Шта је нуклеарни ракетни мотор?
Нуклеарни ракетни мотор (НРЕ) је врста ракете
Традиционални нуклеарни погонски систем у целини једизајн који се састоји од коморе за грејање са нуклеарним реактором као извором топлоте, система за довод радног флуида и млазнице. Радни флуид (обично водоник) се доводи из резервоара у језгро реактора, где се, пролазећи кроз канале загрејане реакцијом нуклеарног распада, загрева на високе температуре и затим избацује кроз млазницу, стварајући млазни потисак.
Постоје различити дизајни НРЕ:чврста, течна и гасна фаза - што одговара агрегатном стању нуклеарног горива у језгру реактора - чврсти, топљени или високотемпературни гас (или чак плазма).
ДВОРИШТЕ НЕРВА
Чврсти нуклеарни ракетни мотор
У ракетним моторима са нуклеарним погоном на чврстој фази (СПНРД), фисиона супстанца јекао иу конвенционалним нуклеарним реакторима, поставља се у склопове (горивне шипке) сложеног облика са развијеном површином, што омогућава ефикасно загревање гасовитог радног флуида (најчешће водоника, ређе амонијака), који је и расхладно средство које хлади конструктивне елементе и саме склопове.
Температура грејања ограничена температуромтопљење конструктивних елемената (не више од 3000 К). Специфични импулс чврстофазног нуклеарног ракетног мотора, према савременим проценама, биће 850–900 с, што је више него двоструко више од најнапреднијих хемијских ракетних мотора.
Земаљски демонстранти ТфНРД технологија у двадесетом веку створени су и успешно тестирани на штандовима (програм НЕРВА у САД-у, РД-0410 у СССР-у).
ТФИАРД
Нуклеарни ракетни мотор у гасној фази
нуклеарни млазни мотор у гасној фази (ГНРЕ) -концептуални тип млазног мотора у коме се реактивна сила ствара ослобађањем расхладне течности (радне течности) из нуклеарног реактора, у коме је гориво у гасовитом или плазма облику. Верује се да ће у таквим моторима специфични импулс бити 30–50 хиљада м/с.
Пренос топлоте од горива до расхладне течности постиже се углавном зрачењем, углавном у ултраљубичастом делу спектра (на температурама горива од око 25 000 ° Ц).
Нуклеарни импулсни мотор
Атомска наелектрисања са снагом од приближно килотона поТоком полетања, требало би да експлодирају брзином од једног пуњења у секунди. Ударни талас - облак плазме који се шири - требало је да прими "гурач" - моћни метални диск са топлотно заштитним премазом и затим, рефлектујући се од њега, да створи млазни потисак.
Импулс који прима потисна плоча крозструктурни елементи морају се пренети на брод. Тада се, како се надморска висина и брзина повећавају, учесталост експлозија може смањити. Током полијетања брод мора летјети строго вертикално како би се подручје радиоактивне контаминације атмосфере свело на минимум.
У Сједињеним Државама, свемирски развој употребом импулсних нуклеарних ракетних мотора вршен је од 1958. до 1965. године у оквиру пројекта Орион компаније Генерал Атомицс, по наруџбини америчког ваздухопловства.
Према пројекту Орион, нису извршени само прорачуни,али и тестови у пуној мери. Летачки тестови импулсних модела авиона (за експлозије су коришћени конвенционални хемијски експлозиви).
Свемирски брод пројекта „Орион“, цртеж уметника
Добијени су позитивни резултати окофундаментална могућност контролисаног лета уређаја са импулсним мотором. Такође, ради проучавања чврстоће вучне плоче, извршена су испитивања на атолу Еневетак.
Током нуклеарних испитивања на овом атолучеличне сфере пресвучене графитом постављене су на 9 м од епицентра експлозије. Након експлозије, сфере су пронађене нетакнуте, танак слој графита је испарио (аблирао) са њихових површина.
У СССР-у је сличан пројекат развијен у1950–1970. Уређај је садржао додатне хемијске млазне моторе који су га покретали 30–40 км од површине Земље. Тада је требало да се укључи главни нуклеарни импулсни мотор.
Трајност је била главна бригапотисни екран који није могао да поднесе огромна топлотна оптерећења од оближњих нуклеарних експлозија. Истовремено је предложено неколико техничких решења која омогућавају развој дизајна потисне плоче са довољним ресурсима. Пројекат није завршен. Нису извршена никаква стварна испитивања импулсног НРЕ са детонацијом нуклеарних уређаја.
Нуклеарни електрични погонски систем
За производњу електричне енергије користи се нуклеарни електрични погонски систем (НЕП), који се заузврат користи за погон електричног ракетног мотора.
Сличан програм у САД (пројекат НЕРВА) био језатворено 1971. године, али 2020. године Американци су се вратили овој теми, наредивши од Грипхон Тецхнологиес развој нуклеарног термичког погона (Нуцлеар Тхермал Пропулсион, НТП) за војне свемирске јуришнике на нуклеарне моторе за патролирање лунарног и блиског Земље, такође почев од 2015. године рад на пројекту Килоповер.
Од 2010. године рад на пројекту започео је у Русијинуклеарни електрични погонски систем класе мегавата за свемирске транспортне системе (свемирски тегљач „Нуцлон“). За 2021. распоред се разрађује; до 2025. године планирано је стварање прототипова ове нуклеарне електране; најављује се планирани датум летачких испитивања свемирског трактора са нуклеарном електраном - 2030.
Повер
Према А.В.Багрову, М.А.Смирнову и С.А.Смирнов, нуклеарни ракетни мотор може да стигне до Плутона за 2 месеца и да се врати назад за 4 месеца користећи 75 тона горива, до Алфе Кентаура за 12 година, а до Епсилона Ериданија за 24,8 година.
Да ли је нуклеарни мотор опасан?
Главни недостатак је велика опасност од зрачења погонског система:
- флукс продирућег зрачења (гама зрачење, неутрони) током нуклеарних реакција;
- пренос високо радиоактивних једињења уранијума и његових легура;
- одлив радиоактивних гасова са радном течношћу.
Употреба открића руских научника у цивилном сектору уско је повезана са сигурношћу нуклеарне електране. Било је неопходно осигурати сигурност његових издувних гасова.
Заштита малог нуклеарног мотора је мања,што је већа, тако ће неутрони продрети у „комору за сагоревање“, чиме ће са извесном вероватноћом све око себе учинити радиоактивним.&нбсп;
Азот и кисеоник имају радиоактивне изотопе са кратким временом полураспада и нису опасни. Радиоактивни угљеник је дуговечна ствар. Али постоје и добре вести.
Радиоактивни угљен се ствара у горњим слојевима атмосфере космичким зрацима. Али што је најважније, концентрација угљен-диоксида у сувом ваздуху је само 0,02 ÷ 0,04%.
С обзиром на то да проценат постајања угљеникарадиоактивна, вредност је и даље за неколико редова величине мања, можемо унапред претпоставити да издувни гас нуклеарних мотора није ништа опаснији од издувавања електране на угаљ.
Хоће ли користити нуклеарни мотор за најновије свемирске летове?&нбсп;&нбсп;
Да, почетком фебруара постало је познато да НАСАтестираће најновији нуклеарни мотор за летове до Марса. Очекује се да ће уз његову помоћ бити могуће доћи до Црвене планете за само три месеца.
Последњих година научници и инжењери из НАСА-е и других свемирских агенција широм света активно разговарају о плановима за изградњу сталних усељивих база на површини Месеца и Марса.
- Које су његове предности?
Главни кључ за осигуравање њихове аутономије иНАСА-ини стручњаци верују да тродимензионалне технологије штампе које омогућавају употребу воде и локалних ресурса - тла, стена и гасова из атмосфере - за изградњу основних зграда на локацији, чине изградњу јефтинијом.
Слични штампачи као што показују искуства на бродуИСС и на Земљи омогућавају штампу готово свега неопходног за живот колониста на Марсу, са изузетком једне, најважније компоненте базе - извора енергије, чија би снага била довољна да обезбеди рад Сам 3Д штампач, као и напајање и грејање целе базе.
У оквиру НАСА-иних припрема за слетање на Марс 2035. године, америчка компанија Ултра Сафе Нуцлеар Тецхнологиес (УСНТ) из Сијетла предложила је своје решење - нуклеарни топлотни мотор (НТП)
- Какав ће бити нуклеарни мотор?
УСНТ нуди класично решење – нуклеарномотор који користи течни водоник као радни флуид: нуклеарни реактор производи топлоту из уранијумског горива, ова енергија загрева течни водоник који пролази кроз расхладне течности, који се шири у гас и избацује се кроз млазницу мотора, стварајући потисак.
Један од главних проблема при креирању ове врстемотори - пронађите уранијумско гориво које може да издржи нагле температурне флуктуације унутар мотора. УСНТ каже да је решио овај проблем развојем горива које може да ради на температурама до 2.400 степени Целзијуса.
Склоп горива садржи силицијум-карбид:Овај материјал, који се користи у слоју трисструктурно-изотропне превлаке, формира гасно непропусну баријеру која спречава цурење радиоактивних производа из нуклеарног реактора, штитећи астронауте.
- Сигурност
Поред тога, ради заштите посаде и у случајуУ непредвиђеним ситуацијама, нуклеарни мотор се неће користити током лансирања са Земље - већ ће почети да ради у орбити како би се минимализовала могућа штета у случају несреће или ненормалног рада.
Опширније
Погледајте слику Марса од 8 билиона пиксела
Побачај и наука: шта ће бити са децом која ће се родити
Научници објашњавају зашто је биљка вучица најбрже растућа