Czy silnik nuklearny stanie się jutro głównym pomocnikiem w eksploracji Wszechświata?

22

Ludzkość jest o krok od stworzenia nuklearnych wyższych etapów dostarczania statków kosmicznych do odległych zakątków Wszechświata. W ubiegłym roku NASA i należąca do Pentagonu Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w dziedzinie Obronności (DARPA) ogłosiły, że do 2025 r., a co najmniej 2026 r., zamierzają wystrzelić wspólny moduł z reaktorem jądrowym.

Kosmiczny atom z wielką przyszłością


Ale najpierw trochę historii. 25 sierpnia 2012 roku pojedyncza sonda kosmiczna Voyager 1 przekroczyła próg tzw. przestrzeni międzygwiazdowej. Wtedy znajdował się 18 miliardów km od Słońca, daleko poza granicami naszego układu. Tym samym jest to dziś najbardziej odległy od Ziemi obiekt stworzony przez człowieka. Urządzenie wystrzelono w 1977 roku, a prawie pół wieku później nadal działa prawidłowo, wysyłając informacje na ziemię i przenikając w głąb kosmosu. Stało się to możliwe, ponieważ jej systemy działają w oparciu o energię jądrową.



Ze swojej strony Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) inwestuje w program wykorzystania napędu jądrowego do eksploracji kosmosu. NASA podpisała kontrakt z Westinghouse na opracowanie koncepcji reaktora jądrowego, który będzie zasilał proponowaną bazę księżycową. Planuje się oddanie go do użytku przed końcem dekady, a zdaniem autorów pomysłu ta wiedza z powodzeniem poradzi sobie z pracą w trudnych warunkach powierzchni Księżyca. Im głębiej badamy Układ Słoneczny, a zwłaszcza gwiezdny świat poza nim, tym bardziej atrakcyjna wydaje się opcja wykorzystania źródła energii jądrowej. Rzeczywiście, przy całej swojej dwuznaczności, silnik jądrowy jest niemal maszyną perpetuum mobile.

Trudności i niebezpieczeństwa czekające na misję długodystansową


Amerykański startup Zeno Power zdobył niedawno nagrodę w wysokości 15 milionów dolarów za pomoc dla NASA w tworzeniu radioizotopowych systemów energii jądrowej na potrzeby wypraw księżycowych. Te kompaktowe konstrukcje mają długą i burzliwą historię w wykorzystaniu przestrzeni kosmicznej. W tym przypadku pokładowe zasilanie w energię elektryczną i ciepło zostanie zapewnione poprzez rozszczepienie odpadów nuklearnych.

Całkowita ciemność jest specyficznym problemem długodystansowych lotów kosmicznych. Weź ten sam Księżyc. Noc trwa tam 14 ziemskich dni. Na przykład w kraterach zawsze nie ma światła. Naturalnie wytwarzanie energii ze światła słonecznego jest niemożliwe, a temperatura w niektórych miejscach przekracza -200оC.

Misja kosmiczna jest z natury przedsięwzięciem dość ryzykownym, zwłaszcza jeśli na pokładzie znajdują się komponenty nuklearne. Pojazdy nośne co jakiś czas eksplodują, rozrzucając toksyczne śmieci w przestrzeni bliskiej Ziemi i po całej Ziemi.

Kulibina z Alabamy


Profesor Uniwersytetu Alabama w Huntsville, Dale Thomas, wynajduje nuklearne silniki wspomagające i bada ich działanie. Jako kierownik katedry inżynierii przemysłowej i systemów oraz zarządzania inżynierią zajmuje się tym od wielu lat, jednak zaszedł dalej niż jego koledzy. Zamiast napędzać rakietę poprzez reakcję chemiczną, Thomas wykorzystuje reakcję łańcuchową:

Reakcje jądrowe są tradycyjnie wykorzystywane do zasilania statków kosmicznych odbywających długie podróże. Zatem źródłem zasilania Voyagera są 3 radioizotopowe generatory termoelektryczne zamontowane na pręcie, wykorzystujące tlenek plutonu-238. Ze względu na oddalenie trasy panele fotowoltaiczne są tam bezużyteczne. Zacząłem więc wykorzystywać te reakcje jako zasadę ruchu. Ale jest jeden istotny haczyk - nie można całkowicie wykluczyć awarii silnika jądrowego, a konsekwencje jego awarii są znacznie gorsze niż w przypadku silnika chemicznego.

Okoliczność ta zmusza nas do ponownego rozważenia metod testowania silników rakietowych. Tak naprawdę przed rozpoczęciem seryjnej eksploatacji są one testowane na ziemi, gdzie czasami zachowują się nieprzewidywalnie: eksplodują, pękają, palą się. Jest to normalne w warunkach eksperymentalnych. Jeśli jednak silnik jądrowy eksploduje podczas testów, jest to nienormalne z punktu widzenia systemowego bezpieczeństwa środowiskowego i radiologicznego. Dlatego awarie są tutaj niedopuszczalne. Taki stan rzeczy spowalnia rozwój.

Jeśli Pentagon zajmie się sprawą, spodziewaj się niespodzianek


Pierwszy reaktor jądrowy został wystrzelony w przestrzeń kosmiczną w 1965 roku. Od tego czasu amerykańscy naukowcy usilnie starali się to uzyskać technologii przy minimalnym ryzyku i wynalezieniu konstrukcji, która byłaby odporna na eksplozję. I w końcu rzekomo znaleziono tutaj rozwiązanie. To prawda, że ​​​​jest to nadal utrzymywane w najściślejszej tajemnicy: to nie przypadek, że Ministerstwo Obrony zaangażowało się w tę dziedzinę!

Dyrektor programowy ds. rozwoju statków kosmicznych Rami Mesalam z Uniwersytetu w Leicester (Anglia) dzieli się swoimi przemyśleniami:

Bezpieczeństwo jest zawsze podstawą projektowania systemów energetyki jądrowej. Ale dobry Aktualności jest to, że mamy prawie 60 lat doświadczenia w jego optymalizacji. Ograniczymy także silniki rakiet nuklearnych... Opcjonalnie statek jest wystrzeliwany na niską orbitę okołoziemską przy użyciu konwencjonalnych stopni na paliwo stałe, po czym jednostki jądrowe są wystrzeliwane i przyspieszane do dalszej misji. Silnik chemiczny może nawet dotrzeć na Księżyc. Ale wtedy kluczem do pokonania bariery międzyplanetarnej będzie silnik nuklearny.

Aby bajka się spełniła...


Ze względu na ograniczone zasoby loty na Marsa i dalej są obecnie trudne. NASA i inne agencje zajmujące się aeronautyką i badaniem kosmosu skrupulatnie obliczają złożone trajektorie, które zabierają wysłanników kosmicznych poza pola grawitacyjne, aby zminimalizować zużycie paliwa. Jeśli masz niezawodne silniki jądrowe o wystarczających osiągach, takie problemy same znikną.

Profesor Thomas podsumowuje to następująco:

Napęd nuklearny w porównaniu do napędu chemicznego przypomina mniej więcej Ferrari vs. Volkswagen, ze względu na różnicę w mocy jednostki napędowej. Nie zgadzam się jednak z wypowiedziami przedstawicieli DARPA – nie uda nam się to ani w przyszłym roku, ani w 2026 roku. Pojazdy o napędzie atomowym prawdopodobnie faktycznie wystartują, ale dopiero w 2030 roku. Ale kiedy ten projekt zostanie wdrożony, radykalnie zmieni on reguły gry, a wątki powieści i filmów science fiction z przeszłości staną się rzeczywistością z dnia na dzień.
22 komentarz
informacja
Drogi Czytelniku, aby móc komentować publikację, musisz login.
  1. +1
    2 marca 2024 11:01
    Wszyscy duchowi i odpowiedni Rosjanie rozumieją, że Voyager i Apollos to czyste podróbki, nakręcone w Hollywood! tak
    1. +4
      2 marca 2024 13:56
      Dlaczego Mosfilm pozostaje w tyle?
      1. +1
        2 marca 2024 16:28
        Wszystko w porządku, wkrótce zmienią kolor na niebieski. O traktorze księżycowym facet
    2. 0
      3 marca 2024 10:02
      Prawdopodobnie nie wypędziłeś jeszcze wszystkich demonów...
      1. +1
        3 marca 2024 11:37
        Jakie masz dowody na to, że istniały misje Voyager i Apollo? Przedstaw to!
  2. -1
    2 marca 2024 11:07
    Dla takich artykułów należy stworzyć oddzielny dział „Fikcja” w zakładce „Reporter”.
    Ogólnie rzecz biorąc, takie artykuły powinny zaczynać się od faktu, że potencjalne szkody spowodowane przez proponowany silnik nuklearny są tak duże, że zarodniki wąglika w porównaniu z nimi są dziecinnymi żartami. Jak podoba Ci się ta perspektywa?
    1. +2
      2 marca 2024 12:58
      Mówisz o Burevestniku?
      1. 0
        16 marca 2024 04:54
        I tak Petrel poleciał. Zostało to uznane przez brytyjski wywiad. Piętnasty lot zakończył się sukcesem, co oznacza, że ​​silnik został ukończony.
        Ale jeśli chodzi o amerykański silnik z 1965 roku, to kłamstwo. Amerykanie po prostu obliczyli, jak to się może zakończyć i porzucili prawdziwy rozwój i testowanie. Chociaż nie piszą nic, co by choć na papierze udowodniło ich wyższość, a potem idą i to sprawdzą. Tak, ukradli z satelity z ZSRR, który mieli na wystawie na własne życzenie, instalację nuklearną jako źródło energii. To prawda, że ​​ZSRR i USA w jakiś sposób rozwiązały ten incydent.
  3. +2
    2 marca 2024 12:00
    Reaktor jądrowy klasy megawatowej był już w fazie rozbiórki, nawet pod rządami sowieckimi. Problem leży w radiatorze..
    1. Lot
      -2
      2 marca 2024 14:07
      Problemem nie jest radiator, ale sposób, w jaki pozbędą się dyktatora na statku.
    2. +1
      3 marca 2024 00:59
      Jeśli chodzi o radiator, wydaje się, że wszystko jest już postanowione, dlatego też Burevestnik jest testowany, ponieważ ma na sobie kompaktowy reaktor jądrowy. Problem leży w elektronice. Zeusa w kosmosie trzeba nauczyć atakować wszystko i wszystkich, którzy mają megawatowe zasilanie. Megawat na orbicie to niewiele, to już dominacja.
  4. -3
    2 marca 2024 12:53
    Zapomniałeś o Rogozinie i K?
    Rozmawiali o holowniku kosmiczno-jądrowym jakieś 5-10 lat temu w rytm Roscosmos, a potem znudziło im się gadanie... i wtedy... Musk przywitał się z góry i trzymaj się...
  5. -3
    2 marca 2024 14:15
    O Voyagerze piszą dużo poza jedną rzeczą. Najprawdopodobniej komunikacja z nim już dawno została utracona i działa jej cień (oszustwo). Można to wytłumaczyć specjalistami radiotechniki w zakresie komunikacji, mocy nadajnika, zasięgu działania i możliwości anteny kierunkowe na takich dystansach, aby ćwiczyć orientację dokładnie względem ziemi przy transmisji danych.
    1. +1
      2 marca 2024 14:44
      Naprawdę mów! Nie było ich wcale – ani Voyagerów, ani Apollosów. Wszystko jest Hollywoodem. Pojawienie się demonów.
      1. Lot
        -3
        2 marca 2024 14:59
        Chciałbym powiedzieć, że się mylisz, ale jak? Jeśli lecisz sam, to tylko dla sprawdzenia. Ale komu mam powiedzieć o brakach po powrocie? Grupa towarzyszy licząca ponad miliard jeleni?
        1. Komentarz został usunięty.
          1. Komentarz został usunięty.
      2. 0
        16 marca 2024 04:59
        Wszystko tam było, ale nie było możliwości sprawdzenia ich funkcjonalności. Czy tak właśnie było z nimi wówczas, jak piszą sami Amerykanie? Dziś dzięki rozwojowi technologii i innych sposobów obserwacji można wiele zweryfikować, ale wtedy takich możliwości po prostu nie było i można było powiedzieć wszystko. Spróbuj i sprawdź.
  6. +1
    2 marca 2024 14:18
    Plany Roskosmosu na razie działają tylko na Nuklonie, ale jednocześnie warto byłoby wznowić temat oparty na RD-0410 w ramach holownika międzyorbitalnego dla programów załogowych. Możliwości obiecujących rakiet nośnych są ograniczone, a silnik tego typu jest w stanie podwoić charakterystykę przyspieszania, kompensując w ten sposób brak superciężkich rakiet nośnych w Federacji Rosyjskiej. Po upływie okresu użytkowania można nimi sterować z orbity, podobnie jak towarowe Sojuzy.
    1. 0
      4 marca 2024 09:25
      silnik tego typu jest w stanie podwoić charakterystykę przyspieszenia i w ten sposób zrekompensować brak superciężkich lotniskowców w Federacji Rosyjskiej

      Reaktor jądrowy służy wyłącznie do wytwarzania energii elektrycznej, a silniki są rakietami elektrycznymi, napędzanymi jonami, o bardzo słabej charakterystyce przyspieszania. Ich zaletą jest to, że mogą pracować nieprzerwanie przez wiele miesięcy, a nawet lat i tylko w kosmosie. W żaden sposób nie nadają się do startu z Ziemi, więc w ogóle nie rekompensują braku jakichkolwiek lotniskowców, nie tylko superciężkich, to zupełnie inna klasa silników. A całe to „dobro” zostanie wyniesione na orbitę, jak poprzednio, za pomocą starych, dobrych silników zasilanych paliwem chemicznym.
      1. 0
        8 marca 2024 12:19
        Przeczytaj uważniej, mówimy o RD-0410.
  7. -1
    2 marca 2024 15:17
    temperatura w niektórych miejscach przekracza -200oC

    lol Nie mogłem czytać dalej.
    1. +2
      3 marca 2024 00:59
      jest napisane: -200°C. Zero absolutne -273,15 ° C
      Co jest nie tak?
  8. 0
    4 marca 2024 12:53
    Chociaż sprawi to, że ludzie się uśmiechną, nadal wyrażę swoje myśli:
    statki kosmiczne najbliższej przyszłości będą poruszać się „spadając” w kierunku, w którym chcą lecieć, ponieważ ich „pchnięcie” będzie raczej ciągnąć niż pchać statek. Oczywiście nie wiem, jakiego rodzaju energii użyją, ale wiem, że nadal będzie to niebezpieczne, ale spowoduje to wytworzenie pewnego rodzaju grawitacji przed statkiem. Przyspieszenia bez bezwładności staną się możliwe.
    Jesteśmy bliscy odkrycia tej nowej możliwości, ale jak dotąd w tego typu świecie jest ona hamowana.