Предыдущая публикация
::: Как ядерный ракетный двигатель НАСА поможет раскрыть тайны Солнечной системы
НАСА и американские военные планируют испытать в космосе ракетный двигатель с ядерной силовой установкой уже в 2027 году, что может произвести революцию в космических путешествиях в ближайшие десятилетия.Два агентства будут работать над ядерным тепловым ракетным двигателем - технологией, которую НАСА хочет использовать для отправки людей на Марс в начале 2040-х годов. Однако тестовая миссия, рассчитанная на полет в пределах лунной орбиты, или программа DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations), не будет пилотируемой.
Сторонники ракет с ядерным двигателем уже давно подчеркивают их преимущества: они позволяют космическим кораблям двигаться быстрее, перевозить более тяжелые грузы и людей, использовать топливо более эффективно, чем современные ракеты на химическом топливе. В последнее время эта идея обрела новую жизнь, в этом году на проект ядерного двигателя было выделено 110 миллионов долларов.
Инженеры говорят, что ядерная тепловая ракета может сократить время полета астронавтов на Марс с девяти месяцев до двух.
Кредит: НАСА
-------------------
Многие обычные люди мало знают об этой технологии и могу опасаться по поводу ядерных катастроф. Однако, руководители НАСА и оборонных ведомств утверждают, что ракета будет безопасна для людей на Земле, а также, в конечном итоге, сделает космические путешествия более безопасными для астронавтов: более быстрые полеты означают, что они будут меньше подвергаться воздействию вредного космического излучения.
На конференции Американского института аэронавтики и астронавтики, в Вашингтоне, округ Колумбия, где в начале января 2023 г. было объявлено о новом сотрудничестве, ведущий, возможно, озвучил то, что тревожит многих, когда сказал: "Очевидно, что общественность скажет: «Вы собираетесь разместить ядерный реактор над нашей головой?».
«Наша технология предусматривает работу с радиактивным материалом в космосе, мы разработали весь процесс таким образом, чтобы он был безопасным», - сказала Стефани Томпкинс, директор Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов, научно-исследовательского подразделения вооруженных сил, которое руководит всей программой. «Во многом причина того, что мы делаем это в космосе, заключается в том, что это безопаснее, чем делать это на Земле».
Как ракеты с ядерными двигателями изменят космические путешествия?
Эксперты описали для ресурса Mashable (на чьем портале размещена статья) ракеты с ядерным двигателем как технологический скачок, на уровне перехода от карет с лошадьми к паровозу или от стационарного телефона к смартфону. В настоящее время, для достижения планет Солнечной системы космическими аппаратами, используется метод гравитационного ускорения (flyby), причем иногда приходится ждать годами, пока планеты на своих орбитах выстроятся в нужное положение в правильное время. Но ядерная энергия избавит миссии от необходимости ждать иногда годами, пока орбиты выстроятся в нужное положение в правильное время.
«С помощью ЯРД (ядерный ракетный двигатель) вы открываете внешнюю Солнечную систему для научных исследований. Вам не придется ждать подходящего момента. У вас будут возможности запуска каждый год», - сказал Дейл Томас, заместитель директора Центра разработки двигателей университета Алабамы в Хантсвилле «И, кстати, поскольку мы говорим о прямых траекториях, вы доберетесь туда примерно за половину того времени, которое тратится сейчас».
По словам инженеров, с ядерной тепловой силовой установкой полет на Марс может занять всего два месяца вместо девяти, в зависимости от выбранного пути. Сокращение времени полета даст преимущество в том, что будут уменьшены обязательные запасы, необходимые для такого путешествия, а это большая экономия веса.
https://youtu.be/U1g2aSj9ZTc
Кредит: НАСА
-------------------
Многие обычные люди мало знают об этой технологии и могу опасаться по поводу ядерных катастроф. Однако, руководители НАСА и оборонных ведомств утверждают, что ракета будет безопасна для людей на Земле, а также, в конечном итоге, сделает космические путешествия более безопасными для астронавтов: более быстрые полеты означают, что они будут меньше подвергаться воздействию вредного космического излучения.
На конференции Американского института аэронавтики и астронавтики, в Вашингтоне, округ Колумбия, где в начале января 2023 г. было объявлено о новом сотрудничестве, ведущий, возможно, озвучил то, что тревожит многих, когда сказал: "Очевидно, что общественность скажет: «Вы собираетесь разместить ядерный реактор над нашей головой?».
«Наша технология предусматривает работу с радиактивным материалом в космосе, мы разработали весь процесс таким образом, чтобы он был безопасным», - сказала Стефани Томпкинс, директор Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов, научно-исследовательского подразделения вооруженных сил, которое руководит всей программой. «Во многом причина того, что мы делаем это в космосе, заключается в том, что это безопаснее, чем делать это на Земле».
Как ракеты с ядерными двигателями изменят космические путешествия?
Эксперты описали для ресурса Mashable (на чьем портале размещена статья) ракеты с ядерным двигателем как технологический скачок, на уровне перехода от карет с лошадьми к паровозу или от стационарного телефона к смартфону. В настоящее время, для достижения планет Солнечной системы космическими аппаратами, используется метод гравитационного ускорения (flyby), причем иногда приходится ждать годами, пока планеты на своих орбитах выстроятся в нужное положение в правильное время. Но ядерная энергия избавит миссии от необходимости ждать иногда годами, пока орбиты выстроятся в нужное положение в правильное время.
«С помощью ЯРД (ядерный ракетный двигатель) вы открываете внешнюю Солнечную систему для научных исследований. Вам не придется ждать подходящего момента. У вас будут возможности запуска каждый год», - сказал Дейл Томас, заместитель директора Центра разработки двигателей университета Алабамы в Хантсвилле «И, кстати, поскольку мы говорим о прямых траекториях, вы доберетесь туда примерно за половину того времени, которое тратится сейчас».
По словам инженеров, с ядерной тепловой силовой установкой полет на Марс может занять всего два месяца вместо девяти, в зависимости от выбранного пути. Сокращение времени полета даст преимущество в том, что будут уменьшены обязательные запасы, необходимые для такого путешествия, а это большая экономия веса.
https://youtu.be/U1g2aSj9ZTc
00:52
Почему США прекратили испытания ракет с ядерными двигателями?
Последние испытания ядерного теплового ракетного двигателя в США были проведены более 50 лет назад. В то время Лос-Аламосская национальная лаборатория в Нью-Мексико помогала создавать ядерные ракеты для программы НАСА «Проект Ровер». Программа завершилась в 1972 году, когда президент Ричард Никсон принял политическое решение сократить финансирование разработки пилотируемых полетов на Марс и вместо этого сосредоточить расходы на программе Space Shuttle и исследованиях на низкой околоземной орбите.
Последние испытания ядерного теплового ракетного двигателя в США были проведены более 50 лет назад. В то время Лос-Аламосская национальная лаборатория в Нью-Мексико помогала создавать ядерные ракеты для программы НАСА «Проект Ровер». Программа завершилась в 1972 году, когда президент Ричард Никсон принял политическое решение сократить финансирование разработки пилотируемых полетов на Марс и вместо этого сосредоточить расходы на программе Space Shuttle и исследованиях на низкой околоземной орбите.
Kiwi-A Prime — один из серии атомных реакторов для изучения возможности ядерных ракетных двигателей в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико. Реактор, разработанный Лос-Аламосской научной лабораторией для Комиссии по атомной энергии США, прошел очень успешный запуск на полную мощность 8 июля 1960 года на испытательном полигоне Невады в Джекасс-Флэтс, штат Невада.
---------------------
Создаваемый сейчас в США ядерный ракетный двигатель будет прокачивать жидкий водород через реактор, где атомы урана будут расщепляться и выделять тепло. Этот процесс, известный как деление, превращает водород в газ и выбрасывает его через сопло, создавая тягу для движения космического корабля.
В разработке этой технологии сегодня «переломным моментом» является новый вид урана, который не считается оружейным материалом. Это открывает возможность для коммерческих космических компаний работать с побочными продуктами после тестовой миссии, сказала Пэм Мелрой, заместитель главы НАСА.
Но этот низкообогащенный уран представляет собой одну из самых больших проблем для НАСА. Материалы, находящиеся в непосредственном контакте с топливом реактора, должны выдерживать температуру свыше 2500 градусов по Цельсию, что составляет примерно половину температуры поверхности Солнца.
---------------------
Создаваемый сейчас в США ядерный ракетный двигатель будет прокачивать жидкий водород через реактор, где атомы урана будут расщепляться и выделять тепло. Этот процесс, известный как деление, превращает водород в газ и выбрасывает его через сопло, создавая тягу для движения космического корабля.
В разработке этой технологии сегодня «переломным моментом» является новый вид урана, который не считается оружейным материалом. Это открывает возможность для коммерческих космических компаний работать с побочными продуктами после тестовой миссии, сказала Пэм Мелрой, заместитель главы НАСА.
Но этот низкообогащенный уран представляет собой одну из самых больших проблем для НАСА. Материалы, находящиеся в непосредственном контакте с топливом реактора, должны выдерживать температуру свыше 2500 градусов по Цельсию, что составляет примерно половину температуры поверхности Солнца.
Технические специалисты готовят к испытаниям сопло для одного из первых ядерного реактора Киви в середине 60-х гг.
-------------
Первая фаза проекта Rover, Kiwi, была названа в честь одноименной нелетающей птицы из Новой Зеландии, поскольку ракетные двигатели Kiwi также не предназначались для полета. Их функция заключалась в проверке конструкции и проверке поведения используемых материалов. В рамках программы «Киви» была разработана серия ядерных двигателей для нелетающих испытаний, при этом основное внимание уделялось совершенствованию технологии реакторов с водородным охлаждением. Всего с 1959 по 1964 год было построено и испытано восемь реакторов. Считалось, что Киви послужил доказательством концепции ядерных ракетных двигателей.
Безопасны ли ракеты с ядерными двигателями?
С точки зрения безопасности, инженеры гарантируют, что ядерные двигатели вообще не будут использоваться на стартовой площадке. На самом деле, это одно из самых распространенных заблуждений относительно данной технологии. В рамках гибридного подхода химические ракеты будут выводить космический корабль с Земли. Затем, когда корабль поднимется на высоту от 650 до 2000 километров, что намного выше орбиты Международной космической станции, в дело вступят ядерные двигатели. Это необходимо для того, чтобы продукты реакции двигателя перестали быть радиоактивным к тому времени, когда они снова попаду в атмосферу Земли, сказала Мелрой.
Если по какой-то причине стартовая ракета с химическим двигателем взорвется, а ядерный двигатель окажется в океане, ядерное оборудование все равно не сможет «дойти до критического состояния», отметил Томас. Ядерный двигатель в космосе не заработает, пока не достигнет нужной орбиты.
Возможно, самые большие риски для безопасности возникают во время наземных испытаний, важного шага перед запуском. Инженерам потребуются огромные сооружения, которых еще не существует, для улавливания продуктов переработки двигателя - выхлопные газы. Эта рекомендация содержится в независимом докладе, который НАСА запросило у Национальных академий для изучения ядерных двигателей в 2021 году. Строительство новых или модификация существующих закрытых испытательных полигонов может обойтись в миллиарды долларов.
-------------
Первая фаза проекта Rover, Kiwi, была названа в честь одноименной нелетающей птицы из Новой Зеландии, поскольку ракетные двигатели Kiwi также не предназначались для полета. Их функция заключалась в проверке конструкции и проверке поведения используемых материалов. В рамках программы «Киви» была разработана серия ядерных двигателей для нелетающих испытаний, при этом основное внимание уделялось совершенствованию технологии реакторов с водородным охлаждением. Всего с 1959 по 1964 год было построено и испытано восемь реакторов. Считалось, что Киви послужил доказательством концепции ядерных ракетных двигателей.
Безопасны ли ракеты с ядерными двигателями?
С точки зрения безопасности, инженеры гарантируют, что ядерные двигатели вообще не будут использоваться на стартовой площадке. На самом деле, это одно из самых распространенных заблуждений относительно данной технологии. В рамках гибридного подхода химические ракеты будут выводить космический корабль с Земли. Затем, когда корабль поднимется на высоту от 650 до 2000 километров, что намного выше орбиты Международной космической станции, в дело вступят ядерные двигатели. Это необходимо для того, чтобы продукты реакции двигателя перестали быть радиоактивным к тому времени, когда они снова попаду в атмосферу Земли, сказала Мелрой.
Если по какой-то причине стартовая ракета с химическим двигателем взорвется, а ядерный двигатель окажется в океане, ядерное оборудование все равно не сможет «дойти до критического состояния», отметил Томас. Ядерный двигатель в космосе не заработает, пока не достигнет нужной орбиты.
Возможно, самые большие риски для безопасности возникают во время наземных испытаний, важного шага перед запуском. Инженерам потребуются огромные сооружения, которых еще не существует, для улавливания продуктов переработки двигателя - выхлопные газы. Эта рекомендация содержится в независимом докладе, который НАСА запросило у Национальных академий для изучения ядерных двигателей в 2021 году. Строительство новых или модификация существующих закрытых испытательных полигонов может обойтись в миллиарды долларов.
Тестовый макет в Центре космических полетов НАСА имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, испытывает образцы ядерного ракетного топлива.
--------------
По словам Роджера Майерса, консультанта по аэрокосмической отрасли, сопредседателя исследования Национальных академий, безопасные испытательные стенды - это то, чего не было несколько десятилетий назад, когда инженеры работали над ранними версиями этих ядерных двигателей.
«Правительство США запускало ядерные ракетные двигатели в пустыне в Неваде ночью, в конце 1960-х и начале 70-х годов, и они запускали их на открытом воздухе», - сказал Майерс. «Сегодня мы гораздо более осторожны».
--------------
По словам Роджера Майерса, консультанта по аэрокосмической отрасли, сопредседателя исследования Национальных академий, безопасные испытательные стенды - это то, чего не было несколько десятилетий назад, когда инженеры работали над ранними версиями этих ядерных двигателей.
«Правительство США запускало ядерные ракетные двигатели в пустыне в Неваде ночью, в конце 1960-х и начале 70-х годов, и они запускали их на открытом воздухе», - сказал Майерс. «Сегодня мы гораздо более осторожны».
Kiwi A Prime в июле 1959 г. проходит испытания
----------------
Риски радиационного облучения для астронавтов
«Как это не кажется странным, но будущие астронавты не будут подвергаться большому риску радиационного облучения от двигателя – больше беспокойства вызывает солнечная и космическая радиация. Решением этой проблемы могла бы стать специальная конструкция корабля», - говорит Томас. «НАСА выделило специальный исследовательский грант на моделирование того, как можно спроектировать космический корабль с ядерными ракетными двигателями, чтобы он был безопасен для экипажа».
Экипаж будет находится в переднем отсеке, а двигатель – в заднем, а между ними будет большой водородный и кислородный баки. Водород является исключительным поглотителем нейтронов. Если перевести на доступный язык: «Топливо будет вашим щитом». «Я бы сказал, что ракеты на ядерном топливе более безопасны, чем с устаревшей химической системой», - добавил Томас.
----------------
Риски радиационного облучения для астронавтов
«Как это не кажется странным, но будущие астронавты не будут подвергаться большому риску радиационного облучения от двигателя – больше беспокойства вызывает солнечная и космическая радиация. Решением этой проблемы могла бы стать специальная конструкция корабля», - говорит Томас. «НАСА выделило специальный исследовательский грант на моделирование того, как можно спроектировать космический корабль с ядерными ракетными двигателями, чтобы он был безопасен для экипажа».
Экипаж будет находится в переднем отсеке, а двигатель – в заднем, а между ними будет большой водородный и кислородный баки. Водород является исключительным поглотителем нейтронов. Если перевести на доступный язык: «Топливо будет вашим щитом». «Я бы сказал, что ракеты на ядерном топливе более безопасны, чем с устаревшей химической системой», - добавил Томас.
«Еще одним бонусом для астронавтов является то, что ракеты с ядерными двигателями дают экипажу шанс прервать полет в дальний космос. На химических двигателях, когда космический корабль направляется к Марсу, он не сможет вернуться, пока планеты снова не окажутся на нужной орбите».
План работ:
Агентство DARPA сообщило о старте проектных работ DRACO и о выборе подрядчиков. Разработкой новых технологий и агрегатов займутся компании General Atomics, Gryphon Technologies, Blue Origins и Lockheed Martin. Перед ними ставятся задачи разного рода, в т.ч. достаточно сложные.
Ранее уже сообщалось, что программа DRACO будет разделена на несколько этапов, каждый из которых будет решать свои задачи. Первый из них, стартующий прямо сейчас, продлится 18 месяцев и завершится осенью следующего года.
Его разделяют на два основных направления, в ходе которых будут решаться свои задачи разного рода. Целью проекта «Track A» является создание определение общего облика двигательной установки на основе NTP и последующая разработка эскизного проекта. Подрядчиком по «Треку «А» становится компания General Atomics. Разработкой основных компонентов реактора займется компания Gryphon Technologies.
Компании Blue Origin и Lockheed Martin будут параллельно работать на направлении «Track B». Им предстоит разработать два проекта космических кораблей. Первым следует выполнить т.н. демонстрационный образец Demonstration System (DS), предназначенный для испытаний. Затем на его основе создадут изделие Operational System (OS), предназначенное для полноценной эксплуатации.
Отмечается, что проекты DS и OS не являются основными составляющими программы. Основное внимание в ближайшее время будет уделяться ядерной двигательной установке NTP. Необходимо найти необходимые технологии и сформировать основные особенности ее конструкции. Также DARPA и подрядчикам предстоит проработать вопросы безопасности.
DARPA уже анонсирует следующие этапы программы, но обходится без излишних подробностей. К следующей осени будет сформирован облик ракетно-космической системы, после чего стартует разработка полноценного проекта. Первый этап по созданию прототипа запланирован на 2025 г. По очевидным причинам, разработчики DRACO пока не могут раскрыть все технические аспекты проекта.
Ядерные тепловые двигатели против ядерных электрических
Специалисты считают, что следовало бы так же обратить внимание на разработку ядерно-электрических двигателей. К сожалению (::: а для нас в России к радости), в рамках программы DRACO это не предусматривается.
Художественное изображение: космический корабль DRACO испытает ядерный тепловой ракетный двигатель
---------------
Ракета с ядерно-электрическим двигателем могла бы использовать реактор для выработки электроэнергии, как небольшая электростанция по типу земных АЭС как это сейчас делает Россия создавая свой ядерный буксир "Зевс", а не выбрасывать огромное количество радиоактивного топлива в космос.
---------------
Ракета с ядерно-электрическим двигателем могла бы использовать реактор для выработки электроэнергии, как небольшая электростанция по типу земных АЭС как это сейчас делает Россия создавая свой ядерный буксир "Зевс", а не выбрасывать огромное количество радиоактивного топлива в космос.
Майерс считает, что НАСА должно инвестировать во все эти технологии, поскольку они имеют различные преимущества для космических путешествий. По его словам, было бы разумно в проекте ядерно-термических испытаний объединить ресурсы с Министерством обороны.
Разработка новых ядерных технологий принесет пользу не только в освоении космического пространства, но и людей, живущих на Земле. Если ученые и инженеры смогут разработать топливо и реактор, способные выдерживать чрезвычайно высокие температуры, это может привести к созданию более безопасных атомных электростанций на Земле.
«Топливо для реактора, которое будет способно работать в космосе, если поместить его в земной реактор, станет сверхнадёжным и безопасным», - сказал он.
PS -- эта статья, в которую мы добавили ложку дёгтя про Зевс )) сейчас распространяется многими западными СМИ, что в США перешли от слов к делу, создаёт свой ядерный космический двигатель.
Он делается на очень опасной технологии середины 60-х гг. прошлого века. Американцы от неё тогда отказались не потому что денег не было (для сша доллары не проблема), а потому что работая над этими ЯРД специалисты тогда осознали всю его опасность даже уже на стадии испытаний.
Сейчас в США вытащили эту технологию опять из своих ядерных закромов и пытаются на скорую руку догнать Россию в создании ядерного буксира, который у них получится очень опасным и ядовитым.
Этот ЯРД сложен и дорог в производстве, а его использование связано с рядом важных ограничений. Авария с разрушением активной зоны грозит самыми серьезными последствиями.
#ЯЭРД #Зевс
Следующая публикация
Комментарии 2