Energi nuklir ing antariksa. Impuls percepatan atom

Gagasan nggunakake energi nuklir kanggo nyurung pesawat ruang angkasa lan digunakake ing pangkalan utawa pemukiman extraterrestrial ing mangsa ngarep ora anyar. Bubar, dheweke teka ing gelombang anyar, lan nalika dadi lapangan saingan kekuwatan gedhe, implementasine dadi luwih mungkin.

NASA lan Departemen Energi AS miwiti panelusuran ing antarane perusahaan dealer proyek pembangkit listrik tenaga nuklir ing Bulan lan Mars. Iki kudu ndhukung riset jangka panjang lan bisa uga proyek pemukiman. Tujuane NASA yaiku siap diluncurake ing taun 2026. Tanduran kasebut kudu digawe kanthi lengkap lan dirakit ing Bumi banjur dites kanggo safety.

Anthony Calomino, direktur teknologi nuklir NASA ing Space Technology Administration, ngandika sing Rencana kasebut yaiku ngembangake sistem fisi nuklir XNUMX kilowatt sing pungkasane bakal diluncurake lan diselehake ing Bulan. (1). Sampeyan kudu digabungake karo lander lunar lan booster bakal njupuk orbit rembulan. Loader banjur nggawa sistem menyang permukaan.

Dikarepake yen sawise tekan ing situs kasebut bakal langsung siyap kanggo operasi, tanpa mbutuhake perakitan utawa konstruksi tambahan. Operasi kasebut minangka demonstrasi kemungkinan lan bakal dadi titik wiwitan kanggo nggunakake solusi lan turunane.

"Sawise teknologi wis divalidasi sajrone demonstrasi, sistem mangsa bisa ditingkatake utawa sawetara piranti bisa digunakake bebarengan kanggo misi jangka panjang menyang Bulan lan bisa uga Mars," jelas Calomino ing CNBC. "Patang unit, sing saben siji ngasilake 10 kilowatt listrik, bakal nyedhiyakake daya sing cukup kanggo Nggawe pos outpost ing Bulan utawa Mars.

Kemampuan kanggo ngasilake listrik ing permukaan planet kanthi nggunakake sistem fisi adhedhasar lemah bakal ngaktifake riset skala gedhe, pos-pos manungsa, lan nggunakake sumber daya ing situ, lan ngidini kemungkinan komersialisasi.

Carane bakal bisa pembangkit listrik tenaga nuklir? Wangun rada enriched bahan bakar nuklir kekuwatan inti nuklir... Cilik reaktor nuklir bakal ngasilake panas, sing bakal ditransfer menyang sistem konversi energi. Sistem konversi daya bakal kalebu mesin sing dirancang kanggo mlaku ing panas reaktor tinimbang bahan bakar sing bisa diobong. Mesin kasebut nggunakake panas, ngowahi dadi listrik, sing dikondisikake lan disebarake menyang peralatan pangguna ing permukaan Bulan lan Mars. Cara panyebaran panas penting kanggo njaga suhu operasi piranti sing tepat.

Daya nuklir saiki dianggep minangka mung alternatif cukup ngendi energi solar, angin lan tenaga hidro ora kasedhiya. Ing Mars, contone, kekuwatan srengenge beda-beda gumantung karo musim, lan badai bledug periodik bisa nganti pirang-pirang wulan.

Ing rembulan kadhemen rembulan wengi luwih 14 dina, karo suryo srengenge beda-beda nemen cedhak kutub lan absen saka kawah shadowed permanen. Ing kahanan sing angel, entuk energi saka srengenge angel, lan pasokan bahan bakar diwatesi. Energi fisi lumahing nawakake solusi sing gampang, dipercaya lan efisien.

Boten kados reaktor lemahora ana niat kanggo mbusak utawa ngganti bahan bakar. Ing pungkasan misi 10 taun, ana uga rencana kanggo decommissioning aman saka fasilitas. "Ing pungkasan urip layanan, sistem bakal dipateni, lan tingkat radiasi bakal mboko sithik mudhun menyang tingkat sing aman kanggo akses lan operasi manungsa," jelas Calomino. "Sistem sampah bisa dipindhah menyang lokasi panyimpenan sing adoh sing ora bakal mbebayani kru utawa lingkungan."

Reaktor cilik, entheng, nanging efisien, akeh dikarepake

Nalika eksplorasi ruang angkasa berkembang, kita wis nindakake kanthi apik sistem pembangkit tenaga nuklir ing skala cilik. Sistem kasebut wis suwe nguwasani pesawat ruang angkasa tanpa awak sing lelungan menyang wilayah sing adoh ing tata surya.

Ing taun 2019, pesawat ruang angkasa New Horizons bertenaga nuklir mabur liwat obyek paling adoh sing tau katon ing jarak cedhak, Ultima Thule, adoh ngluwihi Pluto ing wilayah sing dikenal minangka Sabuk Kuiper. Dheweke ora bisa nindakake tanpa tenaga nuklir. Energi solar ora kasedhiya kanthi kekuatan sing cukup ing njaba orbit Mars. Sumber kimia ora tahan suwe amarga kapadhetan energie sithik banget lan massane gedhe banget.

Digunakake ing misi jarak adoh generator radiothermal (RTG) nggunakake isotop plutonium 238Pu, sing becik kanggo ngasilake panas permanen saka bosok radioaktif alami kanthi ngetokake partikel alfa, sing banjur diowahi dadi listrik. Setengah umur 88 taun tegese bakal dadi misi jangka panjang. Nanging, RTG ora bisa nyedhiyani daya tartamtu dhuwur dibutuhake kanggo misi dawa, kapal luwih massive, ora kanggo sebutno basa extraterrestrial.

Solusi, contone, kanggo ngarsane eksplorasi lan bisa uga pemukiman ing Mars utawa Bulan bisa dadi desain reaktor cilik sing wis diuji NASA sawetara taun. Piranti kasebut dikenal minangka Proyek energi fisi Kilopower (2), dirancang kanggo nyuplai daya listrik saka 1 nganti 10 kW lan bisa dikonfigurasi minangka modul terkoordinasi kanggo sistem propulsi daya utawa kanggo ndhukung riset, pertambangan utawa koloni ing badan antariksa asing.

Kaya sing sampeyan ngerteni, massa penting ing ruang angkasa. daya reaktor iku ngirim ora ngluwihi bobot saka kendaraan rata-rata. Minangka kita ngerti, contone, saka acara anyar roket SpaceX Falcon Heavyngluncurake mobil menyang angkasa saiki ora dadi masalah teknis. Mangkono, reaktor cahya bisa gampang diselehake ing orbit ngubengi Bumi lan ngluwihi.

2. Prototipe reaktor kilowatt KIlopower XNUMX.

Roket karo reaktor nuwuhake pangarep-arep lan rasa wedi

Mantan Administrator NASA Jim Bridenstine dheweke nandheske kaping pirang-pirang keuntungan saka mesin termal nuklir, nambahake manawa luwih akeh kekuwatan ing orbit bisa ngidini kapal sing ngorbit bisa nyingkirake yen ana serangan senjata anti-satelit.

Reaktor ing orbit padha uga bisa daya laser militèr kuat, kang uga kapentingan gedhe kanggo panguwasa US. Nanging, sadurunge mesin roket nuklir nggawe penerbangan pisanan, NASA kudu ngganti hukum babagan njupuk bahan nuklir menyang antariksa. Yen iki bener, miturut rencana NASA, penerbangan pertama mesin nuklir kudu ditindakake ing 2024.

Nanging, AS katon bakal miwiti proyek nuklir, utamane sawise Rusia ngumumake program suwene dasawarsa kanggo mbangun pesawat ruang angkasa nuklir sipil. Dheweke tau dadi pimpinan sing ora bisa dibantah ing teknologi ruang angkasa.

Ing taun 60-an, Amerika Serikat duwe proyek kanggo rudal nuklir pulsa-pulsa Orion, sing mesthine kuat banget supaya bisa ngidini. obah kabeh kutha menyang angkasalan malah nggawe pesawat manned kanggo Alpha Centauri. Kabeh seri fantasi Amerika sing lawas wis ana ing rak wiwit taun 70-an.

Nanging, iku wektu kanggo bledug saka konsep lawas. mesin nuklir ing angkasautamané amarga saingan, ing kasus iki utamané Rusia, wis bubar nuduhake kapentingan gedhe ing teknologi iki. Roket termal nuklir bisa nyuda wektu penerbangan menyang Mars dadi setengah, bisa uga nganti XNUMX dina, tegese para astronot nggunakake sumber daya sing luwih sithik lan kurang beban radiasi ing awak. Kajaba iku, kaya sing katon, ora bakal ana katergantungan kasebut ing "jendhela", yaiku, pendekatan bola-bali Mars menyang Bumi saben sawetara taun.

Nanging, ana risiko, sing kalebu kasunyatan sing reaktor onboard bakal dadi sumber tambahan saka radiation ing kahanan ngendi papan wis kaleksanane ancaman gedhe saka alam iki. Ora mung kuwi. Mesin termal nuklir ora bisa diluncurake ing atmosfer bumi amarga wedi yen ana bledosan lan kontaminasi. Mulane, roket normal diwenehake kanggo diluncurake. Mula, kita ora ngliwati tahap paling larang sing ana gandhengane karo peluncuran massa menyang orbit saka Bumi.

proyek riset NASA disebut WOT (Simulator Lingkungan Roket Termal Nuklir) minangka salah sawijining conto upaya NASA kanggo bali menyang propulsi nuklir. Ing 2017, sadurunge ana omongan babagan bali menyang teknologi kasebut, NASA menehi BWX Technologies kontrak telung taun, $19 yuta kanggo ngembangake komponen bahan bakar lan reaktor sing dibutuhake kanggo konstruksi. mesin nuklir. Salah sawijining konsep propulsi nuklir ruang angkasa paling anyar NASA yaiku Reaktor ATEG Swarm-Probe, SPEAR(3), sing dijangkepi nggunakake moderator reaktor entheng anyar lan generator termoelektrik canggih (ATEG) kanggo nyuda massa inti sakabèhé.

Iki mbutuhake ngedhunake suhu operasi lan ngedhunake tingkat daya sakabèhé inti. Nanging, massa suda bakal mbutuhake daya propulsi sing kurang, nyebabake pesawat ruang angkasa listrik cilik, murah, bertenaga nuklir.

3. Visualisasi probe sing dikembangake ing kerangka proyek Reaktor ATEG Ngaktifake Swarm-Probe.

Anatoly PerminovIki diumumake dening kepala Badan Angkasa Federal Rusia. bakal ngembangake pesawat ruang angkasa bertenaga nuklir kanggo lelungan ruang angkasa jero, nawakake pendekatan asli dhewe. Desain awal rampung ing taun 2013, lan 9 taun sabanjure direncanakake kanggo pembangunan. Sistem iki kudu dadi kombinasi pembangkit tenaga nuklir karo sistem propulsi ion. Gas panas ing 1500 ° C saka reaktor kudu nguripake turbin sing nguripake generator sing ngasilake listrik kanggo mesin ion.

Miturut Perminov, drive bakal bisa ndhukung misi manned kanggo Marslan astronot bisa tetep ing Planet Abang suwene 30 dina amarga tenaga nuklir. Secara total, penerbangan menyang Mars kanthi mesin nuklir lan akselerasi konstan bakal njupuk enem minggu tinimbang wolung sasi, kanthi nganggep dorong 300 kaping luwih gedhe tinimbang mesin kimia.

Nanging, ora kabeh lancar ing program Rusia. Ing wulan Agustus 2019, sawijining reaktor njeblug ing Sarov, Rusia ing pesisir Segara Putih, sing dadi bagian saka mesin roket ing Segara Baltik. bahan bakar cair. Ora dingerteni manawa bencana iki ana gandhengane karo program riset propulsi nuklir Rusia sing kasebut ing ndhuwur.

Nanging, mesthi, unsur saingan antarane Amerika Serikat lan Rusia, lan bisa uga China ing lemah. nggunakake energi nuklir ing antariksa menehi riset impetus akselerasi kuwat.