הנעה תרמית גרעינית (NTP) נחשבת כבר זמן רב לאחת הטכנולוגיות המבטיחות ביותר עבור צמצום הגעת האנושות למערכת השמש.על ידי רתום האנרגיה העצומה שמשוחררת מחנק גרעיני כדי לחמם ישירות את המדחף - מימן חד-פעמי - מנועי ה-TP יכולים לשרוד רמות דחף דומות לטילים כימיים תוך השגת בערך פי שניים מהאימפולס הספציפי הזה מתורגם לזמנים קצרים יותר, גדולים יותר, מגמישות מהירה יותר ומהירות גבוהה יותר, בטווח הארוך, לטמפרטורות מהירות גבוהה יותר, אך בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, עם חומרים רדיואקטיביות, עם מהירות גבוהה יותר, עם טמפרטורות מהירות גבוהה יותר, אך ורקמותק אוויריות של קרינה מהירה יותר, בטווח הארוך, עם מהירות גבוהה יותר, וגמישות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם חומרים רדיואקטיביות, וגמישות גבוהה יותר, עם חומרים רדיואקטיבית, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם חומרים חשמליים, עם חומרים חשמליים, עם חומרים חשמליים, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר, עם מהירות גבוהה יותר,

כסוכנויות חלל וחברות פרטיות חידשו את המיקוד שלהם במשימות מאוישות למאדים ומעבר לכך, NTP שוב במרכז של מאמצי מחקר ופיתוח רציניים.הממשל הלאומי של ארה"ב ומינהל החלל (NASA) ומחלקת האנרגיה (DOE), יחד עם שותפים בתעשייה, חוקרים עיצובים מתקדמים של NTP אשר בונים על נתונים ניסיוניים בני עשרות שנים תוך שילוב חומרים מודרניים, ייצור, ותקני בטיחות חדשים אלה, ממשיכים לחקור את היתרונות של הטכנולוגיה הנוכחית, ממשיכים לפתח את היתרונות של הטכנולוגיה של הטכנולוגיה המודרנית, וטכנולוגיות הפיתוח שלה.

הבנה של ההנעה הירומית: סקירה טכנית

[]העיקרון], פועל רקטה תרמית גרעינית על ידי העברת מנעול עצום – כמעט תמיד מימן בשל משקל מולקולרי נמוך – באמצעות גרעין כור גרעיני, תגובות הכרית של הכור מייצרות חום עצום, העלאת טמפרטורת המימן ל-2,500 ק"ג גבוה יותר, כך שהגז המופחת מ- 1TP מגובה ב- 1-4.

מנוע NTP מורכב ממספר מרכיבים מרכזיים: הליבה הכורה של משקעים של דלק (בדרך כלל אורניום-235 או אורניום-238 מועשרים ב carbide או בצורת קרמיקה), מתווך (אם ננוטרונים תרמיים משמשים), משקף כדי להפחית דליפת נויטרונים, לשלוט תופים כדי להסדיר את פעילותו, כלי לחץ, ואין מזין.

גרסה הנקראת "רקטה תרמית גרעינית" עם מחזור מתרחב או מחזור עקף יכול לשפר דחף ספציפי על ידי העלאת המשקל המולקולרי הממוצע של הממצה, אבל העיקרון הליבה נשאר זהה. רעיון מתפתח נוסף הוא אורניום מועשר נמוך (LEU) NTP, אשר משתמש בהעשרת דלק פחות מ-20%-235 כדי להפחית את הסיכון לצמצום התפוצה ולפשט את תאימות הרגולטורית.

ההבטחה של NTP: למה זה חשוב למחקרי חלל עמוקים

היתרון העיקרי של NTP הוא היכולת להעביר מטען גדול במהירות.עבור משימה למאדים, בסיס הנעה כימית דורש זמן של 6-8 חודשים עם רכב כבד שיש לשאת מסה דחף משמעותי.עם NTP, אותו מסע יכול להיות מקצר ל 3-5 חודשים, צמצום החשיפה אסטרונאוטים לקרינה קוסמית, הפרעה פיזיולוגית הנגרמת על ידי מיקרו-גרפי, ולחצים פסיכולוגיים פחות.

הדחף הספציפי הגבוה של NTP גם מתורגם לשבריר תשלום גדול יותר.עבור מסה שיגור נתונה, שלב NTP יכול לספק באופן משמעותי יותר מטען או בית גידול צוות למסלול מאדים או פני השטח.זה הופך את הקרקעות גדולות יותר, תמיכה בחיים חזקים יותר, וכלים מדעיים כבדים יותר.באדריכלות משימה רבים, NTP מאפשר שיגור חד-כבד יחיד כדי להרכיב את החללית, במקום לדרוש מסלול שיגורים מרובים ורכבות.

מעבר למאדים, NTP אטרקטיבי למשימות לכוכבי הלכת החיצוניים.הדחף הספציפי הגבוה מאפשר לחלליות להגיע לתופיטר, שבתאי, או לירחים שלהם בפחות זמן מאשר עם הנעה כימית או חשמלית, וללא הטרקטיקה הספיראלית הארוכה האופיינית לדחפים של יון.עבור דגימה של אנסלאוס או אירופה, NTP יכול לקצץ את משך המשימה מ-10 שנים עד 6-8 שנים.

השוואת NTP לכימיקלים וחשמליים

רקטות כימיות מציעות דחף גבוה אך נמוך יחסית (אימפולס ספציפי -300-460 s) הן אידיאליות לשיגור משטח כדור הארץ ולשרוף אימפולסיביים, אך לא יעילים לתמרונים מרחביים עמוקים. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

תוכנית NERVA ושיעורים למדו

המאמץ הנרחב ביותר לפיתוח NTP היה המנוע הגרעיני של תוכנית יישום רכב טילים (NERVA) שנוהלה במשותף על ידי נאס"א וועדת האנרגיה האטומית של ארה"ב בין 1959 ל-1973. במהלך תקופה זו, מהנדסים שנבנו ובחנו 23 תצורה של כורים באתר הניסוי של נבדה.ה-RX-A6, השיגו NRX-A6, השיגו FPLT:0IFLT1,2FLT:2FIRSTS, ו-N.

עם זאת, NERVA בוטלה ב-1973 בשל העברת סדרי עדיפויות ומגבלות תקציביות לאומיות.התוכנית הדגישה מספר אתגרים שנותרו רלוונטיים: רכיבי דלק סבלו מסדקים וחומריים עקב קריסת מימן בטמפרטורות גבוהות; הכורים השתמשו אורניום מועשר מאוד (93% U-235), העלאת חששות ביטחוניים והפצת תפוצה; ובדיקות קרקעיות דרשו מתקני שימוש יקרים כדי ללכוד ממצה רדיואקטיבית.

המהנדסים של ימינו בונים על המורשת של NERVA, אך עם חומרים מודרניים, מודלים ממוחשבים, ודוחף לעבר דלקי LEU.נתוני הניסוי הישנים של עשרות השנים עדיין מודיעים על עיצובים עכשוויים, אך גישות חדשות נועדו להתגבר על המגבלות שספגו כורים קודמים.

הנדסה גדולה הידרדרה בפיתוח NTP

למרות הרעיון המוכח, יצירת מנוע NTP , הנקרא לטיסה מחייבת פתרון של בעיות הנדסיות הקשורות עמוק.

חומרים טמפרדומים גבוהים ואלמנטים של דלק

הליבה הכור חייב לפעול בטמפרטורות מתקרבות 3,000 K, עם מימן זורם על רכיבי הדלק.בטמפרטורות אלה, מתכות מתמס; אפילו ⁇ מפרקים fractory כמו tungsten ו molybdenum יש כוח מוגבל. NERVA השתמש גרף מבוסס גרטריקס המכיל דלק סגסוגת Niobium (NbC) כדי להגן מפני שחיקה מימן, אבל הציפויים לעתים קרובות מיקרו-c מפותח, המוביל לדלקת נוזלית (C) חום-קומטר) כדי לעמוד מול נוזל חום-דלקת חום-דלקת חום (Nbide) ו-דלקתיים גבוהה יותר).

בטיחות רדיואקטיבית והחזקה

כל מנוע NTP נושא מטען של חומר רדיואקטיבי שיש לכלול תחת כל תרחישים תאונה אמינים - החלט, פיגור, ופיצוץ.זה דורש תכנון הכור להישאר שלם במהלך כישלון שיגור, בדרך כלל על ידי encasing הדלק באפקטים עמידים, לא-היתר על מבנים כגון "מתקני הגנה קריטיים" (בנוסף, הכור חייב ללכת קריטי (לא סטרילי) עד כדי הפעלתואנטציה עשויה לשמש סיכון סביר, אך לא ניתן לצמצום של כדור הארץ).

התחדשות חום וניהול הירומל

בעוד שקירות הערפיליות של טילים כימיים חייבים להיות קרירים על ידי הדלק, מנוע NTP חייב לנהל הרבה יותר טמפרטורות גבוהות יותר ומשקפי חשמל.חום הדעיכה של הכור עצמו ממשיך לייצר פלט תרמי גם לאחר הסגירה, המחייב מערכת דחיית חום למנוע היתוך. במהלך הניתוח, חלק של מימן יכול לשמש ל קירור מחדש של המבנים התרמים והחיבתיים, אבל העיצוב של ערוצי קירור חייב להיות צורך בזהירות כדי למנוע כתמים חמים.

אחסון מימן ו-Boil-Off

הידרוגן יש את הנקודה הליטורית הנמוכה ביותר של כל גז (20 K, או -25 ° C) סטוינג אותו במשך שבועות או חודשים בחלל דורש בידוד זעקה יעילה מאוד.אפילו הדליפה החום הקטן ביותר גורם לרתיחה, מבזבז דחף.עבור משימת מאדים, שלב NTP גדול עשוי להיות צריך לשמור על מימן קר עד שנה.

בדיקות קרקעיות ודאגות סביבתיות

בדיקת מנוע NTP בקנה מידה מלא על כדור הארץ מציב אתגרים סביבתיים ורגולטוריים רציניים.התמצה תהיה רדיואקטיבית כי מוצרים סדקים (למשל, קריפטון, xenon, ושבריריות חיכוך) ישוחררו יחד עם מימן. בתכנית NERVA, כל הבדיקות נערכו מתחת לאדמה באתר הניסוי של נבדה כדי להכיל את המתקן המודרני צריך כדי ללכוד כמה חלקיקים סביבתיים, אך ורקורד על ידי בדיקות מהירות, אך ורקטה, אם הם בטוחים, אם הם עומדים על בסיס טכני, אם הם עומדים על ידי בדיקות שטח, או שבץ, אם הם קיימים, אם הם קיימים, אם הם קיימים, אם הניסויים, ורק לאחרונה, אם הניסויים, אם הם מבוססים על בסיס בדיקות חסימתם, אם הם מבוססים על בסיס טכני, אם הם עומדים על ידי בדיקות שטח, או שבץ, או רזולוציה של מנועים, על ידי בדיקות שטח, אם כיסה, על ידי בדיקות שטח, על ידי בדיקות מהירות, על ידי בדיקות שבץ, על בסיס מערכת בדיקות חסימת, על בסיס טכני, על ידי בדיקות חסימת, על בסיס מערכת בדיקות שטח, אם הם, על בסיס מערכת בדיקות חסימתיות, על ידי בדיקות סימולציה של מנועים, על ידי בדיקות חסימת שטח, אם לאחרונה, אם לאחרונה, אם

מחקר ופיתוח של מאמץ

העניין ב-NTP חי באופן חריף מאז תחילת 2010s, מונע על ידי אדריכלות הפניה של נאס"א וצורך בזמנים מהירים יותר של מעבר.הפרויקט של הנעה גרעינית (SNP), חלק מ- NASA's Space Technology Directorate, מפתחת הן מושגים הנעה אווירית וגרעין. בשנת 2021, נאס"א העניקה חוזים לכמה חברות - כולל BWX Technologies, Ultra Safe Corporation גרעינית (NCUS), ומפתחת מושגים מתקדמים לטכנולוגיות דלק גרעיניות.

התוכנית הנוכחית הבולטת ביותר היא תוכנית ההרחבה:0 FLT: [DARPA DRACO OriginFLT:2FLT: 3] (Demonstration Rocket for Agilestor התפעול התפעול של cysracr) אשר הושקה בשנת 2021.DRACO שואפת להפעיל מערכת הנעה תרמית גרעינית במסלול נמוך של כדור הארץ עד 2026 או מאוחר יותר.

באופן בינלאומי, רוסקומוס דן מעת לעת בתוכנית NTP בשם "TEM" (מודול אנרגיה טרנספורט), אך מכשולים פיננסיים וטכניים נמשכים.סוכנות החלל האירופית חקרה את NTP במחקרים קונספטואליים קטנים אך חסרה תוכנית פיתוח ייעודית.סין הציגה עניין במערכות חלל המופעלות על ידי גרעיני, אך הפרטים נותרו דלים.

אתגרים מדיניות ופוליטיקה

השימוש בחומר גרעיני בחלל נשלט על ידי תקנות לאומיות ובינלאומיות. בארצות הברית, ההשקה של כל חללית עם כור גרעיני דורשת סקירה של משרד הבית הלבן של מדע וטכנולוגיה מדיניות, המועצה לביטחון לאומי, וועדת הריגולציה הגרעינית (או פטור) על DOE לאשר את שכר הגרעין, ומשרד התחבורה המסחרי של FAA חייב להעביר רישיון עם דרישות בטיחות בינלאומיות, כולל הסכם איסור על מנת למנוע את האמנה למניעת תשלום גרעיני, כולל הסכם איסור שיגור נשק גרעיני וסנקציות מזיקות, כדי למנוע את הסכם איסור על מנת למנוע את הסכם איסור על מנת לכפות את הסכם סחרחור גרעיניות וסנקציות על מנת לכפות על מנת לכפות על מנת לכפות על הסכם סחרחור גרעיניות וסנקציות על ידי המדינות.

עבור NTP מבוסס LEU, הנטל הרגולטורי הוא קל יותר מאשר אורניום מועשר מאוד כי החומר הוא פחות אטרקטיבי לשימוש בנשק.עדיין, תהליך הרישוי הוא ארוך והתנגדות ציבורית יכול לעכב פרויקטים. Proponents לטעון כי שיא הבטיחות של הטכנולוגיה - ארה"ב השיקה עשרות גנרטורים תרמואלקטריים רדיואיזוטופים (RTGs) ללא שחרור רדיולוגי יחיד - ניתן לשכפל עבור NTP.

תוצאות חיפוש > Future Outlook and Potential Missions

אם הטכנולוגיה של NTP גדלה בעשור הבא, כמה סוגי משימות יכולים להועיל:

  • [ה]החוקה:0 האנושות, משימת מאדים, LT:1: NTP נחשבת באופן נרחב לאופציה המובילה למשימות המאוישות הראשונות למאדים, המאפשרת מעברים של 150 יום עם תשלום של 50-100 טון.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0Outer Planet Trackers and LandersFearLT:1) : שלב תרמי גרעיני יכול לספק מטען כבד לצדק או שבתאי בשלוש-ארבע שנים, בהשוואה ל-6-8 שנים עם נטייה כימית או סולרית.
  • (ב) ,0 ,5 ,5 , 000 , 000 , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עם זאת, מנוע ה-NTP התפעולי הראשון אינו צפוי לפני אמצע 2030s.התפגנה של DRACO תהיה אבן דרך קריטית, אבל דרוג ממנוע מבחן קטן לשלב של מאדים ייקח פיתוח נוסף ובדיקה. שיתוף פעולה בינלאומי והשקעות בתעשייה פרטית יהיה חיוני לשתף את העלויות הגבוהות.

מסקנה

הנעה תרמית גרעינית מציעה יכולת משתנה לחיפוש של חלל עמוק.הדחף הספציפי הגבוה שלה ולגשר על הפער בין נטייה כימית וחשמלית, המאפשר מעברים מהירים יותר ועומסי תשלום גדולים יותר.אבל ההנדסה – חומרים ששורדים טמפרטורות קיצוניות וקרינה, מניעת בטוחה של דלק גרעיני, אחסון של מימן Cryogenic, ובדיקות קרקעיות באופן אחראי לסביבה - הם עבור תוכניות חד-משמעיות כמו NPAs, ו- NTP יכולות להיות יציבות על פני מערכת ההפעלה המודרנית של NPTNRADVA, מאז ®DVA, כי הם אלה עם כוחות ההגנה המודרנית של NTP, כי הם אלה עם ®DVA, כי הם אלה מופעלים על פני מערכת ההפעלה המודרנית של NTP ® DVA, כי הם אלה עם ® DVA ® DVA, כי הם אלה עם ®DVA ⁇ ⁇ ® ⁇ ® ® ⁇ ⁇ ® ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ראו את הסקירה של ה-FLT:0 (נאס"א) הגרעין של הרשאה לחלל (FLT:1), The FLT:2DARPA DRACO דף תוכנית ההרחבה 3, ואת המחקר ההנעה התרמית של FLT:4DOE של מחקר ההנעה התרמית הגרעינית של FLT:5.