• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28.07.2023, 15:05
Василий Парфенов
17
7,7 тыс

Ядерный ракетный двигатель NASA и DARPA получил производителя и срок запуска

❋ 2.8

Два американских агентства, которые неизменно ассоциируются с наиболее фантастическими инновациями, подписали контракт на производство ядерного ракетного двигателя с подрядчиками. У проекта NASA и DARPA появились временные рамки реализации, выделенный бюджет и названия подрядчиков.

Ядерный ракетный двигатель NASA и DARPA
Предварительный облик DRACO, используемый в промо-материалах. Как именно будет выглядеть готовый демонстратор технологии пока не до конца ясно. Запуск аппарата запланирован на 2027 год в рамках контракта ВВС США National Security Space Launch. В качестве носителя выступят либо Falcon 9, либо Vulcan Centaur / ©Lockheed Martin / Автор: Екатерина Лебедева

Самая современная государственная программа разработки практически применимого теплового ядерного ракетного двигателя (NTP) называется DRACODemonstration Rocket for Agile Cislunar Operations, то есть дословно «Демонстрационная ракета для гибких окололунных операций». Проект обсуждают давно, и наконец-то он получил финальный облик. В минувшем январе Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) и Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) подписали финальную версию соглашения (PDF) о реализации DRACO.

Следующим шагом был выбор подрядчиков для изготовления всех необходимых элементов — в первую очередь реактора и двигателя. Эту важнейшую задачу, как сообщило издание SpaceNews со ссылкой на пресс-релизы ведомств, возложили на Lockheed Martin. Точнее, на «космическое» подразделение корпорации, расположенное в городе Литлтон, штат Колорадо. Работать над реактором именитая компания будет не в одиночку — свою экспертизу в области ядерной энергии добавит BWX Technologies. Это имя хорошо знакомо атомщикам, но менее публичное, чем Lockheed.

«Звездной команде» под чутким контролем NASA и DARPA (и с их авторитетной помощью, естественно), предстоит менее чем за четыре года изготовить прототип. Плановая дата запуска DRACO в первый полет — 2027 год. Сроки предварительные, ведь в космонавтике, да и в атомной отрасли редко когда проекты шли по графику. Но обозначенный темп работ впечатляет. И, что любопытно, бюджет весьма скромный — 499 миллионов долларов, оба государственных ведомства разделят финансирование пополам.

Стоит отметить, что смехотворная по современным меркам сумма для столь фундаментального проекта — не окончательная. Как заведено в XXI веке, космические разработки идут по принципу частно-государственного софинансирования с расчетом на последующую коммерциализацию разработки. Оба ключевых подрядчика — и Lockheed Martin, и BWX Technologies — будут тратить на разработку собственные средства. Однако их объем, даже приблизительный, не раскрывается. Вдобавок NASA уже выделило в бюджете дополнительно 50 миллионов долларов на внутреннее сопровождение проекта, техническую экспертизу и прочие консультации.

©Lockheed MartinNASA призвало «агрессивно» разрабатывать космические ядерные реакторы для путешествия к Марсу

Для сравнения, доведенный в конце 1960-х до наземных испытаний ядерный ракетный двигатель NERVA, по оценкам NASA, должен был обойтись бюджету почти в миллиард долларов (более восьми миллиардов в 2023 году с учетом инфляции). Но NERVA испытывали на Земле, а в космос никто не решился его запустить.

Для DRACO уготована иная судьба — он сразу отправится на орбиту. И дело не в возросшей смелости, просто так выгоднее. Менеджер NASA по проектам в области космических атомных технологий Энтони Каломино (Anthony Calomino) рассказал, что агентство прорабатывало разные варианты, но в итоге огневые испытания NTP на Земле проводить дороже и менее безопасно.

Финального облика готового демонстратора технологий пока нет, есть только его предварительное видение. Это космический аппарат размером с «типичную верхнюю ступень», умещающийся под обтекателем полезной нагрузки.

После запуска DRACO выйдет на рабочую орбиту высотой между 700 и 2000 километров, где начнется программа испытаний двигателя. Там аппарату предстоит функционировать в разных режимах на протяжении пары месяцев, пока не закончится рабочее тело — сжиженный водород.

Опцию дозаправки на орбите рассматривают, но ее реализация зависит от того, как будет развиваться технология стыковки спутников и перекачки между ними криогенных жидкостей. Ею, напомним, активно занимается Lockheed Martin для лунного посадочного аппарата Blue Moon разработки Blue Origin.

Теоретическая эффективность теплового ядерного ракетного двигателя (NTP), его удельный импульс, достигает 900 секунд. Для сравнения, лучшие химические ракетные двигатели едва подбираются к 470 секундам, а чаще не выходят за 400 секунд. Это существенное преимущество NTP, но его еще необходимо подтвердить. Целевой показатель DRACO более скромный, порядка 700 секунд, потому что для демонстратора эффективность не важна. Видео — документальный фильм NASA и Комиссиb по атомной энергии США о ядерных ракетных двигателях, в который включены кадры сборки, тестирования и испытаний NERVA (начиная с 7:00 и далее) / ©US National Archives

В рамках DRACO не запланированы никакие масштабные маневры или полеты дальше низкой околоземной орбиты. Главная задача аппарата — показать, что в космосе может работать реактор на топливе повышенного обогащения. Не три-пять процентов, как в обычных АЭС (низкообогащенный, НОУ), а до 20 процентов, он называется High-assay LEU (HALEU), НОУ с высоким содержанием проб. В прошлом все космические ядерные реакторы работали на высокообогащенном топливе (более 85 процентов U-235).

С проектом DRACO представители отрасли и чиновники связывают большие надежды. Это сравнительно простой ядерный ракетный двигатель, отработка технологий которого может открыть широкие перспективы по освоению космоса. И речь не только о полетах — начало эксплуатации реакторов в двигателях косвенно или напрямую поможет их использованию для баз на других небесных телах.

Для NASA успех DRACO — критически важная веха на пути к освоению Марса после «тренировки» на Луне. Военные в лице DARPA, в свою очередь, хотят иметь разведывательные аппараты с высокой энергетикой для операций за пределами околоземной орбиты. Ну а Lockheed Martin с BWX Technologies рискуют стать наиболее компетентными компаниями в области космических ядерных установок и заранее обеспечить себе перспективный рынок.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
7 июля, 08:30
ПНИПУ

Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.

8 июля, 13:25
Александр Березин

Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?

6 июля, 11:29
РНФ

Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.

4 июля, 09:30
Любовь С.

Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.

6 июля, 14:44
Илья Гриднев

Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.

7 июля, 08:30
ПНИПУ

Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.

10 июня, 11:51
Александр Березин

Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.

25 июня, 16:20
Любовь С.

Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.

25 июня, 15:09
Марк Чернов

Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.

[miniorange_social_login]

Комментарии

17 Комментариев
-
-1
+
А когда-то мы были впереди планеты всей:ядерный двигатель РД-0410. В 1988 году проект бы закрыт по распоряжению Горбачева
    -
    0
    +
    NERVA? Не, на рускпедре не писали.
    РД-0410 не имел каких-то серьезных преимуществ над Нервой, которая к 1969-му прошла шесть физических итераций с огневыми испытаниями. Я уж не говорю, что тяга и тепловая мощность всех прототипов NERVA была в разы больше, чем то, что испытывали спустя годы в СССР
    +
      ещё комментарии
      "РД-0410 не имел каких-то серьезных преимуществ над Нервой" Только вот разработчики из космической сферы слегка не в курсе этого, отчего считают совсем иначе.
        Видимо, такие разработчики. О каком именно параметре "время работы" идет речь судить трудно. Но в отчете по проекту Rover (в рамках которого все шесть вариантов "нервы" были построены и испытаны) указано, что суммарная наработка NRX A6 (фактически --- прототип в сборе, последний шаг перед летным экземпляром) на полной мощности составила 3623 секунды, этот же вариант показал УИ 869 секунд. А если уж вообще брать ультимативные показатели, показанные хотя бы в одном тесте, то PEWEE 1 (исследовательский прототип, не входит в "итерации" NERVA) показал в пике УИ 901 с. 144 страница ПДФки --- https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19920005899/downloads/19920005899.pdf Сколько в реальности отработал РД-0410 в сборе (реактор+двигатель) я вообще не возьмусь утверждать, везде очень обтекаемые отчеты об испытаниях и рекорды наработки отдельных узлов. Что круто, но с результатами Rover'а не бьется немного в сравнении.
"Военные в лице DARPA, в свою очередь, хотят иметь разведывательные аппараты с высокой энергетикой для операций за пределами околоземной орбиты" - не очень понятно, зачем военным разведывательные аппараты "за пределами околоземной орбиты".
    Потому что это негативная/милитаристская коннотация слова "разведка" в русском языке. Пентагон вкладывается в системы ситуационной осведомленности в окололунном пространстве, потому что им проще на это деньги выбить под предлгом "мы сможем посмотреть, чо там другие делают". А если intelligence@situational awareness запросит Насо, им денег дадут только когда уже столкновения спутников пойдут, ибо на просьбу озаботиться этим заранее все в конгрессе покивают головой и скажут конечно-конечно, это важно, но сейчас необходимость не острая. А нормальную картинку окололунного пространства при существующих требованиях безопасности работ в космосе (не как в 60-х), нужно иметь уже к концу 2020-х, иначе Артемида рискует посыпаться
    +
      ещё комментарии
Asmite Qielee
28.07.2023
-
0
+
Почему в качестве рабочего тела используют мономолекулярные газы или ту же воду? По идее более тяжёлые элементы способны дать больший импульс
    Если вкратце, то там целая многофакторная диаграмма, описывающая, каким должно быть рабочее тело ЯРД. Водород используется, как минимум, из-за того, что: - дешевый - освоен и сравнительно прост в обращении в качестве топлива/рабочего тела (см. криогенные ракетные двигатели) - выступает хорошим замедлителем нейтронов и его поведение в активных зонах реакторов хорошо изучено - обладает колоссальной теплоемкостью -- на тот же объем рабочего тела уносит больше тепла в сопло, сл-но реактор проще кочегарить до предельных температур - ну и при переходе в газ увеличивается в объеме почти в 900 раз (вода, канеш, еще больше, но у нее теплоемкость втрое-вчетверо ниже и других геморроев хватает)
    тяжелые элементы выгодно запускать там, где рабочее тело ни в каких реакциях особо не участвует --- например, в электроракетных двигателях, где атомы тяжелых газов лишаются электрона и разгоняются в электрическом поле
    +
      ещё комментарии
      Asmite Qielee
      28.07.2023
      -
      0
      +
      Я перепутал ионные с ядерными, тем не менее... В ионных используется даже ртуть, низкокипящий, тяжёлый металл
        Asmite Qielee
        28.07.2023
        -
        1
        +
        Спасибо за развёрнутый ответ. Люди, проектирующие двигатели знают всю специфику и видимо свойство водорода охлаждать реактор и при этом так расширяться и являются ключевыми факторами при выборе рабочего тела
        ЕМНИП, в ЭРД теоретически вообще что угодно можно использовать (васимир и все плазменники точно Но на практике там тоже под каждую реализацию (ионники, на эффекте Холла и все-все-все) свой набор взаимоисключающих требований Например, чтоб не коррозионные материалы (ртуть минус), чтоб не ядовитые (туда же), чтоб энергия ионизации низкая и масса высокая. Кароч, не зря криптон с ксеноном и аргоном на первых местах. Про ртуть уже забыл, вроде только самые первые ионники с ней работали, нэ? Там еще висмут, кажись, был и йод
Комментарий удален пользователем или модератором...