NASA строит термоядерный двигатель Fusion Driven Rocket

[mark200000]

http://habrahabr.ru/company/apps4all/blog/176227/

Под эгидой NASA строят термоядерный космический двигатель          перевод                                                   
        
           Научно-популярное,           Космонавтика,           Блог компании «Apps4All»    
      NASA и частные компании всеми силами хотят отправить человечество на Марс. Команда Университета Вашингтона, финансируемая космическим агентством, в свою очередь намеревается для этого разработать термоядерный двигатель, который сможет доставить человека на Красную планету за 30 дней, а также сделать возможными и другие космические путешествия.
 
 «Используя существующее ракетное топливо практически невозможно для человечества исследовать что-то за пределами Земли», — говорит ведущий исследователь Джон Слоуг. «Мы надеемся получить достаточно энергии для того, чтобы межпланетные путешествия стали обычным делом»,
 
 Предлагаемый Fusion Driven Rocket (FDR) – двигатель 150-тонного корабля, который использует магнетизм для сжатия литиевых или алюминиевых частей вокруг дейтерий-тритийного топливного ядра для инициации термоядерного синтеза. Результирующая сила реакции вызывает распыление вещества на скорости 30 км/с, она и толкает корабль вперед.
 
 //
 
 Отработанное топливо выбрасывается за корабль и так как весь процесс основан на магнетизме, износ двигателя минимален. При этом пеллета размером с зерно может обеспечить такое же количество импульса, что и галлон ракетного топлива.
 
 Все это требует электрической энергии для управления и поддержания реакции, но инженер Энтони Панкокти утверждает, что преимущества такого магнитного двигателя в том, что космический корабль может питать сам себя только солнечной энергией.
 
 «Он очень масштабируем – мы можем добиться термоядерной реакции в гораздо меньшем масштабе», — говорит он. «Мы можем запустить созданный двигатель от 200 киловаттной солнечной панели, т.е. примерно той же мощности, которую генерируют сейчас панели МКС».
 
 При помощи FDR время полета до Марса может сократиться до 30-90 дней, по сравнению с 8 месяцами полета на «химической» тяге. Для 30-дневного путешествия понадобится всего трехдневная работа двигателя для разгона и еще три дня на его замедление на орбите Марса.
 
 Такой двигатель также будет значительно дешевле на стадии разгона, чем химические ракеты, так как ему требуется гораздо меньше топлива на преодоление земной гравитации. Для предлагаемой 150-тонной конструкции примерно треть можно будет занять грузом, а уменьшенное время полета также уменьшит влияние радиации на космонавтов.
 
 Многие космические полеты заканчиваются торможением об атмосферу для экономии топлива. Новый привод, однако, настолько эффективен, что такое торможение становится бессмысленным, так как масса защиты будет больше, чем масса расходуемого топлива.
 
 Команда протестировала все части FDR в лаборатории и сейчас начинает строить двигатель в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts Program, обеспечивающей финансирование для долгосрочных космических программ. FDR один из 10 проектов, добравшихся до Второй Стадии. Прототип FDR будет создан в ближайшие полтора года, а готовый корабль надеются создать к 2020 году – но при увеличении финансирования сроки могут быть и сокращены.
 
 Учитывая жесткую экономию Правительства США это маловероятно, но FDR может сделать химические или ионные двигатели настолько же устаревшими, насколько сейчас нам кажется устаревшим паровой двигатель.

[mark200000]

http://nextbigfuture.com/2012/09/the-fusion-driven-rocket-nuclear.html

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.

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.

Background
 
 Did not have time to go back and review all of John Slough's work
 
 Fusion plasmoid space propulsion
 
 Reviewing the phase 1 project work for this project
 
 John Slough fusion space propulsion work reviewed in 2011
 
 At the NASA NIAC Spring Symposium, John Slough presented Nuclear Propulsion through Direct Conversion of Fusion Energy (30 pages)
 
 John Slough could have an experiment in 2012 with a net gain in fusion energy of 1.6. It will be an imploding liner experiment. For space propulsion he is targeting a 200 times gain in energy output from what is input. Mission profiles are for 30 day or 90 day missions to Mars with over 5000 ISP.
 
 * Lowest mass fusion system is realized with FRC (Field Reversed Configuration) compressed by convergent array of magnetically driven metal foils - steps (a), (b)
 
 *Fusion neutron and particle energy is directly transferred to the encapsulating, thick metal blanket - step (c)
 −Provides spacecraft isolation from fusion process
 −Eliminates need for large radiator mass
 
 * Expansion of hot, ionized propellant in magnetic nozzle - step (d)
 −Produces high thrust at optimal Isp

Fusions Assumption:
 • Ionization cost is 75 MJ/kg
 • Coupling Efficiency to liner is 50%
 • Thrust conversation ~ 90%
 • Realistic liner mass are 0.28 kg to 0.41 kg
 • Corresponds to a Gain of 50 to 500
 • Ignition Factor of 5
 • Safety margin of 2: GF =GF(calc.)/2
 
 Mission Assumptions:
 • Mass of Payload= 61 mT
 • Habitat 31 mT
 • Aeroshell 16 mT
 • Descent System 14 mT
 • Specific Mass of capacitors ~ 1 J/kg
 • Specific Mass of Solar Electric Panels 200 W/kg
 • Tankage fraction of 10% (tanks, structure, radiator, etc.)
 • Payload mass fraction =Play load Mass
 • System Specific Mass = Dry Mass/SEP (kg/kW)
 • Analysis for single transit optimal transit to Mars
 • Full propulsive braking for Mar Capture - no aerobraking

Plus John is working on the Helion Energy nuclear fusion reactor
 

[mark200000]

Презентацию в PDF можно скачать здесь:

http://www.nasa.gov/pdf/636883main_FDR_talk_NIAC_2012_final.pdf

[Liss]

До второй стадии, говорите?
Берем обоснование бюджета, читаем:

The NIAC core program supports research through two phases of study. Phase I awards are typically nine-month efforts (up to $100,000) to explore the overall viability and advance the technology readiness level of visionary concepts. A follow-on Phase II develops the most promising Phase I concepts for up to two years (about $500,000) and explores infusion paths within NASA and beyond. Candidate studies may be selected from multiple sources: educational institutions, commercial and not-for-profit organizations, research laboratories, federal agencies, and NASA Centers (including the Jet Propulsion Laboratory).

То есть ребята из Apps4All собираются построить свой FDR за 500 килобаксов. Флаг в руки, дорогие товарищи, стройте...

[mark200000]

Mission Design Architecture for the Fusion Driven Rocket

http://msnwllc.com/Papers/FDR_JPC_2012.pdf

[Вадим Гуньков]

Может кому будет интересно вот статья о органике на марсе  http://naooka.ru/nashel-li-curiosity-energiyu-dlya-mikroorganizmov-na-marse/

[mark200000]

Российская ассоциация содействия науке (РАСН) предлагает правительству принять в качестве масштабного научного проекта проект термоядерного реактора "Игнитор". Особенностью проекта является сжатие плазмы сильным магнитным полем. Это позволяет значительно сократить размеры и массу реактора.

"Игнитор" по принципу действия похож на FDR и в перспективе возможно будет адаптирован для космических целей.

http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=221&d_no=40389

 http://russian-science.com/files/file/survey_051212.pdf

В июле 2011 г. на совещании в Дубне российские ученые предложили новый способ возрождения и поддержки науки. Речь шла о том, чтобы запустить на территории Российской Федерации мегамасштабные научные проекты по образцу нашумевшего андронного коллайдера. Предложение было оформлено под соответствующим названием «Проекты MegaScience», а общий бюджет составил 133 миллиарда рублей.
...........
«Игнитор»
Реакции, происходящие с атомными ядрами, таят в себе неисчерпаемый запас энергии. Но какие именно реакции лучше подходят для использования в энергетических установках – это, прежде всего, вопрос возможностей наших технологий. Например, слияние ядер с превращением более легких элементов в более тяжелые – это весьма привлекательный с энергетической точки зрения процесс. Но чтобы начать «собирать» энергию, надо сначала нагреть компоненты смеси до 150 миллионов градусов. Из какого материала должны быть произведены стенки предполагаемого «реактора», чтобы они выдерживали такой нагрев, ученые пока не выяснили. Но есть способы удерживать нагретую плазму (а при
93
таких температурах вещество существует в виде плазмы) с помощью магнитного поля. Такие технологии стремительно совершенствуются. Разработке таких технологий посвящен первый проект - реактор термоядерного синтеза в г. Троицке. Реактор «Игнитор» при сопоставимой мощности по проекту должен быть почти в 40 раз меньше (см. рисунок) своего ближайшего аналога, который сейчас строится во Франции (кстати, с участием России).

ITER и IGNITOR. Сравнительный масштаб. Источник: документация проекта Ignitor

http://russian-science.com/files/file/survey_051212.pdf

[SFN]

goran d пишет:
наса разрабатывает новый тярд:
 http://www.theregister.co.uk/2013/04/10/nasa_fusion_engine_fast_mars_trip/

[hecata]

Крайне сомнительно, что бы это все работало. Во-1 очень удивительно, что до такой простой схемы с Q=100 не додумались ученые, которые придумывали различные схемы инерционного конфаймента, а во-2 простое сравнение с имплозивной схемой атомной бомбы показывает, что здесь давления меньше - а ведь имплозивных одноступенчатых термоядерных зарядов не существует...

[sychbird]

Троицк - известное гнездо фуфловых псевдофизических мегапопильных проектов бывшего Минрадиопрома.
См. мемуары Кисунько.

[Дмитрий Инфан]

Много проще, ИМХО, реализовать взрыволёт.

[Ded]

NASA и частные компании всеми силами хотят отправить человечество на Марс. Команда Университета Вашингтона, финансируемая космическим агентством, в свою очередь намеревается для этого разработать термоядерный двигатель

Опять...

[pragmatik]

Ded пишет:
 NASA и частные компании всеми силами хотят отправить человечество на Марс. Команда Университета Вашингтона, финансируемая космическим агентством, в свою очередь намеревается для этого разработать термоядерный двигатель

Опять...

Весна... вот и по вылазили буйные....а может с доставкой депрессантов проблемы.

[dmdimon]

hecata пишет:простое сравнение с имплозивной схемой атомной бомбы показывает, что здесь давления меньше - а ведь имплозивных одноступенчатых термоядерных зарядов не существует...

Ну имхо - не зная напряженность магнитного поля судить все-таки нельзя. Кроме того если заглянуть в пдф-ку, то выяснится, что у них весьма изящное решение - обжим производится фольгой, разогнанной в магнитном поле. А тут уже возникает вопрос длины "тормозного пути" - если он мал, то силы могут быть реально чудовищными...

Дмитрий Инфан пишет:
Много проще, ИМХО, реализовать взрыволёт.

так это и есть взрыволет

[Дмитрий Инфан]

dmdimon пишет:

Дмитрий Инфан пишет:
Много проще, ИМХО, реализовать взрыволёт.

так это и есть взрыволет

Я имею в виду классический взрыволёт, типа "Ориона". Для его реализации ничего фундаментального изобретать не нужно - нужна лишь политическая воля.
А тут проблемы равномерного обжатия мишени, проблемы протекания реакции в плазме будут решаться десятками лет, и не факт, что их удастся разрешить.

[mark200000]

dmdimon пишет:

hecata пишет:простое сравнение с имплозивной схемой атомной бомбы показывает, что здесь давления меньше - а ведь имплозивных одноступенчатых термоядерных зарядов не существует...

Ну имхо - не зная напряженность магнитного поля судить все-таки нельзя. Кроме того если заглянуть в пдф-ку, то выяснится, что у них весьма изящное решение - обжим производится фольгой, разогнанной в магнитном поле. А тут уже возникает вопрос длины "тормозного пути" - если он мал, то силы могут быть реально чудовищными...

В этом и есть отличие от "Игнитора". Если уж "Игнитор" рассчитывают "вогнать" в 500 тон, при прямом обжиме плазмы и непрерывном горении, то здесь есть надежда, что в десятки тон поместятся.

В любом случае радует, что вновь начались работы в этом направлении. Не будет железа будет новое понимание проблемы, на другом уровне. Это уже хорошо.

[hecata]

dmdimon пишет:

hecata пишет:простое сравнение с имплозивной схемой атомной бомбы показывает, что здесь давления меньше - а ведь имплозивных одноступенчатых термоядерных зарядов не существует...

Ну имхо - не зная напряженность магнитного поля судить все-таки нельзя. Кроме того если заглянуть в пдф-ку, то выяснится, что у них весьма изящное решение - обжим производится фольгой, разогнанной в магнитном поле. А тут уже возникает вопрос длины "тормозного пути" - если он мал, то силы могут быть реально чудовищными...

И тем не менее - все такие схемы неоднократно моделировались и исследовались, в т.ч. имплозия металла на замагниченую плазму. Я не специалист - не владею численными оценками, но то, что люди тратят десятки и сотни миллионов долларов на Q=1 для всяких конфаймент-схем (например новый всплеск интереса к Z-машинам) какбэ намекает нам, что проще эту задачу не решить. 

[vlad7308]

Дмитрий Инфан пишет:

dmdimon пишет:

Дмитрий Инфан пишет:
Много проще, ИМХО, реализовать взрыволёт.

так это и есть взрыволет

Я имею в виду классический взрыволёт, типа "Ориона". Для его реализации ничего фундаментального изобретать не нужно - нужна лишь политическая воля.
А тут проблемы равномерного обжатия мишени, проблемы протекания реакции в плазме будут решаться десятками лет, и не факт, что их удастся разрешить.

"десятки лет, и не факт что удастся...." - это все же лучше, чем "точно вообще никогда", как с Орионом

[Дмитрий Инфан]

Ну, разумеется: мыши будут и колоться, и плакать, но всё равно не бросят грызть кактус под названием термояд.

[dmdimon]

hecata пишет:

dmdimon пишет:

hecata пишет:простое сравнение с имплозивной схемой атомной бомбы показывает, что здесь давления меньше - а ведь имплозивных одноступенчатых термоядерных зарядов не существует...

Ну имхо - не зная напряженность магнитного поля судить все-таки нельзя. Кроме того если заглянуть в пдф-ку, то выяснится, что у них весьма изящное решение - обжим производится фольгой, разогнанной в магнитном поле. А тут уже возникает вопрос длины "тормозного пути" - если он мал, то силы могут быть реально чудовищными...

И тем не менее - все такие схемы неоднократно моделировались и исследовались, в т.ч. имплозия металла на замагниченую плазму. Я не специалист - не владею численными оценками, но то, что люди тратят десятки и сотни миллионов долларов на Q=1 для всяких конфаймент-схем (например новый всплеск интереса к Z-машинам) какбэ намекает нам, что проще эту задачу не решить.

Я тоже не специалист, но может быть то, что для двигателя им нужен просто импульс, а не энергия в приемлемом для дальнейшего использования виде, играет тут заметную роль? Да еще и система в общем открытая, с выхлопом в бесконечный вакуум...

[hecata]

Дмитрий Инфан пишет:
Ну, разумеется: мыши будут и колоться, и плакать, но всё равно не бросят грызть кактус под названием термояд.

Что, есть предложения получше?

[Дмитрий Инфан]

Есть. Строить взрыволёт. Его можно осилить лет за двадцать, в то время как пригодный для практического использования термоядерный реактор в ближайшие 50 лет создан, ИМХО, не будет.

[Mark]

Вашингтонский университет конкурирует с российскими НИКИЭТом и Центром Келдыша в разработке ядерного электрореактивного двигателя. 10.04.13

Проект, над которым работает команда из Вашингтонского университета, финансируется в рамках программы НАСА Innovative Advanced Concepts Program. На симпозиуме в прошлом месяце представители компании MSNW, президентом которой является профессор Джон Сло, представили теоретические обоснования возможности реализации полета на Марс с использованием энергии ядерного синтеза. Эти теоретические обоснования являются не просто математическими выкладками и догадками, они подкреплены результатами компьютерных моделирований и результатами первых проведенных экспериментов

Команда профессора Джона Сло опубликовала свои расчеты, демонстрирующие возможность совершения 30- и 90-дневные полеты к Марсу с помощью космического корабля, двигающегося за счет энергии ядерного синтеза. Согласно этим расчетам такой перелет за счет малой длительность будет достаточно практичен и гораздо менее дорогостоящ, нежели чем полеты на ракетах с химическим топливом. В настоящее время ученые собираются реализовать все свои теоретические наработки в виде лабораторных экспериментов и испытаний, которые, в свою очередь, будут объединены позже в виде единой экспериментальной энергетической установки, которая будет работать за счет реакции ядерного синтеза.

Реакция ядерного синтеза будет инициироваться, когда сгусток плазмы, возбужденной особым способом и обладающий собственным магнитным полем, будет сжат до огромного давления за счет воздействия сильного внешнего магнитного поля. Следует заметить, что эта технология была успешно опробована учеными на экспериментальной лабораторной установке, что подтвердило ее работоспособность. Реакция ядерного синтеза выделяет огромное количество энергии, которого достаточно для того, чтобы привести в движение космический корабль и разогнать его до высокой скорости. Ядерное топливо, объемом, равным объему маленькой песчинки, имеет энергетический потенциал, равный энергетическому потенциалу 5 литров ракетного химического топлива.
Двигательная система, разработанная командой профессора Джона Сло, работает следующим образом - в начале цикла в камере двигателя создается сгусток возбужденной плазмы, вокруг которого располагаются кольца из мягкого металла, лития. Под воздействием внешнего магнитного поля эти кольца создают вокруг плазмы почти цельную оболочку, заставляя ее сжиматься все сильней и сильней, до того момента, когда не "зажжется" реакция ядерного синтеза. Эта реакция продержится в активном состоянии всего несколько микросекунд времени, но энергии, выделившейся за все это время, будет более чем достаточно для того, чтобы испарить и превратить в высокотемпературную и высокоэнергетическую плазму металлическую оболочку. Этот перегретый материал, находящийся под огромным давлением и удерживаемый магнитным полем, устремляется наружу, двигая космический корабль вперед. Такие циклы повторяются с периодичностью один раз в минуту или около того, обеспечивая почти постоянную тягу, способную разогнать корабль до высокой скорости.
В настоящее время ученые работают над технологией сжатия плазмы до того момента, когда начнется реакция ядерного синтеза. Первые тестовые испытания экспериментальной установки профессор Джон Сло планирует провести к концу этого лета.

http://www.atomic-energy.ru/news/2013/04/10/41052

[mark200000]

Дмитрий Инфан пишет:
Есть. Строить взрыволёт. Его можно осилить лет за двадцать, в то время как пригодный для практического использования термоядерный реактор в ближайшие 50 лет создан, ИМХО, не будет.

FDR и есть "взрыволет".

[hecata]

Дмитрий Инфан пишет:
Есть. Строить взрыволёт. Его можно осилить лет за двадцать, в то время как пригодный для практического использования термоядерный реактор в ближайшие 50 лет создан, ИМХО, не будет.

Какая связь между наземным энергетическим реактором и взрыволетом? 

Mark пишет:
 Вашингтонский университет конкурирует с российскими НИКИЭТом и Центром Келдыша в разработке ядерного электрореактивного двигателя. 10.04.13
 

. Эти теоретические обоснования являются не просто математическими выкладками и догадками, они подкреплены результатами компьютерных моделирований и результатами первых проведенных экспериментов

http://www.atomic-energy.ru/news/2013/04/10/41052

Судя по презентации, все их моделирование довольно поверхностное, хотя и обширное. Не видно следов серьезного моделирования магнитогидродинамики с ядерной физикой, тех пакетов ПО, что попадаются в презенташках по NIF, например. Моделирование имплозии металлическими кольцами плазмы пакетом ANSYS у меня вызывает недоумение.

[Chilik]

hecata пишет:
Судя по презентации, все их моделирование довольно поверхностное, хотя и обширное. Не видно следов серьезного моделирования магнитогидродинамики с ядерной физикой, тех пакетов ПО, что попадаются в презенташках по NIF, например. Моделирование имплозии металлическими кольцами плазмы пакетом ANSYS у меня вызывает недоумение.

Посмотрел презентацию.
Для университета Висконсина попытка подоить правительство зачётная, а любителям космонавтики можно не напрягаться.
Совершенно согласен с тем, как в цитированном тексте оценен уровень работы заявителей. Они просто не понимают пока, с чем связываются. Кстати, это - главная проблема почти всех, кто пытаетя говорить про плазму применительно к космическим полётам. Хотя есть и искючения. из известных мне людей это А.И.Морозов и Ф.Чанг-диас. Но они никогда и не обещали осчастливить всех, а честно говорили о том, что решают вполне конкретную задачу.
Для любопытных. Идея с получением термояда в плазме при обжатии лайнером не нова. Несколько десятилетий этим занимаются во ВНИИЭФ. По крайней мере их открытый доклад на эту тему я слушал лет 15-20 назад. Гуглить по словам "система МАГО". В какой-то момент (похоже тогда же) они рассказали про свои работы и за океаном, там возбудились и переделали в Лос-Аламосе под подобную программу установку Shiva-Star. Только саровцы обжимают лайнер зарядом ВВ, а американцы - импульсным током. Шива-Стар поболее этой виконсинской машины будет и народ там более понимающий.
Короче. можно расслабиться.
Попытки применить куда-то чужую идею без понимания того, как оно на самом деле работает, ещё ни у кого ничего хорошего не давали. А полмиллиона - пусть будут. Люди потренируются, студентов поучат, заодно попиарят и плазму, и космонавтику.

[G.K.]

Chilik пишет:
Shiva-Star

Уважаемый Chilik, а что по этой установке вы посоветуете почитать? А то фразы вроде "создание компактных тороидов из плазмы" конечно интересно, но хочется чего-то более содержательного и надёжного, чем вики и сайты вроде abovetopsecret.com .

[Chilik]

mark200000 пишет:

Российская ассоциация содействия науке (РАСН) предлагает правительству принять в качестве масштабного научного проекта проект термоядерного реактора "Игнитор". Особенностью проекта является сжатие плазмы сильным магнитным полем. Это позволяет значительно сократить размеры и массу реактора.

Уже писал, но повторюсь.
Проект ИГНИТОР - чисто политический. Друг Владимир договорились с другом Сильвио дружить на эту тему и показать фигу остальному цивилизованному миру. Их право. Правда, у друга Сильвио с тех пор забот прибавилось. По договорённости машину строят итальянцы, а российская сторона предоставляет одно их зданий ТРИНИТИ и инфраструктуру. Финансирование проекта с российской стороны имеет хорошие перспективы, по крайней мере эта установка входит в число трёх проектов megascience, которые дошли до верхней точки отбора и получили одобрение. Что там у итальянцев - не знаю, и никто из тех, с кем разговаривал, тоже не знает.
Целью проекта ИГНИТОР является демонстрация термоядерной реакции с Q>1 в течении короткого времени. И всё. Если получится, то после него нужно решать более сложные задачи. Это значит, что после ИГНИТОРа всё равно должна быть установка. которая сейчас называется ИТЭР. А она строится и так.

На всякий случай. На бумаге проект ИГНИТО в разных ипостасях существует лет 30, его проталкивает профессор Коппи из MIT. С ним я пару раз на эти темы говорил. С наукой там всё нормально. Но нет разумного ответа на вопрос: зачем? Разве что фигу Штатам и Японии показать. Если сравнивать с космонавтикой - то это эквивалент Х-15. Вроде бы и 100+ км было, но космическим кораблём называть стрёмно.

[Chilik]

G.K. пишет:... а что по этой установке вы посоветуете почитать? А то фразы вроде "создание компактных тороидов из плазмы" конечно интересно, но хочется чего-то более содержательного и надёжного, чем вики и сайты вроде abovetopsecret.com .

если честно - то фиг знает.На работе я регулярно отслеживаю основные доклады с научных конференций по тематике, поэтому в голове остаются только основные понятия без подробностей.
Гуглить надо.

[khach]

Интересный роадмап приведен в http://www.nasa.gov/pdf/716077main_Slough_2011_PhI_Fusion_Rocket.pdf
Вот интересно, имплозию лейнера они симулировали. Картинки есть, а вот где найти ссылку на статью  с симуляциями? Обычно такие работы публикуют отдельно. С другой стороны, лейнер к них имплодировал без нестабильностей, а кольцевой лейнер обычно старается пойти волнами при индукционном сжатии при таком соотношении диаметра и высоты цилиндра. Как стабилизируется процесс имплозии в FDR? А как вообще можно симулировать процесс передачи энергии от лайнера на плазму в районе сингулярности? Электромагнитные симуляторы типа CST точно не смогут это посчитать. Даже с использованием мультифизики.

[Chilik]

khach пишет:
Интересный роадмап приведен в http://www.nasa.gov/pdf/716077main_Slough_2011_PhI_Fusion_Rocket.pdf

Ччччёрт!
Я зря обидел ребят из Университета Висконсина - там квалифицированная команда по плазме. А тут оказалось, чnо UW - это университет Вашингтона. Совсем другой компот. Этих - не жалко.
Что касается МГД-неустойчивостей лайнера и плазмы. то они ничего подобного, похоже, моделировать не умеют. Значит, ошибка по ключевым параметрам раз в 100 минимум, как показывает опыт лазерного термояда (от работ 60-х годов до нынешних супермашин класса NIF).

Забавно, что ребята известный ливерморский рисунок использовали (рис. 1 по ссылке). но невероятно криво его объяснили - потеряли стадию 4. которая является основной для выделения энергии и не тем цветом покрасили плазму на стадии 3. .

[ronatu]

Ohio State University has performed some computational studies of molten salt reactors for NASA space applications.

They looked at 4 MW thermal and 60 MW thermal reactors and flow dynamics and basic design.

Molten salt reactors are an appealing technology for space because of their high temperature and low pressure operation, controllability, and high fuel burn up, among other features.
The proposed research will investigate how molten salt reactor technology can be used to power sub-100 kWe reactors for science missions and for MWe class reactors for human exploration. Both of these applications are cited as relevant to current US goals in space in NASAs Draft 2010 Space Power and Energy Storage Roadmap, and will greatly assist in space exploration. Specifically, sub-100 kWe reactors are a potential solution to the Pu-238 shortage, and molten salt reactor technology can address the issue of controlling small reactors. MWe class reactors require large amounts of fuel and benefit greatly from operating at high temperatures. A MWe molten salt reactor is capable at operating at high temperatures and would require less fuel than its traditional solid fuel counterpart.

http://nextbigfuture.com/2013/05/nasa-researching-100kw-4mw-and-60-mw.html?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+blogspot%2Fadvancednano+%28nextbigfuture%29

[Искандер]

del

[Искандер]

del

[Искандер]

NASA Eyeing Nuclear Fusion Rockets for Future Space Exploration

Спойлер

...
Hurdles to overcome
Fusion rockets likely won't be powering a spacecraft anytime soon, however. Researchers still haven't developed a fusion reactor here on Earth that generates more energy than it takes in, after all, despite billions of dollars devoted to the effort over several decades.

[свернуть]

http://www.space.com/21519-nasa-fusion-rocket-space-exploration.html

[Victor123]

НАСА в конце лета испытает передовой термоядерный ракетный двигатель
Версия для КПК  |  Распечатать
Авиация и космос           Инновации             
13.06.13, Чт, 07:15, Мск


   
Оригинальный термоядерный двигатель будет испытан в конце лета. Его базовые технологии уже работают, возможно именно такая силовая установка доставит первых астронавтов на Марс[/CENTER]Ученые во главе с Джоном Слау разработали особый вид ракетного двигателя. В нем специфический вид плазмы сжимается до сверхвысоких давлений магнитным полем, после чего зажигается реакция синтеза. Данная технология уже успешно испытана в лаборатории – осталось только испытать полноценный прототип двигателя, который может выдавать тягу.


Принцип работы двигателя Слау в целом прост. Для питания ракеты, команда разработала систему, в которой мощное магнитное поле сжимает тонкие металлические кольца, размещенные вокруг плазмы. Эти кольца сжимаются вокруг дейтериевого плазмоида и вызывают реакцию синтеза. Она длится лишь несколько микросекунд, но при этом высвобождается достаточно энергии, чтобы быстро нагреть и ионизировать металл колец. Затем ионизированный металл с высокой скоростью выбрасывается из магнитного сопла ракеты. Этот процесс повторяется каждую минуту или около того, что создает реактивную тягу, двигающую корабль вперед.

На недавнем симпозиуме НАСА, разработчики демонстрировали разрушившееся алюминиевое кольцо, заявляя, что оно отработало свое внутри нового термоядерного двигателя. В реальном космическом двигателе, а не лабораторном прототипе, будет использоваться кольцо из металлического лития. В лаборатории его не используют из-за высокой активности - для испытаний на стенде достаточно и алюминия.
В настоящее время идет активная подготовка к масштабному испытанию нового двигателя. Для космической техники он имеет довольно простую конструкцию: массивные магниты, к которым подведены силовые кабели от конденсаторов, и камера сгорания, откуда магнитное поле выбрасывает рабочее тело, в данном случае ионизированный металл. Установка в течении микросекунд генерирует ток до 1 млн. ампер.
Двигатель Слау хорош тем, что выдает большую тягу, минимум радиоактивного загрязнения и при этом очень прост по конструкции. Конечно, ему требуется топливо, причем недешевый литий, а также источник электроэнергии. Но в сравнении с нынешними химическими ракетами, новая силовая установка выглядит очень перспективно.

http://rnd.cnews.ru/tech/news/top/index_science.shtml?2013/06/13/531954

[Дмитрий Инфан]

Термоядерный двигатель сегодня - это то же самое, что ОРМ-1 в 1931 году. Его ещё лет тридцать доводить будут.

[Mark]

Pуководитель проекта Mars Direct Роберт Зубрин: Термоядерный двигатель позволит достичь Красной планеты за месяц.

– Можем ли мы уменьшить продолжительность полета на Марс, например, с помощью термоядерного двигателя?
– Современные технологии позволяют нам достичь Марса за шесть месяцев. Конечно, сократить время в пути было бы желательно, но сегодня в этом нет острой необходимости. Я бы сказал так, шесть месяцев – это путь из Англии в Австралию в XVIII веке, шесть месяцев – время нахождения космонавтов на МКС. Первые колонисты отправятся на Марс на космических кораблях, которые их доставят туда за полгода. Когда на Марсе возникнет цивилизация, появится стимул разработать более совершенные космические корабли и термоядерный двигатель, который позволит нам достичь Красной планеты всего за месяц. Более того, этот позволит нам путешествовать за пределы Солнечной системы. Если сейчас такая миссия требует не менее шести лет, то с помощью новых технологий мы сократим путь до шести месяцев. Колумб плыл по Атлантике на обычном судне, и в течение следующих 50 лет все плавали на обычных судах, потому что не было необходимости в разработке трансатлантических лайнеров. Но после того, как европейская цивилизация стала трансатлантической, мы двинулись вперед, сконструировали массу океанских лайнеров и в конце концов создали Боинг-747. Нечто подобное будет и в случае с освоением космоса. Первые колонисты полетят на Марс на таких кораблях, что когда их внуки будут узнавать о техническом оснащении своих предков, они поверить не смогут, что на этих конструкциях вообще было можно добраться хоть куда-то, настолько они будут казаться несовершенными.

http://vpk.name/news/91852_rukovoditel_proekta_mars_direct_robert_zubrin.html

[vlad7308]

September 28, 2013
Roadmap to a Fusion-Driven Rocket with a 90 day trip from Earth to Mars

John Slough and his team are working to experimentally prove out his direct fusion propulsion system. They hope to show about 1.6 times more power out than power in before 2015 while on their NASA NIAC grants. The plan is to scale up to 200 times gain by 2030.

http://nextbigfuture.com/2013/09/roadma ... th-90.html

Немного обескураживает тот факт, что весной "John Slough and his team" обещали, что эксперименты, подтверждающие Q~1.6, будут проведены этим (прошедшим) летом. Теперь эти результаты ожидаются уже только в 2014-2015г.
С этим термоядом всегда так. Как с Ангарой

[pkl]

http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum13/topic11908/message1129391/#message1129391

[vlad7308]

pkl пишет:
 http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum13/topic11908/message1129391/#message1129391

ГДЛ - это малость другое. Точнее, совсем другое

[pkl]

Т.е. как ТЯРД не пойдёт?

[vlad7308]

pkl пишет:
Т.е. как ТЯРД не пойдёт?

кто ж его знает?
если заработает, то наверно пойдет.
 
но у меня, честно говоря, чем дальше, тем меньше надежды на все эти аппараты со стационарной плазмой на магнитном удержании, типа токамаков или ГДЛ.
не в том смысле, что их невозможно сделать в принципе - это-то можно.
а в том смысле, что все это выходит настолько сложно, дорого и долго, что...
и прям как Ангара - всегда через 50 лет.

[kp_]

Что и требовалось доказать! Умники решили, что плазма им позволит ее сжать, так как им хочется!
Единственно реальный вариант, это тот, который я предлагал здесь в теме про термоядерные ракеты около года назад, но для него нужно золото, или др драг металл

[pkl]

vlad7308 пишет:

pkl пишет:
Т.е. как ТЯРД не пойдёт?

кто ж его знает?  
если заработает, то наверно пойдет.
 
но у меня, честно говоря, чем дальше, тем меньше надежды на все эти аппараты со стационарной плазмой на магнитном удержании, типа токамаков или ГДЛ.
не в том смысле, что их невозможно сделать в принципе - это-то можно.
а в том смысле, что все это выходит настолько сложно, дорого и долго, что...
и прям как Ангара - всегда через 50 лет.

Ну, у нас всегда есть запасной вариант - КВС.   Я в последнее время заинтересовался этой темой и у меня сложилось такое впечатление, что мы уже на финишной прямой.

[vlad7308]

pkl пишет:
Ну, у нас всегда есть запасной вариант - КВС.

тема вообще то - про Fusion Driven Rocket

[Mark]

pkl пишет:
Ну, у нас всегда есть запасной вариант - КВС.   Я в последнее время заинтересовался этой темой и у меня сложилось такое впечатление, что мы уже на финишной прямой

На финишной прямой мы уже с ЯРД, это для меня факт и тоже проблема не будет. Да пока у НАСА. А для других разработок как термоядерный двигатель надо много, много лет. Тоже и с ВАСИМР, после 34 лет работы, получили пока только 200 Квт. А до 200 Мвт наверно нужно будет ещо 50-70 лет.

[Искандер]

Mark пишет:
 Pуководитель проекта Mars Direct Роберт Зубрин: Термоядерный двигатель позволит достичь Красной планеты за месяц.

Этот Роберт Зубрин автор NSWR???

[vlad7308]

Искандер пишет:
Этот Роберт Зубрин автор NSWR???

ага, он

[pkl]

vlad7308 пишет:

pkl пишет:
Ну, у нас всегда есть запасной вариант - КВС.

тема вообще то - про Fusion Driven Rocket 

Всё, молчу-молчу... :|

[ronatu]

Обзорная статья

http://nextbigfuture.com/2013/11/john-slough-personally-explains-his.html

[Victor123]

--

[ronatu]

Victor123 пишет:

ronatu пишет:
Обзорная статья

 http://nextbigfuture.com/2013/11/john-slough-personally-explains-his.html

Можно несколькими словами ее прокомментировать и подвести общий итог на сегодняшний день и какие сейчас видятся перспективы на будущее.

Для получения правильного ответа, пожалуйста направьте свою подробную заявку в установленные сроки....

[pkl]

Статус программы ГДМЛ:
 http://www.inp.nsk.su/news/rss/2013_117_12_Beklemishev.pdf

Я так понял, денег им дали?