Nuklearenergie am Weltraum. Atombeschleunigungsimpulser

D'Iddie fir d'Nuklearenergie ze benotzen fir Raumschëffer ze propagéieren an se an zukünfteg extraterrestresch Basen oder Siedlungen ze benotzen sinn net nei. Viru kuerzem sinn se an enger neier Welle komm, a wéi se e Feld vu grousser Kraaft Rivalitéit ginn, gëtt hir Ëmsetzung méi wahrscheinlech.

D'NASA an den US Department of Energy hunn eng Sich ënner Händlerfirmen ugefaang Projete vun Atomkraaftwierker um Mound a Mars. Dëst soll laangfristeg Fuerschung a vläicht souguer Siidlungsprojeten ënnerstëtzen. D'Zil vun der NASA ass et fäerdeg ze hunn fir de Start bis 2026. D'Planz muss komplett fabrizéiert a montéiert op der Äerd an dann fir Sécherheet getest ginn.

Anthony Calomino, den Direkter vun der Nukleartechnologie vun der NASA bei der Space Technology Administration, sot dat De Plang ass en XNUMX-Kilowatt Nuklear Spärungssystem z'entwéckelen, dee schlussendlech gestart an um Mound gesat gëtt. (1). Et muss mat der Moundlander integréiert ginn an de Booster wäert et huelen Moundëmlafbunn. Loader bréngt dann de System op d'Uewerfläch.

Et gëtt erwaart datt et bei der Arrivée op der Plaz direkt prett ass fir ze bedreiwen, ouni de Besoin fir zousätzlech Montage oder Konstruktioun. D'Operatioun ass eng Demonstratioun vun de Méiglechkeeten a wäert de Startpunkt sinn fir d'Léisung an Derivate ze benotzen.

"Wann d'Technologie während enger Demonstratioun validéiert gouf, kënnen zukünfteg Systemer opskaléiert ginn oder verschidde Geräter kënne zesumme fir laangfristeg Missiounen op de Mound a méiglecherweis op de Mars benotzt ginn", erkläert de Calomino op CNBC. "Véier Unitéiten, jidderee vun deenen 10 Kilowatt Elektrizitéit produzéiert, wäerte genuch Kraaft ubidden en Outpost um Mound oder Mars opzestellen.

D'Kapazitéit fir grouss Quantitéiten un Elektrizitéit op der Uewerfläch vun de Planéiten ze generéieren mat engem Buedembaséierte Spaltungssystem erlaabt grouss Fuerschung, mënschlech Outposten a Ressourcen op der Plaz ze benotzen, wärend d'Méiglechkeet vun der Kommerzialiséierung erlaabt.

Wéi wäert et funktionéieren Atomkraaftwierk? E bësse beräichert Form nuklear Brennstoff Wëllkraaft nuklear Kär... Kleng Atomreakter et wäert Hëtzt generéieren, déi an d'Energiekonvertéierungssystem transferéiert gëtt. D'Kraaftkonversiounssystem besteet aus Motore entwéckelt fir op Reaktorhëtzt ze lafen anstatt brennbarem Brennstoff. Dës Motore benotzen Hëtzt, konvertéieren se an Elektrizitéit, déi bedingt a verdeelt gëtt op d'Benotzerausrüstung op der Uewerfläch vum Mound a Mars. D'Methode vun der Hëtztofléisung ass wichteg fir déi richteg Operatiounstemperatur vun den Apparater z'erhalen.

Atomkraaftwierk gëtt elo als déi eenzeg raisonnabel Alternativ ugesinn, wou Solarenergie, Wand an Waasserkraaft sinn net einfach verfügbar. Um Mars, zum Beispill, variéiert d'Stäerkt vun der Sonn staark mat de Joreszäiten, a periodesch Stëbsstuerm kënne Méint daueren.

Op de Mound kale Mound d'Nuecht dauert 14 Deeg, mat Sonneliicht variéiert staark no bei de Pole a fehlt vun de permanente Schied Krateren. An esou schwieregen Konditiounen ass et schwéier Energie aus Sonneliicht ze kréien, a Brennstoffversuergung ass limitéiert. Surface Spaltungsenergie bitt eng einfach, zouverlässeg an effizient Léisung.

Anescht wéi Buedem Reaktorenet ass keng Absicht de Brennstoff ze läschen oder ze ersetzen. Um Enn vun der 10-Joer Missioun gëtt et och e Plang fir eng sécher Ofbau vun der Ariichtung. "Um Enn vu sengem Liewensdauer gëtt de System ausgeschalt, an de Stralungsniveau wäert graduell erofgoen op e Niveau dee sécher ass fir den Zougang an d'Operatioun vum Mënsch", erkläert Calomino. "Offallsystemer kënnen op eng Fernlagerplaz geréckelt ginn, wou se d'Crew oder d'Ëmwelt net a Gefor bréngen."

Kleng, liicht, awer effizient Reaktor, an héich Nofro

Wéi d'Erfuerschung vum Weltraum entwéckelt, geet et eis scho ganz gutt mat Atomenergie Generatioun Systemer op enger klenger Skala. Esou Systemer hunn laang onbemannt Raumschëffer ugedriwwen, déi op déi wäit Strecke vum Sonnesystem reesen.

Am Joer 2019 ass d'nuklear ugedriwwen New Horizons Raumschëff duerch de wäitsten Objet, deen jeemools vu noer Distanz gesi gouf, Ultima Thule, wäit iwwer Pluto an enger Regioun bekannt als de Kuiper Belt geflunn. Hien hätt et net ouni Atomkraaft gemaach. Sonnenenergie ass net a genuch Stäerkt ausserhalb der Ëmlafbunn vum Mars verfügbar. Chemesch Quelle daueren net laang well hir Energiedicht ze niddreg ass an hir Mass ze grouss ass.

Benotzt op laang Streck Missiounen radiothermesch Generatoren (RTG) benotzt de Plutoniumisotop 238Pu, deen ideal ass fir permanent Hëtzt aus natierleche radioaktiven Zerfall ze generéieren andeems Alpha-Partikelen emittéieren, déi dann an Elektrizitéit ëmgewandelt ginn. Seng 88 Joer Hallefzäit bedeit datt et eng laangfristeg Missioun wäert déngen. Wéi och ëmmer, RTGs kënnen net déi héich spezifesch Kraaft ubidden, déi fir laang Missiounen néideg ass, méi massiv Schëffer, fir net extraterrestresch Basen ze ernimmen.

Eng Léisung, zum Beispill, fir eng explorativ Präsenz a méiglecherweis eng Siidlung um Mars oder de Mound kéint kleng Reakterentwerfer sinn, déi d'NASA fir e puer Joer getest huet. Dës Apparater sinn bekannt als Kilopower Spaltung Energie Projet (2), sinn entwéckelt fir elektresch Kraaft vun 1 bis 10 kW ze liwweren a kënnen als koordinéiert Moduler konfiguréiert ginn fir d'Propulsiounssystemer z'ënnerstëtzen oder d'Fuerschung, d'Mining oder d'Kolonien op alien Weltraumkierper z'ënnerstëtzen.

Wéi Dir wësst, ass d'Mass wichteg am Weltraum. Reakter Kraaft et soll d'Gewiicht vun engem Moyenne Gefier net däerfte. Wéi mir wëssen, zum Beispill, aus enger rezenter Emissioun SpaceX Falcon Heavy Rakéitenen Auto an de Weltraum ze lancéieren ass momentan keen technesche Problem. Sou kënne Liichtreaktoren einfach an d'Ëmlafbunn ëm d'Äerd an doriwwer eraus gesat ginn.

2. XNUMX kilowatt KIlopower Reaktor Prototyp.

Rakéit mat Reakter hëlt Hoffnungen an Ängscht

Fréiere NASA Administrateur Jim Bridenstine hien huet vill Mol ënnerstrach Virdeeler vun nuklear thermesch Motore, bäigefüügt datt méi Kraaft an der Ëmlafbunn méiglecherweis d'Ëmlafbunn erlaaben kéint am Fall vun engem Anti-Satellit-Waffenattack erfollegräich z'evitéieren.

Reaktoren an der Ëmlafbunn si kéinten och mächteg militäresch Laser Muecht, déi och vun groussen Interessi fir US Autoritéiten ass. Wéi och ëmmer, ier en nuklear Rakéitemotor säin éischte Fluch mécht, muss d'NASA seng Gesetzer änneren fir nuklear Materialien an de Weltraum ze kréien. Wann dat stëmmt, da soll no dem Plang vun der NASA den éischte Fluch vun engem Atommotor am Joer 2024 stattfannen.

Wéi och ëmmer, d'USA schéngen hir Nuklearprojeten ze sprangen, besonnesch nodeems Russland e Joerzéngt laange Programm ugekënnegt huet fir eng zivil nuklear ugedriwwe Raumschëff ze bauen. Si waren eemol den onbestriddene Leader an der Weltraumtechnologie.

An de 60er Joren haten d'USA e Projet fir d'Orion Puls-Puls-Atomrakéit, déi sou staark sollt sinn, datt et erlaabt ass. ganz Stied an de Weltraum ze réckelena souguer e bemannte Fluch op Alpha Centauri maachen. All déi al Fantasie-amerikanesch Serie sinn zanter de 70er Joren um Regal.

Et ass awer Zäit dat aalt Konzept ofzestauben. Atommotor am Weltraumhaaptsächlech well Konkurrenten, an dësem Fall haaptsächlech Russland, viru kuerzem groussen Interessi un dëser Technologie gewisen hunn. Eng nuklear thermesch Rakéit kéint d'Fluchzäit op de Mars an d'Halschent reduzéieren, vläicht souguer op XNUMX Deeg, wat heescht datt Astronauten manner Ressourcen a manner Stralungslaascht op d'Crew verbrauchen. Zousätzlech, wéi et schéngt, gëtt et keng esou Ofhängegkeet vu "Fënsteren", dat heescht, d'Wiederholung vum Mars op d'Äerd all puer Joer.

Et besteet awer e Risiko, deen och de Fait enthält, datt de Reaktor u Bord eng zousätzlech Stralungsquell wier an enger Situatioun, wou de Weltraum schonn eng grouss Bedrohung vun dëser Natur dréit. Dat ass net alles. Nuklear thermesch Motor et kann net an der Äerdatmosphär gestart ginn aus Angscht virun enger méiglecher Explosioun a Kontaminatioun. Dofir sinn normal Rakéite fir de Start virgesinn. Dofir sprange mir net déi deierste Stuf iwwer, déi mam Start vun der Mass an d'Ëmlafbunn vun der Äerd ass.

NASA Fuerschungsprojet genannt BÄR (Nuclear Thermal Rocket Environmental Simulator) ass e Beispill vun den Efforten vun der NASA fir zréck op den nuklearen Propulsioun. Am Joer 2017, ier et iwwer e Retour an d'Technologie geschwat gouf, huet d'NASA BWX Technologies en dräi Joer $ 19 Milliounen Kontrakt ausgezeechent fir d'Brennstoffkomponenten an d'Reaktoren ze entwéckelen déi fir de Bau gebraucht ginn. nuklear Motor. Ee vun den neiste Raumnuklear Propulsiounskonzepter vun der NASA ass de Swarm-Probe ATEG Reactor, SPEAR(3), deen erwaart gëtt en neie liichte Reaktormoderator a fortgeschratt thermoelektresch Generatoren (ATEGs) ze benotzen fir d'Gesamtkärmass wesentlech ze reduzéieren.

Dëst erfuerdert d'Senkung vun der Operatiounstemperatur an d'Senkung vum Gesamtkraaftniveau vum Kär. Wéi och ëmmer, déi reduzéiert Mass wäert manner Propulsiounskraaft erfuerderen, wat zu engem klengen, preiswerten, nuklear ugedriwwenen elektresche Raumschëff resultéiert.

3. Visualiséierung vun der Sonde entwéckelt am Kader vum Swarm-Probe Enabling ATEG Reactor Projet.

Anatoly PerminovDat huet de Chef vun der Federal Space Agency vu Russland matgedeelt. wäert eng nuklear ugedriwwen Raumschëff fir déif Raumfaart entwéckelen, bitt seng eege, originell Approche. De virleefegen Design gouf bis 2013 fäerdeg gemaach, an déi nächst 9 Joer si fir Entwécklung geplangt. Dëse System soll eng Kombinatioun vun Atomkraaftwierker mat engem Ion-Propulsiounssystem sinn. Hot Gas bei 1500 ° C aus dem Reakter soll eng Turbine dréinen, déi e Generator dréit, deen Elektrizitéit fir den Ionenmotor generéiert.

Laut Perminov, den Drive wäert fäeg sinn eng bemannt Missioun op de Mars z'ënnerstëtzenan Astronaute konnten dank Atomkraaft 30 Deeg um Roude Planéit bleiwen. Am Ganzen géif e Fluch op de Mars mat engem Atommotor a konstanter Beschleunegung sechs Wochen amplaz vun aacht Méint daueren, wann een e Schub 300 Mol méi grouss ass wéi dee vun engem chemesche Motor.

Allerdéngs ass net alles sou glat am russesche Programm. Am August 2019 ass e Reakter zu Sarov, Russland um Ufer vum Wäissen Mier explodéiert, deen Deel vun enger Rakéitemotor an der Ostsee war. flëssege Brennstoff. Et ass net gewosst, ob dës Katastroph mat dem russesche nuklear-Propulsiounsforschungsprogramm verbonnen ass, deen uewen beschriwwen ass.

Sécherlech awer en Element vun der Rivalitéit tëscht den USA a Russland, a méiglecherweis China um Buedem Notzung vun Atomenergie am Weltraum gëtt d'Fuerschung e staarke beschleunegen Impuls.