Обсуждение космических программ

Немецкий физик предложил новую концепцию ракетного двигателя

Доцент Лейденского университета и член правления швейцарского разработчика квантовых технологий Terra Quantum AG Флориан Нойкарт предложил идею нового космического двигателя, который будет сочетать в себе принципы ионного и термоядерного РД. Статья, где он излагает суть нового подхода и его преимущества, в настоящий момент проходит рецензирование перед официальной публикацией.

Предел возможностей химических ракетных двигателей практически достигнут, поэтому главные космические державы уже давно уделяют внимание разработкам альтернативных технологий. Прежде всего, это ядерные двигатели (главный минус которых — радиационная опасность) и ионные (которые очень экономичны, но уж слишком неторопливы).
Самым перспективным направлением потенциально являются термоядерные двигатели, которые в далеком будущем, возможно, смогут разогнать корабли даже до релятивистских скоростей. Но на пути их создания лежит несколько пока что неразрешенных наукой проблем, главная из которых — контролируемый термоядерный синтез.

Нойкарт же предложил идею, которая соединяет в себе качества всех трех основных концепций. Она получила название Двигатель магнитно-плазменного синтеза, или MFPD (Magnetic Fusion Plasma Drive). Данная установка должна использовать управляемые реакции ядерного синтеза (прежде всего, водорода и гелия) в качестве основного источника энергии как для тяги, так и для выработки электроэнергии.

«Плазма, образующаяся в результате реакций термоядерного синтеза, удерживается и управляется с помощью магнитных полей, обеспечивая контролируемое выделение энергии и ее направленность. Одновременно концепция MFPD предусматривает возможность преобразования части энергии термоядерного синтеза в электроэнергию для поддержания бортовых систем и, возможно, системы управления реакцией космического корабля», — поясняет физик.

Разработку своей концепции Нойкарт начал с рассмотрения дейтерий-тритиевых реакций синтеза как наиболее изученных. Но «конечной целью» MFPD станет использование нейтронного синтеза, при котором энергия будет высвобождаться в форме заряженных частиц (обычно протонов или альфа-частиц), тем самым значительно снижая уровень производимого нейтронного излучения.
Благодаря огромной скорости выбрасываемого вещества такой двигатель будет иметь очень высокий удельный импульс, а значит, и внушительную тягу. Благодаря особенностям термоядерного топлива (прежде всего, его компактности) MFPD будет исключительно экономичен, малоразмерен и отлично приспособлен к большинству задач, которые встанут во время космического полета.

Кроме того, он будет гораздо безопаснее большинства альтернатив. В сравнении с ядерным РД он будет иметь гораздо более низкий уровень радиоактивности, а мощное магнитное поле позволит защищать экипаж от космических излучений. А самое главное — сокращение времени полета в разы радикально уменьшит вред для организмов космонавтов.

Главная проблема в том, что управляемые термоядерные реакции все еще остаются лишь планом на будущее (можно вспомнить так называемую «постоянную Капицы»: «До запуска термоядерного реактора остается 30 лет. Всегда!»). Тем не менее, на Земле исследователи добились значительного прогресса в развитии технологий магнитного и инерционного удержания. А значит, надежда на реализацию прорывных технологий космического полета есть, и немалая.

«Хотя путь к реализации концепции MFPD, несомненно, будет сопряжен с трудностями и научными препятствиями, потенциальная отдача колоссальна. Достижение надежного, эффективного термоядерного двигателя может переопределить границы достижимых целей, подтолкнув человечество к новой эре исследований и понимания космоса», — резюмировал физик.

Цитата: osankin от 27.10.2023 15:46:25Немецкий физик предложил новую концепцию ракетного двигателя

Доцент Лейденского университета и член правления швейцарского разработчика квантовых технологий Terra Quantum AG Флориан Нойкарт предложил идею нового космического двигателя, который будет сочетать в себе принципы ионного и термоядерного РД. Статья, где он излагает суть нового подхода и его преимущества, в настоящий момент проходит рецензирование перед официальной публикацией.

...

«Хотя путь к реализации концепции MFPD, несомненно, будет сопряжен с трудностями и научными препятствиями, потенциальная отдача колоссальна. Достижение надежного, эффективного термоядерного двигателя может переопределить границы достижимых целей, подтолкнув человечество к новой эре исследований и понимания космоса», — резюмировал физик.

О! Теперь и швейцарцы до старой "Техника Молодёжи" добрались. 
Эта конструкция ещё в 1970х там обсуждалась.

Из интервью  заместителя генерального конструктора РКК "Энергия", главного конструктора РОС Владимира Кожевникова:
- Будут построены новый ЦУП в АО "ЦНИИМаш" (более компактный, более дешевый, более удобный) и около 6 новых наземных станций управления  в северных районах России.
- Корабли "Союз" не планируются к использованию в РОС. "Союз МС" продолжает свое существование как средство транспортного обеспечения для МКС.
Транспортное обеспечение РОС будет осуществляться кораблем ПТК  [видимо имеется ввиду "Орёл" ] с космодрома Восточный и модернизированным кораблем "Прогресс-РОС" с космодрома Байконур с последующим переходом на Восточный.
- В соответствии с эскизным проектом план следующий: выводится модуль НЭМ, через полгода к нему летит грузовой корабль — носитель малых модулей, так называемый ТГК-ММ, который везет с собой шлюзовой и узловой модуль. Сразу же после выведения шлюзового и узлового модулей планируется пилотируемый полет. ПТК должен лететь к РОС, экипажи будут заниматься перестыковкой шлюзового модуля, разгрузкой, установкой дополнительного оборудования.
- Первый запуск  [ПТК ] беспилотный, но уже со стыковкой, второй — пилотируемый.

https://tass.ru/interviews/19125969

Цитата: Системник от 27.10.2023 16:02:45О! Теперь и швейцарцы до старой "Техника Молодёжи" добрались. 
Эта конструкция ещё в 1970х там обсуждалась.

Не помню, кстати...

Цитата: osankin от 27.10.2023 15:46:25Немецкий физик предложил новую концепцию ракетного двигателя

Предел возможностей химических ракетных двигателей практически достигнут, поэтому главные космические державы уже давно уделяют внимание разработкам альтернативных технологий. Прежде всего, это ядерные двигатели (главный минус которых — радиационная опасность) и ионные (которые очень экономичны, но уж слишком неторопливы).

Благодаря огромной скорости выбрасываемого вещества такой двигатель будет иметь очень высокий удельный импульс, а значит, и внушительную тягу. Благодаря особенностям термоядерного топлива (прежде всего, его компактности) MFPD будет исключительно экономичен, малоразмерен и отлично приспособлен к большинству задач, которые встанут во время космического полета.

 
в принципе именно это направление может дать реальный шанс на откза от жрд ... в будущем ... только насчет компактности он несколько погорячился ...
 
двигатель на 800 тонн тяги будет иметь тепловую мощность примерно 0,8-1 гигаватт ... маленьким он не будет точно ... если ориентироваться на ITER ... т.е. даже не среднесрочная перспектива ... 
 
чисто имхо ... нужно отрабатывать надежность и безопасность, наращивать ресурс и снижать послеполетное обслуживание жрд многоразовых ракетных систем ... желательно до уровня авиационной техники ...

Цитата: Системник от 27.10.2023 16:02:45О! Теперь и швейцарцы до старой "Техника Молодёжи" добрались. 
Эта конструкция ещё в 1970х там обсуждалась.

... в виде перепечатки из ПопМеханики )))

Цитата: osankin от 27.10.2023 15:46:25Немецкий физик предложил новую концепцию ракетного двигателя

Доцент Лейденского университета..

Дермояхерный реахтер уже построил, херр изобредатель? 

Цитата: GeorgV от 27.10.2023 19:05:37Дермояхерный реахтер уже построил, херр изобредатель? 

Справедливости ради, термоядерный реактор и двигатель - разные вещи. Термоядерный двигатель проще построить, его и сейчас уже можно было бы, по отдельности всё уже получалось. 
Какая главная проблема термоядерного реактора? Утечка плазмы. А что такое термоядерный двигатель? Реактор с утечкой плазмы через сопло. 
Так как речь о космосе, то не нужны стенки реактора, системы создания вакуума, охлаждающая система нужна только для магнитов, их и защищать от нейтронов нужно. Но вес всё равно под тысячу тонн получается. 
А в статье вода одна: Если у нас есть термоядерный двигатель, то как же хорошо будет! 
Каких то новых схем там не предлагается.

Цитата: osankin от 27.10.2023 16:28:32Не помню, кстати...

https://img-fotki.ya…83d45_orig

Цитата: PYCCKuu64 от 27.10.2023 20:12:12https://img-fotki.ya…83d45_orig

Звездолёт "Заря".

"Москва-Кассиопея" (1973), "Отроки во вселенной" (1975).

Цитата: l-mik от 27.10.2023 19:29:13...
А в статье вода одна: Если у нас есть термоядерный двигатель, то как же хорошо будет! 
Каких то новых схем там не предлагается.

Надо изучать оригинал статьи.

Цитата: osankin от 27.10.2023 21:16:06Надо изучать оригинал статьи.

Оригинал по двум последовательным ссылкам.
Двадцать страниц разливной воды с цитированием фрагментов учебников  общей физики для младших курсов.

Цитата: Kanonikos от 27.10.2023 21:39:35Не упомянул об этом, но полностью согласен с вами.

Странно. Никто не замечает, что американцы конкурируют между собой в части практической реализации метановых двигателей?

Цитата: l-mik от 27.10.2023 19:29:13Справедливости ради, термоядерный реактор и двигатель - разные вещи. Термоядерный двигатель проще построить, его и сейчас уже можно было бы, по отдельности всё уже получалось. 
Какая главная проблема термоядерного реактора? Утечка плазмы. А что такое термоядерный двигатель? Реактор с утечкой плазмы через сопло. 
Так как речь о космосе, то не нужны стенки реактора, системы создания вакуума, охлаждающая система нужна только для магнитов, их и защищать от нейтронов нужно. Но вес всё равно под тысячу тонн получается. 
А в статье вода одна: Если у нас есть термоядерный двигатель, то как же хорошо будет! 
Каких то новых схем там не предлагается.

Так ведь нету ни двигателя, ни реактора. Ни возможностей собрать все это, и вывести на орбиту. Ничего, кроме реферата от доцента.

Упадет? Полетит? 

Не заведётся.

Цитата: small__virus от 28.10.2023 12:26:291. Второй по значимости из нюансов - энергия на удержание плазмы. ИТЕР не просто так затеяли.
2. Плазма крутится по тору тоже не просто так. Нужно время

Для космических термоядерных двигателей не рассматривают токамаки. Для них подходят открытые линейные ловушки. 
Смотрим институт им Будкера, установка Смола и другие. В линейных ловушках плотности плазмы в 4-10 раз лучше чем токамаках и конструкция проще. Это позволяет жечь не только дейтерий с тритием, но и дейтерий-дейтерий, дейтерий -гелий три и даже в перспективе протон бор 11.
Это или почти безнейтронные реакции или совсем безнейтронные. 
https://ria-ru.turbo…01959.html
https://inp.nsk.su/p…ovke-smola
И вот хороший обзор 5 летней давности:
https://aftershock.news/?q=node/602899

Цитата: small__virus от 28.10.2023 12:26:294. Но самая большая проблема - отвод тепла в космосе. Это даже не проблема - ПРОБЛЕМИЩЕ. А в термояде его (тепла) дофигища....

 
подобный двигатель потребует много рабочего тела ... раза в 3 раз меньше, чем жрд, но существенно больше, чем ионники и прочие эрд ...
 
рабочее тело скорее всего водород ... так что вопрос охлаждения двигателя не стоит так остро ...

Цитата: Фёдор144 от 28.10.2023 16:24:26подобный двигатель потребует много рабочего тела ... раза в 3 раз меньше, чем жрд, но существенно больше, чем ионники и прочие эрд ...
 
рабочее тело скорее всего водород ... так что вопрос охлаждения двигателя не стоит так остро ...

Если такое сделают, то лет через двести. Что вообще очень сомнительно. Ну и?

Цитата: l-mik от 28.10.2023 13:32:47Для космических термоядерных двигателей не рассматривают токамаки. Для них подходят открытые линейные ловушки. 
Смотрим институт им Будкера, установка Смола и другие. В линейных ловушках плотности плазмы в 4-10 раз лучше чем токамаках и конструкция проще. Это позволяет жечь не только дейтерий с тритием, но и дейтерий-дейтерий, дейтерий -гелий три и даже в перспективе протон бор 11.
Это или почти безнейтронные реакции или совсем безнейтронные. 
https://ria-ru.turbo…01959.html
https://inp.nsk.su/p…ovke-smola
И вот хороший обзор 5 летней давности:
https://aftershock.news/?q=node/602899

Смола

Цитата: caSmith от 28.10.2023 22:18:37Если такое сделают, то лет через двести. Что вообще очень сомнительно. Ну и?

 
после ньютона прошло уже 300 лет, а яблоко как тогда падало вниз, так и сейчас ... тоже с термодинамикой и теплопередачей ...