Énergi nuklir di luar angkasa. Impuls akselerasi atom

Gagasan ngagunakeun énérgi nuklir pikeun ngadorong pesawat ruang angkasa sareng dianggo dina pangkalan atanapi padumukan extraterrestrial ka hareup sanés énggal. Anyar-anyar ieu, aranjeunna sumping dina gelombang énggal, sareng nalika aranjeunna janten saingan kakuatan anu hébat, palaksanaanna janten langkung dipikaresep.

NASA jeung Departemen Énergi AS mimiti milarian diantara pausahaan dealer proyék pembangkit listrik tenaga nuklir di Bulan jeung Mars. Ieu kedah ngarojong panalungtikan jangka panjang komo proyék pakampungan. Tujuanana NASA nyaéta nyiapkeun éta pikeun diluncurkeun ku 2026. Tutuwuhan kedah didamel lengkep sareng dirakit di Bumi teras diuji pikeun kaamanan.

Anthony Calomino, diréktur NASA ngeunaan téhnologi nuklir di Space Téhnologi Administrasi, ceuk éta Rencanana nyaéta pikeun ngembangkeun sistem fisi nuklir XNUMX-kilowatt anu antukna bakal diluncurkeun sareng disimpen di Bulan. (hiji). Éta kedah dihijikeun sareng lander lunar sareng booster bakal nyandak éta orbit bulan. Pamuat lajeng mawa sistem ka beungeut cai.

Diperkirakeun yén nalika dugi ka situs éta bakal langsung siap pikeun operasi, tanpa peryogi pangumpulan tambahan atanapi konstruksi. Operasi mangrupikeun demonstrasi tina kemungkinan sareng bakal janten titik awal pikeun ngagunakeun solusi sareng turunanana.

"Sakali téhnologi geus disahkeun salila démo, sistem hareup bisa diskalakeun up atawa sababaraha alat bisa dipaké babarengan pikeun misi jangka panjang ka Bulan jeung kamungkinan Mars," Calomino dipedar dina CNBC. “Opat unit, nu masing-masing ngahasilkeun 10 kilowatt listrik, bakal nyadiakeun kakuatan cukup pikeun nyetel hiji outpost di Bulan atawa Mars.

Kamampuhan pikeun ngahasilkeun jumlah badag listrik dina beungeut planét ngagunakeun sistem fisi dumasar-taneuh bakal ngaktifkeun panalungtikan skala badag, outposts manusa, sarta pamakéan sumberdaya in situ, bari ngamungkinkeun pikeun kamungkinan commercialization ".

Kumaha éta bakal dianggo pembangkit listrik tenaga nuklir? Wangun rada dieuyeuban suluh nuklir tenaga kerja inti nuklir. Leutik réaktor nuklir eta bakal ngahasilkeun panas, nu bakal dibikeun ka sistem konversi énergi. Sistem konversi énérgi bakal diwangun ku mesin dirancang pikeun ngajalankeun dina panas reaktor tinimbang suluh combustible. Mesin ieu nganggo panas, ngarobih kana listrik, anu dikondisikeun sareng disebarkeun ka alat-alat pangguna dina permukaan Bulan sareng Mars. Metoda dissipation panas penting pikeun ngajaga suhu operasi ditangtoskeun tina alat.

Tanaga nuklir ayeuna dianggap salaku hijina alternatif lumrah dimana tanaga surya, angin jeung PLTA teu gampang sadia. Di Mars, contona, kakuatan panonpoé béda-béda pisan sareng musim, sareng badai lebu périodik tiasa salami sababaraha bulan.

Dina bulan bulan tiis peuting lasts 14 poé, jeung cahya panonpoé varying greatly deukeut kutub jeung bolos ti kawah shadowed permanén. Dina kaayaan sesah sapertos kitu, kéngingkeun énergi tina sinar panonpoé sesah, sareng suplai bahan bakar terbatas. Énergi fisi permukaan nawiskeun solusi anu gampang, dipercaya sareng efisien.

Teu kawas réaktor taneuhteu aya niat nyabut atanapi ngagentos suluh. Dina ahir misi 10 taun, aya ogé rencana pikeun decommissioning aman tina fasilitas. "Dina tungtung umur jasana, sistem bakal dipareuman sareng tingkat radiasi laun-laun bakal turun ka tingkat anu aman pikeun aksés sareng operasi manusa," terang Calomino. "Sistem runtah bisa dipindahkeun ka lokasi gudang jauh dimana maranéhna moal ngabahayakeun awak atawa lingkungan."

Réaktor leutik, hampang, tapi épisién dina paménta anu luhur

Salaku éksplorasi spasi ngembang, urang geus ngalakonan cukup ogé kalawan sistem pembangkit listrik nuklir dina skala leutik. Sistem sapertos kitu parantos lami ngagerakkeun pesawat ruang angkasa tanpa awak anu ngarambat ka tempat anu jauh tina sistem tatasurya.

Taun 2019, pesawat ruang angkasa New Horizons anu bertenaga nuklir ngapung ngaliwatan objék anu paling jauh anu kantos katingal dina jarak anu caket, Ultima Thule, jauh saluareun Pluto di daérah anu katelah sabuk Kuiper. Anjeunna teu tiasa ngalakukeun tanpa kakuatan nuklir. Énergi surya teu sadia dina kakuatan cukup di luar orbit Mars. Sumber kimiawi teu tahan lila sabab kapadetan énergina rendah teuing sareng massana ageung teuing.

Dipaké dina misi jarak jauh generator radiothermal (RTG) ngagunakeun isotop plutonium 238Pu, nu idéal pikeun ngahasilkeun panas permanén tina buruk radioaktif alam ku emitting partikel alfa, nu lajeng dirobah jadi listrik. Na 88 taun satengah hirup hartina eta bakal ngawula ka hiji misi jangka panjang. Sanajan kitu, RTGs teu bisa nyadiakeun kakuatan husus tinggi diperlukeun pikeun misi panjang, kapal leuwih masif, teu nyebut basa extraterrestrial.

Solusi, contona, pikeun ayana éksplorasi sareng kamungkinan padumukan di Mars atanapi Bulan tiasa janten desain réaktor leutik anu diuji NASA sababaraha taun. Alat-alat ieu katelah Proyék énergi fisi Kilopower (2), dirancang pikeun nyadiakeun kakuatan listrik ti 1 nepi ka 10 kW sarta bisa ngonpigurasi salaku modul ngagabung jeung sistem propulsion kakuatan atawa ngarojong panalungtikan, pertambangan atawa koloni dina awak spasi alien.

Sakumaha anjeun terang, masalah massa di rohangan. kakuatan reaktor teu kudu ngaleuwihan beurat hiji kandaraan rata. Salaku urang terang, contona, ti acara panganyarna rokét SpaceX Falcon HeavyNgaluncurkeun mobil ka luar angkasa ayeuna sanés masalah téknis. Ku kituna, réaktor cahaya bisa gampang disimpen kana orbit sabudeureun Bumi jeung saluareun.

2. XNUMX kilowatt prototipe reaktor KIlopower.

Rokét sareng réaktor naékkeun harepan sareng kasieun

Urut Administrator NASA Jim Bridenstine anjeunna emphasized sababaraha kali Kaunggulan tina mesin termal nuklir, nambahan yén kakuatan leuwih dina orbit berpotensi ngidinan ngorbit karajinan pikeun hasil ngahindar lamun diserang ku pakarang anti satelit.

Réaktor dina orbit aranjeunna ogé tiasa ngawasaan laser militér anu kuat, anu ogé dipikaresep ku otoritas AS. Nanging, sateuacan mesin rokét nuklir ngadamel penerbangan kahijina, NASA kedah ngarobih hukumna ngeunaan nyandak bahan nuklir ka luar angkasa. Upami ieu leres, maka, dumasar kana rencana NASA, penerbangan munggaran mesin nuklir kedah dilaksanakeun dina 2024.

Tapi, AS sigana bakal ngamimitian proyék nuklirna, khususna saatos Rusia ngumumkeun program dasawarsa pikeun ngawangun pesawat ruang angkasa sipil bertenaga nuklir. Aranjeunna sakali pamimpin undisputed dina téhnologi spasi.

Dina taun 60-an, Amérika Serikat ngagaduhan proyék pikeun misil nuklir pulsa-pulsa Orion, anu sakuduna dituju janten langkung kuat sahingga tiasa ngijinkeun. mindahkeun sakabéh kota ka luar angkasakomo nyieun hiber manned ka Alpha Centauri. Sadayana séri fantasi Amérika anu lami parantos aya dina rak ti taun 70an.

Sanajan kitu, éta waktu pikeun lebu kaluar konsep heubeul. mesin nuklir di rohanganutamana sabab pesaing, dina hal ieu utamana Rusia, geus anyar némbongkeun minat hébat dina téhnologi ieu. Rokét termal nuklir tiasa ngirangan waktos penerbangan ka Mars dina satengah, bahkan dugi ka saratus dinten, anu hartosna para astronot ngonsumsi sumber daya sareng kirang beban radiasi dina awak. Salaku tambahan, sakumaha sigana, moal aya gumantungna kana "jandela", nyaéta, sababaraha pendekatan Mars ka Bumi unggal sababaraha taun.

Sanajan kitu, aya resiko, nu ngawengku kanyataan yén reaktor onboard bakal jadi sumber tambahan radiasi dina situasi dimana spasi geus mawa anceman badag alam ieu. Henteu ngan éta. Mesin termal nuklir teu tiasa diluncurkeun di atmosfir bumi kusabab sieun kamungkinan ngabeledug sareng kontaminasi. Ku alatan éta, rokét normal disadiakeun pikeun peluncuran. Ku alatan éta, urang ulah skip tahap paling ongkosna mahal pakait sareng peluncuran massa kana orbit ti Bumi.

proyék panalungtikan NASA disebut CUKAI (Simulator Lingkungan Rokét Termal Nuklir) mangrupikeun conto tina usaha NASA pikeun balik deui kana propulsi nuklir. Taun 2017, sateuacan aya omongan ngeunaan uih deui kana téknologi, NASA masihan BWX Technologies kontrak tilu taun, $ 19 juta pikeun ngembangkeun komponén bahan bakar sareng réaktor anu dipikabutuh pikeun konstruksi. mesin nuklir. Salah sahiji konsép propulsion nuklir ruang angkasa panganyarna NASA nyaéta Swarm-Probe ATEG Reactor, SPEAR(3), anu diperkirakeun ngagunakeun moderator réaktor ringan énggal sareng generator thermoelectric canggih (ATEGs) pikeun ngirangan sacara signifikan massa inti sakabéh.

Ieu bakal merlukeun nurunkeun suhu operasi sarta nurunkeun tingkat kakuatan sakabéh inti. Sanajan kitu, massa ngurangan bakal merlukeun kakuatan propulsion kirang, hasilna leutik, murah, pesawat ruang angkasa listrik-Powered nuklir.

3. Visualisasi tina usik dimekarkeun dina proyék ngagimbung-usik Aktipkeun ATEG Reaktor.

Anatoly PerminovIeu diumumkeun ku kapala Badan Spasi Féderal Rusia. bakal ngamekarkeun pesawat ruang angkasa-Powered nuklir pikeun perjalanan spasi jero, nawarkeun sorangan, pendekatan aslina. Desain awal parantos réngsé ku 2013, sareng 9 taun ka hareup direncanakeun pikeun pangwangunan. Sistem ieu kedah janten kombinasi pembangkit listrik nuklir sareng sistem propulsi ion. Gas panas dina 1500 ° C ti reaktor kudu ngahurungkeun turbin nu ngahurungkeun generator nu ngahasilkeun listrik pikeun mesin ion.

Numutkeun Perminov, drive bakal tiasa ngarojong misi manned ka Marsjeung astronot bisa cicing di Planét Beureum salila 30 poé berkat kakuatan nuklir. Dina total, hiber ka Mars ku mesin nuklir jeung akselerasi konstan bakal nyandak genep minggu tinimbang dalapan bulan, asumsina dorong 300 kali leuwih gede dibandingkeun mesin kimiawi.

Nanging, henteu sadayana lancar dina program Rusia. Dina Agustus 2019, hiji réaktor ngabeledug di Sarov, Rusia di basisir Laut Bodas, anu mangrupa bagian tina mesin rokét di Laut Baltik. suluh cair. Henteu dipikanyaho naha musibah ieu aya hubunganana sareng program panalungtikan propulsion nuklir Rusia anu dijelaskeun di luhur.

Teu diragukeun, kumaha oge, unsur saingan antara Amérika Serikat sareng Rusia, sareng kamungkinan Cina dina taneuh. pamakéan énérgi nuklir di luar angkasa méré panalungtikan dorongan accelerating kuat.