El informe de volumen relevante se publica en el portal de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina (NASEM). Una copia impresa cuesta 45 dólares (aproximadamente 3300 rublos), y se puede descargar un archivo PDF gratuito después de la inscripción. En la publicación, los principales expertos de la industria de cohetes y espacios lideran su opinión autorizada sobre dos cuestiones clave: motores de cohetes nucleares térmicos (NTP, patio) y centrales nucleares para motores de operación eléctrica (NEP).
Ambas actividades de una forma u otra fueron resueltas e incluso incorporadas "en metal", pero para las misiones marcianas no es suficiente. Recordemos, la Investigación Nacional de Aeronáutica y Espacio Espacial (NASA) planea aterrizar a las personas en el planeta rojo alrededor de 2039. Esto precederá al vuelo piloto de Marte o su compañero Fobos en 2033. Sin embargo, parece que el tiempo es abusado, sin embargo, los expertos creen que si no actúan, tendrá que volar en misiles químicos y limitar firmemente el programa de misiones. Todo el informe está impregnado por un pensamiento: sin un aumento en la financiación y el ritmo "agresivo" del desarrollo, los reactores nucleares no ayudarán a los colonizadores de Marte.
Podríamos pensar que la NASA y los departamentos estadounidenses que lo acompañan simplemente están simplemente tratando de marcar convincentemente a los políticos y al público para ampliar la financiación. Hasta cierto punto, es así, pero, por otro lado, todas las solicitudes son bastante fundamentadas. Si resumen desde el punto de vista, "solo necesitan dinero más", hay muchos razonamientos útiles y razonables en el informe. Es especialmente interesante leer la opinión de los especialistas extranjeros del cohete y la industria espacial en el contexto de muchos años de épicos con el desarrollo de un remolcador cósmico nuclear en Rusia. Entonces, en el informe, hay varias dificultades fundamentales en el desarrollo de cada una de las instrucciones.
Motores de cohetes nucleares de calor (patio)
Desde el punto de vista de la simplicidad, el diseño de NTP es un líder incondicional en la esfera de las tecnologías nucleares espaciales. De hecho, es un motor de cohete térmico regular en el que el cuerpo de trabajo (generalmente hidrógeno) se calienta no por una reacción química con un agente oxidante y que fluye a través de la zona activa del reactor atómico. El diagrama de toda la instalación es engañosamente primitiva: el gas del tanque cae en el conjunto de combustible, se calienta y se expande, y luego con una velocidad enorme expira de la boquilla. Tales instalaciones incluso pasaron pruebas en el siglo pasado, y algunas estaban listas para la puesta en servicio. Pero no vino.
Para crear patios potentes, seguros y duraderos, debe resolver el único problema. O más bien, inventar tales materiales que resistan las temperaturas necesarias en la zona activa. Como regla general, la efectividad de tales motores es máximo cuando el hidrógeno se calienta a 2700 grados Kelvin. Dependiendo del diseño, este valor varía entre 2.5 y tres mil grados. Y en esta dirección de la ciencia de los materiales, hasta ahora sordos: un desarrollo experimental único, o fallas de prueba.
El dolor de cabeza adicional agrega una cuestión de las pruebas de tales motores, en el patio ya está lejos de ser esperado por la carrera espacial de la década de 1960, las emisiones de miles de metros cúbicos de gases radiactivos en la atmósfera de hoy en día no sufrirán a ningún lado. Entonces, y con stands tendrá que encontrar algo para realizar pruebas directamente en el espacio.
Finalmente, sigue siendo el problema de almacenar hidrógeno a lo largo del viaje a Marte y de vuelta. Este gas en estado líquido se difunde a muchos materiales y abandonará el tanque a través de los microporos en el material de las paredes, e incluso se evaporará rápidamente.
Reactores para motores de cohetes eléctricos.
De hecho, la NEP (propulsión eléctrica nuclear) es exactamente la dirección de que los contratistas "Roskosmos" van. Un reactor nuclear, como en la Tierra, simplemente produce energía, y ya se consume motores de cohetes eléctricos increíblemente eficientes (EDD). Sí, en esta variante, el empuje será ridículo, pero se puede apoyar al menos todo el camino, el cuerpo de trabajo se gasta muy poco. Un impulso específico, la medida principal de la efectividad de los motores a presión, ERD se extiende simplemente que los "colegas" químicos.
Con los reactores nucleares en el espacio es aún más difícil. Las NASA y los ingenieros rusos tienen experiencia en el desarrollo y operación de tales plantas de energía en órbita. Pero para los viajes interplanetarios, su poder deberá plantear un par de órdenes de magnitud, desde unidades o decenas de kilovatios hasta megavatios. Y estas son las dificultades completamente nuevas con los sistemas de refrigeración, asegurando la seguridad y la transformación de la energía térmica en electricidad.
Una pequeña mansión en el informe es la cuestión de los reactores "superficiales", es decir, aquellos que alimentarán las bases en la Luna o Marte, si los paneles solares no son suficientes. Bueno, o para el poder necesario, los transductores fotovoltaicos son simplemente imposibles de montar debido a dimensiones demasiado grandes. Esta dirección es reconocida como una prioridad por tres razones. Primero, el proyecto Kilopewer ya ha demostrado su desempeño, que se puede escalar. Este es un reactor nuclear compacto con motores Stirling con energía eléctrica de hasta 10 kilovatios. En segundo lugar, se necesitan tales instalaciones para el programa lunar "Artemis", que se desarrollará antes. Bueno, y, en tercer lugar, el trabajo en los reactores "Superficie" es promovido indirectamente por el NEP, ya que puede ser unificado de muchas maneras.
Factores disuasivos
Sí, según especialistas estadounidenses, centrales nucleares, si no es necesario, entonces un elemento extremadamente deseable de las misiones marcianas tripuladas. Y los argumentos a favor de este punto de vista son muy fuertes. Al menos los astronautas no tienen que ser sometidos a dosis altas de radiación cósmica durante medio año: el remolque espacial atómico puede llegar a Marte por uno y medio o dos meses. Y esto reduce la época de todo el vuelo de regreso a más de un severo o da más tiempo para trabajar en la superficie del planeta rojo.
Pero hay matices muy desagradables debido a la experiencia. El líder en el uso de reactores nucleares en el espacio puede considerarse como la Unión Soviética. También es un titular de registro absoluto en términos de incidentes peligrosos con satélites que tenían un número considerable de materiales radiactivos a bordo.
Como resultado de un mal funcionamiento con tales dispositivos de la URSS, aunque tonterías, pero aún llama las rebanadas de uranio-235 altamente enriquecido al noroeste de Canadá y la Isla de la Ascensión. Y algunas órbitas cercanas a las altitudes entre 760 y 860 kilómetros durante varios cientos de años serán indeseables para acomodar a cualquier satélite allí: son gotitas de metal del refrigerante del reactor COSMOS-1818 de diámetro con un diámetro de hasta 30 milímetros.
Es fácil entender por qué todo el desarrollo en esta área vaya tan lentamente, están sujetos a requisitos de seguridad aún más estrictos que generalmente en la industria espacial y espacial. E incluso si todos los datos teóricos y experimentales muestran la confiabilidad de los reactores nucleares para vuelos distantes, no es un hecho que se usarán masivamente. En la sociedad moderna, los estados de ánimo anti-mástil son extremadamente fuertes, de modo que la idea de colocar una instalación de tanta energía en el cohete es a pocas personas.
Fuente: Ciencia desnuda