A NASA új nukleáris rakétatervének célja, hogy mindössze 45 napon belül elérje a Marsot: ScienceAlert

A megújult űrkutatás korszakát éljük, amelyben sok ügynökség űrhajósok küldését tervezi Hold a következő években. Ezt a következő évtizedben emberes küldetések követik Mars a NASA és Kína, amelyekhez hamarosan más nemzetek is csatlakozhatnak.

Ezek és más küldetések, amelyek az űrhajósokat az alacsony Föld körüli pályán (LEO) és a Föld-Hold rendszeren túlra viszik, új technológiákat igényelnek, az életfenntartástól és a sugárvédelemtől az energiáig és a meghajtásig.

És ha az utóbbiról van szó, Nukleáris és nukleáris termoelektromos hajtás (NTP/NEP) a legjobb versenyző!

A NASA és a szovjet űrprogram évtizedeket töltött a nukleáris meghajtás kutatásával az űrverseny során.

Néhány évvel ezelőtt a NASA újraindította nukleáris programját A bimodális nukleáris propulzió – egy NTP és NEP elemből álló kétrészes rendszer – fejlesztése céljából, amely lehetővé teszi a bejárást A Mars 100 nap alatt.

részeként Fejlett, innovatív NASA-koncepciók (NIAC) 2023-ra a NASA egy nukleáris koncepciót választott a fejlesztés első szakaszában. A bimodális nukleáris meghajtórendszer új osztálya „Vertigo hullám ciklus feltöltéseÉs ezzel mindössze 45 napra csökkentheti a Marsra való szállítási időt.

A javaslat címeKettős üzemmódú NTP/NEP forgóhullám-ciklus-feltöltésselRyan Goss professzor, a Floridai Egyetem Hypersonics Program területi elnöke és a Floridai Egyetem tagja Floridai Alkalmazott Kutatás a Műszakban FLARE csapat.

Gosse javaslata egyike annak a 14-nek, amelyet a NAIC idén kiválasztott az 1. fázis fejlesztésére, amely 12 500 dolláros támogatást tartalmaz a technológia és a használt módszerek kiforrotására. Az egyéb javaslatok között szerepeltek szenzorok, szerszámok, gyártási technológiák, innovatív energiarendszerek stb.

border frame=”0″allow=”gyorsulásmérő; Automatikus indítás; Vágólap írás. giroszkópos kódolású adathordozók; kép a képben; webmegosztás „allowfullscreen>”.

A nukleáris meghajtás alapvetően két koncepción alapul, amelyek mindegyike szigorúan tesztelt és validált technológiákon alapul.

A nukleáris termikus hajtás (NTP) esetében a ciklus egy nukleáris reaktor folyékony hidrogénének (LH2) felmelegítéséből áll, amely ionizált hidrogéngázzá (plazmává) alakítja át, amelyet aztán fúvókákon keresztül tolóerő generálására vezetnek át.

Számos kísérlet történt ennek a meghajtórendszernek a tesztelésére, pl rover projektAz USAF és az Atomenergia Bizottság (AEC) együttműködése 1955-ben indult.

1959-ben a NASA átvette a küldetést az USAF-től, és a program az űrrepülési alkalmazásoknak szentelt új szakaszba lépett. Ez végül oda vezetett Atommotor rakétajárművekhez (Nerva), amely egy sikeresen tesztelt szilárd atomreaktor.

Az Apollo-korszak 1973-as lezárásával a program finanszírozását drámaian csökkentették, ami a repülési tesztek lebonyolításához vezetett. Eközben a szovjetek kidolgozták saját NTP koncepciójukat (RD-0410) 1965 és 1980 között, és egy földi tesztet végzett a program törlése előtt.

Másrészt a Nuclear Electric Propulsion (NEP) egy atomreaktorra támaszkodik a villamos energia ellátásához. Hall-hatás motívum (ionmotor), amely elektromágneses mezőt hoz létre, amely ionizál és felgyorsít egy inert gázt (például xenont), hogy tolóerőt hozzon létre. A technológia fejlesztésére tett kísérletek közé tartozik a NASA is Nukleáris Rendszerekkel kapcsolatos kezdeményezés (INS) The Prometheus Project (2003-2005).

Mindkét rendszer jelentős előnyökkel rendelkezik a hagyományos kémiai meghajtással szemben, beleértve a magasabb fajlagos meghajtást (Isp), az üzemanyag-hatékonyságot és a gyakorlatilag korlátlan energiasűrűséget.

Míg a NEP-koncepciók előnye, hogy több mint 10 000 ISp másodpercet biztosítanak, ami azt jelenti, hogy közel három órán keresztül képesek fenntartani a tolóerőt, a tolóerő szintje nagyon alacsony a hagyományos és az NTP-rakétákhoz képest.

Gosse szerint az elektromos áramforrás szükségessége felveti a hőnek az űrbe való kiszorítását is – ideális körülmények között a hőenergia átalakítása 30-40 százalék.

És bár az NTP NERVA-tervek az előnyben részesített módszer a Marsra és azon túli, emberes küldetésekre, ennek a módszernek az is problémái vannak, hogy elegendő kezdeti és végső tömeghányadokat biztosítson a nagy delta-v-es küldetésekhez.

Ezért előnyben részesítjük azokat az ajánlatokat, amelyek mindkét fizetési módot (bimodális) tartalmazzák, mert ezek a kettő előnyeit kombinálják. Gosse javaslata a szilárdmagos NERVA reaktoron alapuló bimodális tervezést követel, amely 900 másodperces jelzett impulzust (Isp) ad le, ami kétszerese a vegyi rakéták jelenlegi teljesítményének.

A Gosse által javasolt ciklus magában foglal egy nyomáshullám-feltöltőt – vagy Wave Rotort (WR) – egy belső égésű motorokban használt technológiát, amely a visszacsatolás hatására létrejövő nyomáshullámokat hasznosítja a beszívott levegő összenyomására.

Az NTP motorral párosítva a WR a reaktor LH2 tüzelőanyag melegítése által létrehozott nyomást használja fel a reakciótömeg további tömörítésére. A Gosse ígérete szerint ez a NERVA-osztályú NTP-koncepcióhoz hasonló tolóerőszintet biztosít, de 1400-2000-es ISP-vel. NEP ciklussal kombinálva, Ő mondta Gosse, a push szintek tovább javultak:

„A NEP ciklussal kombinálva az ISP munkaciklusa növelhető (1800-4000 másodperc) minimális száraz tömeg hozzáadásával. Ez a kétmódusú kialakítás gyors átvitelt tesz lehetővé emberes küldetésekhez (45 nap a Marsra), és forradalmasítja a mély- Naprendszerünk űrkutatása”.

A hagyományos meghajtási technológiára alapozva egy emberes küldetés a Marsra akár három évig is tarthat. Ezeket a küldetéseket 26 havonta indítják el, amikor a Föld és a Mars a legközelebbi ponthoz (más néven Mars-ellenállás) vannak, és legalább hat-kilenc hónapot töltenek a tranzitban.

A 45 napos (hat és fél hetes) tranzit a teljes feladatidőt hónapokra, nem pedig évekre csökkentené. Ez nagymértékben csökkentené a Marsra irányuló küldetésekkel kapcsolatos főbb kockázatokat, beleértve a sugárterhelést, a mikrogravitációban eltöltött időt és a kapcsolódó egészségügyi problémákat.

A meghajtás mellett olyan új reaktorkonstrukciókra is vannak javaslatok, amelyek stabil energiaforrást biztosítanának a hosszú távú felszíni küldetésekhez, ahol nem mindig áll rendelkezésre nap- és szélenergia.

Ilyen például a NASA Kilopower reaktor Sterling technológiával (KRUSTY) f Hibrid hasadó/fúziós reaktor A NASA NAIC 2023 kiválasztási programja a fejlesztés első szakaszába választotta.

Ezek és más nukleáris alkalmazások egy napon lehetővé tehetik az emberes küldetéseket a Marsra és a mélyűr más helyeire, talán hamarabb, mint gondolnánk!

Ezt a cikket eredetileg közzétette a mai világegyetem. Olvas Az eredeti cikk.