Agbara iparun ni aaye. Atomic isare polusi

Awọn imọran ti lilo agbara iparun lati tan awọn ọkọ ofurufu ati lo ni awọn ipilẹ ita-aye iwaju tabi awọn ibugbe kii ṣe tuntun. Laipe wọn ti wa ni igbi tuntun, ati bi wọn ṣe di aaye ti idije agbara nla, imuse wọn di diẹ sii.

NASA ati Ẹka Agbara AMẸRIKA ti bẹrẹ wiwa laarin awọn ile-iṣẹ oniṣowo iparun agbara ọgbin ise agbese lori awọn Moon ati Mars. Eyi yẹ ki o ṣe atilẹyin iwadii igba pipẹ ati boya paapaa awọn iṣẹ ṣiṣe ipinnu. Ibi-afẹde NASA ni lati ṣetan fun ifilọlẹ ni ọdun 2026. Ohun elo naa gbọdọ jẹ iṣelọpọ patapata ati pejọ lori Earth ati lẹhinna idanwo fun ailewu.

Anthony Calomino, Oludari NASA ti imọ-ẹrọ iparun ni Space Technology Directorate, sọ pe Eto naa ni lati ṣe agbekalẹ eto fission iparun 100-kilowatt ti yoo ṣe ifilọlẹ nikẹhin ati gbe sori Oṣupa. (1). Yoo ṣepọ pẹlu ilẹ ti oṣupa ati pe ọkọ ifilọlẹ kan yoo gbe lọ si oṣupa yipo. Agberu ki o si mu awọn eto si awọn dada.

O nireti lati ṣetan lẹsẹkẹsẹ fun lilo nigbati o ba de lori aaye, laisi apejọ afikun tabi ikole ti o nilo. Išišẹ naa jẹ ifihan ti awọn agbara ati pe yoo jẹ aaye ibẹrẹ fun lilo ojutu ati awọn itọsẹ rẹ.

"Ni kete ti imọ-ẹrọ ti jẹri lakoko ifihan, awọn ọna ṣiṣe iwaju le jẹ iwọn tabi awọn ẹrọ lọpọlọpọ le ṣee lo papọ fun awọn iṣẹ apinfunni igba pipẹ si Oṣupa ati boya Mars,” Calomino salaye lori CNBC. “Awọn ẹya mẹrin, ọkọọkan ti n ṣe awọn kilowatts 10 ti ina, yoo pese agbara to ṣiṣẹda ohun outpost lori awọn Moon tabi Mars.

Agbara lati ṣe agbejade awọn oye ina nla lori oju awọn aye aye ni lilo eto fission ti ilẹ yoo gba laaye fun iṣawari titobi nla, awọn ibudo eniyan, ati lilo awọn orisun ni ipo, lakoko ti o ngbanilaaye fun iṣeeṣe iṣowo.”

Bawo ni yoo ti ṣiṣẹ iparun agbara ọgbin? Fọọmu imudara diẹ idana iparun awọn ifẹ agbara iparun mojuto. Kekere iparun riakito yoo ṣe ina ooru ti yoo gbe lọ si eto iyipada agbara. Eto iyipada agbara yoo ni awọn ẹrọ ti a ṣe apẹrẹ lati ṣiṣẹ lori ooru riakito dipo epo ijona. Awọn enjini wọnyi gba ooru, yi pada sinu ina, eyiti o ni ilodi si ati pin si awọn ohun elo olumulo lori oju Oṣupa ati Mars. Ọna ti ifasilẹ ooru jẹ pataki lati ṣetọju iwọn otutu iṣẹ to dara ti awọn ẹrọ.

Agbara iparun ti wa ni bayi ti ri bi awọn nikan reasonable yiyan ibi ti oorun agbara, afẹfẹ ati hydropower ni ko awọn iṣọrọ wiwọle. Lori Mars, fun apẹẹrẹ, agbara oorun yatọ pupọ da lori akoko ti ọdun, ati awọn iji eruku igbakọọkan le ṣiṣe ni fun awọn oṣu.

Lori oṣupa oṣupa tutu oru na 14 ọjọ, pẹlu orun orisirisi significantly sunmọ awọn ọpá ati nílé ninu awọn craters patapata shadowed. Ni iru awọn ipo ti o nira, gbigba agbara lati oorun oorun jẹ nira, ati pe awọn ipese epo ko ni opin. Agbara fission dada nfunni iwuwo fẹẹrẹ, igbẹkẹle ati ojutu to munadoko.

Ko ilẹ reactorsko si ero lati yọ kuro tabi rọpo epo. Eto tun wa lati yọkuro aaye lailewu ni opin iṣẹ apinfunni ọdun mẹwa. "Ni opin igbesi aye iṣẹ rẹ, eto naa yoo wa ni pipa ati pe ipele itọsi yoo dinku diẹ si ipele ti o jẹ ailewu fun wiwọle ati iṣẹ eniyan," Calomino salaye. “Awọn eto egbin le ṣee gbe si ipo ibi ipamọ latọna jijin nibiti wọn kii yoo ṣe ewu awọn atukọ tabi agbegbe naa.”

Kekere, iwuwo fẹẹrẹ, ṣugbọn riakito daradara, ni ibeere giga

Bi iwakiri aaye ti nlọsiwaju, a ti n ṣe daradara daradara pẹlu iparun agbara gbóògì awọn ọna šiše lori kekere asekale. Iru awọn ọna ṣiṣe bẹẹ ti fun igba pipẹ fun awọn ọkọ ofurufu ti ko ni eniyan ti n rin irin-ajo lọ si awọn ọna jijinna ti eto oorun.

Ni ọdun 2019, ọkọ ofurufu New Horizons ti o ni agbara iparun fò nipasẹ ohun ti o jinna julọ ti a ṣe akiyesi ni isunmọ, Ultima Thule, ti o jinna ju Pluto ni agbegbe kan ti a mọ si Kuiper Belt. Ko le ṣe laisi agbara iparun. Agbara oorun ko si ni agbara ti o to ju orbit ti Mars lọ. Awọn orisun kemikali ko ṣiṣe ni pipẹ nitori iwuwo agbara wọn kere pupọ ati pe iwọn wọn ga ju.

Ti a lo lori awọn iṣẹ apinfunni pipẹ redio gbona Generators (RTG) nlo plutonium isotope 238Pu, eyiti o dara julọ fun jijade ooru nigbagbogbo lati ibajẹ ipanilara adayeba nipasẹ jijade awọn patikulu alpha, eyiti o yipada si ina. Igbesi aye idaji ọdun 88 tumọ si pe yoo ṣe iṣẹ apinfunni igba pipẹ. Bibẹẹkọ, awọn RTG ko le pese iwuwo agbara giga ti o nilo fun awọn iṣẹ apinfunni gigun, awọn ọkọ oju omi nla diẹ sii, jẹ ki awọn ipilẹ ilẹ okeere nikan.

Ojutu, fun apẹẹrẹ, si wiwa iṣawari ati boya ipinnu lori Mars tabi Oṣupa le jẹ awọn apẹrẹ riakito kekere ti NASA ti n ṣe idanwo fun ọdun pupọ. Awọn ẹrọ wọnyi ni a mọ bi Kilopower fission agbara ise agbese (2), ti ṣe apẹrẹ lati pese agbara lati 1 si 10 kW ati pe o le tunto bi awọn modulu ipoidojuko si awọn ọna ṣiṣe agbara tabi lati ṣe atilẹyin iṣawari, iwakusa, tabi awọn ileto lori awọn ara aye ajeji.

Bi o ṣe mọ, ibi-ọrọ ni aaye. riakito agbara ko yẹ ki o kọja iwuwo ọkọ ayọkẹlẹ apapọ. Bi a ti mọ, fun apẹẹrẹ, lati awọn laipe show Falcon Heavy rockets lati SpaceXifilọlẹ ọkọ ayọkẹlẹ kan sinu aaye kii ṣe iṣoro imọ-ẹrọ lọwọlọwọ. Bayi, ina reactors le wa ni awọn iṣọrọ se igbekale sinu orbit ni ayika Earth ati ki o kọja.

2. KIlopower XNUMX kilowatt reactor prototype.

Rọkẹti kan pẹlu riakito gbe awọn ireti ati awọn ibẹru dide

Alakoso NASA tẹlẹ Jim Bridenstine o tẹnumọ ọpọlọpọ igba awọn anfani ti awọn ẹrọ itanna gbona iparun, fifi kun pe agbara ti o tobi julọ ni orbit le jẹ ki awọn ọkọ ayọkẹlẹ orbital le ṣaṣeyọri ni aṣeyọri ni iṣẹlẹ ti ikọlu nipasẹ ohun ija satẹlaiti.

Reactors ni yipo wọn tun le ṣe agbara awọn laser ologun ti o ni agbara giga, eyiti o tun jẹ iwulo nla si awọn alaṣẹ AMẸRIKA. Sibẹsibẹ, ṣaaju ki ẹrọ rọketi iparun kan ṣe ọkọ ofurufu akọkọ rẹ, NASA gbọdọ yi awọn ofin rẹ pada nipa gbigbe awọn ohun elo iparun sinu aaye. Ti eyi ba jẹ bẹ, lẹhinna, ni ibamu si NASA, ọkọ ofurufu akọkọ ti ẹrọ iparun yẹ ki o waye ni ọdun 2024.

Bibẹẹkọ, AMẸRIKA dabi ẹni pe o funni ni ipa si awọn iṣẹ akanṣe iparun rẹ, paapaa lẹhin Russia ti kede eto-ọdun mẹwa kan lati kọ ọkọ ofurufu ti o ni agbara iparun ara ilu. Wọn jẹ oludari ti ko ni ariyanjiyan ni imọ-ẹrọ aaye.

Ni awọn ọdun 60, Amẹrika ni iṣẹ akanṣe kan fun Rocket iparun Orion pulse-pulse, eyiti o yẹ ki o lagbara pupọ ti o le gba laaye. gbigbe gbogbo ilu sinu aayeati paapaa ṣe ọkọ ofurufu manned si Alpha Centauri. Gbogbo awọn wọnyi atijọ Sci-fi American jara ti a ti joko lori selifu niwon awọn 70s.

Sibẹsibẹ, o to akoko lati ekuru kuro ni imọran atijọ. engine iparun ni aayeo kun nitori awọn oludije, ninu apere yi o kun Russia, ti laipe han nla anfani ni yi ọna ti. Rokẹti igbona iparun le ge akoko ọkọ ofurufu si Mars ni idaji, boya paapaa si ọgọrun ọjọ, afipamo pe awọn astronauts yoo jẹ awọn orisun diẹ ati ni ẹru itankalẹ kekere lori awọn atukọ naa. Ni afikun, o dabi pe ko si iru igbẹkẹle bẹ lori "awọn window", eyini ni, ọna ti Mars tun ṣe si Earth ni gbogbo ọdun diẹ.

Bibẹẹkọ, eewu kan wa, eyiti o pẹlu otitọ pe riakito inu ọkọ yoo jẹ orisun afikun ti itankalẹ ni ipo kan nibiti aaye ti jẹ irokeke nla ti iseda yii tẹlẹ. Iyẹn ko gbogbo. Enjini gbona iparun ko le ṣe ifilọlẹ sinu afefe Earth fun iberu ti bugbamu ti o ṣeeṣe ati idoti. Nitorina, deede rockets ti wa ni pese fun ifilole. Nitorinaa, a ko foju ipele ti o gbowolori julọ ti o ni nkan ṣe pẹlu ifilọlẹ ibi-sinu orbit lati Earth.

NASA iwadi ise agbese ti a npe ni IGI (afọwọṣe ayika rocket thermal rocket) jẹ apẹẹrẹ kan ti awọn akitiyan NASA lati pada si ipadanu iparun. Ni 2017, ṣaaju ki o to sọrọ ti ipadabọ si imọ-ẹrọ, NASA fun BWX Technologies ni ọdun mẹta, adehun $ 19 million lati ṣe agbekalẹ awọn paati idana ati awọn reactors ti o nilo fun ikole. iparun engine. Ọkan ninu awọn imọran itunmọ iparun aaye tuntun ti NASA ni Swarm-Probe ATEG reactor, SPEAR (3), eyiti o nireti lati lo adari riakito iwuwo fẹẹrẹ tuntun ati awọn olupilẹṣẹ thermoelectric to ti ni ilọsiwaju (ATEGs) lati dinku iwuwo mojuto gbogbogbo ni pataki.

Eyi yoo nilo idinku iwọn otutu iṣẹ ati idinku ipele agbara mojuto gbogbogbo. Bibẹẹkọ, ibi-ipin ti o dinku yoo nilo agbara itunnu ti o dinku, ti o mu abajade kekere, iye owo kekere, ọkọ ofurufu ti o ni agbara iparun.

3. Wiwo ti iwadii ni idagbasoke laarin Swarm-Probe Enable ATEG Reactor project.

Anatoly PerminovEyi ni a kede nipasẹ olori ti Ile-iṣẹ Alafo Alafo Ilu Rọsia. yoo ṣe agbekalẹ ọkọ ofurufu ti o ni agbara iparun fun irin-ajo aaye jinna, laimu ara rẹ, atilẹba ona. Apẹrẹ alakoko ti pari nipasẹ ọdun 2013, ati awọn ọdun 9 ti o tẹle ti idagbasoke ti gbero. Eto yii yoo jẹ apapọ ti iran agbara iparun ati imudara ion. Gaasi gbigbona ti 1500°C lati inu riakito gbọdọ yi turbine kan, eyiti o yi monomono kan ti o ṣe ina ina fun ẹrọ ion.

Gẹgẹbi Perminov, awakọ naa le ṣe atilẹyin iṣẹ apinfunni kan si Marsati awọn astronauts le duro lori Red Planet fun awọn ọjọ 30 ọpẹ si agbara iparun. Ni apapọ, iṣẹ apinfunni ti o ni agbara iparun si Mars pẹlu isare igbagbogbo yoo gba ọsẹ mẹfa dipo oṣu mẹjọ, ti o ro pe awọn akoko 300 ni ipa ti ẹrọ kemikali kan.

Sibẹsibẹ, kii ṣe ohun gbogbo jẹ dan ninu eto Russian. Ni Oṣu Kẹjọ ọdun 2019, riakito kan ti o jẹ apakan ti ẹrọ rọketi kan ni Okun Baltic gbamu ni Sarov, Russia, ni eti okun ti Okun White. epo idana. A ko mọ boya ajalu yii jẹ ibatan si eto iwadii itusilẹ iparun Russia ti a ṣalaye loke.

Laisi iyemeji, sibẹsibẹ, ipin kan wa ti idije laarin AMẸRIKA ati Russia, ati boya China, lori ilẹ lilo agbara iparun ni aaye yoo fun iwadi kan to lagbara isare agbara.