Революция в космических полетах: что известно о необычном ядерном двигателе на жидком уране

Исследование опубликовано в журнале Acta Astronautica, пишет Interesting Engineering.

Новый ядерный ракетный двигатель

Американские ученые создали предварительную версию нового ядерного двигателя, который позволит значительно ускорить полеты к другим планетам Солнечной системы. Пока что это двигатель не является полноценным прототипом и продолжается его дальнейшая разработка. Тем не менее ученые достигли значительного прогресса.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Центробежный ядерный двигатель (CNTR), разработка которого продолжается, является разновидностью ядерного ракетного двигателя, но он работает на жидком уране. Новый ядерный двигатель, как говорят ученые, должен обеспечить в два раза больший удельный импульс по сравнению с другими ядерными ракетными двигателями, которые сейчас находятся в разработке и предназначены для быстрых полетов в космосе.

• Удельный импульс — это мера эффективности ракетного двигателя, показывающая, сколько тяги создается на единицу расхода топлива. Более высокий удельный импульс означает, что двигатель более эффективно использует топливо для создания тяги. В основном, удельный импульс измеряется в секундах.

Ядерные двигатели должны заменить традиционные химические ракетные двигатели, ведь они более эффективные и позволяют развивать большую скорость полета. Например, в NASA сейчас идет разработка ядерного ракетного двигателя с удельным импульсом примерно 900 секунд. Это примерно в 2 раза больше, чем у химических ракетных двигателей.

Центробежный ядерный двигатель использует жидкое урановое топливо вместо твердого топлива в традиционных конструкциях ядерных двигателей и должен обеспечить удельный импульс на уровне 1500 секунд. Это позволит космическим кораблям значительно увеличить скорость при сохранении аналогичного уровня тяги.

В конструкции CNTR расплавленное урановое топливо быстро вращается в центрифуге. Водородный газ перемещается через горячую жидкость и выбрасывается через сопло для создания тяги.

Ученые говорят, что основное отличие CNTR от традиционных ядерных двигателей состоит в том, что вместо использования твердого топлива используется жидкое топливо, содержащееся во вращающихся цилиндрах под действием центробежной силы.

Проблемы с новым ядерным двигателем

Но разработка нового ядерного двигателя сопряжена со значительными инженерными проблемами. Хотя ученые достигли прогресса в управлении ядерными реакциями двигателя. Добавление эрбия-167 призвано помочь стабилизировать внутренние температуры. Ученые также сообщили, что побочные продукты ядерного деления, такие как ксенон и самарий, могут негативно повлиять на ядерную реакцию, если их не удалить должным образом. Над этим сейчас работают ученые.

Пока что эксперименты показывают, что ядерный двигатель может обеспечить удельный импульс на уровне 1512 секунд в идеальных условиях. Для достижения этого потребуется больше центрифуг и более высокие скорости вращения, чем в оригинальной конструкции.

Также ученым нужно понять, как предотвратить утечки уранового топлива через сопло с водородным топливом. Значительная потеря урана может снизить удельный импульс двигателя на 30%. По словам ученых, перед созданием полноценного прототипа нужно провести еще доработки и оптимизацию CNTR.

Авторы исследования говорят, что этот двигатель может произвести революцию в космических полетах, ведь может позволить перемещаться в 2 раза быстрее по космосу, чем предполагают другие конструкции ядерных ракетных двигателей.

Ядерный ракетный двигатель – это быстрый полет на Марс и другие планеты

• Ядерный ракетный двигатель использует энергию ядерной реакции для нагрева рабочего тела и создания тяги, в отличие от химических ракетных двигателей, где тяга создается за счет сгорания топлива.
• В основе ядерного ракетного двигателя лежит принцип нагрева рабочего тела, обычно водорода, до очень высоких температур ядерным реактором, а затем его выбрасывание через сопло для создания тяги.
• Главное преимущество таких двигателей – это более высокий удельный импульс. Это означает, что для создания той же тяги, что и у химических ракетных двигателей, ядерный двигатель потребляет меньше топлива.
• В отличие от химических двигателей ядерным двигателям не требуется окислитель, так как для нагрева не происходит горения. Это значительно снижает массу ракеты или космического корабля.
• Ядерные ракетные двигатели рассматриваются как перспективная технология для быстрых полетов на Марс и более далекие планеты. Эти двигатели позволят значительно сократить время полета и уменьшить начальную массу космического корабля.

Также Фокус писал о новой ядерном электрическом двигателе, который позволит в 6 раз быстрее долететь до Марса.

Еще Фокус писал о том, что астрономы увидели необычное убийство звезды во время столкновения галактик. Ученые обнаружили как сверхмассивная черная дыра разорвала на части звезду, но это лишь второе подобное событие, которое наблюдалось при столкновении галактик.