Âûáèðàé : Ïîêóïàé : Èñïîëüçóé
â ôîêóñå
0

Òåðìîÿäåðíûé ðàêåòíûé äâèãàòåëü îòïðàâèò ÑØÀ â ãëóáîêèé êîñìîñ

Êîìàíäà àìåðèêàíñêèõ ó÷åíûõ èñïîëüçóåò îñîáåííóþ óñòàíîâêó äëÿ èñïûòàíèÿ ÿäåðíîãî îðóæèÿ, ÷òîáû ðàçðàáîòàòü òåðìîÿäåðíûé ðàêåòíûé äâèãàòåëü, êîòîðûé ñäåëàåò Ñîëíå÷íóþ ñèñòåìó "çàäíèì äâîðîì" ÷åëîâå÷åñòâà.

Îãðîìíûé àïïàðàò ïîä íàçâàíèåì Decade Module Two (DM2) â òå÷åíèå 10 ëåò èñïîëüçîâàëñÿ Àãåíòñòâîì ïî ñîêðàùåíèþ âîåííîé óãðîçû (DTRA) äëÿ èññëåäîâàíèé â îáëàñòè âîçäåéñòâèÿ ÿäåðíûõ âçðûâîâ.  2009 ãîäó âîåííûå èññëåäîâàíèÿ áûëè çàêîí÷åíû è DM2 ïåðåäàëè Óíèâåðñèòåòó Àëàáàìû.

Òåïåðü ñïåöèàëèñòû èç Óíèâåðñèòåòà Àëàáàìû â Õàíòñòâèëëå, ÍÀÑÀ, Boeing èñïîëüçóþò áûâøóþ âîåííóþ óñòàíîâêó äëÿ ñáîðêè óñòðîéñòâà Charger-1 Pulsed Power Generator. Êîãäà 50-òîííûé Charger-1 ñîáåðóò, ýòî áóäåò îäíà èç ñàìûõ êðóïíûõ è ìîùíûõ èìïóëüñíûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ ñèñòåì â ìèðå.

Ãèãàíòñêàÿ çàæèãàëêà

Òåðìîÿäåðíûé ñèíòåç – ýòî ñëèÿíèå àòîìíûõ ÿäåð, êîòîðîå îñâîáîæäàåò áîëüøîå êîëè÷åñòâî ýíåðãèè. Àìåðèêàíñêèå ó÷åíûå ïëàíèðóþò èñïîëüçîâàòü òåðìîÿäåðíûé ñèíòåç ñ ó÷àñòèåì àòîìîâ òÿæåëîãî âîäîðîäà, äåéòåðèÿ, è èçîòîïîâ ëèòèÿ. Ýíåðãèþ, íåîáõîäèìóþ äëÿ ñæàòèÿ àòîìîâ, ò.å. çàæèãàíèÿ òåðìîÿäåðíîé ðåàêöèè, ïëàíèðóåòñÿ âûñâîáîæäàòü ñ ïîìîùüþ ìîùíîãî èìïóëüñíîãî óñòðîéñòâà, êîòîðîå ïî äåéñòâèþ ÷åì-òî ïîõîæå íà óäàð ìîëíèè.

Çàæå÷ü òåðìîÿäåðíóþ ðåàêöèþ â óñòàíîâêå Charger-1 äîëæåí ìîùíåéøèé ýëåêòðè÷åñêèé èìïóëüñ, ýíåðãèþ äëÿ êîòîðîãî íàêàïëèâàþò êîíäåíñàòîðû.  íàñòîÿùåå âðåìÿ èäåò ìîíòàæ ïðîâîäîâ èç ëèòèÿ-6 è äåéòåðèäà ëèòèÿ, ïðîâîäÿùèõ èìïóëüñ è ïðåâðàùàþùèõñÿ â ïëàçìó, êîòîðàÿ áóäåò ñæèìàòüñÿ Z-ïèí÷ ýôôåêòîì.


Ðàáîòà Z-ïèí÷ ýôôåêòà

Ïèí÷-ýôôåêò - ýòî ñæàòèå ïëàçìû â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ òîêà ðàçðÿäà ñ ìàãíèòíûì ïîëåì. Åñëè òîê ïðîòåêàåò âäîëü îñè öèëèíäðè÷åñêîãî ïëàçìåííîãî ñòîëáà, òî åãî íàçûâàþò Z-ïèí÷åì. Z-ïèí÷ ìîæíî íàáëþäàòü, íàïðèìåð, ïðè óäàðå ìîëíèè â òðóá÷àòûé ãðîìîîòâîä. Äàííûé ýôôåêò èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ñòàáèëèçàöèè ïëàçìû â òåðìîÿäåðíûõ ðåàêòîðàõ, è â ÍÀÑÀ íà íåãî âîçëàãàþò áîëüøèå íàäåæäû.

Ðàçðÿä óñòàíîâêè Charger-1 ìîæåò ïðîèçâîäèòü ïëàçìó, êîòîðàÿ ñæèìàåòñÿ ñîáñòâåííûì ìàãíèòíûì ïîëåì è ïðè ðàçìåðå â ïàëåö ìîæåò çàêëþ÷àòü â ñåáå 20% îò âñåé ýíåðãèè, êîòîðóþ ïîòðåáëÿåò ÷åëîâå÷åñòâî â òåêóùèé ìîìåíò âðåìåíè. Ðàçóìååòñÿ, ãëàâíàÿ öåëü ðàçðàáîò÷èêîâ òåðìîÿäåðíîãî ðàêåòíîãî äâèãàòåëÿ – ïîëó÷èòü íà âûõîäå áîëüøå ýíåðãèè, ÷åì áûëî ïîòðà÷åíî íà èíèöèàöèþ òåðìîÿäåðíîãî ñèíòåçà. Õîòÿ, íàäî ñêàçàòü, êîìàíäà Charger 1 íå íàäååòñÿ, ÷òî èì óäàñòñÿ ýòîãî äîñòè÷ü, íî â ëþáîì ñëó÷àå îãðîìíàÿ óñòàíîâêà äàñò áîëüøîå êîëè÷åñòâî öåííîé íàó÷íîé èíôîðìàöèè, êîòîðàÿ ïðèãîäèòñÿ äëÿ ðàçðàáîòêè ïåðâîãî ïðîòîòèïà òåðìîÿäåðíîãî ðàêåòíîãî äâèãàòåëÿ. Áûâøèé âîåííûé ìîäóëü DM2 â 500-íàíîñåêóíäíîì ýëåêòðè÷åñêîì èìïóëüñå âûäàåò äî 1 òåðàâàòòà ìîùíîñòè - îêîëî 6% îò ïîòðåáëåíèÿ ýëåêòðîýíåðãèè â ìèðå.

Äâèãàòåëü

Ïðîáëåìà êîñìè÷åñêèõ êîðàáëåé íà õèìè÷åñêîì ãîðþ÷åì èçâåñòíà: íóæíî ñæå÷ü òûñÿ÷è òîíí òîïëèâà, ÷òîáû òðàíñïîðòèðîâàòü âñåãî äåñÿòêè òîíí ïîëåçíîãî ãðóçà. Ñ òàêèìè ðàêåòàìè ñåðüåçíî ãîâîðèòü îá îñâîåíèè Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû íå ïðèõîäèòñÿ.


Ñëåâà íàïðàâî ïîêàçàíà ýâîëþöèÿ íàó÷íîé ïðîãðàììû ïî ñîçäàíèþ Z-ïèí÷ äâèãàòåëÿ: ÷åðåç 9 ëåò âìåñòî îäíîãî íûíåøíåãî íàêîïèòåëüíîãî ìîäóëÿ DM2 áóäåò èñïûòûâàòüñÿ ïîëíîöåííîå êîëüöî èç 8 ìîäóëåé. Åùå ÷åðåç 2 ãîäà áóäóò èñïûòûâàòüñÿ îäíîâðåìåííî 2 êîëüöà

Òåðìîÿäåðíàÿ ñèëîâàÿ óñòàíîâêà – ñîâñåì äðóãîå äåëî. Òåðìîÿäåðíîé ðàêåòå âìåñòî òûñÿ÷ íóæíî âñåãî íåñêîëüêî òîíí òîïëèâà. Áîëåå òîãî, ñ ïîìîùüþ ÿäåðíîãî ðàêåòíîãî äâèãàòåëÿ, íàïðèìåð, íà Ìàðñ ìîæíî áûëî áû äîëåòåòü íå çà 6 ìåñÿöåâ, à çà 6 íåäåëü. Âñå ýòî îäíèì ìàõîì ðåøàåò ïðîáëåìó äëèòåëüíîãî ïðåáûâàíèÿ â íàïè÷êàííîì îïàñíîñòÿìè êîñìîñå, à òàêæå óìåíüøàåò ñëîæíîñòü ñèñòåì æèçíåîáåñïå÷åíèÿ è çàùèòû êîñìè÷åñêîãî êîðàáëÿ.


Êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê ñïåöèàëèñò â îáëàñòè àýðîêîñìè÷åñêîé òåõíèêè Ðîññ Êîðòåç, ó÷àñòâóþùèé â ïðîåêòå Charger-1, îïèñûâàåò òåðìîÿäåðíûé ðàêåòíûé äâèãàòåëü î÷åíü ïðîñòî

Êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê ñïåöèàëèñò â îáëàñòè àýðîêîñìè÷åñêîé òåõíèêè Ðîññ Êîðòåç, ó÷àñòâóþùèé â ïðîåêòå Charger-1, îïèñûâàåò òåðìîÿäåðíûé ðàêåòíûé äâèãàòåëü î÷åíü ïðîñòî: "Ïðåäñòàâüòå, ÷òî â çàäíåé ÷àñòè ðàêåòû âçðûâàåòñÿ çàðÿä, ýêâèâàëåíòíûé 1 òîííå òðîòèëà. Èìåííî òàêîé äâèãàòåëü ìû è äåëàåì".


Äâèãàòåëü êîðàáëÿ íà Z-ïèí÷å ðàáîòàåò ïðîñòî

Äâèãàòåëü êîðàáëÿ íà Z-ïèí÷å ðàáîòàåò ïðîñòî: â ïàðàáîëè÷åñêóþ êàìåðó ñãîðàíèÿ ïîäàþòñÿ äâà êîìïîíåíòà òîïëèâà è ìîùíûé ýëåêòðè÷åñêèé èìïóëüñ èç êîíäåíñàòîðîâ ïðåâðàùàåò èõ â ïëàçìó. Ìàãíèòíîå ïîëå áîëüøîé ñèëû ñæèìàåò ïëàçìó è çàæèãàåò ðåàêöèþ òåðìîÿäåðíîãî ñèíòåçà.  ðåçóëüòàòå îáðàçóåòñÿ ðàñøèðÿþùàÿñÿ â êàìåðå ñãîðàíèÿ ïëàçìà, êîòîðàÿ èìååò ìàññó âñåãî 0,02 êã, íî åå íà÷àëüíàÿ êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ äîñòèãàåò 1 ÃÄæ.

Ïëàçìà, ðàçäóâàþùàÿñÿ êàê ñâîåîáðàçíûé âîçäóøíûé øàðèê, â èòîãå ñæèìàåòñÿ Z-ïèí÷ ýôôåêòîì, âûáðàñûâàåòñÿ èç ìàãíèòíîãî ñîïëà è ñîçäàåò ðåàêòèâíóþ òÿãó.

Îñíîâíàÿ ôóíêöèÿ Z-ïèí÷ ýôôåêòà – ýòî çàùèùàòü äâèãàòåëü îò ðàçðóøåíèÿ è íàïðàâëÿòü î÷åíü áîëüøèå òîêè (â ìåãàìïåðû) ÷åðåç ïëîòíóþ ïëàçìó â òå÷åíèå î÷åíü êîðîòêîãî âðåìåíè – îêîëî 10-6 ñåêóíäû.

Íà âûõîäå ïîëó÷àåòñÿ ðåàêòèâíàÿ òÿãà â 3812 íüþòîí-ñåêóíä çà èìïóëüñ ïðè ÷àñòîòå 10 èìïóëüñîâ â ñåêóíäó è óäåëüíîì èìïóëüñå 19436 ñåêóíä.

 ÍÀÑÀ ðàññ÷èòûâàþò íà òî, ÷òî êîëè÷åñòâî ýíåðãèè, âûäåëÿþùåéñÿ ïðè ðåàêöèè ñèíòåçà, áóäåò â 3 ðàçà áîëüøå êîëè÷åñòâà ýíåðãèè, íåîáõîäèìîãî äëÿ çàæèãàíèÿ. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî çà 100 íàíîñåêóíä äî íà÷àëà ñëåäóþùåãî èìïóëüñà êîíäåíñàòîðàì íåîáõîäèìî "ñáðîñèòü" â êàìåðó ñãîðàíèÿ 333 ÌÄæ ýíåðãèè. Ýòî âåñüìà ñëîæíàÿ ïðîáëåìà - äàæå ó÷èòûâàÿ âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü êîíäåíñàòîðîâ (80%), íåîáõîäèìî áóäåò ðåøèòü çàäà÷ó ñîçäàíèÿ íàêîïèòåëåé, êîòîðûå ñìîãóò î÷åíü áûñòðî çàðÿæàòüñÿ è ðàçðÿæàòüñÿ.

 êà÷åñòâå òîïëèâà Z-ïèí÷ äâèãàòåëÿ ïëàíèðóåòñÿ èñïîëüçîâàòü äåéòåðèé è ëèòèé-6, êîòîðûå ïðîèçâîäÿò ïîëåçíûå ïîáî÷íûå ïðîäóêòû (íàïðèìåð, òðèòèé), ïîâûøàþùèå âûõîä ýíåðãèè. Îõëàæäàòü äâèãàòåëü áóäåò æèäêîñòü ôòîð-ëèòèé-áåðèëëèé (FLiBe), êîòîðàÿ ê òîìó æå ñïîñîáíà ïîãëîùàòü ãàììà-ëó÷è è íåéòðîíû. Ïàðàáîëè÷åñêîå ìàãíèòíîå ñîïëî áóäåò ñîñòîÿòü èç 8 êîëåö ñâåðõïðîâîäÿùèõ ìàãíèòíûõ êàòóøåê íà îñíîâå èòòðèÿ. Îíè ñîçäàþò âíóòðè ñîïëà íà÷àëüíîå ìàãíèòíîå ïîëå è íàïðàâëÿþò â êîíäåíñàòîðû ýëåêòðè÷åñêèé òîê, èíäóöèðîâàííûé â ïðîöåññå ðàñøèðåíèÿ ïëàçìû. Ïîçæå ýòà ýíåðãèÿ áóäåò èñïîëüçîâàíà äëÿ ñëåäóþùåãî èìïóëüñà.

Òåðìîÿäåðíàÿ ðàêåòà

Ïðîåêò Z-ïèí÷ êîðàáëÿ, ðàçðàáîòàííûé â 2010 ãîäó, ïðåäïîëàãàåò, ÷òî ýòî áóäåò àïïàðàò äëèíîé 125 ì (â äâà ðàçà äëèííåå ÌÊÑ), ïîýòîìó ñîáèðàòü åãî ïðèäåòñÿ íà îðáèòå.


Ïðîåêò Z-ïèí÷ êîðàáëÿ, ðàçðàáîòàííûé â 2010 ãîäó, ïðåäïîëàãàåò, ÷òî ýòî áóäåò àïïàðàò äëèíîé 125 ì (â äâà ðàçà äëèííåå ÌÊÑ), ïîýòîìó ñîáèðàòü åãî ïðèäåòñÿ íà îðáèò

Íåñóùåé êîíñòðóêöèåé êîðàáëÿ áóäåò öåíòðàëüíàÿ ôåðìà ñ ðàäèàòîðàìè, îòâîäÿùèìè òåïëî îò äâèãàòåëåé. Íà îäíîì êîíöå ôåðìû áóäåò ðàñïîëîæåí äâèãàòåëü, à íà äðóãîì - îáèòàåìûé îòñåê è ñïóñêàåìûé àïïàðàò èëè äðóãà ïîëåçíàÿ íàãðóçêà.

Ñîïëî äâèãàòåëÿ áóäåò èìåòü äèàìåòð 13,6 ì, åãî ïëàíèðóåòñÿ èçãîòîâèòü èç óãëåðîäíîãî êîìïîçèòà – â ëþáîì ñëó÷àå ñîïëî ðàäèàöèè íå áîèòñÿ, à îò ïëàçìû ñîïëî çàùèùàåò ìàãíèòíîå ïîëå. Ñëîæíåå ñ êîíäåíñàòîðàìè, êîòîðûå íåîáõîäèìî çàùèòèòü îò ãàììà-èçëó÷åíèÿ è íåéòðîíîâ. Èõ ïðèäåòñÿ çàêðûòü äîñòàòî÷íî òÿæåëîé ðàäèàöèîííîé çàùèòîé, êîòîðàÿ îäíîâðåìåííî áóäåò çàùèùàòü è ýêèïàæ, ê òîìó æå óäàëåííûé îò àêòèâíîé çîíû íà áåçîïàñíîå ðàññòîÿíèå ñ ïîìîùüþ äëèííîé ôåðìû.

Ìàêñèìàëüíàÿ òÿãà Z-ïèí÷ êîðàáëÿ ñðàâíèìà ñ òðàäèöèîííûìè ðàêåòàìè, íî ïåðåãðóçêà ïðè óñêîðåíèè òàêîãî êðóïíîãî êîðàáëÿ áóäåò ñîâñåì íåáîëüøîé – ìåíåå 1 g, ÷òî îáåñïå÷èò êîìôîðò ïðè ìíîãîäíåâíîì ðàçãîíå è òîðìîæåíèè.

Ïðè ìàññå ïîëåçíîé íàãðóçêè â 150 òîíí, îáùàÿ ìàññà êîðàáëÿ ñîñòàâèò ïî÷òè 600 òûñ. òîíí. Ýòî, íåíàìíîãî áîëüøå ÌÊÑ âåñîì 400 òîíí, îäíàêî âîçìîæíîñòè ó Z-ïèí÷ êîðàáëÿ áóäóò ñîâñåì äðóãèå: çà 1,5 ñóòîê ìàêñèìàëüíîé òÿãè äâèãàòåëÿ Z-ïèí÷ êîðàáëü äîñòèãíåò Ìàðñà ÷åðåç 90 äíåé. Åñëè ïîëíàÿ òÿãà ïðîäëèòñÿ 8,7 ñóòîê, òî äî Ìàðñà ìîæíî áóäåò äîáðàòüñÿ âñåãî çà 30 äíåé! Ïðè ýòîì êîðàáëü çà âäâîå ìåíüøåå âðåìÿ ïîëåòà äîñòàâèò íà 35-55% áîëüøå ïîëåçíîãî ãðóçà, ÷åì ñðàâíèìàÿ õèìè÷åñêàÿ ðàêåòà.

 öåëîì, ÑØÀ ïî ñèëàì ñîáðàòü êîðàáëü ñ ñóõèì âåñîì îêîëî 390 òîíí. Ýòî ñðàâíèìî ñ ÌÊÑ, à ó÷èòûâàÿ, ÷òî â ÑØÀ àêòèâíî âåäåòñÿ ðàçðàáîòêà ìîùíåéøåé ðàêåòû-íîñèòåëÿ SLS, ñïîñîáíîé âûâîäèòü íà íèçêóþ îêîëîçåìíóþ îðáèòó äî 130 òîíí ãðóçà, ñáîðêà Z-ïèí÷ êîðàáëÿ - çàäà÷à âïîëíå ðåøàåìàÿ.

Ðåøèòü ïðîáëåìû

 ëþáîì ñëó÷àå, äî ñáîðêè ïîêà äàëåêî. Åùå ïðåäñòîèò ðåøèòü ðÿä ñëîæíûõ òåõíè÷åñêèõ çàäà÷ ïî ñîçäàíèþ Z-ïèí÷ äâèãàòåëÿ. Ñ ïîìîùüþ óñòàíîâêè Charger 1, ó÷åíûå äîëæíû îöåíèòü áåçîïàñíîñòü è ïðèãîäíîñòü äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â êà÷åñòâå òîïëèâà ëèòèÿ-6, ýôôåêòèâíîñòü ðàáîòû ÌÃÄ-ãåíåðàòîðîâ, íàäåæíîñòü ìàãíèòíîãî ñîïëà, àíòèðàäèàöèîííîé çàùèòû è ò.ä. Âñå ýòî ó÷åíûå ïëàíèðóþò ñäåëàòü â òå÷åíèå áëèæàéøèõ 11 ëåò. Íàäî îòìåòèòü, ÷òî â ÍÀÑÀ ïàðàëëåëüíî ðàáîòàåò ìíîæåñòâî ïðîãðàìì ïî îáåñïå÷åíèþ ïîëåòîâ âãëóáü Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû: ðåøàþòñÿ ïðîáëåìû ñîõðàíåíèÿ çäîðîâüÿ ýêèïàæà ìåæïëàíåòíîãî êîðàáëÿ, îòðàáàòûâàþòñÿ ñèñòåìû ïîñàäêè, îáîðóäîâàíèå äëÿ ðàáîòû íà ïîâåðõíîñòè ïëàíåò è àñòåðîèäîâ è ò.ä. Òàêèì îáðàçîì, ïîäãîòîâêà ê îñâîåíèþ íàøåé çâåçäíîé ñèñòåìû óæå èäåò ïîëíûì õîäîì.

Ìèõàèë Ëåâêåâè÷

Êàê ñäåëàòü óìíûé òåëåâèçîð ïîëåçíûì: 10 ëó÷øèõ ïðèëîæåíèé äëÿ Android TV

Ñòðàíèöà: [ 1 ] [ 2 ]
Êîììåíòàðèè