Возможно построить термоядерный межпланетный двигатель на основе энергитического реактора ,предлагаемого авторами работы
http://www.keldysh.ru/papers/2004/prep41/prep2004_41.html
при этом двигатель может одновременно использоваться в качестве источника для судовой энергостанции.Так же как и использование урана 238,это реальный ,во многом принципиально просчитанный поект.Чтиво для грамотных думающих людей,а не для фуфлогонов-
поклонников прожектов типа ОРИОНА.Предлагаю специалистам развернуть реактор в двигатель и просчитать возможную тягу.
Боцман, понимаете-ли, дело в том, что при помощи например лазеров, удалось получить термоядерный синтез. А вот при помощи пучков ионов - я о таком не слышал.
"Орион" - вполне осуществимый проект, т.е. есть все предпосылки для его строительства - материалы, технологии. Нет главного - экологичности. Один полёт "Ориона" загадит околоземное пространство так, что "зелёные" сожрут с поторохами!
С ионными пучками всё как раз куда лучше, чем с лазером. В перспективе. Просто с ними мало работали.
Ыбоны мат!Неужели так трудно сходить по ссылке и вдумчиво прочесть,что там написано,опуская рассчёты,если трудно для понимания?Поясню для ленивых:
1)пушер-заряд дейтерия + трития.
2)мишень-свинцовый цилиндрик в котором находится пушер.
3)Драйвер-ускоритель тяжёлых ионов,создающий пучок циллиндрической формы,создающий в свинцовой оболочку пушера быстрое кумулятивное сжатие .вызывающее термоядерную реакцию
дейтерия+трития.
То есть возникает взрыв микро бомбы.По сравнению с лазерным синтезом процесс более предсказуем по выходу энергии/более
стабилен/,да и конструкция реактора проще.По этому проекту энергостанцию строить собираются на Земле.
Объясняю мою кочку зДрения:
Цитировать3)Драйвер-ускоритель тяжёлых ионов,создающий пучок циллиндрической формы,создающий в свинцовой оболочку пушера быстрое кумулятивное сжатие .вызывающее термоядерную реакцию
дейтерия+трития.
Таких ускорителей не существует в природе, в расчётах - они есть, в металле - их нет.
Ко всему, такой реактор, который предложили учёные вообще на врядли годится в качестве двигателя для КК, т.к. сжимается мишень пучками ионов Платины. Если предположить, что вес металла необходимого для адекватного сжатия равен весу мишени (ну хотя бы реагирующих дейтерия и трития) то при весе КК хотя бы в 500 тонн (минимум для межпланетного КК) мы получаем вес в сотни тонн для горючего (дорого, но можно) и платины, цена коей привысит стоимость космического корабля вместе с энергоустановкой...
КК на ЛТС можно построить хоть завтра - реактор уже есть, лазерные системы - отработаны. Да, он не будет сам обеспечивать себя горючим, тритий прийдётся синтезировать на Земле. Электроэнергию прийдётся вырабатывать другим методом, но это то, что уже есть.
Ускорителей сейчас полно всяко-разных!Взять к примеру номенклатуру НИИЭФА в Питере.Не самая крутизна конечно,но впечатляет.Драйверы и вынужденные ядерные реакции деления-
приоритетное направление развития энергетики США.Какскадные генераторы нейтронов на основе сильноточных ускорителей лёгких ядер уже реальность.С их помощью в Европе собираются строить безопасный подкритичный реактор на тории с вынужденной реакцией деления.Пик моды!А реализовать ускоритель в пространстве легко!Пусто там весьма по сравнению с поверхностью Земли.
Не понял.
Причём здесь реакции деления?
Вроде обсуждается термоядерный реактор-то.
Ну да ладно. Если бы Вы обратили внимание на условия работы реактора, то заметили бы, что реактор подразумевает довольно серьёзные вещи, как-то - наличие довольно высокого давления в "камере сгорания" свинцовых паров. А в КК, они просто улетят в космическое пространство...
Хотя если его использовать в качестве извращённого варианта "НЕРВЫ" (греем некое рабочее тело от теплоносителя), то оно конечно экологичнее будет. Если такая конструкция вообще "летабельна" - низкие температуры у теплоносителя получаются.
ЦитироватьЫбоны мат!
...
3)Драйвер-ускоритель тяжёлых ионов,создающий пучок циллиндрической формы,создающий в свинцовой оболочку пушера быстрое кумулятивное сжатие .вызывающее термоядерную реакцию
дейтерия+трития.
Один ма-аленький вопрос: какая при этом требуется пиковая светимость?
(Энергия - мегаджоули? Пиковая мощность - тераватты? Время импульса - микросекунды? В тяжелых ионах? Ну-ну.
Для нейтронной подсветки требования поменьше будут - и то не знают как подступиться...)
А возможно ли такую байду в космос вытащить - потом прикинем.
Нет, здесь даже интереснее.
Импульсов предполагается два. Первым мишень обжимается, а вторым поджигается. Импульсы действительно ТераВаттные, но длительностью не микросекунды, а наносекунды. Причём второй в доли наносекунды при большей мощности.
Смахивает на построение шарообразной платиново-иридиевой модели коня в абсолютном вакууме.
К стати, вот вопрос, а почему нельзя использовать батареи из множества полупроводниковых лазеров? Сфокусировать их на мишени, и жахнуть по чему-то, что эфективно нагреется и ионизируется от их излучения. КПД у них 90%. Довольно эффективно получится.
ЦитироватьНет, здесь даже интереснее.
Импульсов предполагается два. Первым мишень обжимается, а вторым поджигается. Импульсы действительно ТераВаттные, но длительностью не микросекунды, а наносекунды. Причём второй в доли наносекунды при большей мощности.
Да один хрен сони килоджоулей в пучке, как минимум. Там даже фокусировка делом нетривиальным станет...
ЦитироватьК стати, вот вопрос, а почему нельзя использовать батареи из множества полупроводниковых лазеров? Сфокусировать их на мишени, и жахнуть по чему-то, что эфективно нагреется и ионизируется от их излучения. КПД у них 90%. Довольно эффективно получится.
Так и используют (точнее - хотят). Только, ясен пень, не напрямую - потому что напрямую времена не соблюсти - а накачивают ими лазер на неодимовом стекле, например.
Затем этот неодимовый лазер жахает в хольраум, там генерируется мягкий гомогенный рентген, который и обжимает мишень.
А что касается эффективности... дык, достижение высокой энергетической эффективности для таких систем - это еще даже полдела...
Ыбоны мат!Если вы по ссылке ходили,там и ответ ищите!
Список источников подробный приводится!Есть и продолжение работы авторов в статье
http://library.keldysh.ru/prep_vw.asp?pid=2517&pos=0
Лично мне кажется более приемлемым путь по урану 238 в обоих представленных вариантах.Он не шибко грязный,недорогой,и вполне
реализуемый при хорошей мощности и тяге.Урана 238 более 1000000
тонн на планете валяется без полезного дела.
Однако в институте Келдыша просто так ничего не считают.А только то,что актуально и оплачено!Это к тому,что здесь нет фантастики и махинаций с пространством и временем!Хе хе!
Боцман, понимаете-ли, там есть ссылки на теоретические работы.
Это - теория требующая воплощения в металле другой теории.
Примерно как двигатель с термоядерной реакцией зажигаемой антивеществом.
К стати, тут была ссылка на американский проект с предложением использовать готовое антивещество в качестве топлива. Замечательный проект. Только нет таких количеств антивещества. И магнитов способных удерживать его - пока нет. Да и если бабахнет - то мало не покажется.
Ссылка на институт Келдыша... Ну учёные любят удовлетворять своё любопытство за чужой счёт. Не годится эта штуковина в качестве двигателя КК, просто по техническим причинам - неприемлима, как паровой двигатель Ползуновых не приемлим для построения самолёта.
Ыбоны мат!Экий ты вредный клещ!Реактор для производства тепла
парни из Келдыша предлагают!Посмотри баланс энергии.Сколько энергии нейтроны уносят?Огого!Как ты её используешь без рабочего телла?
Просто развернуть реактор в простейший двигатель:драйвер+позиционированный пушер.
Только толку мало.Также как с ЛТС.Бей лазером по пушеру,а нейтроны всё унесут.Истекать через электромагитнае сопло и отражаться от электронных зеркал -то есть создавать тягу могут только ионы и небольшая часть 14 Мэв нейтронов,которая затормозится в биологическоу защите из урана 238,деля и нагревая его.Вот поэтому я за вариант с ураном 238.
Ага, я такой. Разьве что, укусом клещевой энцифалит не передаю (наверно).
Да я понимаю, что любой реактор служит в конце концов только источником тепла. Просто зачем он (реактор такой) нужен на КК?
Неитроны по любому своё заберут - что в такой реакции, что при ЛТС.
:?
К стати, а есть ли проекты неитронных двигателей? Теоретически тянуть он должен и в управлении сравнительно прост - открыл крышку защиты - оп-па! Тяга есть. Закрыл - нету. И электричества будет завались.
:)
Нашел статью про термоядерный звездолет
http://www.rambler.ru/db/news/msg.html?s=12&mid=8279183
как говорится найдите 10-ть неточностей!
Валентин Анатольевич Белоконь
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СКОРОСТНОЙ КОСМОНАВТИКИ ХХI ВЕКА (http://engine.aviaport.ru/issues/76/page50.html)
(http://s017.radikal.ru/i417/1111/2d/d2e6d7eaef30.jpg) (http://engine.aviaport.ru/issues/76/pics/pg50pc01big.jpg)
нам такие конструкции пока опасно в космос запускать...
ЦитироватьКК на ЛТС можно построить хоть завтра - реактор уже есть, лазерные системы - отработаны.
А можно попросить ссылочку? Может я чего упустил? :roll:
ЦитироватьА можно попросить ссылочку? Может я чего упустил? :roll:
Ссылочку - запросто: https://lasers.llnl.gov/newsroom/project_status/index.php
Перевожу пресс-релиз на русский.
Лазер работает шикарно. При проектной энергетике 1.2 МДж в третьей гармонике они ухитрились засадить в мишень 1.43 МДж и думают, что дотянутся и до 1.6 МДж в принципе.
Стрельнули несколько раз по правильной криогенной D-T мишени. Получили (как в пресс-релизе) рекордный поток нейтронов за импульс. Если не читать пресс-релизы, а слушать и доклады на научных конференциях, то ситуация у них пока описывается простым русским словом на букву Ж. Мишень не сжимается так, как ей положено. Вместо сферического обжатия получается сжатие в нечто по форме линзы (чечевицы). В итоге если по их цифре нейтронов за импульс считать коэффициент усиления, то он получается не 100, а что-то типа 0.001. Версии у них есть, похожие на правду. Но детского уровня. Надо как-то перерасчитывать конструкцию хольраума и всё заново переоптимизировать. Коэффициент усиления, видимо, упадёт по сравнению с первоначальной хотелкой. Это если они с причиной угадали.
ЦитироватьЫбоны мат!Неужели так трудно сходить по ссылке и вдумчиво прочесть,что там написано,опуская рассчёты,если трудно для понимания?Поясню для ленивых:
1)пушер-заряд дейтерия + трития.
2)мишень-свинцовый цилиндрик в котором находится пушер.
3)Драйвер-ускоритель тяжёлых ионов,создающий пучок циллиндрической формы,создающий в свинцовой оболочку пушера быстрое кумулятивное сжатие .вызывающее термоядерную реакцию
дейтерия+трития.
То есть возникает взрыв микро бомбы.По сравнению с лазерным синтезом процесс более предсказуем по выходу энергии/более
стабилен/,да и конструкция реактора проще.По этому проекту энергостанцию строить собираются на Земле.
Основная проблема в таком двигателе (реакторе) большой расход рабочего тела. А дейтерий и тритий нужно от куда то брать. По прикидкам один подобный реактор скушает за год столько же, сколько вмещает весь ядерный арсенал РФ.
Токамак в это смысле экономнее в сотни раз.
Цитировать....
К стати, вот вопрос, а почему нельзя использовать батареи из множества полупроводниковых лазеров? Сфокусировать их на мишени, и жахнуть по чему-то, что эфективно нагреется и ионизируется от их излучения. КПД у них 90%. Довольно эффективно получится.
Вопросы вы задаёте ...
ЦитироватьИз http://nvo.ng.ru/armament/2005-10-14/6_nuclear.html
Также возможно, что в связи с бурным развитием нанотехнологий перспективным может оказаться и третье направление разработки компактных источников энергии, достаточной для инициирования взрывной термоядерной реакции. В настоящее время есть данные, что уже имеются конденсаторы с удельной емкостью в 30 киловатт электрической энергии на один килограмм веса. Такие конденсаторы могут быть использованы для накачки лазеров, расположенных в боеголовке, и тем самым инициировать взрывную реакцию синтеза. По имеющейся информации, известная американская фирма "Интел" разрабатывает кремниевые микролазеры для использования при создании принципиально нового поколения микропроцессоров для ЭВМ. Эти кремниевые микролазеры способны усиливать на три порядка выход энергии излучения по сравнению с энергией, затрачиваемой на их накачку. Вполне вероятно, подобные эффекты могут быть получены и на соответствующих макролазерах.
Так шо, сначала бомба, потом полёт к звёздам :cry:
ЦитироватьР. Адамс "Концептуальный дизайн Z-Pinch Fusion двигательной установки ":
http://www.icarusinterstellar.org/papers/ASPW2010-Z-Pinch%28RAdams%29.pdf
(http://i076.radikal.ru/1112/8b/a444010496f8.jpg)
(http://s017.radikal.ru/i419/1112/1a/e4f618ed6f8a.jpg)
ЦитироватьЦитироватьЦитировать^^
Не берите в голову, всё фигня.
Есть определённый сорт деятелей, которые раз в 20 лет переоткрывают старые идеи и с маниакальностью новообращённых начинают на детсадовском уровне строгать статьи и доклады. А, может быть, это они так с инвесторов деньги просят.
Z-пинчи пока и для производства банального электричества на земле плохо смотрятся. Там одна из проблем - куда девать многие тонны ежесуточно сгорающих алюминиевых запчастей примерно двухметрового размера. А их ещё и делать надо, американцы вот заводики разрабатывают. Самая на сегодняшний день продвинутая установка, которой до термояда ещё далеко - это в грубых словах два концентрических бассейна, забитых оборудованием. Внутренний с водой, внешний с маслом. Диаметр, ЕМНИП, что-то типа 30 метров.
"А теперь со всей этой попытаемся взлететь."
Chilik,
А что вы скажете на это?
http://www.hyperv.com/index.html
Там много всего в кашу намешано.
Есть нормальная наука университетского уровня, а есть грандиозные проекты по осчастливливанию всего человечества. Грандиозные проекты служат для размахивания как флагом и для привлечения внимания инвесторов (как частных, так и государства). Но в качестве конкретных шагов, на которые просятся деньги и за которые потом нужно давать отчёт, обычно люди пишут нормальные цели. Так что пусть работают.
Если же говорить об их глобальном флаге - термоядерном реакторе на сфокусированных в одну точку потоках плазмы из разных источников, то там сходу есть одна проблема, которая в реальной жизни будет фатальной с вероятностью 99.99%. Они считают все процессы одномерными, то есть есть сферическое облучение и всё красиво сжимается в точку. Так не бывает. Хороший урок дала история лазерного термоядерного синтеза, где в конце 1960х насчитали в рамках точно такого же одномерного подхода энергию для поджигающего лазера в 10 кДж. Сейчас построен NIF с энергией уже 1.5 МДж, а счастья пока нет. И эти тоже попадут на те же грабли.
Цитировать1. Get $1,000,000 from NASA
2. Solve magnetic plasma fusion problem
3. Build very big spaceship
Yay! Onward to Mars! Oh wait...what is step No. 2?
ЦитироватьЕсли же говорить об их глобальном флаге - термоядерном реакторе на сфокусированных в одну точку потоках плазмы из разных источников, то там сходу есть одна проблема, которая в реальной жизни будет фатальной с вероятностью 99.99%. Они считают все процессы одномерными, то есть есть сферическое облучение и всё красиво сжимается в точку. Так не бывает. Хороший урок дала история лазерного термоядерного синтеза, где в конце 1960х насчитали в рамках точно такого же одномерного подхода энергию для поджигающего лазера в 10 кДж. Сейчас построен NIF с энергией уже 1.5 МДж, а счастья пока нет. И эти тоже попадут на те же грабли.
Цитировать1. Get $1,000,000 from NASA
2. Solve magnetic plasma fusion problem
3. Build very big spaceship
Yay! Onward to Mars! Oh wait...what is step No. 2?
[/quote]
Очень интересно как же ведут себя лучи света? И исходя из какого пространства высчитывать?
Я этого не писала. :wink: :P
Chilik, а ребята как раз пишут о том, что у них получилась сфрическая область сжатия. даше не смотря на то, что они использовали только 4 рельсотрона.
http://www.hyperv.com/pubs/ICOPS2009talk.pdf
http://www.hyperv.com/pubs/RSINAK808083506_1.pdf - на последней странице.
Повторюсь, а ни разу здесь не эксперт и просто бы хотелось услышать мнения людей обладающих знаниями в данной области.
Кроме того, на сайте проекта Икар видел предложение совместить данный пинч-реактор с лазерами. Т.е. дополнительно обстреливать схлопывающиеся потоки лазерными лучами... Вот и интересуюсь ,что может выйти из этой затеи
ЦитироватьВозможно построить термоядерный межпланетный двигатель на основе энергитического реактора ,предлагаемого авторами работы
http://www.keldysh.ru/papers/2004/prep41/prep2004_41.html
при этом двигатель может одновременно использоваться в качестве источника для судовой энергостанции.Так же как и использование урана 238,это реальный ,во многом принципиально просчитанный поект.Чтиво для грамотных думающих людей,а не для фуфлогонов-
поклонников прожектов типа ОРИОНА.Предлагаю специалистам развернуть реактор в двигатель и просчитать возможную тягу.
Неспециалист, но прикиньте сами тенденцию. Парадокс. Чем энергия концетрированней тем хуже получаются энергомассовые характеристики готового источника. Если брать цепочку, в порядке уменьшения эффективности: химическая - ядерная - синтез - антивещество. Практика пока подтверждает это. Вон посмотрите на ИТЭР - махина в сравнении с первыми ядерными реакторами, а толку мало. Или гигантский лазерный комплекс в США. Из статьи ионный ускоритель тоже не меньше будет. Ну, а антивещество пока только несколько тысяч атомов подержали какие то мгновения, это ноль энергии практически.
ЦитироватьВон посмотрите на ИТЭР - махина в сравнении с первыми ядерными реакторами, а толку мало.
Пожалуйста, для глупых читателей проиллюстрируйте свои утверждения цифрами.
1. Размер ИТЭРа (вместе со зданием)
2. Размер первого ядерного реактора (вместе со зданием)
3. Термоядерная мощность ИТЭРа
4. Ядерная мощность первого реактора
5. Отношение мощность/размер для ИТЭРа
6. То же для первого реактора
7. Какая из двух последних цифр больше и во сколько раз?
Спасибо.
Цитировать
1; 2; 7 Поищите сами пожалуйста. Тырнет к вашим услугам.
3; 4 Какой смысел говорить о ...ядерной мощности. Я же сразу написал "энергомассовые характеристики готового источника". Готовый источник, это тот который выдает уже преобразованную из непригодной энергии (тут надо умное слово типа высокая энтропия), в электрическую либо в направленный поток частиц, что поти тоже самое по сути.
5; 6 От ИТЭРа пока на выходе только попил бабла и так еще будет десятки лет. Но к тому времени могут появятся ядерные реакторы нового поколения. На бегущей волне и на быстрых нейтронах. Последние уже есть. А так же реактор космического буксира грозятся сделать лет через 10.
Цитировать1; 2; 7 Поищите сами пожалуйста. Тырнет к вашим услугам.
...
Спасибо.
Считаем, что с процитированным мной чуть выше по ветке Вашим утверждением Вы просто рассуждали по теме, конкретных знаний в которой не имеете.
ЦитироватьУчёные из Университета Алабамы в Хантсвилле (США) в сотрудничестве с НАСА разрабатывают технологию для термоядерного ракетного двигателя, работающего на основе Z-пинча.
По их словам, новый двигатель в перспективе сможет снизить время полёта к Марсу с 6–8 месяцев до 6–8 недель.
Продолжительность полёта — одна из причин, которые исключают пилотируемое путешествие к Красной планете на существующих аппаратах. Тот же Curiosity летит туда семь месяцев, но он хоть возвращаться не будет. А вот экипаж пилотируемого корабля должен будет запасти еду и прочее почти на полтора года, только чтобы слетать и вернуться. Увеличение веса при этом окажется столь велико, что потребуются серьёзные сдвиги в ракетостроении, чтобы обеспечить такой полёт, и всё равно он будет сверхдорогим.
(http://science.compulenta.ru/upload/iblock/1a1/1-1.jpg)
Основная концепция проектируемого термоядерного двигателя заключается в использовании Z-пинча: при пропускании по удерживаемой магнитно-инерциальным методом плазмы большого тока она дополнительно сожмётся и нагреется под действием его магнитного поля, превратившись в источник мощного излучения в виде линейного плазменного столба.
При этом пятисантиметровые «шайбы» из дейтерия и лития (с тритием) внутри будут сжиматься и разогреваться (в том числе лазерами) до начала термоядерного синтеза, энергия которого и должна приводить в движение космический корабль.
Чтобы контролировать направление вылета продуктов термоядерной реакции, планируется использовать электромагнитное сдерживающее поле с узким соплом, по которому продукты реакции будут выбрасываться в направлении, противоположном движению корабля.
(http://science.compulenta.ru/upload/iblock/bcc/1-2_600.jpg)
Исследователи из Университета Алабамы недавно получили Decade Module 2, ранее использовавшийся Министерством обороны США в военных целях. Основной трудностью при реализации Z-пинча, разработанного в 1950-х, всегда было то, что плазма сжималась неоднородно и плазменный канал вследствие «сосисочной неустойчивости» в конечном счёте разрушался.
Однако, по словам учёных, они создали теоретическую модель, которая позволит избежать подобную неустойчивость в течение достаточного времени для импульсно работающего термоядерного РД. Модель осталось лишь протестировать при помощи Decade Module 2, импульсной установки, создающей моментальные импульсы (на сжатие микромишеней) мощностью до 500 кДж. Запуск Decade Module 2 на полную мощность, по словам разработчиков, состоится в начале 2013 года.
Мы уже писали о такого рода магнитно-инерциальном подходе к термоядерному синтезу: одновременно для удержания плазмы будут использоваться магнитное и электрическое поля, а также разогрев мишеней лазерными импульсами, причём недавно проведённое компьютерное моделирование обещает достижение при этом z = 100.
Впрочем, создать работоспособный термоядерный двигатель — это лишь начало. Жилой модуль конструкторы намерены разместить в головной части корабля (чтобы снизить радиационное воздействие), сам термоядерный реактор — в соединительном трубоподобном модуле, а мощные сверхпроводящие магниты и МГД-генератор — в кормовой части, в обширном параболическом блоке, при помощи которого продукты реакции будут направляться назад при движении КА. Предельно сложной проблемой будет охлаждение термоядерного реактора в космосе. Помимо охладительного контура, функционирующего на смеси фторида лития и дифторида бериллия, потребуются внушительные радиаторы охлаждения.
Разумеется, само стремление бедствующего нынче НАСА начать исследования по столь амбициозной тематике дорогого стоит. Но и объём проблем, которые предстоит решить, очень велик, так что ожидать завершения проекта в ближайшие годы не приходится. Но в случае успеха термоядерный ракетный двигатель, несомненно, станет прорывным достижением.
The future of manned space exploration and development of space depends critically on the creation of a dramatically more proficient propulsion architecture for in-space transportation. A very persuasive reason for investigating the applicability of nuclear power in rockets is the vast energy density gain of nuclear fuel when compared to chemical combustion energy. Current nuclear fusion efforts have focused on the generation of electric grid power and are wholly inappropriate for space transportation as the application of a reactor based fusion-electric system creates a colossal mass and heat rejection problem for space application. The Fusion Driven rocket (FDR) represents a revolutionary approach to fusion propulsion where the power source releases its energy directly into the propellant, not requiring conversion to electricity. It employs a solid lithium propellant that requires no significant tankage mass. The propellant is rapidly heated and accelerated to high exhaust velocity (over 30 km/s), while having no significant physical interaction with the spacecraft thereby avoiding damage to the rocket and limiting both the thermal heat load and radiator mass. In addition, it is believed that the FDR can be realized with little extrapolation from currently existing technology, at high specific power (about 1 kW/kg), at a reasonable mass scale (less than 100 mt), and therefore cost. If realized, it would not only enable manned interplanetary space travel, it would allow it to become common place.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/26910.jpg)
The key to achieving all this stems from research at MSNW on the magnetically driven implosion of metal foils onto a magnetized plasma target to obtain fusion conditions. A logical extension of this work leads to a method that utilizes these metal shells (or liners) to not only achieve fusion conditions, but to serve as the propellant as well. Several low-mass, magnetically-driven metal liners are inductively driven to converge radially and axially and form a thick blanket surrounding the target plasmoid and compress the plasmoid to fusion conditions. Virtually all of the radiant, neutron and particle energy from the plasma is absorbed by the encapsulating, metal blanket thereby isolating the spacecraft from the fusion process and eliminating the need for large radiator mass. This energy, in addition to the intense Ohmic heating at peak magnetic field compression, is adequate to vaporize and ionize the metal blanket. The expansion of this hot, ionized metal propellant through a magnetically insulated nozzle produces high thrust at the optimal Isp. The energy from the fusion process, is thus utilized at very high efficiency. Expanding on the results from the phase I effort, phase II will focus on achieving three key criteria for the Fusion Driven Rocket to move forward for technological development:
1. the physics of the FDR must be fully understood and validated,
2. the design and technology development for the FDR required for its implementation in space must be fully characterized, and
3. an in-depth analysis of the rocket design and spacecraft integration as well as mission architectures enabled by the FDR need to be performed. Fulfilling these three elements form the major tasks to be completed in the proposed Phase II study.
A subscale, laboratory liner compression test facility will be assembled with sufficient liner kinetic energy (about 0.5 MJ) to reach fusion breakeven conditions. Initial studies of liner convergence will be followed by validation tests of liner compression of a magnetized plasma to fusion conditions. A complete characterization of both the FDR and spacecraft will be performed and will include conceptual descriptions, drawings, costing and TRL assessment of all subsystems. The Mission Design Architecture analysis will examine a wide range of mission architectures and destination for which this fusion propulsion system would be enabling or critical. In particular a rapid, single launch manned Mars mission will be detailed.
http://nextbigfuture.com/2012/09/the-fusion-driven-rocket-nuclear.html?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+blogspot%2Fadvancednano+%28nextbigfuture%29
Треп мне напоминает дискуссию полета на Луну с помощью пушки.
Пока на Земле не создан даже маленький прототип такого двигателя, ни о каких проектах термоядерного двигателя говорить не стоит.
Посмотрите другой прототип термоядерного реактора в Канаде.
http://www.generalfusion.com/
Может статейку для детей тиснете.
ЦитироватьЦитироватьВон посмотрите на ИТЭР - махина в сравнении с первыми ядерными реакторами, а толку мало.
Пожалуйста, для глупых читателей проиллюстрируйте свои утверждения цифрами.
1. Размер ИТЭРа (вместе со зданием)
2. Размер первого ядерного реактора (вместе со зданием)
3. Термоядерная мощность ИТЭРа
4. Ядерная мощность первого реактора
5. Отношение мощность/размер для ИТЭРа
6. То же для первого реактора
7. Какая из двух последних цифр больше и во сколько раз?
Спасибо.
1. Если брать только основное здание, то это примерно метров 60 вверх (на их сайте написано) и в ширь, а по фронту - метров 500. Сколько там этажей, я сказать не возьмусь. Площадь занимаемая проектом - 42 гектара.
2. Размер первого реактора был более чем скромным. Я бы оценил его размер как 20х20х30 метров.
3. Масса только фундамента составит 360 тыс. тонн. Сколько будет весить остальное - "тайна покрытая мраком". но прикинем. Судя по котловану, использоваться будет железобетонная плита из монолита. Площадь около 30 тыс. кв. метров.
Строители заикались о каких-то противосейсмических свойствах и пр. Предположим, что это подразумевает лишь пониженную нагрузку на грунт. Т.е. несущая способность грунта не превысит 2,5 кг/см. И фундамент сможет нести 750 тыс. тонн. Итак, вес здания без фундамента составит порядка 390 тыс. тонн. ИТЭР жрёт по 500 МВатт за включение. Вырабатывать, он видимо ничего не будет.
4. Масса первого реактора - 33 т. двуокиси, 3,7 тонн октаокиси, 5,6 т. металлического урана. Масса замедлителя - 350 тонн. Итого - 392 тонны.
Тепловая мощность - 200 Вт.
ЦитироватьЦитироватьMark пишет:
Началась подготовка к испытаниям модуля ядерных двигателей космических кораблей
11 октября 2012
ЦитироватьВ Научно-исследовательском центре на базе Редстоунского арсенала при участии университета штата Алабама, Центра космических полётов имени Маршалла и компании Boeing готовятся к испытаниям необычного устройства, необходимого для разработки ядерных двигателей будущих космических кораблей.
Импульсный генератор под кодовым названием Charger-1 массой около 50 тонн станет самой мощной силовой установкой среди всех подобных, когда-либо применявшихся в научной среде.
ЦитироватьИспытания будут осуществляться с помощью установки DM2 (Decade Module Two), прежде использовавшейся для изучения эффектов ядерного оружия. Она простояла десять лет, затем была частично демонтирована и теперь требует целого комплекса восстановительных работ.
Фаза подготовки к этому грандиозному проекту началась ещё в 2009 году. Сейчас предстоит заменить сотни резисторов и конденсаторов, а одного только трансформаторного масла придётся влить около 57 кубометров.
В новые космические корабли планируется устанавливать двигатели, работающие на основе одной из реакций термоядерного синтеза. Charger-1 станет экспериментальной установкой, по результатам тестов которой будут разрабатываться усовершенствованные и облегчённые серийные модули.
С первых шагов в области освоения космоса и до настоящего времени вывод сравнительно лёгких космических кораблей за пределы гравитационного влияния Земли требует непропорционально больших затрат на первоначальный разгон многоступенчатыми ракетами-носителями.
Новый двигатель поможет обеспечить большую тягу на старте с низкой орбиты, куда космические корабли планируется доставлять отдельными модулями. Это уменьшит затраты традиционного топлива, поскольку за пределами земной атмосферы использовать термоядерный двигатель можно в качестве основного без каких-либо опасений.
http://computerra.complexdoc.ru/329124.html
yura777 пишет:
Тут понятнее.
http://uahpropulsionresearch.com/?page_id=504
Все прекрасно, но ни одного работающего термоядерного реактора нет и не предвидится, а если даже когда и сделают, то энергетическая система зажигшания плазмы на столько массивная, что ее не потянет никакой самый мощный реактор.
Единственный реальный вариант зажигания плазмы миниядерными зарядами, в моей теме
habr.com (https://habr.com/ru/news/748028/)
Началось строительство крупнейшего в мире термоядерного ракетного двигателя
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345829.jpg)
Камера двигателя на ядерном синтезе
Технология ядерного синтеза способна произвести революцию в космических полетах: как по скорости, так и по расходу топлива. Те же самые реакции, которые питают Солнце, могут вдвое сократить время полёта к Марсу или сделать путешествие к Сатурну и его лунам не восьмилетним, а всего лишь двухлетним.
Это невероятно интересно, но не все уверены, что это будет работать: для функционирования технологии необходимы сверхвысокие температуры и давление. Чтобы доказать жизнеспособность технологии, компания Pulsar Fusion (https://pulsarfusion.com/) из Блетчли (Британия) строит самый большой в мире термоядерный ракетный двигатель. Запуск камеры длиной около 8 метров запланирован на 2027 год.
Как и следовало ожидать, воспроизвести работу Солнца в ракете не так-то просто. В центре двигательной установки ядерного синтеза находится сверхгорячая плазма, запертая в электромагнитном поле, и учёные продолжают выяснять, как можно это сделать стабильным и безопасным способом.
«Сложность заключается в том, чтобы научиться удерживать и ограничивать сверхгорячую плазму внутри электромагнитного поля, — говорит (https://www.satelliteevolution.com/post/500-000-mph-uk-space-rocket-hotter-than-the-sun) Джеймс Ламберт, финансовый директор компании Pulsar Fusion. — Плазма ведёт себя подобно погодной системе, поскольку её поведение невероятно трудно предсказать с помощью обычных методов».
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345830.jpg)
Машинное обучение может помочь разобраться в этом вопросе. Компания Pulsar Fusion в сотрудничестве с американской компанией Princeton Satellite Systems использует суперкомпьютер для более точного прогнозирования поведения плазмы и более точного управления ею.
Если учёным удастся добиться желаемого результата, то в камере будет достигнута температура в несколько сотен миллионов градусов, что сделает её более горячей, чем Солнце. Избыток выделяемой энергии поможет разогнать ракету до скорости 804 672 км в час.
В данном случае речь идет о двигателе прямого термоядерного синтеза с магнитным удержанием плазмы (https://habr.com/ru/articles/743732/) (DFD), в котором заряженные частицы создают тягу напрямую, а не преобразуются в электричество. Он более эффективен, чем другие варианты, и, поскольку работает на атомных изотопах, не требует огромной топливной нагрузки.
«Вопрос в том, сможет ли человечество использовать термоядерный синтез? — сказал TechCrunch генеральный директор Pulsar Fusion Ричард Динан. — Если мы не сможем, то всё это не имеет никакого значения. Но если мы сможем — а мы сможем — то термоядерные двигатели станут совершенно неизбежными. Это необходимо для эволюции человечества в космосе».
Ядерный синтез не только позволяет сократить время полёта к планетам, но и обещает обеспечить получение практически неограниченного количества чистой энергии для жизни на Земле. Однако учёные полагают, что в первую очередь он продемонстрирует свою работу в космосе, где отсутствие атмосферы и сверхнизкие температуры более благоприятны для протекания подобных реакций.
Так вот что у "Полюса" внутри!
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345831.gif)
Цитата: АниКей от 14.07.2023 16:11:39Началось строительство крупнейшего в мире термоядерного ракетного двигателя
А что - уже построено много не самых крупных в мире ТЯРД?)))
Цитата: Бертикъ от 14.07.2023 17:10:33Цитата: АниКей от 14.07.2023 16:11:39Началось строительство крупнейшего в мире термоядерного ракетного двигателя
А что - уже построено много не самых крупных в мире ТЯРД?)))
Самый первый будет и самым крупным и очевидно и самым маленьким и самым эффективным.... и конечно самым дорогим
naked-science.ru (https://naked-science.ru/article/nakedscience/k-marsu-na-yadernoi-bombe)
К Марсу на термояде? Как атомолеты могут совершить революцию в освоении Солнечной системы
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345901.jpg)
В Британии планируют сделать термоядерный двигатель для полетов к Марсу, но отраслевые наблюдатели настроены, мягко говоря, скептически. Многолетние обещания «Роскосмоса» полететь к Марсу на ядерной тяге, к сожалению, почти наверняка не сбудутся. И все-таки у ядерных двигателей в космосе — большое будущее, только совсем не то, о котором говорят в английском стартапе или российском космическом агентстве. Naked Science разбирался в деталях.
Проблемы химических ракетных двигателей всем хорошо известны: они не могут выбрасывать топливо назад быстрее нескольких километров в секунду. Это значит, что для ускорения космических кораблей даже до первой космической скорости (выхода на низкую орбиту) им требуется по ~30 тонн топлива на тонну полезной нагрузки.
Несложно подсчитать, что для полета к Марсу и обратно без дозаправки практичную химическую ракетную систему не построить: ей придется весить и стоить немыслимо много, и даже тогда она сможет доставить на Марс и обратно всего пару человек — слишком мало для научных исследований. Именно поэтому мы исследуем ближайшую к нам планету в зоне обитаемости с помощью «автоматов», хотя прекрасно знаем (https://naked-science.ru/article/cosmonautics/avtomaty-v-kosmose?utm_source=inarticle&utm_medium=inarticle&utm_campaign=inarticle), что найти там жизнь с их помощью будет нереально, даже если она там есть.
В связи с этим постоянно появляются заявления в стиле: химические двигатели бесперспективны, только ядерные носители позволяют освоить другие планеты. В свое время с такими тезисами отличился Дмитрий Рогозин, но и на Западе есть люди, высказывающие подобную точку зрения. Насколько она верна и правда ли, что британский стартап Pulsar Fusion может решить эту проблему, запустив термоядерный космический двигатель?
Межпланетное такси на дейтерии
Недавно британская компания Pulsar Fusion заявила, что к 2027 году построит демоверсию термоядерного двигателя длиной восемь метров. На выходе из него планируется разгонять раскаленную плазму до ~220 километров в секунду. Это в полсотни раз быстрее, чем у продуктов сгорания, вылетающих из химического ракетного двигателя.
Следовательно, такого топлива надо радикально меньше, чем химического, а долететь на нем до спутников Сатурна, уверены в стартапе, получится за пару лет (~5 миллиардов километров в год), а не за 10 (миллиард километров в год), как на химических ракетах. Да и до Марса можно будет добраться за недели. Звучит хорошо, но есть пара смущающих деталей.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345902.png) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345902.png)
Камера удержания плазмы у Pulsar Fusion очень длинная, но узкая. При таких размерных ограничениях использование действительно мощных электромагнитов исключено, поэтому температурные и иные параметры плазмы в такой установке не могут быть достаточно высокими / ©Pulsar Fusion
На сегодня главная особенность управляемой термоядерной реакции заключается в том, что для ее поддержания требуется как минимум в несколько раз больше энергии, чем удается от нее получить, причем это верно даже для минимально энергетически требовательной термоядерной реакции — слияния атомов дейтерия и трития. Поэтому, чтобы понять основательность Pulsar Fusion, нужно выяснить, откуда они собираются брать энергию на разогрев плазмы для своего термоядерного двигателя — и как вообще представляют его работу.
И здесь нас ждет (https://pulsarfusion.com/products-development/fusion-propulsion/) большой сюрприз. Компания берется не за самый простой вариант термоядерной реакции (дейтерий + тритий), а за заметно более энергозатратный и сложный (дейтерий + гелий-3). А энергию для прогрева плазмы предполагается брать... из самих же термоядерных реакций, протекающих в этой плазме (в конструкции заложены средства отбора энергии у плазмы и ее преобразования в электрическую).
В этом месте люди с физическим образованием тянут руку к кнопке «закрыть браузер». И их можно понять: перед нами план имени Мюнхгаузена, предполагающего вытянуть себя за волосы из болота собственной же рукой. Поскольку энергетическая отдача термояда на сегодня меньше трат на него, поддерживать плазму горячей в реальном космическом двигателе не получится: вы не сможете отобрать энергию у того, что само производит в несколько раз меньше энергии, чем требует для работы.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345903.jpg) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345903.jpg)
Общая схема системы Pulsar Fusion / ©Pulsar Fusion
Как же Pulsar Fusion планирует решить эту проблему? Никак: ни в одном из заявлений представителей компании не только не указываются пути ее решения, но и благоразумно не упоминается само ее существование. Разработчики говорят только о том, что планируют решать проблемы удержания плазмы. Вероятно, этим эзоповым языком они хотят сказать, что желают и снизить энергозатраты на ее удержание. Но вот снизить затраты на разогрев плазмы для реакции это точно не поможет.
Все это порождает загадку. Зачем вести бизнес на основе идеи, которая, исходя изо всего, что известно о термояде, нереальна? Вероятный ответ прост: компании надо как-то привлекать инвесторов.
Хорошо, с Pulsar Fusion все понятно. Но существуют ли в принципе какие-то ядерные или термоядерные двигатели, способные решить те же задачи: то есть быстро и недорого доставить людей на Марс, Титан и дальше?
На мегатонне — к звездам
Проект британского стартапа действительно нереален, потому что контролируемый термояд требует больше энергии, чем дает. Но еще в далеких 1950-1960-х физик британского происхождения Фримен Дайсон предложил абсолютно рабочий вариант термоядерного двигателя — пригодного даже для путешествия к звездам. Его работы велись в рамках американских госпроектов, финансируемых в том числе и NASA (проект «Орион»).
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345904.gif) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345904.gif)
Плита на корме должна была быть достаточно толстой, чтобы не расплавляться при подрыве термоядерных зарядов за ней каждые сто секунд. Нужная для этого толщина вполне позволяла поглощать (не пропуская к кораблю) нейтроны и гамма-фотоны, возникающие при таких взрывах / ©Wikimedia Commons
Для разгона космического корабля он предлагал использовать неконтролируемый термояд, а именно: мегатонные бомбы, примерно подобные мегатонной боеголовке современной ракеты Х-102 (правда, у Дайсона такая ЯБЧ весила тонну, в наши дни она в несколько раз легче).
Расчеты показали, что достаточно большая стальная кормовая плита с медным покрытием довольно легко переживет термоядерные взрывы близ нее и не расплавится, охлаждаясь за счет излучения в ИК-диапазоне. Если же покрыть ее частично испаряющимся при взрыве слоем графита, такая плита может быть сравнительно легкой.
В итоге у него вышло (http://galileo.phys.virginia.edu/classes/109.jvn.spring00/nuc_rocket/Dyson.pdf), что для путешествия к ближайшей звезде термоядерному кораблю нужно 300 тысяч мегатонных боеголовок — при общей массе корабля 400 тысяч тонн. При 10 тысячах тонн полезной нагрузки (меньше для столь дальнего корабля не имело смысла) он мог достичь альфы Центавра за 133 года при скоростях до 10 тысяч километров в секунду.
Стоимость такого проекта в долларах 2023 года — 840 миллиардов. На первый взгляд дорого: это целый годовой военный бюджет США. Дайсон полагал, что в ближайшее время такие проекты никого не заинтересуют. Однако в XXII веке, по его расчетам, ВВП человечества увеличится достаточно, чтобы эта сумма стала равна космическим бюджетам. Тогда-то, по его мысли, колонизация ближайших звездных систем и станет экономически посильной.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345905.jpg) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345905.jpg)
Различные варианты кораблей, прорабатывавшиеся в рамках проекта «Орион». У всех есть общие черты: крупная (не менее 10-20 метров) кормовая плита, поглощающая энергию термоядерных взрывов, и передающая импульс кораблю, а также мощные амортизационные устройства, компенсирующие энергию термоядерного взрыва так, чтобы экипаж не получал слишком серьезных перегрузок / ©Wikimedia Commons
Сегодня с учетом резкого снижения удельного веса термоядерных боеголовок мы можем оценить стоимость проекта ниже, чем это делал он. Однако в любом случае масштаб такого корабля слишком велик для имеющихся экономик. Но неужели же со времен Дайсона у нас не появилось новых идей, способных удешевить подобные проекты?
Скромность спасает флибустьера
В 1991 году американский инженер Роберт Зубрин задумался именно над этим вопросом. В соответствующей работе (http://path-2.narod.ru/design/base_e/nswr.pdf) он отметил, что при всей технической несомненности проекта Дайсона, он уж слишком масштабен для наших дней.
Крайне сомнительными он счел и проекты ядерных ракетных двигателей типа NERVA (США) и ему подобных (сегодня мы знаем о советском ядерном ракетном двигателе похожей задумки). В них ядерное топливо было отделено от рабочего тела, выбрасываемого двигателем назад при движении. Это позволяло получать «чистый выхлоп», но означало очень низкую эффективность двигателя. Ведь температура, до которой можно нагреть истекающий газ, — тысяча-другая градусов (иначе придет конец теплообменникам). А даже ядерная реакция легко позволяет достичь намного более высоких температур. Следовательно, ЯРД такой компоновки давали лишь весьма малый выигрыш по скорости истечения рабочего тела. Настолько малый, что радикальных преимуществ перед химическими ракетами у ядерных ракетных двигателей не было.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345906.jpg) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345906.jpg)
Несмотря на большое разнообразие принципиальных схем ядерных космолетов, большинство из них имеют недостатки, делающие их непрактичными. Зубрин был одним из первых, кто четко показал: среди всех возможных схем действительно хороши лишь одна-две / ©Wikimedia Commons
Поэтому Зубрин решил пойти принципиально иным путем. В его проекте ядерное топливо и выбрасываемое назад рабочее тело объединялись. Для этого он предложил использовать водный раствор (концентрацией до 30 процентов) весьма своеобразной соли — тетрабромида урана, обогащенного до 20 процентов по урану-235. Критическая масса для такой жидкости — всего лишь десятки килограммов.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345907.png) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345907.png)
Схема движущей части ядерной соленоводной ракеты из работы Зубрина 1991 года. Трубки (их стенки, поглощают нейтроны) с водным раствором тетрабромида урана впрыскивают его в пространство сразу за соплом двигателя. Попадая туда, уран-235 получает критическую массу, запускающую цепную реакцию. Колоссальный (выше десятков тысяч градусов) подъем температур в зоне цепной реакции превращает соленую воду в плазму, летящую назад и двигающую ракету вперед. Выглядит просто, но сделать это вполне рабочим быстрее, чем за десяток лет напряженной работы вряд ли получится / ©Роберт Зубрин
Пока космический корабль выводится на орбиту и готовится к пуску, соленоводный раствор удерживается в трубках из карбида бора (возможен графит, но негорючий бор лучше на случай аварии при выводе корабля в космос на обычной ракете). Они отлично поглощают нейтроны и делают цепную реакцию невозможной. До запуска цепной реакции уран-235 (или плутоний) радиационно безопасны (уран спокойно берут руками во время работ с ним).
После запуска в открытом космосе водный раствор из трубок подается в камеру «сгорания», где начинается цепная реакция. За счет быстрого нагрева топливо почти мгновенно покидает камеру, и дает что-то типа «медленного» (но постоянного) ядерного взрыва сразу за соплом ядерного ракетного двигателя.
Взрыв испаряет воду, и разогретая до огромной температуры струя газов истекает с завидной скоростью — 66 километров в секунду. Это в полтора десятка раз лучше, чем у самых эффективных химических ракетных двигателей.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345908.png) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345908.png)
Анализ различных типов космических носителей из работы Зубрина. IMLEO — минимально возможная масса носителя на орбите. NSWR — это соленоводная ядерная ракета («двигатель Зубрина»), NTR и GCR — разные варианты тепловых ядерных ракет, на чем-то вроде советского ядерного ракетного двигателя РД-0410. NEP — это что-то вроде долго обсуждавшегося российского ядерного буксира, с реактором, питающим ионные двигатели (только в работе Зубрина мощности NEP в десятки раз больше, чем у российского проекта). Cryo — ракета с химическими двигателями (H2+O2). Легко видеть, что двигатель Зубрина по массе корабля самый скромный / ©Роберт Зубрин
На первый взгляд на фоне «Ориона» это смотрится кисло — газы истекают в сотни раз медленнее. Но есть и огромные преимущества. Во-первых, это «постоянное ядерное горение», управляемое, а не взрыв. Соответственно, нет нужды в колоссальной отражающей плите большой массы, без которой от мегатонных вспышек за кормой не защититься. Такой корабль может быть крайне легким и компактным.
Скажем, для путешествия к Титану и обратно соленоводной ядерной ракете на четырех человек нужно всего 83,6 тонны раствора, в котором всего 3,34 тонны будут ураном-235. Для сравнения: первая загрузка каждого реактора Белорусской АЭС содержит (https://www.atomic-energy.ru/news/2012/08/30/35658) 93 тонны урана-235. Да, он не будет таким же быстрым, как «Орион», но сможет достичь того же Титана (орбита Сатурна, почти 10 миллиардов километров от нас) лишь за четыре года, а не за 10, как у химических двигателей.
А как же быть с радиоактивным загрязнением — выхлоп-то как от ядерного взрыва? Зубрин отмечает, что при 66 километрах в секунду этот самый выхлоп надежно вылетит из Солнечной системы. И даже за ее пределами не сможет причинить никому вреда, потому что долетит до ближайшей звезды через пару десятков тысяч лет, когда продукты ядерного «горения» уже давно станут безопасны. Собственно, при том типе деления, который требуется в такой системе, продукты распада ее топлива будут практически безопасны уже через 500 лет.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345909.jpg) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345909.jpg)
Российский проект ядерного космического буксира, о котором так много лет говорят в СМИ, имеет малые перспективы в реализации. Для текущего руководство Роскосмоса, исходящего из ложной идеи о том, что строить надо только коммерчески оправданные носители, смысла в такой систем нет: ясно, что Маск за ее услуги платить не станет, с сами осваивать Марс руководители Роскосмоса традиционно не хотят. Если же они сменятся на кого-то, похожего на Королева (прекрасно понимавшего, зачем осваивать Марс), то он выберет не буксир с реактором и ионным двигателем, а ядерную ракету, вероятнее всего — с двигателем Зубрина. Благо выброс ею раскаленных газов за корму решает проблему теплоотведения, одну из самых сложных у ядерного буксира / ©Wikimedia Commons
Следует понимать, что как инженер Зубрин исходно выбрал для проекта самые простые параметры, делающие его воплощение максимально несложным. При обогащении по урану-235 до 90 процентов скорость истечения продуктов поднимется до 4725 километров в секунду — очень близко к термоядерно-бомбовому «Ориону» Дайсона. Небольшой разведывательный зонд массой 300 тонн с таким двигателем Зубрина достиг бы альфы Центавра за 120 лет.
Естественно, что с такими параметрами путешествие к Титану из четырехлетнего сразу становится примерно годичным. Марс и вовсе оказывается в недельной досягаемости.
Разработчик подчеркивал, что возможности двигателя позволяют использовать как «корабль» богатый водным льдом астероид. При его исходной массе 30 тысяч тонн (диаметр в десятки метров) и всего 7500 тоннах завезенного урана (~1 процент от количества уже добытого урана, хранящегося в России (https://naked-science.ru/article/nakedscience/milliony-tonn-yadernyh-othodov-krupnejshij-mif-atomnoj-energetiki?comment=95285) сегодня) такой микроастероид может достичь альфы Центавра за 60 лет, благо экономить воду (получаемую на нем самом) ему, в отличие от разведывательного зонда, не придется.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345910.jpg) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345910.jpg)
Сегодня известно, что множество малых астероидов содержит немало льда. Однако действительно ли это самый практичный корабль для полета к другой звездной системе? В конце концов, воду можно доставить с астероида и на обычный большой корабль, собранный в космосе, а размещать там людей явно будет удобнее, чем на сорокаметровом шаре из щебня и льда / ©Wikimedia Commons
Очень важный момент — соленоводный ядерный двигатель Зубрина имеет такие энергетические параметры, которые позволяют поддерживать в корабле постоянный искусственный аналог силы тяжести в диапазоне 1-4 G. Химические ракеты на такое в принципе не способны.
А ведь именно нулевая гравитация (и вовсе не радиация) — главный враг космонавта, не позволяющий ему находиться в космосе дольше пары лет. Если этот срок превысить, потеря мышечной и, главное, костной массы от недостатка нагрузки превысит 20 процентов, после чего успешная повторная адаптация человека к земной гравитации маловероятна. Таким образом, двигатель Зубрина позволяет решить ключевые проблемы любых путешествий в Солнечной системе.
Ведь при такой ничтожной массе топлива, что ему нужно, космический корабль сможет предоставить своему экипажу и постоянный аналог силы тяжести, и любую нужную защиту от космической радиации. И главное — способность достичь хоть Плутона за разумные сроки.
Почему ядерный космолет означает революцию в колонизации Марса
Освоение Марса с двигателем Зубрина приобретает черты не эпического античного приключения, как у Илона Маска с его «Старшипами», а вполне практичного мероприятия. В самом деле: чтобы можно было отправить к Марсу «Старшип», он должен иметь массу 1420 тонн, из которых 1200 тонн — топливо.
А корабль с двигателем Зубрина при такой же полезной нагрузке потребует не более десятка тонн топлива (если использовать малое обогащение урана) или считанных тонн (если высокое). То есть весить он будет чуть больше 300 тонн. Соответственно, требуемая конструкция будет куда легче и меньше. Дозаправлять ее жидким метаном и кислородом по 10-12 раз (для полной заправки баков перед полетом к Марсу) будет явно не нужно.
Но это только начало преимуществ атомолета над химолетом Маска, по принципиальной схеме слабо отличимого от корабля из нержавейки, который некогда угнали Незнайка и Пончик. Дело в том, что «Старшип» сможет долететь до Марса и обратно за цикл не менее двух лет. Просто потому что Марс «встает» напротив Земли раз в два года (тогда расстояние между ними 56 миллионов километров). А если начинать полет в другое время, он будет слишком уж долгим — ведь дистанция при этом растет вплоть до 401 миллиона километров.
Ничего подобного для ядерного космолета нет. С его скоростью он может за считанные месяцы пролететь и 401 миллион километров, причем даже быстрее, чем «Старшип» пролетит 56 миллионов километров, случающиеся раз в два года.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345911.gif) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345911.gif)
Когда Марс оказывается по дальнюю сторону от Солнца относительно Земли, расстояние между ними может превысить 400 миллионов километров. Химическая ракета в такой момент туда не полетит: топлива не хватит. Ей приходится ждать максимального сближения до 56 миллионов километров. Ядерные корабли для открытого космоса могут летать в любое время, а не только в «окно» раз в два года / ©Wikimedia Commons
Следовательно, один атомолет не только будет раз в пять легче и дешевле, чем один «Старшип», но еще и сможет заменить около десятка «Старшипов» по количеству грузов, доставляемых в единицу времени. По расчетам того же Маска, создание самообеспечивающейся колонии на миллион человек на Марсе потребует 100 миллионов тонн грузов, доставляемых на околоземную орбиту каждый год. Это миллион рейсов «Старшипов» ежегодно. Всего, получается, нужно все время содержать флот из как минимум тысячи постепенно заменяемых «Старшипов».
А атомолетам Зубрина не надо доставлять на орбиту топливо для дозаправки кораблей, идущих к Марсу. Точнее, надо, но не химическое и десятками миллионов тонн в год, а ядерное+воду, отчего лишь сотнями тысяч тонн в год. Разница в транспортных издержках сразу падает не меньше, чем в полсотни раз — и это мы даем расчеты для далеко не самых продвинутых вариантов двигателя Зубрина.
По сути, Илон Маск планирует достичь Нового Света (в данном случае — мира) на аналоге каравелл и кара Колумба. «Санта-Мария» предприимчивого генуэзца была 200-тонным суденышком, где экипаж спал на верхней палубе (потому что больше негде: места нет), бок о бок. Излишне говорить, что на таком разумно только высаживаться в Новом Свете, но никак не колонизировать его. Для колонизации же в XVI веке сделали громадные галеоны водоизмещением до двух тысяч тонн и с нормальными каютами.
Атомолеты Зубрина — современный аналог галеонов. Колонизировать новый мир можно и на каравеллах с химическими двигателями, но стоить это будет безумно дорого, и времени займет очень много.
Что мешает ядерным космолетам победить химические
Плюсы ядерного двигателя в космосе так очевидны, что возникает вопрос: почему их никто не разрабатывает? Ведь Зубрин прав (http://path-2.narod.ru/design/base_e/nswr.pdf): несмотря на то что его двигатель, по сути, медленно горящая ядерная бомба, как раз как боевую бомбу его нельзя ни использовать, ни классифицировать юридически. Значит, никакие договоры ее не ограничивают.
По топливу ограничений тоже нет: как здраво отмечает разработчик, быстрые ядерные реакторы могут нарабатывать плутоний-239, которые как топливо для корабля Зубрина даже лучше урана-235. Между тем сырья для получения плутония-239 — то есть урана-238 — на Земле уже добыто сильно за миллион тонн. Не то что корабли до Марса — небольшие астероиды с экипажем к альфе Центавра можно отправлять.
Главная проблема, из-за которой все это никто с 1991 года не разрабатывал, проста. Она ровно та же, почему до самого недавнего времени никто даже не рассматривал другое предложение Зубрина: добычу метанового топлива на самом Марсе.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345912.png) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345912.png)
Илон Маск с удовольствием взялся бы и за ядерный ракетный двигатель, потому что из 100 миллионов тонн, которые требуется вывести на орбиту при колонизации Марса «Старшипами» более 90% — это химической топливо для дозапрааки на орбите отправляемых к Марсу кораблей. В случае использования двигателя Зубрина, эта доля может быть ниже 10%, то есть вместо ста миллионов тонн в год на орбиту пришлось бы вывести лишь 10 миллионов тонн / ©Twitter
Да, без такой добычи осмысленная высадка на Красной планете невозможна, потому что топлива и для посадки, и для возвращения с нее с Земли не прихватить. Но только кому вообще было нужно лететь на Марс? Вернемся в реальный мир: типичный политик не понимает, зачем нужно лететь на другую планету. Вы можете ему сказать, что там, с высокой вероятностью, есть жизнь и открытие ее там перевернет земную науку. Вот только политику это немного до фонаря: он о науке думает только тогда, когда очень прижмет.
Можно сообщить политику и ту простую истину, что «однопланетные виды не выживают», и наличие самоподдерживающейся колонии на другой планете резко поднимает шансы человечества на длительное существование. Но, сказав это, вы опять увидите в глазах типичного политика лишь пустоту и непонимание. Он просто не мыслит такими категориями, как человечество и его выживание: ему бы самому до выборов дожить. Что там будет через сто или тысячу лет, далеко за гранью его интересов.
Не удивительно, что концепция Зубрина «делать топливо для возвращения с Марса на самом Марсе» всерьез заинтересовала только Илона Маска. Мальчик, к 12 годами прочитавший из интереса всю «Британнику», став взрослым, хорошо понимает про выживаемость однопланетных видов или про важность открытия внеземной жизни. Знает и про то, что текущие технические возможности человечества уже позволяют терраформировать Марс. Естественно, что на таком фоне идеи Зубрина для него крайне актуальны.
Но вот взяться за его атомолет Маск не мог. Американские законы в ядерной области, мягко говоря, консервативны. Плутоний вообще запрещено перерабатывать, любые работы с ядерными двигателями потребуют такого длительного лицензирования и такого набора разрешений, что глава SpaceX до их получения имел бы все шансы просто не дожить. Поэтому он и взялся за каравеллы: галеоны космического века для частной компании в США в принципе недоступны. Государство замучает.
Так все-таки: полетим ли мы на Марс на ядерном пламени?
Даже отправить каравеллу на ближайшую планету в зоне обитаемости очень сложно. Вряд ли у Маска это получится ранее 2030-х годов, и пока даже не ясно, какой именно их половины. Но вот если это у него получится при его жизни, то кое-что, с высокой вероятностью, прогнозировать все-таки можно.
Во-первых, с вероятностью выше 50 процентов на Марсе откроют простейшую жизнь. Это очевидно из того набора данных, которые мы имеем о Марсе уже сегодня. Открытие такого рода создаст некоторую гонку престижа в вопросах изучения Красной планеты среди национальных космических агентств. Большинство — кроме Китая — для такого изучения будут покупать рейсы у SpaceX, потому что своих носителей со сравнимыми возможностями ни у кого нет.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345913.jpg) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345913.jpg)
Метан в атмосфере Марсе регистрируется марсоходами только у самой поверхности: уже спутники с орбиты не могут надежно зарегистрировать его. Большинство непротиворечивых гипотез, объясняющих такую картину требуют участия либо древних, либо современных микробов / ©Wikimedia Commons
Китай и, возможно, Россия (в зависимости от дальновидности тех, кто будет ее возглавлять) при этом окажутся в сложной ситуации. Маск явно как минимум попытается начать терраформирование, при этом на Марсе сложится правовой аналог Дикого Запада: кто успеет поставить базу вот здесь, тот и будет на эту зону претендовать. Ясно, что в такой ситуации хорошо бы получить средства колонизации лучше, чем «каравеллы» от SpaceX.
И самым очевидным путем обогнать первопроходца будет именно ядерный «галеон». Россия и Китай, в отличие от США, обладают быстрыми реакторами (натриевых типов), позволяющими быструю наработку больших объемов чистого плутония-239 оружейного качества — идеального материала для соленоводной ракеты Зубрина. Еще Россия и КНР обладают существенным и пока нарастающим отставанием от химических ракет Маска. Добиться тех же результатов по ним они смогут лишь с отставанием в годы.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345914.jpg) (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/345914.jpg)
Разумеется, садиться и взлетать с планет на струе ядерного выхлопа никто не планирует. Поэтому «Старшипу» при колонизации Марса работы тоже хватит: он будет припортовым буксиром, подтягивающим грузы для ядерных кораблей открытого космоса / ©Wikimedia Commons
В такой ситуации вполне разумно попытаться создать носитель, выводимый в космос на собственном аналоге «Старшипа», но затем летящего от земной орбиты к Марсу и обратно на ядерном двигателе. Способность заменить одним атомолетом сразу полсотни «Старшипов» действительно дает шанс опередить соперников даже при серьезном исходном отставании от него в области химических ракет.
Вопрос только в одном: когда именно у госкосмоса (для частников настолько «атомный» проект явно недоступен) России или Китая возникнет понимание того, что это необходимо, сопряженное со знанием о двигателе Зубрина?
Можно к Марсу запустить Ионный Корабль на Солнечных Батареях.
Солнечные Батареи мощностью 20 МВт, дают полёт на Марс где-то за 315 дней.
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=22181.msg2545778#msg2545778
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=22181.msg2550235#msg2550235
Это не плохо, если учесть что на орбите Марса дозаправка Ионному Кораблю не нужна. После сброса Грузовых Посадочных Модулей с орбиты, Ионный Корабль летит обратно на Землю.
Вот его приблизительная картинка. Выглядит интересно, как и Ионный Корабль с ЯЭДУ.
2023.03.06_Solar_Sail_spaceship_from_movie_Alien_Covenant_02.jpg