 на 2023 рік NASA обрало ядерну концепцію для першої фази розробки.){kind=link}
Մենք ապրում ենք նորացված տիեզերական հետազոտության դարաշրջանում, որտեղ մի քանի գործակալություններ ծրագրում են տիեզերագնացներ ուղարկել Լուսին առաջիկա տարիներին: Հաջորդ տասնամյակում ՆԱՍԱ-ն և Չինաստանը անձնակազմեր կուղարկեն Մարս, և շուտով նրանց կարող են միանալ այլ երկրներ: Այս և այլ առաքելությունները, որոնք տիեզերագնացներին կտանեն Երկրի ցածր ուղեծրից (LOO) և Երկիր-Լուսին համակարգից այն կողմ, պահանջում են նոր տեխնոլոգիաներ՝ սկսած կյանքի օժանդակությունից և ճառագայթային պաշտպանությունից մինչև էներգիա և շարժիչ ուժ: Իսկ երբ խոսքը վերաբերում է վերջինիս, Միջուկային ջերմային և միջուկային էլեկտրական շարժիչ ուժը (NTP/NEP) հաղթանակի գլխավոր հավակնորդն է:
2023 թվականի ՆԱՍԱ-ի նորարարական առաջադեմ հայեցակարգերի (NIAC) ծրագրի շրջանակներում ՆԱՍԱ-ն ընտրել է միջուկային հայեցակարգ զարգացման առաջին փուլի համար: Բիմոդալ ատոմակայանների այս նոր դասը օգտագործում է «ռոտորի արագացման ալիքի ցիկլը» և կարող է մինչև Մարս թռիչքի ժամանակը նվազեցնել մինչև 45 օր:
Առաջարկը, որը կոչվում է Bimodal NTP/NEP with Wave Rotor Acceleration Cycle, առաջ է քաշվել պրոֆեսոր Ռայան Գոսսի կողմից՝ Ֆլորիդայի համալսարանի հիպերձայնային ծրագրի տնօրեն և Ֆլորիդայի ճարտարագիտության կիրառական հետազոտությունների ծրագրի (FLARE) թիմի անդամ: Գոսեի առաջարկը մեկն է այն 14-ից, որն այս տարի ընտրվել է NAIC-ի կողմից զարգացման առաջին փուլի համար, որը ներառում է $12 դրամաշնորհ՝ ծրագրի հետ կապված տեխնոլոգիաների և մեթոդների զարգացմանն աջակցելու համար: Այլ առաջարկները ներառում էին նորարարական սենսորներ, գործիքավորում, արտադրական տեխնոլոգիաներ, էներգահամակարգեր և այլն:
Միջուկային էներգիան, ըստ էության, բաղկացած է երկու հասկացությունից, որոնք երկուսն էլ հիմնված են մանրակրկիտ փորձարկված և ստուգված տեխնոլոգիաների վրա: Միջուկային ջերմային շարժիչի (NTP) համար ցիկլը բաղկացած է միջուկային ռեակտորից, որը տաքացնում է հեղուկ ջրածինը (LH2)՝ վերածելով այն իոնացված ջրածնի գազի (պլազմայի), որն այնուհետև ուղղորդվում է վարդակների միջով՝ ստեղծելու մղում: Մի քանի փորձ է արվել ստեղծել այս շարժիչ համակարգի փորձնական տարբերակը, այդ թվում՝ նախագիծը Ճամփորդ, ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի և Ատոմային էներգիայի հանձնաժողովի համատեղ նախագիծը, որը մեկնարկել է 1955 թվականին։
1959 թվականին ՆԱՍԱ-ն ստանձնեց ԱՄՆ-ի օդային ուժերը, և ծրագիրը մտավ նոր փուլ՝ նվիրված տիեզերական թռիչքների կիրառմանը: Սա ի վերջո հանգեցրեց հրթիռային մեքենաների միջուկային շարժմանը (NERVA), պինդ միջուկային միջուկային ռեակտորին, որը հաջողությամբ փորձարկվեց: 1973 թվականին «Ապոլոնի» դարաշրջանի ավարտից հետո ծրագրի ֆինանսավորումը կտրուկ կրճատվեց, ինչը հանգեցրեց այն չեղարկվելուն՝ նախքան թռիչքային փորձարկումների իրականացումը:
Մյուս կողմից, միջուկային էլեկտրական շարժիչը (NEP) հենվում է միջուկային ռեակտորի վրա, որը սնուցում է Hall-ի էֆեկտի մղիչին (իոնային մղիչ), որը առաջացնում է էլեկտրամագնիսական դաշտ, որը իոնացնում և արագացնում է իներտ գազը (օրինակ՝ քսենոնը)՝ մղում ստեղծելու համար: Այս տեխնոլոգիայի զարգացմանն ուղղված ջանքերը ներառում են ՆԱՍԱ-ի Պրոմեթևս նախագիծը Միջուկային համակարգերի նախաձեռնության (NSI) շրջանակներում:
Երկու համակարգերն էլ զգալի առավելություններ ունեն ավանդական քիմիական շարժիչների նկատմամբ, ներառյալ ավելի բարձր հատուկ իմպուլս (Isp), վառելիքի արդյունավետություն և էներգիայի գրեթե անսահմանափակ խտություն: Թեև հասկացությունները տարբերվում են նրանով, որ դրանք ապահովում են ավելի քան 10 հազար վայրկյան հատուկ իմպուլս, այսինքն, նրանք կարող են պահպանել մղումը գրեթե երեք ժամ, մղման մակարդակը բավականին ցածր է սովորական հրթիռների և NTP-ների համեմատ:
Էլեկտրական էներգիայի աղբյուրի անհրաժեշտությունը, ասել է Գոսեն, բարձրացնում է նաև տիեզերքում ջերմության տարածման հարցը, որտեղ ջերմային էներգիայի փոխակերպումը իդեալական պայմաններում կազմում է 30-40%: Եվ թեև NERVA-ի NTP-ի նախագծերը լավագույն մեթոդն են Մարս և նրա սահմաններից դուրս կառավարվող առաքելությունների համար, այս մեթոդը նաև խնդիրներ ունի բարձր դելտա ալիքներով առաքելությունների համար համապատասխան նախնական և վերջնական զանգվածային բաժիններ ապահովելու հետ:
Ահա թե ինչու են նախընտրելի առաջարկները, որոնք ներառում են շարժման երկու մեթոդները (բիմոդալ), քանի որ դրանք համատեղում են երկուսի առավելությունները։ Գոսեի առաջարկը ներառում է բիմոդալ դիզայն՝ հիմնված NERVA պինդ վառելիքի ռեակտորի վրա, որը կապահովի հատուկ իմպուլս (Isp) 900 վայրկյան, ինչը երկու անգամ գերազանցում է քիմիական հրթիռների ներկայիս արդյունավետությունը:
Gosse-ի առաջարկած ցիկլը ներառում է նաև ալիքային ճնշման ուժեղացուցիչ կամ ալիքային ռոտոր (WR), տեխնոլոգիա, որն օգտագործվում է ներքին այրման շարժիչներում, որն օգտագործում է ճնշման ալիքներ, որոնք առաջանում են ընդունող օդի սեղմման ռեակցիայի արդյունքում:
Զուգակցված NTP շարժիչի հետ՝ WR-ն կօգտագործի ճնշումը, որն առաջանում է ռեակտորում LH2 վառելիքի տաքացման արդյունքում՝ ռեակցիայի զանգվածը հետագա սեղմելու համար: Ինչպես խոստանում է Gosse-ը, սա կապահովի NERVA դասի NTP հայեցակարգի հետ համեմատելի մղման մակարդակներ, բայց գործարկման ժամանակով 1400-2000 վայրկյան: Երբ զուգակցվում է NEP ցիկլի հետ, Գոսեն ասում է, որ ցանկությունների մակարդակն էլ ավելի է մեծանում:
Եթե օգտագործվեն սովորական շարժիչներ, ապա Մարս կառավարվող առաքելությունը կարող է տևել մինչև երեք տարի: Այս առաքելությունները կմեկնարկեն յուրաքանչյուր 26 ամիսը մեկ, երբ Երկիրը և Մարսը գտնվում են իրենց ամենամոտ հեռավորության վրա (այսպես կոչված՝ մարսյան հակադրություն), և կանցկացնեն առնվազն վեցից ինը ամիս տարանցման մեջ:
45-օրյա (վեցուկես շաբաթ) տարանցումը տարիների փոխարեն կկրճատի առաքելության ընդհանուր ժամանակը մինչև ամիսներ: Սա զգալիորեն կնվազեցնի Մարս առաքելությունների հետ կապված հիմնական ռիսկերը, ներառյալ ճառագայթման ազդեցությունը, միկրոգրավիտացիայի մեջ անցկացրած ժամանակը և հարակից առողջական խնդիրները:
Էլեկտրակայաններից բացի, կան առաջարկներ ռեակտորների նոր նախագծերի համար, որոնք կապահովեն կայուն էներգիայի մատակարարում երկարատև ցամաքային առաքելությունների համար, որտեղ արևային և քամու էներգիան միշտ չէ, որ հասանելի է:
Օրինակները ներառում են NASA-ի կիլովատտ ռեակտորը, որն օգտագործում է ստերլինգ տեխնոլոգիան (KRUSTY) և տրոհում/ֆյուզիոն հիբրիդային ռեակտորը, որոնք ընտրվել են ՆԱՍԱ-ի զարգացման առաջին փուլի համար NAIC 2023 ծրագրի շրջանակներում: Այս և այլ միջուկային տեխնոլոգիաները մի օր կարող են թույլ տալ մարդավարի առաքելություններ դեպի Մարս և խորը տիեզերքի այլ վայրեր: , գուցե ավելի շուտ, քան մենք կարծում ենք։
Հետաքրքիր է նաև.