 на 2023 рік NASA обрало ядерну концепцію для першої фази розробки.){kind=link}
Біз ғарышты игерудің жаңарған дәуірінде өмір сүріп жатырмыз, бірнеше агенттіктер алдағы жылдары Айға астронавттарды жіберуді жоспарлап отыр. Алдағы онжылдықта NASA мен Қытай Марсқа экипаждарын жібереді, жақын арада оларға басқа елдер де қосылуы мүмкін. Ғарышкерлерді төмен Жер орбитасынан (LOO) және Жер-Ай жүйесінен тысқары жерге апаратын осы және басқа миссиялар өмірді қолдау мен радиациядан қорғаудан бастап энергия мен қозғалысқа дейінгі жаңа технологияларды қажет етеді. Ал соңғысына келетін болсақ, ядролық жылу және ядролық электр қозғалтқышы (NTP/NEP) жеңіске жетудің басты үміткері болып табылады!
2023 жылға арналған NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) бағдарламасының бір бөлігі ретінде NASA дамудың бірінші кезеңі үшін ядролық тұжырымдаманы таңдады. Бимодальды ядролық электр станцияларының бұл жаңа класы «роторды жеделдету толқынының циклін» пайдаланады және Марсқа ұшу уақытын 45 күнге дейін қысқарта алады.
Толқын роторының жеделдету циклі бар Bimodal NTP/NEP деп аталатын ұсынысты Флорида университетінің гиперсоника бағдарламасының директоры және Флорида инженериядағы қолданбалы зерттеулер бағдарламасының (FLARE) мүшесі, профессор Райан Госсе ұсынды. Госсенің ұсынысы NAIC осы жылы әзірлеудің бірінші кезеңі үшін таңдаған 14 ұсыныстың бірі болып табылады, оған жобамен байланысты технологиялар мен әдістерді дамытуға көмектесу үшін $12 грант кіреді. Басқа ұсыныстарға инновациялық сенсорлар, аспаптар, өндіріс технологиялары, қуат жүйелері және т.б. кіреді.
Ядролық энергетика екі тұжырымдамаға негізделген, олардың екеуі де мұқият тексерілген және тексерілген технологияларға негізделген. Ядролық термиялық қозғалыс (NTP) үшін цикл сұйық сутегін (LH2) қыздырып, оны иондалған сутегі газына (плазмаға) айналдыратын ядролық реактордан тұрады, содан кейін ол итіру күшін жасау үшін саптамалар арқылы бағытталады. Бұл қозғалтқыш жүйесінің сынақ нұсқасын, соның ішінде жобаны жасауға бірнеше әрекет жасалды Ровер, 1955 жылы іске қосылған АҚШ Әуе күштері мен Атом энергиясы жөніндегі комиссияның бірлескен жобасы.
1959 жылы NASA АҚШ Әскери-әуе күштерін қабылдады және бағдарлама ғарышқа ұшуға арналған қосымшаларға арналған жаңа кезеңге өтті. Бұл, сайып келгенде, сынақтан сәтті өткен қатты ядролы ядролық реакторға арналған ракеталық көліктерге арналған ядролық қозғалысқа (NERVA) әкелді. 1973 жылы Аполлон дәуірінің аяқталуымен бағдарламаны қаржыландыру күрт қысқартылды, бұл кез келген ұшу сынақтары өткізілмей тұрып оның жойылуына әкелді.
Ядролық электр қозғалтқышы (НЭП), керісінше, инертті газды (мысалы, ксенон) иондайтын және үдететін электромагниттік өрісті тудыратын Холл эффектісін (иондық итергіш) қуаттандыру үшін ядролық реакторға сүйенеді. Бұл технологияны дамытуға күш салуға NASA-ның ядролық жүйелер бастамасы (NSI) аясындағы Prometheus жобасы кіреді.
Екі жүйенің де дәстүрлі химиялық қозғалтқыштарға қарағанда айтарлықтай артықшылықтары бар, соның ішінде жоғары меншікті импульс (Isp), отын тиімділігі және іс жүзінде шексіз энергия тығыздығы. Тұжырымдамалар 10 мың секундтан асатын белгілі бір импульсті қамтамасыз ететіндігімен ерекшеленеді, яғни олар үш сағатқа жуық қозғалысты сақтай алады, бірақ итеру деңгейі кәдімгі зымырандар мен NTP-мен салыстырғанда айтарлықтай төмен.
Электр энергиясының көзіне деген қажеттілік, Госсенің айтуынша, жылу энергиясының конверсиясы тамаша жағдайда 30-40% болатын кеңістікте жылуды бөлу мәселесін де көтереді. NERVA-ның NTP конструкциялары Марсқа және одан тыс жерлерге басқарылатын миссиялар үшін ең жақсы әдіс болғанымен, бұл әдіс жоғары дельта толқыны миссиялары үшін барабар бастапқы және соңғы массалық фракцияларды қамтамасыз ету мәселелеріне ие.
Сондықтан қозғалыстың екі әдісін де (бимодальды) қамтитын ұсыныстарға артықшылық беріледі, өйткені олар екеуінің де артықшылықтарын біріктіреді. Госсенің ұсынысы NERVA қатты отын реакторына негізделген бимодальды дизайнды қамтиды, ол 900 секундтық нақты импульсті (Isp) қамтамасыз етеді, бұл химиялық зымырандардың қазіргі өнімділігінен екі есе жоғары.
Госсе ұсынған циклге сонымен қатар толқындық қысымды күшейткіш немесе толқындық ротор (WR) кіреді, бұл технология ішкі жану қозғалтқыштарында қолданылатын ауаның қысу реакциясы нәтижесінде пайда болатын қысым толқындарын пайдаланатын.
NTP қозғалтқышымен жұптастырылған WR реакция массасын одан әрі қысу үшін реактордағы LH2 отынын қыздыру арқылы жасалған қысымды пайдаланады. Госсе уәде еткендей, бұл NERVA класындағы NTP концепциясымен салыстырылатын, бірақ іске қосу уақыты 1400-2000 секунд болатын күш деңгейлерін қамтамасыз етеді. NEP циклімен біріктірілген Госсе, құмарлықтың деңгейі одан да жоғарылайтынын айтты.
Егер кәдімгі қозғалтқыштар қолданылса, Марсқа адам басқаратын миссия үш жылға дейін созылуы мүмкін. Бұл миссиялар әр 26 ай сайын Жер мен Марс ең жақын қашықтықта (Марстың қарсылығы деп аталады) іске қосылады және кем дегенде алты-тоғыз айды транзитпен өткізеді.
45 күндік (алты жарым апта) транзит жалпы миссия уақытын жылдарға емес, айларға қысқартады. Бұл Марсқа миссиялармен байланысты негізгі тәуекелдерді, соның ішінде радиациялық әсерді, микрогравитацияда жұмсалған уақытты және соған байланысты денсаулық проблемаларын айтарлықтай азайтады.
Электр станцияларынан басқа, күн және жел энергиясы әрқашан қол жетімді бола бермейтін жердегі ұзақ мерзімді миссиялар үшін тұрақты қуатпен қамтамасыз ететін жаңа реактор конструкциялары бойынша ұсыныстар бар.
Мысалдарға NASA-ның Sterling Technology (KRUSTY) пайдаланатын киловатт реакторы және NAIC 2023 бағдарламасы бойынша NASA дамуының бірінші кезеңі үшін таңдалған Fission/Fusion гибридті реакторы жатады.Осы және басқа ядролық технологиялар бір күні Марсқа және терең ғарыштағы басқа жерлерге адам басқаратын миссияларға мүмкіндік беруі мүмкін. , мүмкін біз ойлағаннан тезірек!
Сондай-ақ қызықты: