Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

NASA может отправить людей на Марс при помощи ядерного двигателя

NASA может отправить людей на Марс при помощи ядерного двигателя. Это не опасно?

Аэрокосмическое агентство NASA хочет высадить людей на Марсе к 2035 году. Для этого ему необходимо разработать космический корабль, который сможет пролететь 55 миллионов километров. По расчетам исследователей, в лучшем случае преодоление этого пути займет 7-8 месяцев. За это время может произойти что угодно, начиная от конфликта между членами экипажа и заканчивая получением смертельной дозы космической радиации. Поэтому чем быстрее аппарат сможет доставить людей на далекую планету, тем лучше. Представители компании Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) предложили оснастить космический корабль ядерным двигателем. По их мнению, благодаря ему достигнуть Марса можно будет всего лишь за 3 месяца. Но насколько безопасно отправлять в космос ядерный реактор? Ведь члены экипажа корабля могут пострадать от его излучения, да и во время запуска он может попросту взорваться. Компания уже придумала, как сделать ядерный двигатель максимально безопасным.

Ядерный двигатель может ускорить полеты на Марс

Ядерный двигатель для космического корабля

По словам главы USNC-Tech Майкла Идса (Michael Eades), ядерный двигатель будет более эффективен для полетов на дальние планеты, чем химический двигатель. Как минимум, он позволит быстро преодолевать большие расстояния, сжигая меньше топлива. Использование меньшего количества топлива должно заметно снизить стоимость космических полетов. А быстрый полет сократит время воздействия космической радиации на организмы членов экипажа корабля. Люди еще ни разу не летали на далекие планеты. Но считается, что космическая радиация может вызвать лучевую болезнь, повысить риск возникновения рака в течение жизни и разрушить нервную систему человека.

К тому же, быстрый полет повышает вероятность успеха миссии:

Чем дольше люди будут находиться в полете, тем больше вероятность, что что-то пойдет не так, — объяснил Джефф Шихи, главный инженер Управления космических технологий NASA.

Как работает ядерный двигатель?

О том, как работает ядерный двигатель, вкратце рассказало издание CNN. Сперва ядерный реактор вырабатывает тепло из уранового топлива. Затем полученная тепловая энергия нагревает жидкое топливо, роль которого обычно играет жидкий водород. Топливо расширяется в газ и выбрасывается из сопла, создавая тягу. Ядерный двигатель производит вдвое большую тягу на единицу топлива, чем двигатели на основе химических процессов.

Впервые об использовании ядерных двигателей в космосе задумались в XX веке

Но чтобы использовать ядерный двигатель в космосе, нужно найти урановое топливо, которое способно выдерживать высокие температуры внутри двигателя. Компания USNC-Tech уверяет, что разработало топливо, которое может работает даже при 4400 градусах Цельсия. Оно содержит карбид кремния, который часто используется в качестве покрытия для элементов ядерного топлива в реакторах с высокими температурами.

Примерно так будет выглядеть производство ракетных двигателей USNC-Tech

Опасность ракетных двигателей

Итак, компания смогла разработать подходящее топливо. Но как защитить членов экипажа корабля от радиации? По словам Майкла Идса, хранящееся между двигателем и жилым сегментом корабля жидкое топливо должно хорошо блокировать радиоактивные частицы. При проектировании корабля важно будет сделать так, чтобы будущие колонисты Марса находились как можно дальше от реактора. И все, проблему можно считать решенной.

Ядерная двигательная установка USNC-Tech

А чтобы ядерный двигатель не навредил людям во время взлета, запуск корабля предлагается осуществлять с космоса. Корабль будет выводиться на земную орбиту обычной ракетой и только потом будет включать ядерный реактор. Если катастрофа произойдет во космосе, радиоактивные вещества будут двигаться настолько медленно, что достигнут Земли или других планет только спустя десятки тысяч лет. За это время они уже утратят свои вредные свойства.

Запуск космического корабля предлагается осуществлять вне Земли, потому что так безопаснее

Агентство NASA уже должна быть в курсе об идее компании USNC-Tech. Если она будет принята, в будущем полет на Марс будет заниматься всего лишь около 90 дней. В случае, если технология окажется безопасной и эффективной, ядерные двигатели можно будет использовать даже в сфере космического туризма. Ведь в будущем людям явно будут доступны не только путешествие вокруг земной орбиты, но и экскурсии в далекие планеты.

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!

Об использовании ядерных двигателей агентство NASA размышляет уже давно. О преимуществах ядерных двигателей ранее уже рассказывалось в этой статье. Также в ней говорится о других технологиях, которые могут ускорить космические путешествия.

Программа DARPA DRACO создание космического корабля с ядерным двигателем

Агентство перспективных разработок DARPA совместно с рядом сторонних организаций начинает предварительное проектирование по программе DRACO. Ее целью является создание перспективного космического корабля с ядерным ракетным двигателем. При помощи такой техники армия сможет получить принципиально новые возможности логистического и иного характера.

Новые задачи

В настоящее время Пентагон прорабатывает концепцию «быстрого маневра в пространстве между Землей и Луной». Предлагаются комплексы и системы разного назначения, способные быстро выводить на орбиту необходимую нагрузку и решать те или иные возникающие задачи. При этом предъявляются особые требования к характеристикам ракеты-носителя и корабля с полезной нагрузкой. Именно последний предлагается разработать в рамках новой программы.

Читать еще:  Двигатель ваз 2123 какая должна быть компрессия

Программа получила название DRACO – Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations («Демонстрационная ракета для гибких операций в пределах орбиты Луны»). Как следует из такого названия, пока речь идет о ракетно-космическом комплексе-демонстраторе технологий. Первый старт ракеты и корабля нового типа собираются провести не позднее 2025 г.

Ключевым вопросом программы DARPA является выбор двигательной установки. В DARPA считают, что современные химические и перспективные электрические ракетные двигатели имеют невыгодное соотношение ключевых характеристик, и потому не вполне подходят для использования в «быстром маневре».

Выходом из такой ситуации должен стать ядерный ракетный двигатель (ЯРД), обозначенный как Nuclear Thermal Propulsion (NTP). Специально для DRACO предлагается разработать такой двигатель с заданным уровнем характеристик. Предполагается, что ЯРД с высокой удельной мощностью и высокой экономичностью даст кораблю необходимые характеристики.

В несколько этапов

Поиск будущих участников проекта начался в прошлом году. Сообщалось о скором подписании контрактов с крупными организациями, имеющими большой опыт в ракетно-космической сфере. Не исключалось возможность привлечения небольших организаций с необходимыми компетенциями. Недавно процесс поиска завершился подписанием контрактов с подрядчиками.

12 апреля агентство DARPA сообщило о старте проектных работ DRACO и о выборе подрядчиков. Разработкой новых технологий и агрегатов займутся компании General Atomics, Gryphon Technologies, Blue Origins и Lockheed Martin. Перед ними ставятся задачи разного рода, в т.ч. достаточно сложные.

Ранее уже сообщалось, что программа DRACO будет разделена на несколько этапов, каждый из которых будет решать свои задачи. Первый из них, стартующий прямо сейчас, продлится 18 месяцев и завершится осенью следующего года.

Его разделяют на два основных направления, в ходе которых будут решаться свои задачи разного рода. Целью проекта «Track A» является создание определение общего облика двигательной установки на основе NTP и последующая разработка эскизного проекта. Подрядчиком по «Треку «А» становится компания General Atomics. Разработкой основных компонентов реактора займется компания Gryphon Technologies.

Blue Origin и Lockheed Martin будут параллельно работать на направлении «Track B». Им предстоит разработать два проекта космических кораблей. Первым следует выполнить т.н. демонстрационный образец Demonstration System (DS), предназначенный для испытаний. Затем на его основе создадут изделие Operational System (OS), предназначенное для полноценной эксплуатации.

Отмечается, что проекты DS и OS не являются основными составляющими программы. Основное внимание в ближайшее время будет уделяться ядерной двигательной установке NTP. Необходимо найти необходимые технологии и сформировать основные особенности ее конструкции. Также DARPA и подрядчикам предстоит проработать вопросы безопасности.

DARPA уже анонсирует следующие этапы программы, но обходится без излишних подробностей. К следующей осени будет сформирован облик ракетно-космической системы, после чего стартует разработка полноценного проекта. Первый старт запланирован на 2025 г. По очевидным причинам, разработчики DRACO пока не могут раскрыть все технические аспекты проекта.

Перспективные технологии

Доступные данные о проекте DRACO позволяют представить, какой будет новая американская ракетно-космическая система – и почему она представляет большой интерес для Пентагона в лице DARPA. Такая система будет включать ракету-носитель, вероятно, одного из существующих типов и особый космический корабль новой разработки.

Для взлета и выхода на расчетную орбиту DRACO будет использовать «традиционную» ракету-носитель с ЖРД на химическом топливе. Несмотря на все преимущества и меры предосторожности, ЯРД слишком опасен для использования в пределах земной атмосферы. Корабль сможет запускать собственный двигатель только в космическом пространстве.

Компания Gryphon Technologies предлагает современную конструкцию ЯРД, основанную на известной концепции двигателя с газообразным рабочим телом. В таком двигателе водород должен поступать в активную зону, принимать тепловую энергию и выходить через сопло, создавая тягу. Этот принцип уже использовался в экспериментальных проектах прошлого, а в новом проекте планируется использовать современные решения в области конструкций и технологий.

За счет применения ЯРД планируется получить несколько основных преимуществ. Ядерный двигатель значительно компактнее и легче жидкостной установки с теми же показателями тяги, а также не нуждается в крупных баках для топлива и окислителя. Использование энергии атома обеспечивает значительные преимущества во всех основных характеристиках. Впрочем, ЯРД сложен и дорог в производстве, а его использование связано с рядом важных ограничений. Авария с разрушением активной зоны грозит самыми серьезными последствиями.

Вопросы будущего

DARPA и Пентагон указывают, что ракетно-космическая система DRACO будет использоваться для различных операций в пространстве в пределах орбиты Луны. От существующих космических аппаратов DRACO будет отличаться большей гибкостью и эффективностью применения. При этом американские военные не называют конкретные задачи, которые будут стоять перед такой системой.

Возможно, список будущих обязанностей нового корабля с ЯРД еще не определен, и задачи для него будут искать на следующих этапах программы. Однако нельзя исключать, что в Пентагоне уже имеют самые серьезные планы на эту разработку, но не считают нужным раскрывать их.

Интерес к системам с ЯРД проявляют и в NASA – они могут быть полезными для невоенного освоения космоса. Предполагается, что система по типу DRACO упростит проведение научных миссий, таких как полеты к Луне или к Марсу. В последнем случае, по расчетам, ядерный двигатель позволит сократить продолжительность полета вдвое.

Читать еще:  Что нужно чтобы сделать замену двигателя

Впрочем, Пентагону и НАСА пока рано планировать практическое использование перспективной ракетно-космической системы. В ближайшие годы DARPA и команда организаций-подрядчиков сосредоточатся на создании теоретической и технологической базы, а также на проектировании новых изделий. Если программа DRACO не столкнется с серьезными проблемами, то первый испытательный полет удастся провести в 2025 г. – и только к этому времени будут понятны реальные перспективы проекта в его существующем виде.

Космос в кино. Как снимают? Возможно ли это в реальности?

Человек всегда смотрел в небо, грезил о полетах и исследовании космоса. В двадцатом веке мечты начали сбываться: первый искусственный спутник, первый полет человека в космос, лунная миссия, МКС. Сейчас идут серьезные и не очень разговоры про миссию на Марс и строительство баз на Луне. Но если человечеству только еще предстоят длительные космические путешествия, то кинематографисты уже побывали там, куда не добьет даже Хаббл. Сегодня расскажу о космических путешествиях в кино и спроецирую их на реальность, ответив на вопрос: что требуется для осуществления подобного в жизни?

ЯДЕРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

В фильмах «2001 год: Космическая одиссея» и «Пекло» фигурируют корабли на ядерных двигателях. Фильм Стенли Кубрика снимался в эру докомпьютерных технологий, поэтому USS Discovery Оne– это макет, который установили в павильоне и анимировали по кадрам, задействовав в съемках нечто вроде прототипа системы управления движением или моушн-контрол. У нас на канале есть серия роликов про историю спецэффектов, в которых Космической Одиссеи уделено пристальное внимание. Обязательно посмотрите.

По легенде, Discovery Оne, достигавший в длину не менее 120 метров, был построен в космосе. Две трети размеров приходится на каркас, который защищал членов команды от радиации в инженерном отделении. Первоначально Discovery Оne должен был лететь посредством управляемых ядерных взрывов, но впоследствии создатели решили задействовать привычную реактивную тягу.

Discovery Оne в частности послужил прообразом для множества кораблей из других фильмов. В первую очередь, можно вспомнить судна «Икар 1» и «Икар 2» из фантастического триллера «Пекло» Дэнни Бойла, которые отправились с миссией к солнцу, находясь в тени гигантских щитов. Известный британский физик-теоретик Брайан Кокс выступил научным консультантом картины, поэтому в плане дизайна очевидных ляпов и противоречий с наукой там нет.

Так что ничего удивительного, что автоматический межпланетный аппарат «Паркер», миссия которого заключается в изучении Солнца с близкого расстояния, конструктивно напоминает «Икар 2». Паркер, стартовавший с мыса Канаверел, оснащен термозащитным экраном толщиной 11,43 сантиметра, изготовленным из углеродных композитных материалов и покрытым специальным керамическим напылением для отражения максимального количества излучения.

Специальные датчики следят, чтобы сам зонд и его оборудование всегда находились в тени теплового щита.

Киношные «Икары» — это компьютерная графика и анимация производства студии MPC. Ассет корабля был одним из самых больших в истории для компании на тот момент. Общий дизайн судна был разработан арт-департаментом. Модули, секции и экран прорабатывали и уточняли уже трехмерщики и художники MPC. Жилая секция насчитывала 50 модулей и была длинной около 300 метров. Ее созданием занимались пять моделлеров. Художественный департамент подготовил арт-бук по объекту, который напирал на реальные космические станции – МКС и МИР, но художники MPC также обращались за идеями к изображению радиотелескопа London Eye.

Ну, хорошо с кино разобрались, а как на счет реальной науки и полетов в космос на кораблях с ядерными двигателями?

В 1956 г. Комиссия США по атомной энергии (АЕС) начала всерьез изучать ядерные ракеты в рамках проекта «Ровер». Были проведены тщательные расчеты для межзвездного корабля, основанного на принципе использования атомного реактора для нагрева газов, таких как водород, до чрезвычайно высоких температур, чтобы получаемую энергию применять для создания тяги. По оценкам такой корабль мог бы за год слетать до Плутона и обратно, развив при этом скорость равную 10% скорости света. Но даже в этом случае до ближайшей звезды пришлось бы лететь 44 года. В 1959 г. компания General Atomics выпустила доклад, в котором провела оценку размеров корабля типа «Орион». Самый крупный вариант, названный в докладе «супер-Орионом», должен был весить 8 млн т, иметь диаметр 400 м и двигаться на ударной волне от более чем тысячи водородных бомб. Радиация и радиоактивное заражение были главной проблемой, связанной с проектом. По оценке ученых, ядерные осадки от каждого запуска вызывали бы смертельную форму рака у десяти человек. Помимо этого, электромагнитный импульс от взрыва был так велик, что непременно спровоцировал бы серию коротких замыканий в расположенных неподалеку электрических системах.

Учитывая опасность взрыва и рассеивания в атмосфере Земли токсичного ядерного топлива, прототипы ядерных двигателей устанавливали в горизонтальном положении на железнодорожные тележки. Первый двигатель, испытанный в рамках проекта «Ровер» в 1959 г., получил название «Киви-1». В 1960-х гг. NASA присоединилось к программе для совместного создания атомного двигателя. Этот ядерный движок был первым, который испытали в вертикальном, а не в горизонтальном положении. Результаты исследований оказались весьма противоречивыми из-за сложности ракет и частых поломок. В ядерном двигателе возникали очень сильные вибрации, оболочки тепловыделяющих сборок лопались, и ракета разваливалась. Еще одной постоянной проблемой оказалась коррозия из-за горения водорода при высокой температуре. В итоге в 1972 г. ядерная ракетная программа была закрыта. И только в 2003 NASA возобновило исследования по ядерной ракете, окрестив свой новый проект «Прометеем» в честь греческого бога, давшего человечеству огонь. В 2005 г. на программу «Прометей» было выделено 430 млн долл., но уже в 2006 г. финансирование урезали до 100 млн долл. Главной и не решенной проблемой ядерных ракетных двигателей по-прежнему остается их безопасность. Ни в какое сравнение они не могут идти с движками на химической реактивной тяге, и в ближайшие десятилетия нет предпосылок к тому, что ситуация измениться, и мы отправим пилотируемую ракету на них. Тем не менее, ядерный движок – это не киношная фантазия, а вполне себе реальность.

Читать еще:  Волга 406 двигатель регулятора давления топлива

ВАРП-ДВИГАТЕЛИ

В мире кино есть две легендарных космо-оперы: «Звездные войны» и «Стартрек». Франшиза, запущенная Джорджем Лукасом, это незамутненное приключение, которое ничего не имеет общего с наукой. Со «Стартреком» все иначе, сериал всегда паразитировал на научных теориях. Возьмем, к примеру, Энтерпрайз и его варп-двигатель. Космолет капитана Кирка взлетает на импульсном двигателе, работающем не реакторе синтеза дейтерия. Этот движок Энтерпрайз использует для путешествий ниже скорости света. Но, когда предстоит совершить межзвездное путешествие на расстояние, требующее для покрытия световые годы, то включается варп-двигатель. Вот как он устроен на схеме. Сама идея двигателя, который искривляет ткань пространства-времени, была озвучена в 1931 году писателем Джоном Кэмпбеллом в романе «Острова в космосе». Кроме того эта тема есть у Айзека Азимова в знаменитом произведении «Я, робот». Но в мир кино подобное привнес и развил «Стартрек».

МГ-19
Беспилотник России для полета в космос

Отрасли:Космическая отрасль, Транспорт

МГ-19 воздушно-космический самолет. МГ-19 разработан на базе разрабатываемого ранее ВКС М-19 [1] .

ВКС М-19 был выполнен по аэродинамической схеме «несущий корпус». Корпус аппарата имел треугольную форму в плане с углом стреловидности по передней кромке 75°.

Такая стреловидность была выбрана из условия сохранения высоких несущих свойств аппарата при малом сопротивлении и аэродинамическом нагреве передних кромок на больших скоростях полета. Носовая часть корпуса имела эллиптические поперечные сечения с соотношением полуосей 1/4.

Миделевое сечение располагалось в точке перехода носовой части корпуса в кормовую, на расстоянии 0,67 длины корпуса от носка. Конфигурация ВКС, выполненного по схеме «несущий корпус», обеспечивала достаточно высокий уровень аэродинамических характеристик [2] .

Так, например, аэродинамическое качество на дозвуке составляло величину порядка -7,0, а на гиперзвуке около 3,0, что подтверждалось экспериментальными исследованиями в ЦАГИ.

Проведенные исследования по определению оптимального облика крылатых космических аппаратов, совершающих горизонтальные взлет и посадку «по-самолетному», показали, что наиболее приемлемой формой многорежимного ВКС, летающего на до-, сверх- и гиперзвуковых скоростях в условиях интенсивного нагрева является форма типа «несущий корпус».

Основным проблемным вопросом создания ВКС М-19 было создание комбинированной силовой установки. На ней, как на главной идее, строилась концепция всего проекта. Схема силовой установки носила элементы новизны, и главное, с чем справились разработчики, это то, что был предложен специальный агрегат (теплообменник), благодаря которому радиоактивный контур был полностью изолирован, что исключало радиационное заражение атмосферы при включении двигателя у земли.

Комбинированная двигательная установка включала в себя:

  • маршевый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) включая ядерный реактор с радиационной защитой
  • десять двухконтурных турбореактивных двигателей (ДТРДФ) с теплообменниками во внутреннем и наружном контурах и с форсажной камерой
  • гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ГПВРД)
  • два турбокомпрессора для обеспечения прокачки водорода через теплообменники ДТРДФ
  • распределительный узел с турбонасосными агрегатами, теплообменниками и вентилями трубопроводов, системы регулирования подачи топлива.

В качестве топлива для ДТРДФ и ГПВРД использовался водород, он же являлся и рабочим телом в замкнутом контуре ЯРД. Комбинированная двигательная установка ВКС М-19 предполагала поэтапное включение различных типов двигателей в зависимости от режима полета. Работа комбинированной силовой установки ВКС регламентировалась оптимальными режимами работы на всех фазах полета и предусматривала следующие режимы:

  • Режим «взлет» и «начальный разгон» до скоростей, соответствующих числам М=2,5-2,7 на высотах 12-15 км. На этом режиме работает ДТРДФ с подогревом воздуха перед турбиной от замкнутого контура с реактором при включенной форсажной камере.
  • Режим полета «разгон», соответствующий скоростям М=2,7-5,0 на высотах

15 км. На этом режиме работают только ДТРДФ в режиме авторотации с подогревом воздуха на входе в форсажную камеру от замкнутого контура с реактором при включенной форсажной камере. В диапазоне скоростей, соответствующих числам М=3,5-4,5 к ДТРДФ подключаются ГПВРД, которые обеспечивают разгон аппарата до условий полета: высота -50 км, скорость М

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector