 на 2023 рік NASA обрало ядерну концепцію для першої фази розробки.){kind=link}
Mēs dzīvojam atjaunotas kosmosa izpētes laikmetā, un vairākas aģentūras tuvākajos gados plāno nosūtīt astronautus uz Mēnesi. Nākamajā desmitgadē NASA un Ķīna nosūtīs apkalpes uz Marsu, un drīz tām varētu pievienoties arī citas valstis. Šīm un citām misijām, kas astronautus aizvedīs tālāk par zemo Zemes orbītu (LOO) un Zemes-Mēness sistēmu, ir vajadzīgas jaunas tehnoloģijas, sākot no dzīvības atbalsta un aizsardzības pret radiāciju līdz enerģijai un dzinējspēkam. Un, runājot par pēdējo, kodoltermiskā un kodolelektriskā dzinējspēks (NTP/NEP) ir galvenais pretendents uz uzvaru!
NASA 2023. gada novatorisko uzlaboto koncepciju (NIAC) programmas ietvaros NASA ir izvēlējusies kodolkoncepciju pirmajam izstrādes posmam. Šī jaunā bimodālo kodolspēkstaciju klase izmanto "rotora paātrinājuma viļņu ciklu" un var samazināt lidojuma laiku uz Marsu līdz 45 dienām.
Priekšlikumu ar nosaukumu Bimodal NTP/NEP ar viļņu rotora paātrinājuma ciklu iesniedza profesors Raiens Goss, Floridas Universitātes hiperskaņas programmas direktors un Floridas inženierzinātņu lietišķās pētniecības programmas (FLARE) komandas loceklis. Goses priekšlikums ir viens no 14, ko NAIC šogad izvēlējās pirmajam attīstības posmam, kas ietver 12 500 USD dotāciju, lai palīdzētu izstrādāt ar projektu saistītās tehnoloģijas un metodes. Citi piedāvājumi ietvēra novatoriskus sensorus, instrumentus, ražošanas tehnoloģijas, energosistēmas un daudz ko citu.
Kodolenerģija būtībā sastāv no diviem jēdzieniem, un tie abi ir balstīti uz tehnoloģijām, kas ir rūpīgi pārbaudītas un pārbaudītas. Kodoltermiskajai dzinējspēkam (NTP) cikls sastāv no kodolreaktora, kas uzsilda šķidro ūdeņradi (LH2), pārvēršot to jonizētā ūdeņraža gāzē (plazmā), kas pēc tam tiek virzīta caur sprauslām, lai radītu vilci. Ir veikti vairāki mēģinājumi izveidot šīs piedziņas sistēmas testa versiju, tostarp projektu Klejotājs, ASV gaisa spēku un Atomenerģijas komisijas kopīgs projekts, kas tika uzsākts 1955. gadā.
1959. gadā NASA pārņēma no ASV gaisa spēkiem, un programma iegāja jaunā fāzē, kas veltīta kosmosa lidojumu lietojumiem. Tas galu galā noveda pie raķešu transportlīdzekļu kodoldzinēja (NERVA), cietā kodola kodolreaktora, kas tika veiksmīgi pārbaudīts. Līdz ar Apollo ēras beigām 1973. gadā programmas finansējums tika krasi samazināts, kā rezultātā tā tika atcelta pirms jebkādu lidojumu testu veikšanas.
No otras puses, kodolenerģijas elektriskā piedziņa (NEP) paļaujas uz kodolreaktoru, lai darbinātu Hola efekta dzinekli (jonu dzinēju), kas ģenerē elektromagnētisko lauku, kas jonizē un paātrina inerto gāzi (piemēram, ksenonu), lai radītu vilci. Centieni izstrādāt šo tehnoloģiju ietver NASA Prometheus projektu Kodolsistēmu iniciatīvas (NSI) ietvaros.
Abām sistēmām ir ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem ķīmiskajiem dzinējiem, tostarp augstāks īpatnējais impulss (Isp), degvielas efektivitāte un praktiski neierobežots enerģijas blīvums. Lai gan jēdzieni atšķiras ar to, ka tie nodrošina īpašu impulsu, kas pārsniedz 10 tūkstošus sekunžu, tas ir, spēj uzturēt vilces spēku gandrīz trīs stundas, vilces līmenis ir diezgan zems, salīdzinot ar parastajām raķetēm un NTP.
Nepieciešamība pēc elektroenerģijas avota, sacīja Gosse, rada arī jautājumu par siltuma izkliedi kosmosā, kur ideālos apstākļos siltumenerģijas pārveide ir 30-40%. Un, lai gan NERVA NTP konstrukcijas ir labākā metode pilotētajām misijām uz Marsu un ārpus tās, šai metodei ir arī problēmas ar atbilstošu sākotnējās un galīgās masas daļu nodrošināšanu liela delta pārsprieguma misijām.
Tāpēc priekšroka tiek dota priekšlikumiem, kas ietver abas pārvietošanās metodes (bimodālās), jo tie apvieno abu priekšrocības. Goses priekšlikums ietver bimodālu dizainu, kura pamatā ir NERVA cietā kurināmā reaktors, kas nodrošinātu īpašu impulsu (Isp) 900 sekunžu garumā, kas ir divreiz lielāka nekā pašreizējā ķīmisko raķešu veiktspēja.
Gosse piedāvātais cikls ietver arī viļņu spiediena pastiprinātāju vai viļņu rotoru (WR), tehnoloģiju, ko izmanto iekšdedzes dzinējos, kas izmanto spiediena viļņus, ko rada ieplūdes gaisa kompresijas reakcija.
Pārī ar NTP dzinēju WR izmantos spiedienu, kas rodas, karsējot LH2 degvielu reaktorā, lai tālāk saspiestu reakcijas masu. Kā sola Gosse, tas nodrošinās vilces līmeņus, kas ir salīdzināmi ar NERVA klases NTP koncepta līmeni, bet ar palaišanas laiku 1400–2000 sekundes. Apvienojot to ar NEP ciklu, Gosse saka, alkas līmenis palielinās vēl vairāk.
Ja tiek izmantoti parastie dzinēji, pilotēta misija uz Marsu var ilgt līdz trim gadiem. Šīs misijas tiks uzsāktas ik pēc 26 mēnešiem, kad Zeme un Marss atrodas vistuvākajā attālumā (tā sauktā Marsa opozīcija), un tranzītā pavadīs vismaz sešus līdz deviņus mēnešus.
45 dienu (sešas ar pusi nedēļas) tranzīts samazinātu kopējo misijas laiku līdz mēnešiem, nevis gadiem. Tas ievērojami samazinātu galvenos riskus, kas saistīti ar misijām uz Marsu, tostarp radiācijas iedarbību, mikrogravitācijā pavadīto laiku un ar to saistītās veselības problēmas.
Papildus elektrostacijām ir priekšlikumi par jauniem reaktoru projektiem, kas nodrošinātu stabilu barošanu ilgstošām zemes misijām, kur saules un vēja enerģija ne vienmēr ir pieejama.
Kā piemērus var minēt NASA kilovatu reaktoru, kas izmanto sterliņu tehnoloģiju (KRUSTY) un kodolsintēzes hibrīda reaktoru, kas izvēlēts NASA pirmajai attīstības fāzei saskaņā ar programmu NAIC 2023. Šīs un citas kodoltehnoloģijas kādu dienu var nodrošināt pilotētas misijas uz Marsu un citām vietām dziļā kosmosā. , varbūt ātrāk nekā domājam!
Interesanti arī: