Taringa! Rachete nucleare pentru cucerirea sistemului solar
Rachete nucleare: pentru a cuceri sistemul solar
** Reactor Kiwi (Kiwi A ') **
Testul a început conform planificării. Reactorul a fost activat și hidrogenul lichid - care a servit și ca agent de răcire și agent de răcire în același timp - a început să curgă prin miez. La contactarea tijelor de combustibil la 2000 ° C, hidrogenul s-a încălzit brusc. Gazul rezultat ar fi expulzat printr-o duză situată în partea superioară a dispozitivului.
Testarea unui motor nuclear termic în timpul programului NERVA
Cu toate acestea, la doar un minut după atingerea puterii maxime, tijele de combustibil ale reactorului au început să se fractureze. Bucăți de material fisibil - dioxid de uraniu - și izotopi radioactivi generați în timpul fisiunii au fost expulzați în atmosferă prin duză. Testul a fost imediat anulat.
Proiect de navă nucleară sovietică pentru o călătorie pe Marte
Niciunul dintre cei prezenți nu ar putea suspecta atunci că incidentul reactorului Kiwi B1B ar sfârși prin a marca un punct de cotitură în popularitatea acestui sistem de propulsie. La acea vreme, motoarele nucleare termice au promis că vor face o călătorie pilotată pe Marte o realitate la începutul anilor 1980. O jumătate de secol mai târziu, suntem încă prinși pe orbită mică. Povestea motorului nuclear este povestea viselor frustrate de explorare spațială.
Propulsia nucleară în spațiu
Punerea unui obiect pe orbită necesită multă energie. Fântâna gravitațională a planetei noastre este foarte profundă și este dificil să atingem viteza orbitală de 8 km/s. De la începutul erei spațiale, propulsia chimică a fost utilizată în toate lansatoarele și în marea majoritate a navelor spațiale create de om. Nu este o opțiune proastă pentru a ajunge pe orbita Pământului, dar dacă vrem să călătorim dincolo de Lună este clar că avem nevoie de ceva mai bun. Alături de alte alternative, propulsia nucleară este una dintre marile speranțe ale explorării echipate a sistemului solar. Confruntată cu limitările motoarelor chimice tradiționale, energia nucleară promite să obțină impulsuri ridicate și impulsuri specifice, necesare pentru a face o călătorie pe Marte o realitate.
** Versiunea navei spațiale marțiene pilotate cu propulsie nucleară electrică de la RKK Energía. Puteți vedea, de asemenea, scutul termic al aparatului descendent marțian și o navă Klíper pentru întoarcerea pe Pământ **
Există două modalități principale de valorificare a energiei nucleare în misiunile spațiale. Prima, mai simplă ca concept, este propulsia nucleară termică. Conform acestui sistem, căldura generată de un reactor de fisiune este utilizată pentru a încălzi un propulsor care acționează ca un fluid de reacție. Cealaltă este propulsia electrică nucleară, constând în utilizarea unui reactor nuclear pentru alimentarea unei serii de motoare electrice (ionice sau plasmatice). În acest post vom studia propulsia termică nucleară.
Motoare nucleare termice
Testarea unui motor principal al navetei spațiale (SSME), un motor chimic criogen
Al doilea parametru care influențează Isp este, de asemenea, ușor de asimilat. Cu cât masa moleculelor care scapă prin duză este mai mică, cu atât viteza acestora este mai mare, deoarece dacă avem două obiecte de masă diferită cu aceeași energie cinetică, cu atât cea mai ușoară va avea o viteză mai mare. În motoarele chimice, această masă este dictată de tipul de reacție pe care l-am ales. De exemplu, într-un motor criogen, evacuarea este alcătuită din molecule de apă (cu o masă de 18 amu-unitate de masă atomică - fiecare). Acesta este motivul pentru care în acest tip de motor putem obține un Isp mai mare dacă introducem mai mult hidrogen decât este necesar în camera de ardere. Deși temperatura camerei scade, aceasta este compensată de viteza mai mare pe care o capătă moleculele de hidrogen (cu o masă moleculară de doar 2 amu).
Bine, ce zici de un motor termic nuclear? În acest caz, nu suntem limitați de temperatură, deoarece putem ajunge teoretic la milioane de grade Celsius în interiorul unui reactor de fisiune. În realitate, problema este chiar opusă: trebuie să învățăm să controlăm aceste temperaturi ridicate fără a topi materialele care alcătuiesc structura motorului.
În ceea ce privește masa moleculară a evacuării, putem folosi aproape orice substanță ca agent de propulsie. Pur și simplu avem nevoie de el pentru a intra în contact direct cu reactorul, astfel încât să se încălzească și să fie aruncat din duză. În teorie am putea folosi apă, amoniac, înălbitor sau chiar o sifon cu gaze din supermarket, nu contează. Dar, după cum am văzut, idealul este să folosiți o substanță cu cea mai mică masă moleculară posibilă, astfel încât hidrogenul este uneori cel mai bun candidat pentru a servi drept propulsor într-un motor nuclear. Și spunem uneori pentru că, în momentul adevărului, acest lucru nu este atât de simplu. Pentru a menține hidrogenul în stare lichidă, trebuie să îl răciți până la -250º C, ceea ce este dificil, mai ales dacă vrem să-l folosim în spațiu profund. Mai mult, începând cu 2500 K, hidrogenul molecular începe să se disocieze în hidrogen atomic în cameră, scăzând Isp-ul final. Din aceste motive, există modele care utilizează alte substanțe, cum ar fi metanul sau amoniacul.