Разрабатывается термоядерный двигатель для полётов в космосе

Автор Ahilezz, 28.06.2012 00:44:10

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 1 гость просматривают эту тему.

Ahilezz

Учёные 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.



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.



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.
Вот увидите: лет через 50 в отпуск летать будем на Луну!

Дмитрий Виницкий

Бедствующее НАСА настолько же реальная формулировка, как этот дивайс, летящий к Марсу.

Вы не в курсе, где можно увидеть работающий термоядерный реактор? :wink:

C-300


Ahilezz

А здесь ведь никто и не говорит о термоядерном реакторе. Импульсный термоядерный двигатель. Типа как пресловутый ORION, но на термояде. Водородную бомбу то создали :)
Вот увидите: лет через 50 в отпуск летать будем на Луну!

C-300

ЦитатаА здесь ведь никто и не говорит о термоядерном реакторе. Импульсный термоядерный двигатель. Типа как пресловутый ORION, но на термояде. Водородную бомбу то создали :)
Какая разница? Отношение полученная/вложенная энергия пока что колеблется около 1. И это - редкие опыты.

Ahilezz

Цитата
ЦитатаА здесь ведь никто и не говорит о термоядерном реакторе. Импульсный термоядерный двигатель. Типа как пресловутый ORION, но на термояде. Водородную бомбу то создали :)
Какая разница? Отношение полученная/вложенная энергия пока что колеблется около 1. И это - редкие опыты.

Позволю себе с тобой не согласиться. Разговор не идет о получении энергии, разговор идет о банальном взрыве маленьких бомбочек ( если это правильно так называть ). Плюс это проект не не 1 год. А лет через 5-10 кто его знает какие будут технологии.
Вот увидите: лет через 50 в отпуск летать будем на Луну!


C-300

ЦитатаПозволю себе с тобой не согласиться. Разговор не идет о получении энергии, разговор идет о банальном взрыве маленьких бомбочек ( если это правильно так называть ). Плюс это проект не не 1 год.
Вы имеете в виду, что полученную при взрыве энергию не надо преобразовывать в электрическую и за счёт этого поднять КПД?
ЦитатаА лет через 5-10 кто его знает какие будут технологии.
С термоядом за 50 лет дошли до коэффициента 1. Так что динамика есть, но меееедленная.

LG


Ahilezz

ЦитатаВы имеете в виду, что полученную при взрыве энергию не надо преобразовывать в электрическую и за счёт этого поднять КПД?

Ну на сколько я понимаю просто нужно создать реактивную тягу. При взрыве образуется некое ( какое конкретно не знаю ) количество плазмы, которая просто выбрасывается через сопло. По моим скромным понятиям где-то так :)
Вот увидите: лет через 50 в отпуск летать будем на Луну!

Ahilezz

Цитатаи 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.

Обычный термоядерный БУМ, результаты которого потом выплевываются с помощью электромагнитного поля из сопла двигателя.
Вот увидите: лет через 50 в отпуск летать будем на Луну!


C-300

ЦитатаНу на сколько я понимаю просто нужно создать реактивную тягу. При взрыве образуется некое ( какое конкретно не знаю ) количество плазмы, которая просто выбрасывается через сопло. По моим скромным понятиям где-то так :)
Это понятно. Главное, чтобы выделялось энергии больше, чем затрачивалось на разогрев. С этим пока что проблема.
Не надо забывать и про массу лазеров. Посмотрите на NIF - здоровенные корпуса.
П. С. как обстоит дело с Z-пинчами я не знаю. А в инерциальном ТЯС диаметр таблеток существенно меньше 5 см и имеют они сложную структуру - окружены хольраумом (вольфрамовый цилиндр с отверстиями по торцам; через торцы входят лазерные лучи, нагревают хольраум, он светит в рентгене, это излучение равномерно обжимает капсулу с Д-Т смесью).

Ahilezz

ЦитатаЭто понятно. Главное, чтобы выделялось энергии больше, чем затрачивалось на разогрев. С этим пока что проблема.
 Не надо забывать и про массу лазеров. Посмотрите на NIF - здоровенные корпуса.

Тут конечно загвоздка. Хотя если поставить достаточно мощный источник энергии... Ведь главное чтоб летело быстро. Ну вот Роскосмосс создает ядерный реактор. Его можно будет использовать ( если конечно договориться между собой ). Хотя вопрос цены/качества будет стоять. Ну для этого и нужны исследования.

По крайней мере есть хоть маленькая но все-же надежда на то что эта штука заработает. Ведь принципиально нерешаемого тут нет. Просто нужно решить некоторые технические вопросы...
Вот увидите: лет через 50 в отпуск летать будем на Луну!

LG

Кстати любопытно когда люди не понимают разницы между ЯЖРД и ЭРДУ питаемым ЯЭУ. Это некий тест на профпригодность.

C-300

ЦитатаВедь принципиально нерешаемого тут нет. Просто нужно решить некоторые технические вопросы...
счаз, технические вопросы. теоретики волосы рвут по всему телу, чтобы описать поведение термоядерной плазмы.

zeaman

ЦитатаБедствующее НАСА настолько же реальная формулировка, как этот дивайс, летящий к Марсу.

Вы не в курсе, где можно увидеть работающий термоядерный реактор? :wink:

На Z-Pinche - вот

(ПС- Я помимаю, что никакого термоядерного реактора, для получения энергии не будет с ближней и средней перспективе, да картинка уж больно хороша..)


echoes

ЦитатаКстати любопытно когда люди не понимают разницы между ЯЖРД и ЭРДУ питаемым ЯЭУ. Это некий тест на профпригодность.
Ну щас покажу тест на профпригодность!
 :shock: Откуда в этом девайсе поступает питание на Magnetic Nozzle и на сдерживание плазмы???

Павел73

Ну вот и звездолётики потихоньку начинают подтягиваться... :D
НАТО - Четвёртый Рейх.

echoes

ЦитатаНу вот и звездолётики потихоньку начинают подтягиваться... :D
Subsystem
[Mass (kg)]

Payload
[150,000] - crew habitat, lander, small transport, radiation protection, ECLSS equipment and consumables for crew quarters

Structures
[31,500] - Main truss, main propulsion tanks, secondary structure for systems below

Main Propulsion
[115,000] - MIF nozzle, magnetic coils, neutron/gamma shielding cap, capacitor/Marx generator recharge system


Thermal Management
[77,000] - radiators, pumps, tanks, cryo-coolers, thermal fluids

 
Power Systems
[16,500] - fission reactor, radiation shield, distribution lines

Avionics & RCS
[2,300] - control boxes, sensors, communication & Reaction Control System (RCS)

Total Dry Mass
[392,300]
 
30% Mass Growth Allowance
[117,700]

Main propulsion & RCS propellant - for 90-day Mars roundtrip
[87,900]


Total Mass (Best Estimate)
[597,900]

Source: http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20120002875_2012002392.pdf