НАСА је "агресивно" позвала да развије свемирски нуклеарни реактори за путовање на Марс

Anonim
НАСА је
НАСА је "агресивно" позвала да развије свемирски нуклеарни реактори за путовање на Марс

Релевантни извештај о запремивању објављује се на порталу националних академија наука, инжењеринга и медицине (Насем). Штампана копија кошта 45 долара (око 3300 рубаља), а бесплатна ПДФ датотека може се преузети након регистрације. У публикацији, водећи стручњаци ракете и свемирске индустрије воде своје ауторитативно мишљење о два кључна питања: термички нуклеарни ракетни мотори (НТП, Двориште и нуклеарне електране за електричне оперативне моторе (НЕП).

Обе ове активности на овај или онај начин су разрађена и чак утјеловљена "у металу", али за марсове мисије није довољно. Подсети се, национално истраживање ваздухопловства и свемирског простора (НАСА) планирају да копне на црвену планету око 2039. године. Ово ће претходити пилотираном лету Марса или његове пратитеља ФОБО-а 2033. године. Чини се да је време злостављано, међутим, стручњаци вјерују да ако не предузмете мере, мораћете да летите на хемијским ракетима и снажно ограничите мисионски програм. Цео извештај је прожимала једна мисао: без пораста финансирања и "агресивни" темпо развоја, нуклеарни реактори неће помоћи Цолоноинерс оф Марс.

НАСА је
Оно што су само свемирски пројекти одустали од атомске ере - према неким од њих, мале нуклеарне оптужбе су такође требало да поткопају брод. На илустрацији је приказан један од таквих, Орион је приказан. Чак је и довољно разрађен и сматра се реалним / © Јое Бергерон

Можда мисле да су НАСА и пратећи амерички одјели једноставно још једном покушавају да убедљиви убедљиво постижу политичаре и јавност да шире средства. До неке мере је то тако, али са друге стране, сви захтеви су прилично поткрепљени. Ако имате сажетак са становишта, "само им треба новац више", у извештају је много корисних и разумних резоновања. Посебно је занимљиво прочитати мишљење страних стручњака ракете и свемирске индустрије против позадине многих година ЕПИЦ-а у развоју нуклеарне космичке тегљача у Русији. Дакле, у извештају постоји неколико основних тешкоћа у развоју сваког од упутстава.

Топлотни нуклеарни ракетни мотори (двориште)

Са становишта једноставности, НТП дизајн је безусловни лидер у сфери свемирских нуклеарних технологија. У ствари, то је редован топлотни ракетни мотор у којем се радно тело (обично водоник) загрева не хемијском реакцијом са оксидационим средством и тече кроз активну зону атомског реактора. Дијаграм целокупне инсталације је варљиво примитивно: гас из резервоара пада на скупштину горива, загрева и шири, а затим са огромном брзином истекне од млазнице. Такве инсталације су чак проследиле тестирање у прошлом веку, а неки су били спремни за пуштање у рад. Али није дошао около.

НАСА је
Термални уређај за нуклеарни ракетни мотор (НТП, Иард) изгледа невероватно једноставно / © Викимедиа

Да бисте створили моћне, сигурне и трајне дворишта, морате да решите једини проблем. Или боље речено, измислите такве материјале који ће издржати потребне температуре у активној зони. По правилу, ефикасност таквих мотора је максимална када се водоник загрева на 2700 степени Келвина. У зависности од дизајна, ова вредност варира између 2,5 и три хиљаде степена. А у овом правцу науке о материјалима, до сада глуви: било појединачни експериментални развој или неуспеси испитивања.

Додатна главобоља додаје питање тестова таквих мотора - на дворишту је већ далеко од свемирске расе шездесетих година 1960-их, емисије хиљада кубних метара радиоактивних гасова у атмосферу данас неће трпети нигде. Дакле, и са трибинама мораће да смисли нешто да се понаша директно у свемиру.

Коначно, остаје проблем складиштења водоника током путовања у Марс и назад. Овај гас у течном стању дифузује многим материјалима и напустиће резервоар кроз микропоре у материјалу зидова, а чак и брзо испарава.

НАСА је
Уметничка скица свемирског брода "Транспорт и енергетски модул" / © "Росцосмос"

Реактори за електричне ракетне моторе

У ствари, Неп (нуклеарна електрична погона) је управо смер упутства који имовински извођачи "Роскосмос" иду. Нуклеарни реактор, као и на земљи, једноставно производи енергију и већ је конзумиран невероватно ефикасан електрични ракетни мотори (ЕДД). Да, у овој варијанти, потисак ће бити смешан, али то се може подржати барем скроз - радно тело се троши врло мало. Специфичан импулс, главна мера ефикасности млазних мотора, ЕРД је једноставно продужава од хемијских "колега".

Са нуклеарним реакторима у простору и даље је теже. НАСА и руски инжењери имају искуства у развоју и раду таквих енергетских биљака у орбити. Али за интерпланетарно путовање, њихова моћ ће морати да подигне неколико наредби величине - од јединица или десетина киловата до мегавата. А то су потпуно нове потешкоће са системима за хлађење, обезбеђујући сигурност и трансформишу топлотну енергију у струју.

НАСА је
Најчешћа врста инсталације космичке енергије заснована на раздељеним материјалима је радиоизотопе термоелектрични генератори (РИТЕГ, РТГ). Користе плутонијум-238, топлота од пропадања се трансформише у електричну енергију. Њихова ефикасност је релативно ниска, али она плаћа високу сигурност и технолошку. Ригие се користи у свим мисијама на дуготрајно подручје Сунчевог система, готово свих уређаја до џиновских планета и за моћно испирање. На фотографији - Ритег Снап-27, која је на месецу инсталирала посади мисије "Аполо-14" да би напајала скуп дугорочне научне опреме / © НАСА, Алан Схепард

Мало дворцелања у извештају је питање "површних" реактора, односно онима који ће хранити базе на месецу или Марсу, ако соларни панели нису довољни. Па, или за потребну снагу, фотонапонски претварачи једноставно немогуће возити због превеликих димензија. Овај правац је препознат као приоритет из три разлога. Прво, пројекат километра је већ доказао своје перформансе, који се може смањити. Ово је компактан нуклеарни реактор са Стирлинг моторима електричном енергијом до 10 киловат. Друго, такве су инсталације потребне за лунарни програм "Артемис", која ће се раније развити. Па, и, треће, рад на "површинским" реакторима индиректно промовише НЕП, јер се на много начина може објединити.

Детесан фактори

Да, према америчким стручњацима, нуклеарним електранама - ако нису неопходно, затим изузетно пожељан елемент манзенских марсовских мисија. А аргументи у корист ове тачке гледишта су врло јаки. Бар астронаути не морају бити подвргнути високим дозама космичког зрачења половина године: вуче атомског простора може да дође до Марса један и пол или два месеца. А то смањује време сваког лета натраг на више од Северо или даје више времена за рад на површини Црвене планете.

НАСА је
Смањени модул нуклеарног реактора "ТОПАЗ-1" који се користи у апарату "Спаце-1818" / © Викимедиа

Али постоје врло непријатне нијансе због искуства. Вођа у употреби нуклеарних реактора у простору може се сматрати Совјетским Саветом. То је такође апсолутни носиоци за рекорд у погледу опасних инцидената са сателитима који су имали значајан број радиоактивних материјала на броду.

Као резултат кварова са таквим уређајима СССР-а, иако глупости, али ипак бацају кришке високо обогаћеног уранијума-235 сјеверозападне Канаде и острва Асценсион. А неке земље у близини на висинама између 760 и 860 километара у неколико стотина година биће непожељне за смештај било каквих сателита тамо: Они су метални капљице расхладне течности из промјера пречника Цосмос-1818 са пречником до 30 милиметара.

Лако је схватити зашто сви развој у овој области иду тако полако - они су подложни још строгим захтевима за заштиту дизајна, него обично у ракетној и свемирској индустрији. Чак и ако сви теоријски и експериментални подаци показују поузданост нуклеарних реактора за далеке летове, то није чињеница да ће се масовно користити. У модерном друштву, анти-мастирана расположења су изузетно снажна, тако да је помисао да се постави такве инсталације енергије на ракету је мало људи.

Извор: Гола наука

Опширније