Propulsie cu impuls nuclear
Propulsia nucleară prin impulsuri este o metodă de propulsie spațială care folosește o serie de explozii nucleare pentru a produce un impuls al unei nave spațiale . [1] Metoda a fost propusă de Stanislaw Ulam în 1947 și în anii 1950 și 1960 a făcut obiectul unor studii avansate în cadrul Proiectului Orion . Ulterior au fost propuse alte proiecte bazate pe acest tip de propulsie, inclusiv Proiectul Daedalus .
Proiectul Orion
Proiectul Orion a fost prima încercare serioasă de a proiecta o navă spațială cu energie nucleară și a fost realizată între 1950 și 1963 de către General Atomics cu sprijinul DARPA .
Nava spațială ar fi trebuit să fie formată dintr-o rachetă cu un disc metalic mare la baza montat pe un sistem de amortizor; în centrul discului trebuie să fi existat o deschidere pentru eliberarea în exterior a unor mici bombe de fisiune atomică . Undele de șoc create succesiv de exploziile fiecărei bombe ar fi lovit discul și ar propulsa nava spațială . Proiectanții au susținut că, cu acest tip de propulsie, ar fi posibil să ajungă la Marte într-o lună și la Saturn în șapte luni. Racheta trebuia să decoleze de la sol și era de așteptat să folosească sarcini de mică putere în atmosfera Pământului și sarcini mai puternice în spațiu .
Au existat îngrijorări etice cu privire la eliberarea particulelor radioactive în atmosferă, până când proiectul a fost anulat în urma tratatului internațional care interzicea testele nucleare în atmosferă.
Proiectul Daedalus
Proiectul Daedalus este un studiu realizat între 1973 și 1978 de Societatea Interplanetară Britanică pentru a construi o navă spațială de călătorie interstelară fără pilot. Spre deosebire de Proiectul Orion, Proiectul Daedalus implică mai degrabă utilizarea exploziilor generate de fuziunea nucleară decât de fisiune. Energia ar fi furnizată de tablete compuse dintr-un amestec de deuteriu și heliu 3 , care ar fi detonate succesiv într-o cameră de reacție prin fascicule de electroni ; energia cauzată de explozii ar fi limitată de câmpuri magnetice și canalizată pe o placă plasată pe spatele navei spațiale, pentru a provoca împingerea navei spațiale. Nava spațială ar fi construită pe orbită în jurul Pământului , evitând riscurile de poluare radioactivă după lansarea de pe suprafața Pământului. Potrivit proiectanților, nava spațială ar putea atinge o zecime din viteza luminii , astfel încât o călătorie către steaua lui Barnard la 5,9 ani lumină distanță ar fi realizabilă în 50 de ani.
Din punct de vedere al fezabilității, realizarea unui sistem eficient de fuziune de închidere inerțială pentru Proiectul Dedalo este considerată mai presus de posibilitățile oferite de tehnologia actuală.
Proiect Longshot
Longshot Project este un studiu realizat în a doua jumătate a anilor 1980 de NASA în colaborare cu Academia Navală a SUA . În practică, este o variantă a Proiectului Daedalus, care derivă din ideea că sistemul de fuziune nucleară de închidere inerțială preconizat nu ar putea alimenta în mod eficient motoarele rachete și celelalte sisteme ale navei spațiale în același timp; pentru a depăși dezavantajul, se preconizează că astfel de sisteme sunt alimentate de un reactor nuclear convențional. Greutatea reactorului ar reduce eficiența împingerii, astfel încât viteza navei spațiale ar putea ajunge la 4,5% din viteza luminii în loc de 10% prezisă de Proiectul Daedalus. Cu o navă spațială construită conform proiectului Longshot, o călătorie la Alpha Centauri , cea mai apropiată stea de sistemul nostru solar, ar dura aproximativ 100 de ani.
Proiect VISTA
În a doua jumătate a anilor 1980, un grup de cercetători de la laboratorul național Lawrence Livermore a dezvoltat proiectul VISTA , prescurtarea Vehicle for Interplanetary Space Transport Applications . A fost o versiune prescurtată a Proiectului Daedalus și a fost destinată explorării planetelor sistemului solar. Nava spațială avea forma unui con inversat, în vârful căruia (care ar fi format partea din spate a vehiculului) ar fi fost poziționată camera de ardere conținând deuteriu și tritiu și un sistem de oglinzi pentru a reflecta razele laser . Laserele ar declanșa mini-exploziile nucleare care ar propulsa nava. Potrivit cercetătorilor, nava spațială ar fi putut ajunge pe Marte în 60 de zile. [2]
Sistemul Medusa
Sistemul Medusa a fost propus în anii nouăzeci de Societatea Interplanetară Britanică după apariția dificultăților tehnice legate de Proiectul Daedalus. În practică, este o încrucișare între Proiectul Orion și o pânză solară . O navă mare ar fi desfășurată în fața navei, atașată cu o serie de cabluri; încărcăturile nucleare ar exploda între navă și pânză, undele de șoc ar atinge pânza și ar trage nava înainte. Spre deosebire de Proiectul Orion, nava spațială ar începe de pe orbita Pământului, mai degrabă decât să decoleze de pe sol. Comparativ cu proiectul Orion, nava spațială ar fi mai eficientă, iar plăcile de protecție ar putea fi mai ușoare, deoarece exploziile ar avea loc la o distanță mai mare de nava spațială.
Antimateria a catalizat sistemul de reacție nucleară
La mijlocul anilor 1990, cercetările efectuate de Universitatea de Stat din Pennsylvania au dezvoltat ideea utilizării antimateriei pentru a cataliza reacțiile în lanț de fisiune nucleară cu un combustibil cu masă mai mică decât cea critică ; aceste reacții de fisiune ar declanșa la rândul lor reacții de fuziune nucleară, care ar furniza energia pentru propulsia navei spațiale. Sistemul a fost numit ACMF , adică Micro-fisiune / fuziune catalizată de antimaterie [3] . La fel ca în Proiectul Daedalus, impulsul ar fi asigurat de mini-explozii obținute din fuziunea nucleară, dar ar schimba modul în care sunt generate. În sistemul ACMF, combustibilul nuclear ar fi compus din sfere de deuteriu și tritiu amestecate cu uraniu . Uraniul ar fi bombardat de un fascicul de antiprotoni , care ar reacționa cu protonii de uraniu; anihilarea consecventă ar provoca reacția nucleară în lanț tipică fisiunii convenționale, care la rândul său ar declanșa reacțiile de fuziune nucleară ale deuteriului și tritiului. Chiar și un număr mic de antiprotoni poate declanșa reacția nucleară a uraniului, cu atât mai puțin decât masa critică necesară pentru reacțiile convenționale de fisiune ar fi suficientă.
Cu acest sistem, au fost ipotezate două tipuri de misiuni spațiale, una numită ICAN-II și destinată explorării sistemului solar, cealaltă numită AIM și destinată explorării fără pilot care să fie efectuată dincolo de sistemul solar. AIM ar folosi heliu-3 în loc de tritiu. Potrivit cercetătorilor, o misiune ICAN-II pe Marte ar necesita aproximativ 150 nanograme de antimaterie, o cantitate mică, dar foarte scumpă.
Proiectul Mag Orion
La sfârșitul anilor 1990 , proiectul Orion a fost reînviat și modernizat de către Andrews Space sub numele de Orion magnetic , prescurtat în Mag Orion . În practică, în partea din spate a navei spațiale, placa de împingere a lui Orion a fost înlocuită de un câmp magnetic, generat de un inel supraconductor cu un diametru de 2 km. Sarcinile nucleare ar fi explodat la o distanță de 2 km de nava spațială, generând o plasmă care ar fi lovit câmpul magnetic împingând nava spațială înainte. Din motive de siguranță, nava spațială ar fi fost construită pe orbită în jurul Pământului. Proiectul a fost abandonat din cauza unor probleme tehnice dificile, inclusiv construcția unui sistem pentru expulzarea sarcinilor nucleare de înaltă frecvență și distanțe lungi și construirea în spațiu a unui inel de 2 km.
Mini Mag Orion
În 2000, proiectul Mag Orion a fost reînviat și modificat sub numele de Minion Magnet Orion , prescurtat în Mini Mag Orion . În practică, încărcăturile nucleare prevăzute pentru Mag Orion ar fi înlocuite cu capsule de material fisibil, cum ar fi curiozitatea și în locul inelului de 2 km ar exista o serie de bobine dispuse pentru a forma o duză magnetică cu un diametru de 5 metri. Un articol despre proiect a fost publicat în iulie 2003 în revista Aerospace Engineering .
Notă
- ^ (EN) Joseph A. și P. Bonometti Jeff Morton, ANALIZA PROPULSIEI DE PLASMĂ PULSATĂ EXTERNĂ (EPPP) maturizare + (PDF) pe ntrs.nasa.gov, NASA Marshall Space Flight Center. Adus pe 24 august 2016 .
- ^ Project VISTA Arhivat 13 aprilie 2013 la Internet Archive.
- ^ Antimaterie: Fision / Fusion Drive .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Propulsia nucleară de impuls
linkuri externe
- NASA- Maturarea analizei de propulsie plasmatică pulsată externă ( PDF ), la ntrs.nasa.gov .
