé také:

Dzherelosciencealert
Přihlásit se
Upozornit na
host

0 Komentáře
Vložené recenze
Zobrazit všechny komentáře
Další články
Přihlaste se k odběru aktualizací

Nedávné Komentáře

Nyní populární
0
Milujeme vaše myšlenky, prosím komentujte.x