Ядерный ракетный двигатель NTP доставит людей на Марс всего за три месяца — Naked Science
8 минут
Василий Парфенов
7

Ядерный ракетный двигатель NTP доставит людей на Марс всего за три месяца

Пусть романтика мирного атома с середины 1960-х поутихла, к идее использования ядерных реакторов в «гражданских» целях все равно возвращаются регулярно. Новый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) позволит доставить человека на Марс гораздо быстрее, чем это возможно сейчас.

Предполагаемый облик NTP
Предполагаемый облик NTP / ©UCNC

Опасность космической радиации оказывается гораздо серьезнее, чем риск заражения в результате аварии на таком двигателе. Наиболее опасна из всех сдерживающих векторов для проектов отправки людей к другим телам Солнечной системы — космическая радиация. Излучение нашей звезды и галактические лучи могут серьезно подпортить здоровье экипажу миссии. Поэтому при планировании полетов к Марсу инженеры и ученые стараются как можно сильнее сократить время в пути.

Одним из многообещающих способов добраться до Красной планеты всего за три месяца может стать новый NTP-двигатель. Его концепт разработала и отправила на рассмотрение в NASA компания Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) из Сиэтла, США. Название агрегата расшифровывается просто — Nuclear Thermal Propulsion (NTP), то есть «тепловая ядерная силовая установка». От своих ранее созданных или придуманных аналогов новинка отличается максимально безопасной конструкцией.

Ключевой компонент разработки USNC — топливные «таблетки» из урана средней степени обогащения. Они содержат от 5% до 20% высокоактивного изотопа U-235, покрытого керамикой на основе карбида циркония. Такая степень обогащения лежит примерно посередине между «гражданскими» реакторами АЭС и военными. Фирменная технология керамического покрытия делает «таблетки» невероятно устойчивыми к механическим повреждениям и воздействию экстремальных температур.

Принципиальная схема теплового ядерного ракетного двигателя
Принципиальная схема теплового ядерного ракетного двигателя / ©Wikipedia | Tokono

В компании обещают, что их тепловыделяющие элементы значительно превосходят по этим параметрам используемые сейчас на атомных электростанциях. А в результате двигатель будет иметь более высокий удельный импульс при меньшей степени обогащения урана, чем в более ранних вариантах ЯРД. Помимо полета к Марсу, среди целей амбициозного проекта — и другие миссии в пределах Солнечной системы. Перспективы концепта в ближайшее время будут рассматривать специалисты NASA и американского Министерства обороны (DoD). Возможно, ведомства даже разрешат его коммерческое применение частными компаниями.

Теоретически ЯРД на основе современных технологий может иметь удельный импульс (УИ) в семь раз выше, чем у химических реактивных двигателей. А это один из ключевых параметров эффективности. При этом, в отличие от электрических и плазменных, УИ ядерного ракетного двигателя сочетается с высокой тягой. Одним из лимитирующих факторов применения ЯРД, помимо вопросов безопасности, являются крайне высокие температуры в активной зоне реактора.

Чем выше температура истекающих из двигателя газов, тем большую энергию они имеют. А соответственно, и тягу создают. Однако человечество пока не придумало относительно недорогих и безопасных материалов, которые могут выдерживать более трех тысяч градусов Цельсия без разрушения. Созданное USNC решение будет работать на пределе возможностей современного материаловедения (3000°C) и обладать удельным импульсом вдвое выше, чем лучшие жидкостные двигатели.

Испытания первого ядерного реактивного двигателя в 1967 году
Испытания первого ядерного реактивного двигателя в 1967 году / ©NASA

В официальном пресс-релизе не уточняется, какое именно рабочее тело будет использоваться в NTP. Обычно во всех проектах ЯРД активная зона реактора нагревает водород, реже — аммиак. Но, поскольку речь идет о долгосрочной миссии, создатели могли выбрать какой-то иной газ. Хранить на борту водород в жидком виде целых три месяца — непростая задача. А ведь нужно еще для обратного пути что-то придумывать.

Отправить ядерный реактор в космос — не новая идея. Советский Союз, например, создал целую серию спутников разведки с подобными силовыми установками. Но они использовались только для выработки электроэнергии, да и вся их история завершилась не самым приятным образом. Как минимум один из этих аппаратов незапланированно сошел с орбиты и рухнул на Землю. Из-за этого даже разгорелся международный скандал, и СССР пришлось выплачивать компенсацию за обеззараживание местности.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
6 часов назад
7 минут
Мария Азарова

Эксперты Всемирной организации здравоохранения напомнили о том, что прививать от коронавируса в первую очередь нужно тех, кто подвержен повышенному риску заболеть Covid-19, особенно в тяжелой форме.

Вчера, 14:05
4 минуты
Мария Кривоченко

Ученые выяснили, что, независимо от врожденных способностей к восприятию звука, мозг музыкантов имеет более сильные структурные и функциональные связи, чем тех, кто не играет на музыкальных инструментах.

9 часов назад
11 минут
Мария Азарова

Китайские ученые провели исследование с участием более двух тысяч человек и выяснили, что любовь немного поспать после обеда благотворно сказывается на когнитивных способностях пожилых людей.

24 января
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

22 января
52 минуты
Александр Березин

Решение Совета по космосу РАН повременить с созданием сверхтяжелой ракеты для полетов на Луну звучит странно. Куда откладывать лунную ракету, когда в США средство полета туда отправится в космос уже в 2022 году? Если присмотреться к ситуации внимательно, все еще хуже. Starship — не просто ракета для полетов к Луне и Марсу, а технологическое решение, которое навсегда перевернет военно-политический баланс на Земле. Попробуем разобраться, откуда у «Роскосмоса» такое нежелание посылать людей в дальний космос и как прорывной проект Илона Маска может оказаться дорогой к настоящей Звезде Смерти.

Вчера, 08:15
9 минут
Мария Азарова

Существует распространенное мнение, что женщины, скрывая овуляцию, получили возможность удерживать мужчин рядом с собой. Однако авторы нового исследования заявляют о преимуществах, которые женщины, напротив, таким образом могли возыметь во взаимоотношениях с представительницами своего же пола.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]

Комментарии

7 Комментариев
Виктор Михайловский
27.10.2020
-
0
+
На форумах пишут, что 5000 лет назад мужики летали на виманах. Я почесал репу и предлагаю что то подобное - АДДН. Это активный двигатель с двухфазным насосом. Популярно смотри на сайтах https://www.youtube.com/watch?v=ujXlDAPNJig&t=371s Давление сжатия и давление веса https://youtu.be/xHUU2ePvgtM Давление сжатия и давление веса в двухфазном насосе https://youtu.be/oDUl7qnS5To Давление сжатия и давление веса в активном двигателе с двухфазным насосом (АДДН).
Николай Ц
26.10.2020
-
0
+
"Чем выше температура истекающих из двигателя газов, тем большую энергию они имеют." - не, не так. Какую энергию? Тепловую - а зачем она на истечении из двигателя? Нужна кинетическая. И тут все наоборот с температурой газа. Чем выше температура газа внутри двигателя (на входе в его реактивное сопло, являющееся частью двигателя, его газодинамическим преобразователем) - тем выше может быть скорость истечения из сопла. И чем ниже при этом температура газов на срезе сопла, то есть истекающих из двигателя - тем выше эффективность преобразования тепла, полученного газом в реакторе, в скорость истечения газовой струи. Так что чем ниже температура газа на выходе из двигателя (то есть истекающих из него газов) , тем выше КПД сопла и двигателя.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: