— НОВОВВЕДЕНИЯ И ИННОВАТИКА
Согласно прогнозам, к 30-м годам этого столетия НАСА осуществит пилотируемый полет к Марсу (с высадкой экипажа на поверхность или без). И специалисты агентства вновь возвращаются к вопросу об использовании энергии расщепления атомного ядра в силовых установках будущих ракет.
Согласно докладу доктора Майкла Хаутса из Космического центра им. Дж. Маршалла, в НАСА рассматривается вопрос о разработке ядерных ракетных двигателей для исследований Солнечной системы. В докладе речь шла о ядерно-термическом (не путать с термоядерным) ракетном двигателе (ЯТРД), в котором реактивная масса (пропеллент, в данном случае водород) подается в камеру с атомным реактором, нагревается там до очень высокой температуры и в виде раскаленной плазмы выбрасывается через дюзы, создавая реактивную тягу.
По словам специалистов, при равных условиях начальная масса ракеты с ЯТРД будет вдвое меньше, чем с двигателями на химическом топливе. Удельный импульс ракеты с ЯТРД составит примерно 800-1000 с (у ракет на химическом топливе "кислород+водород" УИ равен примерно 400-500 с). Ученые считают, что при использовании ЯТРД можно будет долететь до Марса вдвое быстрее, а осуществление такого полета будет во столько же раз дешевле.
Концепция двухмодульного межпланетного корабля "Коперник" с ядерными ракетными двигателями
Исследования в области использования атомной энергии в космических исследованиях интенсивно велись в 60-х и 70-х годах как в США, так и в СССР. Однако, когда в середине 80-х планы пилотируемых полетов к Марсу были отодвинуты на неопределенный срок, работы по созданию ЯРД были свернуты. И до сих пор единственным способом вывода кораблей и грузов в космос остаются ракетные двигатели на химическом топливе.
По способу использования энергии расщепления ядра, ЯРД можно разделить на три типа:
Ядерно-импульсный двигатель
Пожалуй, самый примитивный тип. При таком способе корма корабля оснащается специальным абляционным щитом, за которым через определенные промежутки времени друг за другом производятся взрывы атомных бомб. Продукты распада при этом толкают корабль вперед. Такой тип двигателя рассматривался, в частности, для американского проекта межзвездного корабля "Орион".
Ядерно-термический ракетный двигатель, ЯТРД
Этот тип основан на прямом нагреве реактивной массы (рабочего тела) в зоне ядерной реакции. По применяемому ядерному топливу подразделяется твердофазный, жидкофазный и газофазный. Удельный импульс такого двигателя может достигать 1000-1200 с.
Ядерно-электрический ракетный двигатель, ЯЭРД
В этом типе ядерный реактор используется для выработки электроэнергии (как на атомных подводных лодках и ледоколах), которая затем используется для нагрева и разгона реактивной массы в электроракетных двигателях (ионных, плазменных и т.п.). Удельный импульс ЯЭРД может составить около 3000 с при ионных ускорителях и до 30000 с при плазменных.
В презентации доктора Хаутса были представлены возможные конструкции межпланетных кораблей и затронуты проблемы защиты экипажа от нейтронного излучения. Согласно отчету, из одного килограмма урана-235 можно получать 200 кВт энергии в течение 13 лет. Иными словами, эффективность такого топлива составляет 45 граммов на 1 ГВт·ч. Также удастся сэкономить и на количестве реактивной массы. За счет более высокого удельного импульса ЯТРД вдвое эффективнее расходуют рабочее тело.
В данное время доктор Хаутс и его коллеги исследуют характеристики различных видов ядерного топлива в целях найти наиболее подходящий образец по времени работы и производительности. Испытания будут проводиться до середины 2015 года. Результаты этих исследований могут стать основой для будущих разработок и возможного использования принципиально новых технологий для полетов к Марсу и других исследовательских программ в Солнечной системе.
К текущему моменту ядерные ракетные двигатели еще никогда не использовались в реальных космических аппаратах. Были лишь экспериментальные двигатели в США (NERVA) и в Советском Союзе (РД-0410).
Источник: Daily Mail
Комментариев нет:
Отправить комментарий