NASA’nın yeni nükleer roket planı, Mars’a sadece 45 günde ulaşmayı hedefliyor: ScienceAlert

Birçok kurumun astronot göndermeyi planladığı, yenilenen bir uzay araştırmaları çağında yaşıyoruz. Ay gelecek yıllarda. Bunu önümüzdeki on yıl içinde insanlı misyonlar takip edecek. Mars Çok geçmeden diğer ulusların da katılabileceği NASA ve Çin tarafından.

Astronotları alçak Dünya yörüngesinin (LEO) ve Dünya-Ay sisteminin ötesine taşıyacak bu ve diğer görevler, yaşam desteği ve radyasyondan korunmadan enerji ve itme gücüne kadar değişen yeni teknolojiler gerektiriyor.

Ve ikincisi söz konusu olduğunda, Nükleer ve nükleer termoelektrik tahrik (NTP/NEP) en iyi rakip!

NASA ve Sovyet uzay programı, uzay yarışı sırasında nükleer tahriki araştırmak için onlarca yıl harcadı.

Birkaç yıl önce, NASA nükleer programını yeniden ateşledi NTP ve NEP öğesinden oluşan iki parçalı bir sistem olan çift modlu nükleer tahrik geliştirmek amacıyla 100 günde Mars.

bir parçası olarak Gelişmiş Yenilikçi NASA Kavramları (NIAC) 2023 için, NASA birinci aşama geliştirme için bir nükleer konsept seçti. Bu yeni çift modlu nükleer tahrik sistemi sınıfı “Vertigo dalgası döngüsü tepesiVe Mars’a geçiş sürelerini sadece 45 güne indirebilir.

Teklif başlıklıDöner dalga döngüsü tepesi ile çift modlu NTP/NEPFlorida Üniversitesi Hipersonik Programı Bölge Başkanı ve Florida Üniversitesi üyesi Profesör Ryan Goss tarafından Florida Mühendislikte Uygulamalı Araştırma FLARE Ekibi.

Gosse’nin önerisi, kullanılan teknoloji ve yöntemleri olgunlaştırmaya yardımcı olmak için 12.500 $’lık bir hibe içeren 1. Aşama geliştirme için bu yıl NAIC tarafından seçilen 14 tekliften biri. Diğer teklifler arasında sensörler, araçlar, üretim teknolojileri, yenilikçi güç sistemleri ve daha fazlası yer alıyor.

border frame=”0″allow=”ivmeölçer; otomatik başlatma; Pano yaz. jiroskop kodlu medya; fotoğraf içinde fotoğraf; web paylaşımı “izin verilen ekran>”.

Nükleer tahrik esas olarak, her ikisi de titizlikle test edilmiş ve doğrulanmış teknolojilere dayanan iki konsepte indirgenir.

Nükleer termal tahrik (NTP) için, döngü, bir nükleer reaktörün sıvı hidrojenini (LH2) ısıtan bir itici gazdan oluşur ve onu iyonize hidrojen gazına (plazma) dönüştürür ve bu daha sonra itme kuvveti oluşturmak için nozüllerden geçirilir.

Bu itme sisteminin bir testini oluşturmak için birkaç girişimde bulunuldu; gezici projeUSAF ve Atom Enerjisi Komisyonu (AEC) arasında 1955’te başlatılan ortak bir çaba.

1959’da NASA, görevi USAF’tan devraldı ve program, uzay uçuşu uygulamalarına adanmış yeni bir aşamaya girdi. Bu sonunda yol açtı Füze aracı uygulaması için nükleer motor (Nerva), başarıyla test edilmiş bir katı nükleer reaktördür.

1973’te Apollo Era’nın kapanmasıyla, programın finansmanı önemli ölçüde kesildi ve herhangi bir uçuş testi yapılamadan programın iptal edilmesine yol açtı. Bu arada, Sovyetler kendi NTP konseptlerini geliştirdiler (RD-0410) 1965 ile 1980 yılları arasında ve program iptal edilmeden önce bir yer testi yaptı.

Öte yandan, Nükleer Elektrikli Tahrik (NEP), elektrik sağlamak için bir nükleer reaktöre dayanır. Hall etkisi motifi (iyon motoru), itme kuvveti oluşturmak için inert bir gazı (ksenon gibi) iyonlaştıran ve hızlandıran bir elektromanyetik alan oluşturur. Bu teknolojiyi geliştirme girişimleri arasında NASA Nükleer Sistemler Girişimi (INS) Prometheus Projesi (2003 – 2005).

Her iki sistem de, daha yüksek özgül tahrik (Isp) derecesi, yakıt verimliliği ve neredeyse sınırsız enerji yoğunluğu dahil olmak üzere geleneksel kimyasal tahrike göre önemli avantajlara sahiptir.

NEP konseptleri, 10.000’den fazla ISp saniye sağlama avantajına sahipken, bu da yaklaşık üç saat boyunca itiş gücü sağlayabilecekleri anlamına gelirken, itiş seviyesi, konvansiyonel ve NTP füzelerine kıyasla çok düşüktür.

Gosse, bir elektrik güç kaynağına duyulan ihtiyacın uzaya ısı verme sorununu da gündeme getirdiğini söylüyor – ideal koşullar altında ısı enerjisi dönüşümü yüzde 30 ila 40’tır.

Ve NTP NERVA tasarımları, Mars ve ötesine insanlı görevler için tercih edilen yöntem olsa da, bu yöntemin aynı zamanda yüksek delta-v görevleri için yeterli başlangıç ​​ve son kütle kesirlerini sağlamada sorunları vardır.

Bu nedenle, her iki ödeme yöntemini (bimodal) içeren teklifler, her ikisinin avantajlarını birleştireceği için tercih edilir. Gosse’nin önerisi, kimyasal roketlerin mevcut performansının iki katı olan 900 saniyelik belirtilen bir dürtü (Isp) sağlayacak katı çekirdekli NERVA reaktörüne dayalı iki modlu bir tasarım gerektiriyor.

Gosse’nin önerdiği döngü aynı zamanda, içten yanmalı motorlarda kullanılan ve giriş havasını sıkıştırmak için geri besleme tarafından oluşturulan basınç dalgalarını kullanan bir teknoloji olan bir basınç dalgası süper şarj cihazını veya Wave Rotor’u (WR) içerir.

Bir NTP motoruyla eşleştirildiğinde, WR, reaksiyon kütlesini daha da sıkıştırmak için reaktörün LH2 yakıtını ısıtması tarafından oluşturulan basıncı kullanır. Gosse’nin söz verdiği gibi, bu, NERVA-sınıfı NTP konseptine benzer, ancak 1400-2000’lik bir ISP ile itiş seviyeleri sağlayacaktır. Bir NEP döngüsü ile birleştirildiğinde, dedi Gosse, itme seviyeleri daha da geliştirildi:

“NEP döngüsü ile birlikte, minimum kuru kütle ilavesiyle ISP görev döngüsü artırılabilir (1800-4000 saniye). Bu iki modlu tasarım, insanlı görevler için (Mars’a 45 gün) hızlı transfer sağlar ve derinlerde devrim yaratır. güneş sistemimizin uzay keşfi” .

Geleneksel tahrik teknolojisine dayanarak, Mars’a insanlı bir görev üç yıla kadar sürebilir. Bu görevler, her 26 ayda bir, Dünya ve Mars en yakın noktadayken (diğer adıyla Mars muhalefeti) başlayacak ve geçişte en az altı ila dokuz ay geçirecek.

45 günlük (altı buçuk haftalık) bir geçiş, toplam görev süresini yıllar yerine aylara indirir. Bu, radyasyona maruz kalma, mikro yerçekiminde geçirilen süre ve ilgili sağlık sorunları dahil olmak üzere Mars görevleriyle ilişkili büyük riskleri büyük ölçüde azaltacaktır.

Tahrik gücüne ek olarak, güneş ve rüzgar enerjisinin her zaman mevcut olmadığı uzun süreli yüzey görevleri için istikrarlı bir güç kaynağı sağlayacak yeni reaktör tasarımları için öneriler var.

Örnekler arasında NASA Sterling teknolojisini kullanan kilopower reaktörü (KRUSTA) f Hibrit fisyon/füzyon reaktörü NASA’nın NAIC 2023 seçimi ile geliştirmenin ilk aşaması için seçildi.

Bu ve diğer nükleer uygulamalar, bir gün, belki de düşündüğümüzden daha erken bir zamanda, Mars’a ve derin uzaydaki diğer yerlere insanlı misyonları mümkün kılabilir!

Bu makale ilk olarak tarafından yayınlandı bugün evren. Okumak orijinal makale.