 на 2023 рік NASA обрало ядерну концепцію для першої фази розробки.){kind=link}
ჩვენ ვცხოვრობთ განახლებული კოსმოსური კვლევის ეპოქაში, სადაც რამდენიმე სააგენტო გეგმავს ასტრონავტების გაგზავნას მთვარეზე უახლოეს წლებში. მომდევნო ათწლეულში NASA და ჩინეთი მარსზე ეკიპაჟებს გაგზავნიან და შესაძლოა მათ მალე სხვა ქვეყნებიც შეუერთდნენ. ეს და სხვა მისიები, რომლებიც ასტრონავტებს დედამიწის დაბალი ორბიტის (LOO) და დედამიწა-მთვარის სისტემას მიღმა წაიყვანს, საჭიროებს ახალ ტექნოლოგიებს, დაწყებული სიცოცხლის მხარდაჭერით და რადიაციული დაცვით და დამთავრებული ენერგიითა და ძრავით დამთავრებული. და რაც შეეხება ამ უკანასკნელს, ბირთვული თერმული და ბირთვული ელექტროძრავა (NTP/NEP) გამარჯვების მთავარი პრეტენდენტია!
2023 წლის NASA-ს ინოვაციური მოწინავე კონცეფციების (NIAC) პროგრამის ფარგლებში, ნასამ შეარჩია ბირთვული კონცეფცია განვითარების პირველი ეტაპისთვის. ბიმოდალური ატომური ელექტროსადგურების ეს ახალი კლასი იყენებს "როტორის აჩქარების ტალღის ციკლს" და შეუძლია მარსზე ფრენის დრო 45 დღემდე შეამციროს.
წინადადება, სახელწოდებით Bimodal NTP/NEP ტალღის როტორის აჩქარების ციკლით, წამოაყენა პროფესორმა რაიან გოსემ, ფლორიდის უნივერსიტეტის ჰიპერბგერითი პროგრამის დირექტორმა და ინჟინერიაში გამოყენებითი კვლევის ფლორიდის პროგრამის (FLARE) გუნდის წევრმა. გოსეს წინადადება ერთ-ერთია NAIC-ის მიერ წელს შერჩეული 14-დან განვითარების პირველი ეტაპისთვის, რომელიც მოიცავს 12 აშშ დოლარის გრანტს პროექტთან დაკავშირებული ტექნოლოგიებისა და მეთოდების შემუშავებაში. სხვა შეთავაზებები მოიცავდა ინოვაციურ სენსორებს, ხელსაწყოებს, წარმოების ტექნოლოგიებს, ენერგოსისტემებს და სხვა.
ბირთვული ენერგია არსებითად ორ ცნებად ჩამოყალიბდა, ორივე მათგანი ეყრდნობა საფუძვლიანად შემოწმებულ და დამოწმებულ ტექნოლოგიებს. ბირთვული თერმული ძრავისთვის (NTP), ციკლი შედგება ბირთვული რეაქტორისგან, რომელიც ათბობს თხევად წყალბადს (LH2), აქცევს მას იონიზებულ წყალბადის გაზად (პლაზმა), რომელიც შემდეგ მიმართულია საქშენების მეშვეობით ბიძგის შესაქმნელად. რამდენიმე მცდელობა განხორციელდა ამ მამოძრავებელი სისტემის სატესტო ვერსიის შესაქმნელად, მათ შორის პროექტის ჩათვლით roverაშშ-ის საჰაერო ძალების და ატომური ენერგიის კომისიის ერთობლივი პროექტი, რომელიც 1955 წელს დაიწყო.
1959 წელს NASA-მ გადაიბარა აშშ-ს საჰაერო ძალები და პროგრამა შევიდა ახალ ფაზაში, რომელიც ეძღვნება კოსმოსური ფრენის აპლიკაციებს. ამან საბოლოოდ გამოიწვია ბირთვული ძრავა სარაკეტო მანქანებისთვის (NERVA), მყარი ბირთვიანი ბირთვული რეაქტორი, რომელიც წარმატებით გამოსცადეს. 1973 წელს აპოლონის ეპოქის დასრულების შემდეგ, პროგრამის დაფინანსება მკვეთრად შემცირდა, რამაც გამოიწვია მისი გაუქმება ფრენის ტესტირებამდე.
მეორეს მხრივ, ბირთვული ელექტროძრავა (NEP) ეყრდნობა ბირთვულ რეაქტორს ჰოლის ეფექტის მამოძრავებელ მოწყობილობას (იონური ამოძრავება), რომელიც წარმოქმნის ელექტრომაგნიტურ ველს, რომელიც იონიზებს და აჩქარებს ინერტულ გაზს (როგორიცაა ქსენონი) ბიძგის შესაქმნელად. ამ ტექნოლოგიის განვითარების მცდელობები მოიცავს NASA-ს პრომეთეს პროექტს ბირთვული სისტემების ინიციატივის (NSI) ფარგლებში.
ორივე სისტემას აქვს მნიშვნელოვანი უპირატესობები ტრადიციულ ქიმიურ ძრავებთან შედარებით, მათ შორის უფრო მაღალი სპეციფიკური იმპულსი (Isp), საწვავის ეფექტურობა და პრაქტიკულად შეუზღუდავი ენერგიის სიმკვრივე. მიუხედავად იმისა, რომ ცნებები განსხვავდება იმით, რომ ისინი უზრუნველყოფენ სპეციფიკურ იმპულსს 10 ათას წამზე მეტი ხნის განმავლობაში, ანუ მათ შეუძლიათ შეინარჩუნონ ბიძგი თითქმის სამი საათის განმავლობაში, ბიძგის დონე საკმაოდ დაბალია ჩვეულებრივ რაკეტებთან და NTP-ებთან შედარებით.
გოსეს თქმით, ელექტროენერგიის წყაროს საჭიროება ასევე აჩენს კოსმოსში სითბოს გაფრქვევის საკითხს, სადაც თერმული ენერგიის გარდაქმნა იდეალურ პირობებში 30-40%-ია. და მიუხედავად იმისა, რომ NERVA-ს NTP კონსტრუქციები საუკეთესო მეთოდია პილოტირებული მისიებისთვის მარსზე და მის ფარგლებს გარეთ, ამ მეთოდს ასევე აქვს პრობლემები მაღალი დელტა ტალღის მისიებისთვის ადექვატური საწყისი და საბოლოო მასის წილადების უზრუნველყოფის შესახებ.
ამიტომ სასურველია წინადადებები, რომლებიც მოიცავს მოძრაობის ორივე მეთოდს (ბიმოდალური), რადგან ისინი აერთიანებს ორივეს სარგებელს. გოსის წინადადება მოიცავს ბიმოდალურ დიზაინს, რომელიც დაფუძნებულია NERVA-ს მყარი საწვავის რეაქტორზე, რომელიც უზრუნველყოფს სპეციფიკურ იმპულსს (Isp) 900 წამის განმავლობაში, ორჯერ მეტი ქიმიური რაკეტების ამჟამინდელ შესრულებაზე.
Gosse-ს შემოთავაზებული ციკლი ასევე მოიცავს ტალღის წნევის გამაძლიერებელს ან ტალღის როტორს (WR), ტექნოლოგია, რომელიც გამოიყენება შიდა წვის ძრავებში, რომელიც იყენებს წნევის ტალღებს, რომლებიც წარმოიქმნება შემავალი ჰაერის შეკუმშვის რეაქციით.
NTP ძრავთან დაწყვილებული, WR გამოიყენებს წნევას, რომელიც წარმოიქმნება რეაქტორში LH2 საწვავის გაცხელებით, რეაქციის მასის შემდგომი შეკუმშვის მიზნით. როგორც გოსე გვპირდება, ეს უზრუნველყოფს NERVA-ს კლასის NTP კონცეფციის შესადარებელ დონეებს, მაგრამ გაშვების დრო 1400-2000 წამია. გოსეს თქმით, NEP ციკლთან ერთად, ლტოლვის დონე კიდევ უფრო იზრდება.
თუ ჩვეულებრივი ძრავები გამოიყენება, პილოტირებული მისია მარსზე შეიძლება გაგრძელდეს სამ წლამდე. ეს მისიები დაიწყება ყოველ 26 თვეში, როდესაც დედამიწა და მარსი უახლოეს მანძილზე იქნებიან (ე.წ. მარსის ოპოზიცია) და ტრანზიტში გაატარებენ მინიმუმ XNUMX-XNUMX თვეს.
45-დღიანი (ექვსნახევარი კვირა) ტრანზიტი მისიის მთლიან დროს წლებს ნაცვლად თვეებად შეამცირებდა. ეს მნიშვნელოვნად შეამცირებს მარსზე მისიებთან დაკავშირებულ ძირითად რისკებს, მათ შორის რადიაციის ზემოქმედებას, მიკროგრავიტაციაში გატარებულ დროს და მასთან დაკავშირებულ ჯანმრთელობის პრობლემებს.
ელექტროსადგურების გარდა, არსებობს წინადადებები რეაქტორების ახალი დიზაინისთვის, რომლებიც უზრუნველყოფენ სტაბილურ ელექტრომომარაგებას სახმელეთო მისიებისთვის, სადაც მზის და ქარის ენერგია ყოველთვის არ არის ხელმისაწვდომი.
მაგალითები მოიცავს NASA-ს კილოვატის რეაქტორს სტერლინგის ტექნოლოგიის გამოყენებით (KRUSTY) და Fission/Fusion Hybrid Reactor შერჩეული NASA-ს განვითარების პირველი ეტაპისთვის NAIC 2023 პროგრამის ფარგლებში. ამ და სხვა ბირთვულმა ტექნოლოგიებმა შეიძლება ერთ დღეს შესაძლებელი გახადონ პილოტირებული მისიები მარსზე და ღრმა კოსმოსში. , შესაძლოა იმაზე ადრე, ვიდრე გვგონია!
ასევე საინტერესოა: