Uzaylı bir şekilde hareket eden uzayın önemli bir yerinde, fizik, malzemeler bilimi ile mühendislik, insanlığın kozmosuna ulaşmasına dair vaat ediyor. yarım yüzyıldan fazla, kimyasal roketler uzay yolculuğuyla ilgili kısıtlamalar olmuştur, ancak verimlilik, hız ve ücret yükü, araştırmacıların önümüzdeki nesilleri, nükleer motorları incelemelerine yönelik olarak, önümüzdeki yıllardan beri nükleer motorları kontrol edebilecekleri bir kez daha ortaya çıkarabilirler.

Kimyasal Tahtın Sınırları

Kimyasal roketler, sıvı veya sağlam olsun, yanma odasında yakıt ve oksiter tarafından çalışır ve bir nozul ile yaklaşık 300 saniye boyunca sıcak gazları atlar. Bu yöntem, Dünya'nın yüzeyinden ağır para yükü çıkarmak için yeterli, ancak büyük bir yakıt ödeme oranına sahip olur (Isp) - bir yakıt verimliliği ölçmek için.

Elektrikli Propulsion: Uzun Süreli Misyonlar için Verimlilik

Elektrikli tahrik sistemleri elektrik enerjisini kullanır, genellikle güneş panelleri veya nükleer reaktörlerden, yüksek hızlara kadar pervanant iyon veya plazmayı hızlandırırlar. milinewtonlarda düşük ittiler - sürekli olarak aylar veya hatta yıllar boyunca çalışabilirler, yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Ion Thrusters

Ion iters ilk önce NASA'nın Deep Space 1 misyonuna değerlerini kanıtlamıştır (1998) ve daha sonra Şafak uzay aracı üzerinde, bu asteroit Vesta ve cüce gezegen Ceres'i ziyaret eden bir gaz, xenon gibi nötr bir gaz bombalıyor (daha sonra, bu iyonlar pozitif şarj edici bir şekilde şarj edilebilir) ve daha sonra 30 km / 10 bin saniyeye kadar hıza kadar olan bir elektrostatik ızgara ile hızlanıyor.

Hall-Effect Thrusters

Hall- effects pushers (HETs) benzer bir ilke üzerinde çalışır, ancak elektronlara bir manyetik alan kullanır ve o zaman iyonları hızlandırır.Onlar daha yüksek itikatlı iyon iterlerden daha yüksek itkir sunar, Isp in 2024, NASA'nın Ay Gateway, güç ve tahrik elemanı için zaten yaygın bir ticari kullanımda olacaktır: Örneğin, Boeing 702SP uydu otobüsü dört XIPS (Xenon Ion Propulsion System) iterleri için.

VASIMR ve Diğer Plazma Drives

Değişken özel Impulse Magnetoplasma Rocket (VASIMR) radyo dalgalarının aşırı yüksek sıcaklıklara ısıtılması, daha sonra manyetik alanların itmelerini sağlamak için yönlendirilmesi gereken bir plazma oluşturmasını sağlar. Ad Astra Rocket Company, VASIMR, kimyasal roketleri kullanarak dokuz ay boyunca adapte olabilir. Ancak, teknoloji hala mütevazı bir enerji kaynağı gerektirdiğini vaat ediyor.

Elektrik Propulsion ve Challenges

Elektrikli tahrik birincil fayda yakıt verimliliğidir - on binlerce saat boyunca elektrikli sistemlerden daha iyi bir faktör. Bu, düşük itkili, maliyetleri azaltır ve daha büyük bilimsel maaş yüklerini taşıma yeteneğidir. Uzun bir elektrik itkis (many'nin on binlerce saat boyunca vakum testlerinde çalıştırdığı) onları yıllarca uygun bir şekilde çalıştırmaya devam eder. Ancak, düşük itkili yörüngeler ve kıyı aşamalarındaki hıza sahip olan yörüngeler için gerekli olan elektrik akımını sağlar.

Nükleer Prodüksiyon: Crewed Missions için Güç ve Hız

Nükleer propulsion yüksek itme, yüksek verimlilik ve uzak gezegenlere hızlı ulaşma yeteneği sunar - astronot radyasyon maruziyeti ve görev süresi için kritik. İki ana mimari var: Nükleer ısıtımı (NTP) ve nükleer elektrik tahrik reaktörlerine güvenir (NEP).

Nükleer Termal Proksiyon (NTP)

Turbo moleküllerin ışık olması nedeniyle, 800-1.000 saniyeye kadar bir pervane ısıtılabilir - 2.500 K.'nin üzerindeki sıcaklıklar bir nozul ile genişletilebilir, itkirleyici olan hidrojen moleküllerin ışık olması, görev risklerini önemli ölçüde azaltılabilir. ABD, 1960'larda ve 1970'lerin en iyi kimyasal roketlerin altında birkaç tane daha fazla test etti.

Nükleer Elektrikli Taht (NEP)

NEP, elektrik itkililerle nükleer bir reaktör birleştirir (ya da Hall- efektif) reaktör, 2.000 ila 5.000 saniye süren termodinamik döngüye sürekli ısı verir ve o zaman betonculara güç verir.Sürücüye itmeler düşük olsa da (tüm elektrik tahrikleri gibi), reaktör aynı anda çalışan birçok güç sağlayabilir.Bu sistem, 2000-5,000 saniyeye kadar ısıyı sunar ve yıllar boyunca hıza kadar hız verebilir. NEP, güneş sistemine ve kalıcı bir yük taşımacılığı için idealdir.

Project Orion ve Fission Fragments

Spektratif nükleer kavramlar Orion sürücüsünü içerir, bu da bir uzay aracının arkasındaki küçük nükleer patlamaları doğrudan bir reaktör çekirdeği olmadan elde etmeyi hedeflemekte. 1960'larda çalışmalar Orion, radyasyon güvenliği ve mühendislik engelleri nedeniyle gelişmiş araştırma alanında kalabilir.

Güvenlik ve Düzenlemek

Nükleer tahrik için büyük bir engel kamu algısı ve düşük zenginleştirilmiş uranyum (HALEU) ve sağlam ipuçlarına sahip olmak ve herhangi bir nükleer motor, malzeme serbest bırakmadan bir fırlatma kazasında hayatta kalmak için tasarlanmıştır. Enerji Bakanlığı, yüksek hacimli bir enerji sistemine karşı çalışmak gibi, bu da Uluslararası yörünge ve NEP'nin ötesindeki bir nükleer güç sistemi de güçlendirecektir.

Gelişen Teknolojiler ve Gelecek Kavramları

Elektrikli ve nükleer sistemler ötesinde, yeni tahrik fikirleri spektrumu seyahat zamanlarını devrime uğrayabilir ve pervanant için ihtiyaçları tamamen azaltılabilir. Bazıları güneş ışığı gibi pasif kuvvetlere güvenir; egzotik fizik veya aşırı enerji kesintilerine başka.

Güneş Yelkenleri

Güneşli denizciler Güneş'ten fotonların ivmesini kullanıyor - yüksek güçlü bir lazerten – NASA'nın Güneşli Cruiser (enerjiye ulaşmadan dolayı 20 bin yıl boyunca) Güneş'in kutuplarını gözlemleyebiliyor veya osphere Future'un içinde bir küpün yörüngesini değiştirebileceğini kanıtladı.

Fıstık Propulsion

Nükleer füzyon – Güneş’i yöneten aynı süreç – Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı'nın “Yönüşükücü Drive” veya İngiltere merkezli Pulsar Fusion şirketi 2040'larda uçuş hazırlayabilen kompakt füzyon reaktörlerini kullanacak.

Antimatter Propulsion

Antimatter motorları, mümkün olan en yüksek yoğunlukla enerji salıvermek için bir şeyin yok edilmesi ve antimatterin enerjisini mümkün olduğunca yüksek yoğunlukla serbest bırakmak için bir engeli kullanacaklardır (E=mc2). A miligram of antimatter, CERN'de onlarca ton kimyasal pervanantajlı uzay aracıyla enerji eşdeğerini üretebilir ve antiprotonlar, güçlü manyetik tuzakları depolayarak, gelecekteki antimatter'in üretimine karşı karşıya kalmalarını engellemeye devam eder.

Plazma ve Elektromanyetik Drives

“Magnetoplasma” roketi gibi yeni kavramlar VASIMR programı altında keşfedildi. Diğerleri “Electrodeless Lorentz Force” (ELF) iter ve “Pulsed Inductive Thruster” (PIT), plazmayı elektrotlar olmadan hızlandırdı, erozyona uğrayacaktı. “Laser Termal Rocket”, roket nolu bir hızda ısıtıcıya dayalı bir lazer kullanıyorlardı.

Starshot ve Sonraki Nesil

En hırslı olmayan non-rocket konsepti, 2016 yılında ilan edilen Breakthrough Starshot inisiyatifidir.Bu, Dünya'daki bir nanocraft serisini %20 c. Uzaylı bir şekilde hızlandıracak şekilde, daha sonra geçmiş Proxima Centauri, resimleri alıp verileri kendi lazerle geri göndermeyi önerir.Bu yüzyılda teknolojik bina blokları – · dizileri, ultra ışık malzemeleri ve mikroelektronikleri – hızla ilerliyor.

Seçenekleri karşılaştırın: Bir Misyon-Dependent Future

Tek tahrik yöntemi tüm senaryolara hakim olmayacak. Seçim, görev gereksinimlerine bağlıdır: ücret yükü kütle, istenen seyahat süresi, mevcut teknoloji içinde ve maliyet. Yakın Dünya uyduları ve gezegenlerarası kargolar için, elektrik tahrik (özellikle de Hall- efektif motorları) zaten gerekli olan standarttır. Önümüzdeki yıllardan beri, dünya çapındaki manevra sistemleri, sadece dünya çapındaki manevralar için kullanılan kimyasal roketler ve hızlar için kullanılan yüksek çözünürlükte en iyi bir şekilde denge sağlar.

Ahead: The Path Forward

Uzay ajansları ve özel şirketler önümüzdeki nesil propulsion konusunda ağır yatırım yapıyorlar. NASA'nın “Nuclear Propulsion” projesi, 2030 yılına kadar potansiyel kullanım için VR ve NEP tasarımları. ABD Savunma Gelişmiş Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) Inter star Research Group (IRG) gibi kuruluşlar, uzay gemisinin 2026'da yeniden tanımlanması için bir sonraki dev roketi göstermeye devam ediyor.

Daha fazla okuma için, NASA'nın “Dönüşüküm” (C) elektrik tahrik sistemleri [DüzT:1) ve [Dönetici:2) ⁇ tahrik programı).