ЯРД от Lockheed Martin

[Димитър]

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/nasa_darpa_industry_partner_mars_rocket_engine

NASA and the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) announced Wednesday Lockheed Martin of Littleton, Colorado, as the prime contractor for the design, build, and testing of NASA and DARPA's nuclear-powered rocket demonstration, in collaboration with other industry partners.
The Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO) program will test a nuclear-powered rocket in space as soon as 2027.

По русски:
https://3dnews.ru/1090618/raketu-s-atomnim-dvigatelem-dlya-polyota-na-mars-budet-sozdavat-lockheed-martin-demonstratsiya-v-kosmose-sostoitsya-v-2027-godu?utm_source=responsive&utm_medium=infitity&utm_content=new_window&utm_campaign=feed

[Aleksey]

Статья интересная, но что то тут нитак. Получается что наса хочет вытащить из нафталина ЯРД разрабатываемые ещё в 60-х? Греем водород и вперёд? Но зачем, ради импульса в 900 с? Сейчас ионные двигатели дают на порядки больше, да и тягу всякие магнитоплазменные держат хорошую

[vlad7308]

Но зачем

Даже в википедии написано

[SONY]

Сейчас ионные двигатели дают на порядки больше, да и тягу всякие магнитоплазменные держат хорошую

Можете подсказать ионный или магнитоплазменный двигатель с тягой в 100 кН?

[Димитър]

Меня другое смущает. Контракт заключен в 2023, а ракета с ЯРД должна полететь на ЛКИ в 2027 - всего через 4 года! 
Локхийд научились работать так быстро!? ... или была серезная работа "в инициативном порядке"?

[SONY]

Контракт заключен в 2023, а ракета с ЯРД должна полететь на ЛКИ в 2027 - всего через 4 года! 

Проект стартовал самое позднее - в середине 2020-го.
Эта страница появилась не позже июля 2020-го:
https://www.darpa.mil/program/demonstration-rocket-for-agile-cislunar-operations
Вскоре был заключён первый контракт по проекту:
https://www.space.com/darpa-nuclear-thermal-rocket-for-moon-contract
В апреле 2021-го заключили контракт на разработку непосредственно реактора:
https://spacenews.com/general-atomics-wins-darpa-contract-to-design-nuclear-reactor-to-power-missions-to-the-moon/

[pkl]

Меня другое смущает. Контракт заключен в 2023, а ракета с ЯРД должна полететь на ЛКИ в 2027 - всего через 4 года!
Локхийд научились работать так быстро!? ... или была серезная работа "в инициативном порядке"?

Видимо, какие-то работы у них ведутся давно, пусть не в масштабах Нервы, но... почти непрерывно:

Проект Timberwind был направлен на разработку ядерных тепловых ракет. Первоначальное финансирование Стратегической оборонной инициативы с 1987 по 1991 год составило 139 миллионов долларов (на тот год) [1]. Предложенная ракета позже была расширена до более крупной конструкции после того, как проект был передан в программу ВВС по космическим ядерным тепловым двигателям (SNTP).

Программа прошла аудит в 1992 году из-за проблем безопасности, поднятых Стивеном Афтергудом. Эта строго засекреченная программа послужила мотивом для запуска проекта ФАС «Государственная тайна». Осужденный шпион Стюарт Нозетт оказался в главном списке доступа к проекту TIMBER WIND.[2]

Достижения в области высокотемпературных металлов, компьютерного моделирования и ядерной техники в целом привели к значительному повышению производительности. В то время как двигатель NERVA должен был весить около 6803 кг, окончательный вариант SNTP предлагал чуть более 1/3 тяги по сравнению с двигателем весом всего 1 650 кг, при дальнейшем улучшении удельного импульса с 930 до 1000 секунд.

История[править]
В 1983 году Стратегическая оборонная инициатива («Звездные войны») определила миссии, для которых можно было бы использовать более мощные ракеты, чем химические, а некоторые задачи можно было выполнить только с помощью более мощных ракет.[3] Проект ядерной двигательной установки СП-100 был создан в феврале 1983 года с целью разработки ядерной ракетной системы мощностью 100 кВт. Концепция включала реактор с частицами и галечным слоем, концепция, разработанная Джеймсом Р. Пауэллом в Брукхейвенской национальной лаборатории, которая обещала удельный импульс до 1000 секунд (9,8 км / с) и отношение тяги к массе от 25 и 35 для уровней тяги более 89 000 ньютонов (20 000 фунт-сил).[4]

С 1987 по 1991 год он финансировался как секретный проект под кодовым названием Project Timber Wind, на который было потрачено 139 миллионов долларов. Предлагаемый проект ракеты был передан в программу космических ядерных тепловых двигателей (SNTP) в лаборатории Филлипса ВВС в октябре 1991 года. НАСА провело исследования в рамках своей Инициативы по исследованию космоса (SEI) 1992 года, но сочло, что SNTP предлагает недостаточное улучшение по сравнению с NERVA и не требуется ни для каких миссий SEI. Программа SNTP была прекращена в январе 1994 г. [4] [7] после того, как было потрачено 200 миллионов долларов.

Характеристики Timberwind[править]

Timberwind 45 на Timberwind Centaur
Диаметр: 13,94 фута (4,25 м), длина:[9] 23,87 м
Количество двигателей : 1
Вакуумная тяга: 99208 фунтов силы (441,3 кН)
Тяга на уровне моря: 88305 фунтов силы (392,8 кН)
Удельный импульс вакуума: 1000 с
Удельный импульс на уровне моря: 890 с
Масса двигателя: 3300 фунтов (1500 кг)
Отношение тяги к весу: 30
Время горения: 449 с
Топливо: ядерное/LH2
Timberwind 75 на Timberwind Titan
Диаметр сцены: 6,1 м (20 футов) Длина: 45,50 м[10]
Диаметр [требуется уточнение]: 5,67 футов (2,03 м) [нужна ссылка]
Количество двигателей: 3 [10]
Двигатель :
Вакуумная тяга: 165347 фунтов силы (735,5 кН)
Тяга на уровне моря: 147 160 фунтов силы (654,6 кН)
Удельный импульс вакуума: 1000 с
Удельный импульс на уровне моря: 890 с
Масса двигателя: 5500 фунтов (2500 кг)
Отношение тяги к весу: 30
Время горения: 357 с
Топливо: ядерное/LH2
Сцена и двигатель Timberwind 250
Диаметр: 28,50 футов (8,70 м). Длина: 30,00 м[11]
Количество двигателей : 1
Вакуумная тяга: 551 142 фунт-сила (2451,6 кН).
Тяга на уровне моря: 429 902 фунт-сила (1912,0 кН)
Удельный импульс вакуума: 1000 с.
Удельный импульс уровня моря: 780 с.
Масса двигателя: 8 300 кг (18 200 фунтов).
Отношение тяги к весу: 30
Время горения: 493 с
Топливо: ядерное/LH2

В отличие от проекта TIMBER WIND, программа Space Nuclear Thermal Propulsion (SNTP) была предназначена для разработки верхних ступеней для космических полетов, которые не работали бы в атмосфере Земли. SNTP не смогла достичь своей цели летных испытаний разгонного блока ядерного теплового двигателя и была прекращена в январе 1994 года. Программа включала координацию усилий Министерства обороны, Министерства энергетики и их подрядчиков с действующих площадок по всей территории США. Основным достижением программы стала координация разрешений Агентства по охране окружающей среды на проведение наземных испытаний на двух возможных площадках.[14]

По оценкам, запланированные наземные испытательные установки будут стоить 400 миллионов долларов дополнительного финансирования, которые должны быть завершены в 1992 году. Было запланировано менее 50 субмасштабных испытаний в течение трех-четырех лет с последующим расширением объекта, чтобы провести полномасштабные испытания двигателя мощностью 2000 МВт продолжительностью от пяти до 25 1000 секунд.



Первоначально PIPET [тестер интегральных характеристик реактора с частицами] задумывался как небольшой, недорогой, специфичный для SNTP эксперимент для тестирования и квалификации топлива PBR и топливных элементов. Требования других агентств, Министерства энергетики и НАСА, привели к созданию национального испытательного центра для топлива NTP, топливных элементов и двигателей. Его размер увеличил способность программы SNTP обеспечить средства для такого крупного строительного проекта. Хотя к программе SNTP предъявлялись требования по расширению масштабов объекта, а руководство программы SNTP пыталось координировать трехагентство, Министерство обороны, Министерство энергетики и НАСА, поддержку и финансирование, адекватная финансовая поддержка для национального наземного испытательного центра не была получена.



- Заключительный отчет SNTP, [13]

В программе были и технические достижения, такие как разработка высокопрочных волокон и карбидных покрытий для углерод-углеродных композитов. Конструкция горячей секции эволюционировала, чтобы использовать полностью углерод-углерод, чтобы максимизировать температуру на входе в турбину и минимизировать вес. Углерод-углерод имеет гораздо меньший ядерный нагрев, чем другие материалы-кандидаты, поэтому тепловые напряжения также были сведены к минимуму. Компоненты прототипа турбины с двумерным полярным армированием были изготовлены для использования в агрессивной высокотемпературной водородной среде, характерной для предлагаемого двигателя с реактором со слоем частиц (PBR) [13]. Концепция реактора со слоем частиц требовала значительной радиационной защиты не только для полезной нагрузки, электроники и конструкции транспортного средства, но также для предотвращения неприемлемого выкипания криогенного топлива. Было обнаружено, что охлаждаемый пропеллентом композитный экран из вольфрама, который ослабляет гамма-лучи и поглощает тепловые нейтроны, и гидрида лития, который имеет большое поперечное сечение рассеяния для быстрых и тепловых нейтронов, при малой массе по сравнению с более старым бор-алюминий-титан-гидридом. (ВАННА) щиты.[16]


Sandia National Labs отвечала за квалификацию топлива с частицами с покрытием для использования в концепции ядерных тепловых двигателей SNTP.

https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Timberwind
Возможно, они сочли наработанные технологии готовыми к тому, чтобы реализовать их в металле. А может, действительно пришло понимание, что дальше никак.

[garg]

Тяговооруженность сказочная просто для такого импульса. Интересно, это с учетом экранирования баков и ПН или без. И какая выходит сухая масса всей ступени.

[Шлангенциркуль]

Как десяток SLS 

[SONY]

Тяговооруженность сказочная просто для такого импульса.

Для всех ЯРД характерна тяга много больше их веса на поверхности Земли.

Интересно, это с учетом экранирования баков и ПН или без.

А вот с экранированием там всё плохо... Реактор на сотни мегаватт, а то и несколько гигаватт, производит столько радиоактивного излучения, что хрен ты от этого в приемлемых ограничениях по массе заэкранируешься...
Но, к счастью, ЯРД - это не Нуклон какой-нибудь, работа двигателя на протяжении всего перелёта не предполагается и даже невозможна. При УИ в 900 секунд и тяге в 10 тс (не знаю, сколько там конкретно у DRACO хотят сделать, но для ЯРД характерны примерно такие тяги) всего за пару часов двигатель "сожжёт" 80 тонн водорода. А даже SLS не сможет доставить на орбиту КА с ЯРД и запасом более чем в 80 тонн водорода... Т.е. для таких двигателей предполагается длительность работы где-то от получаса до пары часов - и всё. В такой ситуации уровень радиации в модуле полезной нагрузки под 10 крад/ч уже не будет чем-то безумным, а потому можно обойтись и почти без экранирования. Тем более, что бак с жидким водородом - лучшая возможная защита от нейтронного излучения.

[Кот Бегемот]

А вот с экранированием там всё плохо...

Отодвинуть подальше?

[SONY]

Отодвинуть подальше?

Метров на 500?..

[pkl]

Отодвинуть подальше?

Метров на 500?..

Почему бы и нет? Ясное дело, для ракеты-носителя такое решение неприемлемо, а для разгонного блока - вполне.

[SONY]

Почему бы и нет?

Потому, что 500 метров фиг выведешь на орбиту.

[vlad7308]

Видимо, какие-то работы у них ведутся давно, пусть не в масштабах Нервы, но... почти непрерывно:

с 95% вероятностью - не велись лет 20, с начала 90 до 2010х, как минимум.
Я в 2010г читал длиннющий оф.отчет спец комиссии НАСА на эту тему, ответу этому тогда было года три. Выводы отчёта - мы вообще не в состоянии сейчас это разрабатывать, ибо вся экспериментальная и стендовая база утеряны, специалистов нет, и новых взять негде, ибо вузы уже 15-20 лет не выпускают таких специалистов. Любые эксперименты на эту тему могут быть начаты не ранее чем через 5 лет, начиная от момента данного отчёта, при условии начала обучения спецов "прямо сейчас".

[Настрел]

Выводы отчёта - мы вообще не в состоянии сейчас это разрабатывать

Ох уж эта отсталая омерига. Выглядит в высшей степени сомнительно. После нервы тоже писали что всё пропало. Однаком см. SNTP. Я больше поверю в то, что отчет вызван отлучением НАСЫ от этой кормушки, и продолжением работы исключительно в рамках мил.проектов.
Уверен на все 100, что как только старшип созреет, практически сразу появятся и ярды.

[Настрел]

Тем более, что бак с жидким водородом - лучшая возможная защита от нейтронного излучения.

И не только бак. Светить ярд будет преимущественно перепендикулярно оси АЗ. С торца АЗ поток нейтронов будет минимальный. А к тому же к этому торцу будут подходить трубопроводы с подачей того самого сильноводородного топлива и экранировать его дополнительно.

[vlad7308]

Выводы отчёта - мы вообще не в состоянии сейчас это разрабатывать

Ох уж эта отсталая омерига. Выглядит в высшей степени сомнительно. После нервы тоже писали что всё пропало. Однаком см. SNTP. Я больше поверю в то, что отчет вызван отлучением НАСЫ от этой кормушки, и продолжением работы исключительно в рамках мил.проектов.
Уверен на все 100, что как только старшип созреет, практически сразу появятся и ярды.

Не вижу никаких противоречий.

[SONY]

А к тому же к этому торцу будут подходить трубопроводы с подачей того самого сильноводородного топлива и экранировать его дополнительно.

Увы, но в данном случае их наличие - это как раз плохо.
Если бы их не было, то всё излучение свободно улетало в бесконечный космос и никого не волновало бы. А вот наличие трубопроводов и прочих элементов конструкции приводит к рассеиванию части излучения в сторону модуля полезной нагрузки.
Но, повторюсь, принципиальная краткосрочность работы ЯРД радикально снижает проблему.

[Димитър]

Почему бы и нет?

Потому, что 500 метров фиг выведешь на орбиту.

А собрать на орбиту?