Обсуждение космических программ
9,346,252
41,775
|
DeC ( Слушатель ) |
| 14 июл 2021 20:21:43 |
NASA финансирует еще три компании для проектов по ядерным космическим двигателям
новая дискуссия Новость 634
14 июля 2021
НАСА заключило три новых контракта на разработку технологий ядерных силовых установок для космических полетов. Космическое агентство США совместно с Министерством энергетики (DOE) отобрали три различных предложения по реактору ядерного деления. В нем будет использоваться топливо из низкообогащенного урана. Контракты заключены через Национальную лабораторию Айдахо (INL) Министерства энергетики США, стоимость каждого из них составляет 5 миллионов долларов США.
12-месячные контракты заключены на основе бюджета НАСА на 2021 год. По окончании этого периода INL проведет анализ проектов реакторов и предоставит рекомендации НАСА. Агентство будет использовать эту информацию для создания основы для проектирования и разработки будущих технологий. Финансирование было предоставлено следующим компаниям:
Поэтому в разработке ядерных технологий участвуют несколько компаний, реализующих различные проекты и финансирующих их. Уже в апреле General Atomics получила финансирование в размере 22 миллионов долларов. Наряду с ними финансирование в размере 2,9 млн долларов было выделено компании Lockheed Martin и 2,5 млн долларов - компании Blue Origin. Эти три компании участвуют в проекте DRACO, но пока не сообщается, будут ли эти дополнительные контракты, объявленные сегодня, также частью этого проекта.
Ядерные тепловые двигатели - одна из альтернатив замене химических силовых установок. В идеале они работают так же, как обычная ракета, создавая тягу от выхлопных газов, выбрасываемых в направлении, противоположном направлению движения. Большая разница с химическими двигателями и электродвигателями заключается в производстве этих выхлопных газов. В ядерном тепловом двигателе для нагрева топлива используется небольшой и уникальный реактор деления. Обычно это водород, и он также будет в проектах Sierra Space и GA-EMS. Простая схема атомной тепловой машины. Водород, обозначенный синим цветом, подается в ядерный реактор, красный цвет (окруженный экраном), который нагревает его и выталкивает из сопла желтого цвета.
Как только водород нагревается, он выпускается через сопло, создавая таким образом тягу. Теоретически ядерный тепловой двигатель этого типа может быть в 5-7 раз эффективнее химического двигателя. Точно так же он сможет создать соотношение мощности и веса даже в 10000 раз больше, чем у электродвигателя.
Источник
НАСА заключило три новых контракта на разработку технологий ядерных силовых установок для космических полетов. Космическое агентство США совместно с Министерством энергетики (DOE) отобрали три различных предложения по реактору ядерного деления. В нем будет использоваться топливо из низкообогащенного урана. Контракты заключены через Национальную лабораторию Айдахо (INL) Министерства энергетики США, стоимость каждого из них составляет 5 миллионов долларов США.
12-месячные контракты заключены на основе бюджета НАСА на 2021 год. По окончании этого периода INL проведет анализ проектов реакторов и предоставит рекомендации НАСА. Агентство будет использовать эту информацию для создания основы для проектирования и разработки будущих технологий. Финансирование было предоставлено следующим компаниям:
- BWX Technologies, Inc. из Линчбурга, Вирджиния - эта компания будет сотрудничать с Lockheed Martin.
- General Atomics Electromagnetic Systems из Сан-Диего - Компания будет сотрудничать с X-energy LLC и Aerojet Rocketdyne.
- Ультра безопасные ядерные технологии Сиэтла - они будут сотрудничать с Ultra Safe Nuclear Corporation, Blue Origin, General Electric Hitachi Nuclear Energy, General Electric Research, Framatome и Materion.
Поэтому в разработке ядерных технологий участвуют несколько компаний, реализующих различные проекты и финансирующих их. Уже в апреле General Atomics получила финансирование в размере 22 миллионов долларов. Наряду с ними финансирование в размере 2,9 млн долларов было выделено компании Lockheed Martin и 2,5 млн долларов - компании Blue Origin. Эти три компании участвуют в проекте DRACO, но пока не сообщается, будут ли эти дополнительные контракты, объявленные сегодня, также частью этого проекта.
Ядерные тепловые двигатели - одна из альтернатив замене химических силовых установок. В идеале они работают так же, как обычная ракета, создавая тягу от выхлопных газов, выбрасываемых в направлении, противоположном направлению движения. Большая разница с химическими двигателями и электродвигателями заключается в производстве этих выхлопных газов. В ядерном тепловом двигателе для нагрева топлива используется небольшой и уникальный реактор деления. Обычно это водород, и он также будет в проектах Sierra Space и GA-EMS. Простая схема атомной тепловой машины. Водород, обозначенный синим цветом, подается в ядерный реактор, красный цвет (окруженный экраном), который нагревает его и выталкивает из сопла желтого цвета.
Как только водород нагревается, он выпускается через сопло, создавая таким образом тягу. Теоретически ядерный тепловой двигатель этого типа может быть в 5-7 раз эффективнее химического двигателя. Точно так же он сможет создать соотношение мощности и веса даже в 10000 раз больше, чем у электродвигателя.
Источник
ОТВЕТЫ (12)
|
Волжанин ( Слушатель ) |
| 15 июл 2021 10:26:33 |
Цитата: DeC от 14.07.2021 20:21:43
По идее тупиковая ветвь космической отрасли.
///Теоретически ядерный тепловой двигатель этого типа может быть в 5-7 раз эффективнее химического двигателя.///
Хрень! Скорость истечения рабочего газа и удельный импульс (расход топлива при одинаковой тяге) у ядерного теплового двигателя всего в 2 раза выше, чем у химии. Т.е. им требуется увеличить скорость истечения ещё в 3 раза относительно существующих параметров, и тогда только они достигнут желаемой эффективности (в 5-7 выше раз по сравнению с химическим). Что просто не реально. Тепловые нагрузки на конструкции таких двигателей итак на пределе.
С Земли взлетать на таком двигателе нельзя, как минимум по соображениям радиационной безопасности.
Какие плюсы.
Возможный взлёт с Луны, хотя в месте старта там всё должно фонить.
И самый главный плюс - возможная дозаправка в космосе рабочим газом водородом.
Такая деятельность напоминает анекдот про пьяного, который искал кошелёк под фонарём.
- А где потерял?
- Да там, под забором.
- А чё под фонарём ищешь?
- Так здесь светлее, искать удобнее.
Полноценное освоение космоса возможно только на электроракетных двигателях с ядерной силовой установкой, которую разрабатывает Россия.
|
xolod ( Слушатель ) |
| 15 июл 2021 13:09:37 |
Цитата: DeC от 14.07.2021 20:21:43
Вопрос не Вам лично. Но по этой же тематике знатокам.
Вот предположим есть в космосе атомный реактор. Что, если вообще не делать ни систем преобразования ни тепловых двигателей ни электро, теряя на их КПД, а просто экранировать реактор с одной стороны, а с другой позволить свободно вылетать нейтронам? Вот они пусть и создают реактивную тягу. С одной стороны с такой "реактивной струей" УИ должен быть огромный, но с другой стороны это и не фотонная ракета - нейтроны все-таки частицы повесомее. Кто-нибудь, интересно, пробовал считать подобный пепелац? Или тоже самое но если вместо атомного реактора взять токамак.
|
Senya ( Слушатель ) |
| 15 июл 2021 14:45:08 |
Цитата: Игорь_ от 15.07.2021 14:11:28
Но можно попробовать ответить и на изначальный вопрос.
Пусть у нас есть реактор тепловой мощностью 1 мегаватт.
Из расчёта 200 МэВ на распад и 1 эВ= 1.6е-19 Дж должно происходить примерно 3.13е16 распадов в секунду. Не будем мелочиться и примем 3 нейтрона на распад, итого 10^17. При массе 1 нейтрона 1,67е-27 кг, получаем 1,67е-10 кг нейтронов в секунду со скоростью 2000 км/с (и пусть все они волшебным образом летят в одну сторону). Из закона сохранения импульса скорость реактора массой в 1 тонну изменится за секунду на 3e-7 м/с. вспомнив, что в году примерно пи на 10^7 секунд, впадаем в уныние.
Но ядерный реактор крайне невыгоден в этом плане, почти всю энергию в нём уносят обломки ядра. Для термоядерной реакции ситуация должна быть на пару десятичных порядков поприятнее. Но до "Хиуса" Стругацких не хватает малости - абсолютного отражателя.
|
|
fzr1000 ( Слушатель ) |
| 15 июл 2021 16:29:25 |
Цитата: Senya от 15.07.2021 14:45:08
Я не спец, но до сих пор в космосе проблема была с охлаждением. Тех же электрических систем на спутниках. А вы хотите целый, понимаешь, реактор оставить без охлаждения
Или я не так понял?
|
|
Senya ( Слушатель ) |
| 15 июл 2021 16:40:00 |
Цитата: fzr1000 от 15.07.2021 16:29:25
Ну не совсем так
Я не рассматриваю это как основу какой либо реальной конструкции ни сейчас ни в далёком будущем. Просто прикинул, что суммарный импульс всех нейтронов деления очень и очень мал.
|
|
navi2 ( Слушатель ) |
| 15 июл 2021 17:01:35 |
Цитата: fzr1000 от 15.07.2021 16:29:25
Охлаждать придётся парус-мишень, который и примет импульс движения и к которому на верёвочках будет привязан источник нейтронов.
Нейтрон должен быть утилизирован с его энергией движения. В парусе! Или броне, как Вам больше нравится. Энергия кинетическая нейтрона должна быть чем-то поглощена и превращена в импульс движения.
Остальное просто улетит в космос, который в данной постановке абсолютно бесконечен, т.е. ответа не прилетит.
На этой разнице и будет тяга.
Вопрос - Что будет с атомами паруса/брони, в которые будут попадать нейтроны на времени полёта?
|
|
ленивый черепах ( Слушатель ) |
| 15 июл 2021 19:54:09 |
Цитата: navi2 от 15.07.2021 17:01:35
=
Не знаю, правильно ли я вас понял, но если правильно, то на самом деле, все наоборот. Тяга создается нейтронами, улетающими в бесконечность, (назад) а нейтроны улетающие (вперед) к парусу и вязнувшие в нем, только нагревают конструкцию.
=
Цитата: navi2 от 15.07.2021 17:01:35
=
Будет создаваться таблица Менделеева, наверное.
|
|
Senya ( Слушатель ) |
| 15 июл 2021 20:00:05 |
Свой импульс они передадут парусу обязательно. На нагрев пойдёт разница между первоначальной энергией нейтрона и суммарной добавочной энергией атомов мишени после его поглощения. 99,...% на нагрев, доли процента на разгон.
Ну это святое.
Пусть не вся и не сразу.
|
slavae ( Слушатель ) |
| 15 июл 2021 23:34:31 |
Цитата: navi2 от 15.07.2021 17:01:35
Заманчивая идея, типа Мюнхгаузена - толкать себя же, опираясь на себя ))
|
|
xolod ( Слушатель ) |
| 16 июл 2021 18:09:20 |
Цитата: Senya от 15.07.2021 14:45:08
Можно прикинуть подойдя с другой стороны. (чисто теоретически)
Пусть есть атом U235. Допустим, поле распада один нейтрон вылетает и летит куда-то там со скоростью 2000 км/с. Посмотрим на систему оставшихся частиц продуктов распада. Их центр масс будет двигаться в противоположном направлении. Соотношение скоростей будет 1 к 234.. Т.е. примерно со скоростью 8 км/с. Т.е. абсолютно чисто гипотетически если взять кусок чистого урана 235 и по одному нейтрону от каждого деления направлять в одном направлении, то оставшийся кусок(если каким-то образом, мы же пока чисто умозрительно рассматриваем, сохранить продукты деления цельно вместе) разгоним до этой скорости в противоположном направлении. Если же распад делать не одномоментно а также умудриться удалять продукты распада, осколки деления из него, так чтобы кусок по ходу разгона терял в массе (так же ракета теряет в массе с расходом топлива), то разогнаться можно гораздо сильнее.