NASA atigi 45 kun ichida Marsga yetib borish uchun yadroviy raketa ishlab chiqmoqda

Biz kosmik tadqiqotlar yangilangan davrda yashayapmiz, bir qancha agentliklar yaqin yillarda Oyga astronavtlarni yuborishni rejalashtirmoqda. Kelgusi oʻn yillikda NASA va Xitoy Marsga ekipajlar joʻnatadi va tez orada boshqa davlatlar ham ularga qoʻshilishi mumkin. Astronavtlarni Yerning past orbitasidan (LOO) va Yer-Oy tizimidan tashqariga olib chiqadigan ushbu va boshqa missiyalar hayotni qo'llab-quvvatlash va radiatsiyaviy himoyadan tortib energiya va harakatga qadar yangi texnologiyalarni talab qiladi. Ikkinchisi haqida gap ketganda, yadroviy issiqlik va yadroviy elektr qo'zg'alish (NTP/NEP) g'alaba uchun asosiy da'vogardir!

NASA 2023-yilga moʻljallangan Innovatsion ilgʻor konsepsiyalar (NIAC) dasturi doirasida NASA rivojlanishning birinchi bosqichi uchun yadro konsepsiyasini tanladi. Bimodal yadroviy elektr stansiyalarining yangi sinfi “rotor tezlashuvi to‘lqini sikli”dan foydalanadi va Marsga parvoz vaqtini 45 kungacha qisqartirishi mumkin.

Bimodal NTP/NEP bilan to‘lqin rotorini tezlashtirish sikli deb nomlangan taklif Florida universiteti gipertovush dasturi direktori va Florida muhandislik sohasidagi amaliy tadqiqotlar dasturi (FLARE) jamoasi a’zosi professor Rayan Gosse tomonidan ilgari surilgan. Gossening taklifi bu yil NAIC tomonidan rivojlanishning birinchi bosqichi uchun tanlangan 14 ta taklifdan biri bo‘lib, loyiha bilan bog‘liq texnologiyalar va usullarni ishlab chiqishda yordam berish uchun 12 500 AQSh dollari miqdoridagi grantni o‘z ichiga oladi. Boshqa takliflar qatoriga innovatsion sensorlar, asboblar, ishlab chiqarish texnologiyalari, energiya tizimlari va boshqalar kiradi.

Yadro energetikasi asosan ikkita kontseptsiyaga bo'linadi, ularning ikkalasi ham har tomonlama sinovdan o'tgan va tasdiqlangan texnologiyalarga tayanadi. Yadro termal qo'zg'alish (NTP) uchun tsikl suyuq vodorodni (LH2) isituvchi yadro reaktoridan iborat bo'lib, uni ionlangan vodorod gaziga (plazma) aylantiradi, so'ngra tortishish hosil qilish uchun nozullar orqali yo'naltiriladi. Ushbu qo'zg'alish tizimining sinov versiyasini, shu jumladan loyihani yaratishga bir necha bor urinishlar qilingan Rover, AQSh Harbiy-havo kuchlari va Atom energiyasi bo'yicha komissiyaning 1955 yilda boshlangan qo'shma loyihasi.

1959 yilda NASA AQSh havo kuchlarini qabul qildi va dastur kosmik parvozlarni qo'llashga bag'ishlangan yangi bosqichga kirdi. Bu oxir-oqibatda sinovdan muvaffaqiyatli o'tgan qattiq yadroli yadroviy reaktor - Raketa vositalari uchun yadroviy harakatga (NERVA) olib keldi. 1973 yilda Apollon davri tugashi bilan dasturni moliyalashtirish keskin qisqartirildi, bu esa har qanday parvoz sinovlari o'tkazilgunga qadar uning bekor qilinishiga olib keldi.

O'z navbatida, yadroviy elektr qo'zg'alish (NEP) inert gazni (masalan, ksenon) ionlashtiruvchi va tezlashtiradigan elektromagnit maydon hosil qiluvchi Hall effektli qo'zg'atuvchini (ion qo'zg'atuvchi) quvvatlantirish uchun yadro reaktoriga tayanadi. Ushbu texnologiyani rivojlantirishga qaratilgan sa'y-harakatlar NASAning Yadro tizimlari tashabbusi (NSI) ostidagi Prometey loyihasini o'z ichiga oladi.

Ikkala tizim ham an'anaviy kimyoviy dvigatellarga nisbatan sezilarli afzalliklarga ega, jumladan yuqori o'ziga xos impuls (Isp), yoqilg'i samaradorligi va deyarli cheksiz energiya zichligi. Garchi tushunchalar 10 ming soniyadan ortiq o'ziga xos impulsni ta'minlashi, ya'ni ular deyarli uch soat davomida tortishish qobiliyatini saqlab turishi bilan farq qilsa-da, tortishish darajasi oddiy raketalar va NTPlarga nisbatan ancha past.

Elektr quvvat manbaiga bo'lgan ehtiyoj, Gosse, shuningdek, ideal sharoitlarda issiqlik energiyasini aylantirish 30-40% bo'lgan kosmosda issiqlik tarqalishi masalasini ham ko'taradi. Va NERVA NTP dizaynlari Marsga va undan tashqariga boshqariladigan missiyalar uchun eng yaxshi usul bo'lsa-da, bu usul yuqori delta kuchlanishli missiyalar uchun etarli boshlang'ich va yakuniy massa ulushlarini ta'minlash bilan bog'liq muammolarga ham ega.

Shuning uchun harakatning ikkala usulini (bimodal) o'z ichiga olgan takliflarga afzallik beriladi, chunki ular ikkalasining afzalliklarini birlashtiradi. Gossening taklifi NERVA qattiq yonilg'i reaktoriga asoslangan bimodal dizaynni o'z ichiga oladi, u 900 soniyalik o'ziga xos impulsni (Isp) ta'minlaydi, bu kimyoviy raketalarning joriy samaradorligidan ikki baravar yuqori.

Gosse taklif qilgan tsikl, shuningdek, to'lqin bosimini kuchaytiruvchi yoki to'lqinli rotorni (WR) o'z ichiga oladi, bu texnologiya ichki yonuv dvigatellarida ishlatiladigan havoning siqish reaktsiyasi natijasida hosil bo'lgan bosim to'lqinlaridan foydalanadi.

NTP dvigateli bilan bog'langan WR reaktsiya massasini yanada siqish uchun reaktorda LH2 yoqilg'isini isitish natijasida hosil bo'lgan bosimdan foydalanadi. Gosse va'da qilganidek, bu NERVA sinfidagi NTP kontseptsiyasi bilan taqqoslanadigan kuch darajasini ta'minlaydi, lekin ishga tushirish vaqti 1400-2000 soniya. NEP tsikli bilan birgalikda, Gosse, ishtiyoq darajasi yanada oshadi.

Agar an'anaviy dvigatellardan foydalanilsa, Marsga boshqariladigan missiya uch yilgacha davom etishi mumkin. Ushbu missiyalar har 26 oyda Yer va Mars eng yaqin masofada joylashganida (Marsning qarama-qarshiligi deb ataladi) ishga tushadi va kamida olti oydan to'qqiz oygacha tranzitda bo'ladi.

45 kunlik (olti yarim hafta) tranzit missiyaning umumiy vaqtini yillar o'rniga oylarga qisqartiradi. Bu Marsga missiyalar bilan bog'liq asosiy xavflarni, jumladan radiatsiya ta'sirini, mikrogravitatsiyada o'tkaziladigan vaqtni va tegishli sog'liq muammolarini sezilarli darajada kamaytiradi.

Elektr stantsiyalariga qo'shimcha ravishda quyosh va shamol energiyasi har doim ham mavjud bo'lmagan uzoq muddatli quruqlikdagi missiyalar uchun barqaror elektr ta'minotini ta'minlaydigan yangi reaktor konstruktsiyalari bo'yicha takliflar mavjud.

Masalan, NASAning Sterling Technology (KRUSTY) yordamida ishlab chiqarilgan kilovatt reaktori va NAIC 2023 dasturi doirasida NASA rivojlanishining birinchi bosqichi uchun tanlangan Fission/Fusion gibrid reaktori.Ushbu va boshqa yadro texnologiyalari bir kun kelib Marsga va chuqur koinotdagi boshqa joylarga boshqariladigan missiyalarni amalga oshirish imkonini berishi mumkin. , balki biz o'ylagandan ham tezroq!

Shuningdek, qiziqarli:

• Nega NASA Venerani Yerning "yovuz egizaki" deb atagan?
• NASA Webb teleskopi o'zining birinchi ekzosayyorasini kashf etdi