23 °C

Ракетите с ядрено гориво: ключ към колонизацията на Марс и отвъд

Изображение 1 от 5

    С мечтите за колонизиране на Марс на НАСА и Илон Мъск се появяват и първите планове за мисии на далечни разстояния в Космоса. Но може да се изненадате да научите, че съвременните ракети не се движат много по-бързо от тези от миналото.

    Има много причини по-бързият космически кораб да е по-добър, като определено ракетите, задвижвани с атомна енергия, са начинът това да бъде постигнато сравнително лесно. Те предлагат много предимства спрямо традиционните, изгарящи гориво, както и спрямо все още рядко срещащите се електрически ракети, използващи слънчевата енергия, но за съжаление през последните 40 години има само осем американски космически изстрелвания, използващи ядрени реактори.

    Позитивните новини от миналата година: законите, регулиращи и възпиращи употребата на ракети с ядрен двигател, бяха отменени и работата над ракети от следващо поколение с атомна енергия започна.

    Защо имаме нуждата от скорост?

    Първата стъпка от космическото пътуване включва използването на спомагателна ракета, която да изведе кораба в околоземна орбита. Това са големите двигатели, задвижвани чрез изгаряне на гориво, които хората най-вероятно си представят, когато мислят за мисии в Космоса. Заради ограниченията на гравитацията няма особена вероятност те да изчезнат в обозримо бъдеще.

    След като корабът достигне космическото пространство, нещата вече стават интересни. За да избяга от земната гравитация и да достигне далечни дестинации в дълбокия Космос, той се нуждае от допълнително ускорение. Тук ще влезе в действие системата за задвижване, базирана на ядрената енергия. Ако астронавтите искат да изследват нещо, намиращо се по-далеч от Марс, те ще трябва да се движат много бързо, защото космическото пространството е огромно и разстоянията са колосални.

    Има две причини по-бързите ракети да са по-добри за пътуване в Космоса на дълги разстояния: безопасност и време.

    При пътуване до Марс астронавтите биха били изложени на много високи нива на радиация, което вероятно ще причини сериозни дългосрочни здравословни проблеми като рак и стерилност. Радиационната защитна екипировка може да помогне, но тя е изключително тежка и колкото по-дълга е мисията, толкова повече трябва да се носи облечена. Доста по-лесен начин за намаляване на радиационното облъчване е просто да се стигне по-бързо дотам, накъдето е насочена мисията.

    Но безопасността на хората не е единствената полза за NASA и Space X. Тъй като взорът на космическите агенции е отправен все по-далеч в Космоса, е важно те да получават данните от безпилотните си мисии възможно най-бързо. На Voyager 2 отне 12 години, за да стигне до Нептун, където направи няколко невероятни снимки, докато прелетя край планетата. Ако Voyager 2 имаше по-бърза задвижваща система, астрономите биха могли да имат тези снимки и информацията, която съдържат, доста години по-рано.

    Така че скоростта е важна. Но защо корабите с ядрени двигатели са по-бързи?

    Системите на днешния ден

    След като космическият кораб излезе извън зоната на влияние на земната гравитация, има три важни аспекта, които трябва да се вземат предвид:

    Тяга - колко бързо дадената система може да ускори космическия кораб;
    Ефективност на масата - колко тяга може да произведе системата с дадено количество гориво;
    Енергийна плътност - колко енергия може да произведе дадено количество гориво.

    Днес най-често използваните задвижващи системи са химически, тоест обикновени ракети с гориво или електрически задвижващи системи със слънчева енергия.

    Химическите задвижващи системи осигуряват много тяга, но самите ракети не са особено ефективни и ракетното гориво не създава достатъчно мощност. Ракетата "Сатурн V", която отведе астронавтите на Луната, произведе 35 милиона нютона при излитане, като носеше 30 000 тона гориво на борда си. И тъй като по-голямата част от горивото е използвана за извеждането на ракетата в орбита, ограниченията са очевидни: за да се стигне до където и да е, е необходимо голямо количество тежко гориво.

    Електрическите задвижващи системи генерират тяга, използвайки електричество, произведено от слънчеви панели. Най-разпространеният начин да направите това е да използвате електрическо поле за ускоряване на йони, като например в дросела на Хол. Тези устройства обикновено се използват обаче само за захранване на сателити, макар и да имат повече от пет пъти по-висока ефективност на масата от химическите системи. Но пък произвеждат много, много по-малка тяга - около три нютона. Или казано по-разбираемо - достатъчно само за ускоряване на... земен автомобил! Освен това енергийният източник - Слънцето, е по същество безкраен. Но става все по-малко полезен, колкото по-далеч от него се намира корабът.

    Една от причините ракетите с ядрена мощност да са обещаващи е, защото те предлагат невероятна плътност на енергията. Урановото гориво, използвано в ядрените реактори, има енергийна плътност, която е 4 милиона пъти по-висока от типичното химическо ракетно гориво. Много по-лесно е да изведете малко количество уран в Космоса, отколкото стотици хиляди тонове гориво.

    А какво да кажем за тягата и ефективността на масата?

    Инженерите до момента са проектирали два основни типа ядрени системи за космически пътувания.

    Първият се нарича ядрено термично задвижване. Тези системи са много мощни и умерено ефективни. Те използват малък реактор за ядрено делене - подобен на този в ядрените подводници - за загряване на газ, който след това се ускорява през ракетна дюза, за да осигури необходимата тяга. Инженерите от НАСА изчисляват, че мисията до Марс, захранвана от ядрено термично задвижване, ще бъде с 20-25% по-бърза спрямо пътуването на хора, ползващи кораб с химическо задвижване.

    Ядрените термични задвижващи системи са повече от два пъти по-ефективни от химическите, което означава, че генерират два пъти повече тяга, използвайки същото количество горивна маса и могат да доставят тяга от 100 000 нютона. Това е достатъчно много сила, за да ускорите кола от 0 до 100 км/ч за около четвърт от секундата.

    Втората ракетна система на атомна база се нарича ядрено-електрическо задвижване. Реално все още не са изградени такива ядрени електрически системи, но идеята е да се използва реактивен реактор с голяма мощност, за да се генерира електроенергия, която след това да захранва електрическа задвижваща система, подобно на дросела на Хол. Това би било много ефективно: около три пъти по-добро от ядрена система с термично задвижване. Тъй като ядреният реактор може да създаде много мощност, голям брой отделни електрически системи могат да работят едновременно, за да генерират значително количество тяга.

    Ядрените електрически системи биха били най-добрият избор за мисии с голям обсег на действие, тъй като не се нуждаят от слънчева енергия, имат много висока ефективност и могат да произведат относително висока тяга. Но докато ядрените електрически ракети са изключително обещаващи, все още има много технически проблеми, които трябва да бъдат решени, преди да бъдат пуснати в употреба.

    Защо все още няма ракети с ядрена мощност?

    Ядрените термични задвижващи системи се изучават от 60-те години на миналия век, но все още не са летели в Космоса.

    Регламентите, въведени за първи път в САЩ през 70-те години, по същество изискват проверка за всеки конкретен случай и одобрение на всеки ядрен космически проект от множество правителствени агенции и изрично одобрение от президента. Наред с липсата на финансиране за изследвания на ядрени ракетни системи, тази среда попречи на по-нататъшното подобряване на ядрените реактори за използване в космически мисии.

    Всичко това се промени, когато администрацията на Тръмп издаде меморандум през август 2019 г. Макар да отстоява необходимостта ядрените изстрелвания да бъдат възможно най-безопасни, новата директива позволява мисии с по-ниско количество ядрен материал да пропускат процеса на одобрение от много агенции. Единствено водещата агенция, като НАСА например, трябва да удостовери, че мисията отговаря на препоръките за безопасност. По-големите ядрени мисии ще преминават през същия процес като преди.

    Заедно с това преразглеждане на регламентите, НАСА получи 100 милиона долара в бюджета за 2019 г. за разработване на ядрено топлинно задвижване. Развойната агенция на военните DARPA също така разработва космическа ядрена система за термично задвижване, за да позволи операции по национална сигурност в околоземна орбита.

    След 60 години застой е възможно ракета с ядрена енергия да се насочи към Космоса след по-малко от десетилетие. Това вълнуващо постижение ще донесе нова ера в космическото изследване, благодарение на която хората ще стигнат до Марс и ще направят вълнуващи нови открития из цялата ни Слънчева система и извън нея.

    Източник: hicomm.bg

    Facebook коментари

    Коментари в сайта

    Хороскоп за 14.08.2020

    Хороскоп за Овен

    Овен
    Потопени в работа и неотложни задачи, ще забравите за личните си нужди. Честни в отношенията, ще намирате подходящият тон и ще се възползвате от възможностите, които ви се дадат. Дистанцирайте се от нечие недобро намерено поведение и покажете силата на характера си. Вечерта ви ще е спокойна, сред близки хора.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Телец

    Телец
    С каквото и да се заемете днес, бъдете сигурни че усилията ви няма да са напразни. Знаете какво искате и постепенно вървите към осъществяването му. Предвидете обаче различни възможности за действие, тъй като не е изключено да ви изненадат. Ако напоследък пренебрегвате чувствата на човека до вас, опитайте се да поправите тази грешка.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Близнаци

    Близнаци
    Засилва се тенденцията към финансова стабилизация, особено при онези от вас, които са изцяло ангажирани в професионалната сфера. Възможно е натоварването ви да бъде повече от обичайното, но резултатите ще са добри. Почтеността и коректността ви ще увеличат авторитета ви. Не бъдете нетърпеливи.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Рак

    Рак
    Работата ви днес е приятна и интересна. Запознанствата, които отбелязвате, може да са ви особено полезни за бъдещите ви проекти. За някои от вас този ден е свързан с нова работа или промяна на дейността. Привлечени сте от нови перспективи и търсите начини да ги осъществите. Засега обаче ще трябва да почакате, докато откриете най-доброто за вас.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Лъв

    Лъв
    Днес ще ви се наложи да се заемете с различни въпроси, голяма част от които съвсем не сте планирали. Въпреки това се постарайте да не оставяте нищо, което можете да свършите днес за следващите дни. Това би означавало да изостанете с работата си, което не е желателно. Обърнете повече внимание на семейството си.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Дева

    Дева
    Подходящ ден за делови контакти. Не пропускайте нито един детайл и търсете възможности във всяко нещо. По този начин имате шанса да откриете доста перспективи за развитие. Отделете достатъчно внимание на вашия сърдечен партньор.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Везни

    Везни
    Днес сте общителни и това е единствено във ваша полза. Ако работата ви е свързана с много контакти, бъдете сигурни, че този ден ще бъде успешен за вас. Успявате да се справите с какви ли не заплетени ситуации, главно благодарение на умението си да убеждавате. Но не бъдете крайни в оценките си защото не сте застраховани от и от грешки.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Скорпион

    Скорпион
    Днес околните прекалено много ви занимават с личните си проблеми, към които вие не можете да бъдете безучастни. Не пренебрегвайте предложението на колега, което може да открие за вас бленувани перспективи. Обмислете добре действията си в личен план. Пазете се от прибързани постъпки, носещи трайни негативи.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Стрелец

    Стрелец
    Запретнете ръкави и работете, проектите ви в голяма степен ще зависят от постигнатото днес. Работата ви с администрацията може да ви изтощи, но ще го преживеете. Разумът и интуицията ви са силни, вслушвайте се по-често в тях и ще оставате доволни. Децата ще ви зарадват с успешното си справяне с житейски проблем.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Козирог

    Козирог
    Искрата надежда, която до скоро съществуваше по отношение на бъдещ проект, сега започва силно да се разгаря. С други думи ще получите необходимите ви средства за да го започнете. Запазете ентусиазма си и дайте път на желанието си да покажете умения, рутина и професионализъм.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Водолей

    Водолей
    Отлични резултати за тези от вас, които се трудят в деловата област. Прогнозите ви се потвърждават, а това неминуемо повишава авторитета ви. Интимният ви партньор ви удовлетворява напълно и провокира творческите ви способности. При вас те са в изобилие и това ви задължава да намерите подходяща сцена за изява.
    14 авг 2020

    Хороскоп за Риби

    Риби
    Срещите ви ще са ползотворни не само с доброто впечатление, което оставяте за себе си, но и с информацията, която ще узнаете. Заради нея са възможни промени в плановете ви, но всичко е подчинено на интересите и бизнеса ви. Съдействие от хора, за които все по - малко мислите и това ще ви впечатли.
    14 авг 2020
    Последни новини