Mga makina ng nuklear para sa sasakyang pangalangaang. Detonation engine - ang kinabukasan ng pagbuo ng engine ng Russia

Ang sangkatauhan ay palaging nagsisikap para sa mga bituin, ngunit noong ika-20 siglo lamang, sa pag-unlad ng agham at teknolohiya, naabot nito ang isang walang hangin na espasyo. Ang pagtagumpayan sa gravity ay mahirap, at upang makamit ang layunin, kinakailangan upang lumikha ng isang bagay na espesyal. Ang mga makina ng rocket ay ginamit bilang isang paraan ng transportasyon. At kung isasaalang-alang natin kung ano ang ngayon, at kung ano ang maaaring lumitaw sa malapit na hinaharap, kung gayon anong mga prospect para sa malalim na espasyo ang mayroon ang sangkatauhan?

Ano ang isang rocket engine at anong mga uri ang mayroon doon?

Ang isang rocket engine ay naiintindihan bilang isang mekanismo kung saan ang gumaganang likido at ang mapagkukunan ng enerhiya para sa pagpapatakbo ay matatagpuan sa mismong sasakyan. Ito lamang ang paraan ng paglulunsad ng mga kargamento sa orbit ng Earth, at maaari ring gumana sa walang hangin na espasyo. Ang pangunahing stake ay ginawa sa pag-convert ng potensyal na enerhiya ng gasolina patungo sa enerhiya na gumagalaw, na ginagamit sa anyo ng isang jet stream. Batay sa uri ng mapagkukunan ng enerhiya, nakikilala ang mga kemikal, nukleyar at electric rocket engine.

Ang konsepto ng tiyak na salpok (o tulak) ay ginagamit bilang isang katangian ng kahusayan: ang proporsyon ng momentum sa mass konsumo ng nagtatrabaho medium. Nakalkula sa m / s. Ngunit kahit na ang mga rocket motor ay may makabuluhang momentum, hindi ito nangangahulugan na ginagamit ang mga ito. Malalaman mo kung bakit ito nangyayari sa pamamagitan ng pagbabasa tungkol sa mga mekanismo ng nuklear at elektrisidad.

Makina ng rocket engine

Ang mga ito ay batay sa isang reaksyon ng kemikal kung saan papasok ang gasolina at isang ahente ng oxidizing. Sa panahon ng reaksyon, ang mga produkto ng pagkasunog ay pinainit sa makabuluhang temperatura, habang pinalawak at pinabilis ang mga nozel upang maiwan ang makina. Ang init na nabuo ng tulad ng isang makina ay ginagamit upang mapalawak ang gumaganang likido, na may isang gas na form. Mayroong dalawang uri ng ganitong uri ng mekanismo.

Ang mga solidong propellant engine ay simple sa disenyo, mura sa paggawa at hindi nangangailangan ng makabuluhang gastos sa pag-iimbak at paghahanda. Tinutukoy nito ang kanilang pagiging maaasahan at kagustuhan sa paggamit. Ngunit sa parehong oras, ang uri na ito ay may isang makabuluhang sagabal - napakataas na pagkonsumo ng gasolina. Binubuo din ito ng isang halo ng gasolina at oxidizer. Mas mahusay, ngunit sa parehong oras kumplikado ay isang likidong propellant rocket engine. Sa loob nito, ang gasolina at ang oxidizer ay nasa iba't ibang mga tangke at sinusukat sa nguso ng gripo. Ang isang mahalagang kalamangan ay posible na makontrol ang antas ng feed at, nang naaayon, ang bilis ng spacecraft. Sa kabila ng katotohanang ang mga naturang rocket motor ay may mababang tukoy na salpok, nagkakaroon sila ng malakas na tulak. Ang nasabing pag-aari ng mga ito ay humantong sa ang katunayan na ngayon sila ay eksklusibong ginagamit sa pagsasanay.

Nuclear rocket engine

Ito ang isa sa mga malamang na analog para sa mga modernong sistema ng paggalaw. Sa isang nuclear rocket engine, ang gumaganang likido ay pinainit ng enerhiya na inilabas habang nabubulok sa radioactive o thermonuclear fusion. Ang mga nasabing mekanismo ay nagpapahintulot sa isang makabuluhang tukoy na salpok upang makamit. At ang kanilang kabuuang itulak ay maihahambing sa mga kemikal na makina. Ngunit ilan ang uri ng mga mekanismo ng enerhiya na nukleyar? Kabuuang 3:

1. Radioisotope.
2. Nuklear.
3. Thermonuclear.

Ang paggamit ng mga makina ng nukleyar na rocket sa himpapawid ng Earth ay medyo may problema dahil sa polusyon sa radiation. Ang isang posibleng solusyon sa problemang ito ay ang uri ng phase gas.

Electric rocket engine

Ang ganitong uri ay may pinakamalaking potensyal para sa pag-unlad at paggamit sa hinaharap. Ang mga electric rocket motor ay nangangako. Kaya, ang kanilang partikular na salpok ay maaaring umabot sa mga halagang 210 km / s. Mayroong 3 uri ng mga makina:

1. Electrothermal.
2. Ang electrostatic (ion rocket engine, halimbawa).
3. Elektromagnetiko.

Ang isang tampok (kung saan masasabi natin na ito ay kapwa isang kalamangan at dehado) ay sa pagtaas ng tukoy na salpok, mas kaunting gasolina ang kinakailangan, ngunit mas maraming enerhiya. Mula sa puntong ito ng pananaw, ang isang ion rocket engine na tumatakbo sa gas ay may magandang pagkakataon. Sa kasalukuyan, ginagamit ito sa pagsasanay upang iwasto ang daanan ng mga istasyon ng orbital at satellite. Ang limitadong mapagkukunan ng kuryente sa kalawakan, pati na rin ang mga problema sa pagganap sa isang altitude na higit sa 100 kilometro, sa ngayon ay nakakahadlang sa kanilang kalat na paggamit. Ang mga plasma rocket engine ay may malaking potensyal na magamit, kung saan ang gumaganang likido ay may estado ng plasma, ngunit hanggang ngayon lamang sa yugto ng pang-eksperimentong.

Ang mga modernong rocket engine ay gumagawa ng isang mahusay na trabaho ng paglalagay ng teknolohiya sa orbit, ngunit ang mga ito ay ganap na hindi angkop para sa mahabang paglalakbay sa kalawakan. Samakatuwid, sa loob ng higit sa isang dosenang taon, ang mga siyentipiko ay nagtatrabaho sa paglikha ng mga kahaliling makina ng puwang na maaaring mapabilis ang mga barko upang maitala ang bilis. Tingnan natin ang pitong pangunahing mga ideya mula sa lugar na ito.

EmDrive

Upang lumipat, kailangan mong itulak mula sa isang bagay - ang panuntunang ito ay itinuturing na isa sa mga hindi matitinag na haligi ng pisika at astronautika. Ano ang eksaktong magsisimula - mula sa lupa, tubig, hangin o isang jet ng gas, tulad ng sa kaso ng mga rocket engine - ay hindi ganon kahalaga.

Isang kilalang eksperimento sa pag-iisip: isipin na ang isang astronaut ay nagpunta sa kalawakan, ngunit ang cable na kumokonekta sa kanya sa spacecraft ay biglang nasira at ang tao ay nagsimulang dahan-dahang lumipad. Ang mayroon siya ay isang toolbox. Ano ang mga kilos niya? Tamang sagot: kailangan niyang magtapon ng mga tool mula sa barko. Ayon sa batas ng pag-iingat ng momentum, ang isang tao ay itatapon mula sa instrumento na may eksaktong lakas na katulad ng instrumento mula sa isang tao, kaya't siya ay unti-unting lilipat patungo sa barko. Ito ang jet thrust - ang tanging posibleng paraan upang lumipat sa walang laman na puwang. Totoo, ang EmDrive, tulad ng ipinapakita ng mga eksperimento, ay may ilang mga pagkakataon na tanggihan ang hindi matitinag na pahayag na ito.

Ang tagalikha ng makina na ito ay ang British engineer na si Roger Shaer, na nagtatag ng kanyang sariling kumpanya na Satellite Propulsion Research noong 2001. Ang disenyo ng EmDrive ay medyo maluho at isang metal na timba na hugis, selyadong sa magkabilang dulo. Sa loob ng timba na ito ay isang magnetron na naglalabas ng mga electromagnetic na alon, tulad ng sa isang maginoo na microwave. At naging sapat na ito upang lumikha ng isang napakaliit, ngunit medyo kapansin-pansin na tulak.

Mismong ang may-akda ang nagpapaliwanag ng pagpapatakbo ng kanyang makina sa pamamagitan ng pagkakaiba ng presyon ng electromagnetic radiation sa iba't ibang mga dulo ng "timba" - sa makitid na dulo ay mas mababa ito kaysa sa malawak na isa. Lumilikha ito ng isang tulak na nakadirekta patungo sa makitid na dulo. Ang posibilidad ng tulad ng isang operasyon ng engine ay hinamon ng higit sa isang beses, ngunit sa lahat ng mga eksperimento, ang pag-install ng Shaer ay nagpapakita ng pagkakaroon ng tulak sa inilaan na direksyon.

Ang mga eksperimento na sumubok sa balde ni Shaer ay may kasamang mga samahan tulad ng NASA, ang Teknikal na Unibersidad ng Dresden, at ang Chinese Academy of Science. Ang imbensyon ay nasubok sa iba't ibang mga kundisyon, kabilang ang isang vacuum, kung saan ipinakita nito ang pagkakaroon ng isang tulak ng 20 micronewtons.

Ito ay napakaliit na may kaugnayan sa mga kemikal na jet engine. Ngunit, dahil sa ang katunayan na ang engine ng Shaer ay maaaring gumana hangga't gusto mo, dahil hindi ito nangangailangan ng isang supply ng gasolina (maaaring ibigay ng solar baterya ang magnetron upang gumana), potensyal na may kakayahang mapabilis ang spacecraft sa napakalaking bilis, sinusukat bilang isang porsyento ng bilis ng ilaw.

Upang ganap na mapatunayan ang pagganap ng engine, kinakailangan upang magsagawa ng maraming iba pang mga sukat at mapupuksa ang mga epekto na maaaring mabuo, halimbawa, ng mga panlabas na magnetic field. Gayunpaman, ang mga kahaliling posibleng paliwanag para sa hindi normal na itulak ng Shaer engine ay inilalagay na, na, sa pangkalahatan, ay lumalabag sa karaniwang mga batas ng pisika.

Halimbawa, ang mga bersyon ay inilalagay na ang makina ay maaaring lumikha ng tulak dahil sa pakikipag-ugnay nito sa isang pisikal na vacuum, na sa antas ng kabuuan ay may lakas na hindi zero at puno ng patuloy na paglitaw at paglaho ng mga virtual na elementong elementarya. Sino ang magiging tama sa huli - ang mga may-akda ng teoryang ito, si Shaer mismo o iba pang mga nagdududa, malalaman natin sa malapit na hinaharap.

Solar layag

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang electromagnetic radiation ay nagbibigay ng presyon. Nangangahulugan ito na sa teorya maaari itong baguhin sa paggalaw - halimbawa, sa tulong ng isang layag. Tulad ng mga barko ng nakaraang mga siglo na nahuli ang hangin sa kanilang mga paglalayag, ang spacecraft ng hinaharap ay mahuhuli ang araw o anumang iba pang bituin sa kanilang mga layag.

Gayunpaman, ang problema ay ang presyon ng ilaw ay napakaliit at bumababa sa pagtaas ng distansya mula sa mapagkukunan. Samakatuwid, upang maging epektibo, ang gayong layag ay dapat na napaka-magaan at napakalaki. At pinapataas nito ang peligro ng pagkasira ng buong istraktura kapag nakatagpo ito ng isang asteroid o ibang bagay.

Ang mga pagtatangka na itayo at ilunsad ang mga solar sailing ship sa kalawakan ay naganap na - noong 1993, sinubukan ng Russia ang isang solar sail sa Progress spacecraft, at noong 2010, ang Japan ay nagsagawa ng matagumpay na mga pagsubok patungo sa Venus. Ngunit wala kahit isang barko ang gumamit ng layag bilang pangunahing mapagkukunan ng pagbilis. Ang isa pang proyekto, isang de-kuryenteng layag, ay mukhang mas nangangako sa paggalang na ito.

Electric sail

Ang araw ay nagpapalabas hindi lamang ng mga photon, kundi pati na rin ng mga partikulo ng bagay na electrically charge: mga electron, proton at ions. Lahat sila ay bumubuo ng tinatawag na solar wind, na nagdadala mula sa ibabaw ng araw ng halos isang milyong toneladang bagay bawat segundo.

Ang solar wind ay kumakalat sa bilyun-bilyong mga kilometro at responsable para sa ilan sa mga natural phenomena sa ating planeta: mga geomagnetic na bagyo at mga hilagang ilaw. Ang lupa ay protektado mula sa solar wind ng sarili nitong magnetic field.

Ang solar wind, tulad ng hangin sa hangin, ay angkop para sa paglalakbay, kailangan mo lamang itong pasabog sa mga paglalayag. Ang proyekto ng electric layag, nilikha noong 2006 ng siyentipikong Finnish na si Pekka Janhunen, sa panlabas ay may maliit na pagkakatulad sa solar. Ang engine na ito ay binubuo ng maraming mahaba, manipis na mga kable, katulad ng mga tagapagsalita ng isang gulong na walang gilid.

Salamat sa nagpaputok ng electron gun laban sa direksyon ng paglalakbay, ang mga kable na ito ay nakakakuha ng isang positibong potensyal na sisingilin. Dahil ang masa ng isang electron ay halos 1800 beses na mas mababa kaysa sa masa ng isang proton, ang thrust na nilikha ng mga electron ay hindi gaganap na pangunahing papel. Ang mga electron ng solar wind ay hindi mahalaga para sa gayong layag. Ngunit ang mga positibong sisingilin na mga maliit na butil - mga proton at alpha radiation - ay maitataboy mula sa mga lubid, at dahil doon lumilikha ng jet thrust.

Bagaman ang tulak na ito ay halos 200 beses na mas mababa kaysa sa isang solar sail, interesado ang European Space Agency. Ang katotohanan ay ang isang elektrikal na layag ay mas madaling mag-disenyo, gumawa, mag-deploy at magpatakbo sa kalawakan. Bilang karagdagan, gamit ang gravity, pinapayagan ka rin ng layag na maglakbay sa pinagmulan ng stellar wind, at hindi lamang mula rito. At dahil ang pang-ibabaw na lugar ng isang layag ay mas mababa kaysa sa isang solar sail, ito ay mas mahina laban sa mga asteroid at mga labi ng kalawakan. Marahil ay makikita natin ang unang mga pang-eksperimentong barko sa isang de-kuryenteng layag sa mga susunod na taon.

Ion engine

Ang daloy ng mga sisingilin na mga maliit na butil ng bagay, iyon ay, mga ions, ay inilalabas hindi lamang ng mga bituin. Ang ionized gas ay maaari ring likhain ng artipisyal. Karaniwan, ang mga partikulo ng gas ay walang kinikilingan sa kuryente, ngunit kapag ang mga atomo o molekula ay nawalan ng mga electron, nagiging ions ito. Sa kabuuang dami nito, ang nasabing gas ay wala pa ring singil sa kuryente, ngunit ang mga indibidwal na mga maliit na butil ay nasingil, na nangangahulugang maaari silang lumipat sa isang magnetic field.

Sa isang engine ng ion, ang isang inert gas (karaniwang xenon) ay ionized ng isang stream ng mga electron na may mataas na enerhiya. Kumatok sila ng mga electron mula sa mga atom, at nakakakuha sila ng positibong singil. Dagdag dito, ang mga nagresultang ions ay pinabilis sa isang electrostatic na patlang sa bilis ng pagkakasunud-sunod ng 200 km / s, na 50 beses na mas malaki kaysa sa rate ng pag-agos ng gas mula sa mga kemikal na jet engine. Gayunpaman, ang mga modernong ion thruster ay may napakaliit na tulak - mga 50-100 millinewtons. Ang nasabing makina ay hindi man makakalipat sa lamesa. Ngunit may seryosong plus siya.

Ang malaking tukoy na salpok ay maaaring makabuluhang bawasan ang pagkonsumo ng gasolina sa engine. Ang enerhiya na nakuha mula sa solar baterya ay ginagamit upang mag-ionize ng gas, kaya't ang ion engine ay maaaring gumana nang napakahabang panahon - hanggang sa tatlong taon nang hindi nagagambala. Para sa isang panahon, magkakaroon siya ng oras upang mapabilis ang spacecraft sa mga bilis na hindi pinangarap ng mga kemikal na makina.

Ang mga engine ng Ion ay paulit-ulit na nag-araro ng lawak ng solar system bilang bahagi ng iba`t ibang mga misyon, ngunit kadalasan bilang pantulong, at hindi pangunahing mga. Ngayon, ang mga plasma engine ay lalong tinatalakay bilang isang posibleng kahalili sa mga thrusters ng ion.

Plasma engine

Kung ang antas ng ionization ng mga atoms ay naging mataas (tungkol sa 99%), kung gayon ang nasabing isang pinagsamang estado ng bagay ay tinatawag na plasma. Ang estado ng plasma ay maaaring makamit lamang sa mataas na temperatura, samakatuwid, ang ionized gas ay pinainit hanggang sa maraming milyong degree sa mga plasma engine. Isinasagawa ang pag-init gamit ang isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya - mga solar panel o, mas makatotohanang, isang maliit na reactor ng nukleyar.

Ang hot plasma ay pagkatapos ay pinalabas sa pamamagitan ng rocket nozzle, na lumilikha ng isang thrust sampung beses na mas malaki kaysa sa isang thruster ng ion. Ang isang halimbawa ng isang plasma engine ay ang proyekto ng VASIMR, na umuunlad mula pa noong dekada 70 ng huling siglo. Hindi tulad ng mga ion thruster, ang mga thrusters ng plasma ay hindi pa nasubok sa kalawakan, ngunit ang mga dakilang pag-asa ay naipit sa kanila. Ito ang VASIMR plasma engine na isa sa pangunahing mga kandidato para sa mga manned flight patungong Mars.

Thermonuclear engine

Sinusubukan ng mga tao na paamoin ang lakas ng pagsasama-sama ng thermonuclear mula pa noong kalagitnaan ng ikadalawampu siglo, ngunit hanggang ngayon hindi nila ito nagawa. Gayunpaman, ang kontroladong pagsasama-sama ng thermonuclear ay napakahusay pa rin, sapagkat ito ay mapagkukunan ng napakalaking enerhiya na nakuha mula sa napaka murang gasolina - mga isotop ng helium at hydrogen.

Sa ngayon maraming mga proyekto para sa disenyo ng isang jet engine sa enerhiya ng pagsasama-sama ng thermonuclear. Ang pinakapangako sa kanila ay itinuturing na isang modelo batay sa isang reaktor na may pagkulong ng magnetikong plasma. Ang isang reaktor na thermonuclear sa naturang engine ay magiging isang hindi naka-compress na silindro na silid na 100-300 metro ang haba at 1-3 metro ang lapad. Ang silid ay dapat na ibigay sa gasolina sa anyo ng isang mataas na temperatura na plasma, na, sa sapat na presyon, ay pumapasok sa isang reaksyon ng nuclear fusion. Ang mga coil ng magnetic system na matatagpuan sa paligid ng silid ay dapat itago ang plasma na ito mula sa pakikipag-ugnay sa kagamitan.

Ang zone ng reaksyon ng thermonuclear ay matatagpuan sa kahabaan ng axis ng naturang silindro. Sa tulong ng mga magnetikong larangan, ang labis na mainit na plasma ay dumadaloy sa pamamagitan ng reaktor ng reaktor, na lumilikha ng isang napakalaking tulak, maraming beses na mas malaki kaysa sa mga makina ng kemikal.

Makina ng antimatter

Ang lahat ng mga bagay sa paligid sa amin ay binubuo ng fermions - elementarya na mga partikulo na may kalahating integer spin. Ito ay, halimbawa, mga quark, na bumubuo ng mga proton at neutron sa atomic nuclei, pati na rin ang mga electron. Bukod dito, ang bawat fermion ay may sariling antiparticle. Para sa isang electron, ito ay isang positron, para sa isang quark - isang antiquark.

Ang mga antiparticle ay may parehong masa at parehong pagikot tulad ng kanilang karaniwang "mga kasama", naiiba sa pag-sign ng lahat ng iba pang mga parameter ng kabuuan. Sa teorya, ang mga antiparticle ay may kakayahang bumuo ng antimatter, ngunit sa ngayon, ang antimatter ay hindi pa nakarehistro kahit saan sa Uniberso. Para sa pangunahing agham, ang malaking tanong ay kung bakit wala ito.

Ngunit sa ilalim ng mga kondisyon sa laboratoryo, maaari kang makakuha ng ilang antimatter. Halimbawa, isang eksperimento ang isinagawa kamakailan sa paghahambing ng mga katangian ng mga proton at antiproton na naimbak sa isang magnetic trap.

Kapag nagtagpo ang antimatter at ordinaryong bagay, nangyayari ang isang proseso ng magkasamang pagkawasak, na sinamahan ng pagsabog ng napakalakas na enerhiya. Kaya, kung kukuha tayo ng isang kilo ng bagay at antimatter, kung gayon ang dami ng enerhiya na inilabas kapag nagkita sila ay maihahambing sa pagsabog ng "Tsar Bomb" - ang pinaka-makapangyarihang hydrogen bomb sa kasaysayan ng sangkatauhan.

Bukod dito, isang makabuluhang bahagi ng enerhiya ang ilalabas sa anyo ng mga photon ng electromagnetic radiation. Alinsunod dito, mayroong isang pagnanais na gamitin ang enerhiya na ito para sa paglalakbay sa kalawakan sa pamamagitan ng paglikha ng isang photon engine na katulad ng isang solar sail, sa kasong ito ang ilaw ay mabubuo ng isang panloob na mapagkukunan.

Ngunit upang mabisang magamit ang radiation sa isang jet engine, kinakailangan upang malutas ang problema sa paglikha ng isang "salamin" na maaaring sumalamin sa mga photon na ito. Pagkatapos ng lahat, ang barko ay dapat na kahit papaano ay itulak upang lumikha ng tulak.

Walang modernong materyal na hindi makatiis sa radiation na isinilang sa kaganapan ng naturang pagsabog at agad na sumisikat. Sa kanilang mga nobelang science fiction, nalutas ng magkakapatid na Strugatsky ang problemang ito sa pamamagitan ng paglikha ng isang "absolute reflector". Sa totoong buhay, wala pang nagagawa tulad nito. Ang gawaing ito, pati na rin ang mga isyu ng paglikha ng isang malaking halaga ng antimatter at pangmatagalang imbakan nito, ay isang bagay para sa pisika ng hinaharap.

PANIMULA

Pinaghiwalay tayo ng dalawa at kalahating dekada mula Oktubre 4, 1957, na nakalaan upang hatiin ang kasaysayan ng sangkatauhan sa dalawang panahon: pre-cosmic at cosmic. Sa panahong ito, isang henerasyon ang ipinanganak at lumaki, na nakuha ang pangunahing kaalaman tungkol sa kalawakan hindi mula sa nobela ni Jules Verne, ngunit mula sa halos araw-araw na mga mensahe ng mga ahensya ng telegrapo, mga ulat sa TV at mga newsreel. Ngayon, daan-daang libo ng mga tao sa mga laboratoryo, sentro ng pagsasaliksik, disenyo ng mga bureaus, pabrika at pabrika ay "nakikibahagi" sa kalawakan ngayon sa isang degree o iba pa. Matagal na itong tumigil na maging isang pang-amoy, ngunit ito ay naging napaka kinakailangan. Ang mga sasakyan na may tao, mga komunikasyon sa kalawakan, mga meteorological satellite at mga sistema ng nabigasyon ay higit na tumutukoy sa mukha ng ating panahon.

Sa parehong oras, hindi para sa wala na ang mga kalsada sa kalawakan ay tinatawag na matarik. Hindi lahat ng nangyayari sa kanila ayon sa gusto namin. Sa nagdaang dalawa't kalahating dekada, ang mga ideya tungkol sa mga pangunahing gawain ng paggalugad sa kalawakan ay radikal na nagbago. Halos halata hindi lamang para sa mga amateur, manunulat ng science fiction, kundi pati na rin para sa mga dalubhasa, ang "pangunahing" linya ng pag-unlad ng cosmonautics na "Moon - Mars - karagdagang saanman" ay makabuluhang nagbago na isinasaalang-alang ang mga pangangailangan at kakayahan ng lipunan. Ang isang bilang ng mga proyekto, tulad ng, halimbawa, isang manned flight sa Mars, natagpuan ang kanilang mga sarili sa gilid ng posible na ayon sa teknolohiya sa kasalukuyang antas ng pag-unlad ng teknolohiyang puwang at, sa parehong oras, lampas sa mga magagawa na gastos sa ekonomiya para sa mga hangaring ito.

Ang mismong katotohanan ng pagtanggi na sundin ang "pangunahing" ruta ay nagpapakita na ang puwang at industriya ng kalawakan ay naging isang napaka-makabuluhang hindi lamang emosyonal at pampulitika, kundi pati na rin ang pang-ekonomiyang kadahilanan. Ang isang karagdagang pagtaas sa mga gastos ay nabibigyang katwiran lamang kung ang pagbalik sa pamumuhunan ay maaaring asahan na masakop ang isang makabuluhang bahagi ng pamumuhunan. Ang kinakailangan para sa pagbawi ng ekonomiya ng mga programa sa kalawakan sa bagong yugto na ito ay higit na tumutukoy sa landas ng pag-unlad ng mga cosmonautics bilang isang buo.

Sa brochure na ito, isang pagtatangka ay ginawa upang isipin ang mga posibleng paraan ng pag-unlad ng mga sistema ng propulsyon sa kalawakan bukas. Naturally, sa isang kumplikado at mahirap na bagay tulad ng paglikha ng mga sasakyang puwang, palaging maraming mga pagpipilian para sa paglutas ng parehong problema. Bilang karagdagan, ang arsenal ng mga teknikal na ideya at oportunidad ay patuloy na lumalaki, at marami sa mga bago ay maaaring maging mas mahusay sa ilang paraan kaysa sa mga kilala ngayon. Samakatuwid, ang mga mambabasa na nais makakuha ng isang malinaw na sagot sa tanong kung anong uri ng mga makina ang lalagyan ng spacecraft, sabi, sa loob ng 30-50 taon, ay maaaring mabigo. Ang brochure ay hindi naglalaman ng isang hindi malinaw na sagot sa katanungang ito, at halos hindi ito posible. Sinusuri nito ang isang bilang ng mga tradisyonal at bagong ideya at proyekto sa larangan ng mga space engine, ang kanilang mga kakayahan at pagsunod sa mga gawaing iyon, ayon sa pananaw ngayon, ay magiging pinaka-kaugnay sa hindi gaanong kalayuan sa hinaharap.

Mula sa pananaw ng mga prospect para sa space propulsion, ang mga pangunahing direksyon ng pag-unlad ng teknolohiyang puwang ay maaaring kondisyunal na nahahati sa apat na pangkat.

1. Organisasyon ng malalaking daloy ng kargamento (sampu at daan-daang libo-libong mga tonelada bawat taon) mula sa ibabaw ng Daigdig hanggang sa mababang mga orbit. Sa kasalukuyan, ang mga daloy ng kargamento na ito ay halos 10 beses na mas mababa. Ang isang makabuluhang pagtaas sa trapiko ng kargamento ay kinakailangan kapwa para sa paglutas ng pangunahing mga bagong problema (sa partikular, para sa paglikha ng puwang na teknolohikal na mga pasilidad sa paggawa at mga sistema ng enerhiya), at para matiyak ang pagpapatuloy ng pananaliksik sa malalim na espasyo.

2. Ang pagdadala ng mga napakalaking karga mula sa mababang mga orbito patungo sa mga mataas na orbit at kabaligtaran, ang pagdadala ng mga katulad na karga mula sa malapit na lupa na orbit patungo sa Buwan. Para sa karamihan ng mga gawain, ang paglulunsad ng spacecraft sa orbit ng sanggunian ay isang intermediate na yugto. Ang mga satellite satellite, ang mga nabanggit na mga system ng kuryente at maraming iba pang mga sasakyang pangkalawakan ay dapat na matatagpuan sa mga mataas na orbit. Samakatuwid, mayroong lumalaking pangangailangan para sa matipid na paraan para sa mga interorbital flight.

3. Mabilis na mga flight sa ibang bansa.

4. Paglikha ng spacecraft para sa mga flight sa labas ng solar system, paglulunsad ng spacecraft sa pinakamalapit na mga bituin.

Para sa kapakanan ng systematization, ang mga space engine na isinasaalang-alang sa brochure ay ayon sa kombensyonal na nahahati sa tatlong mga grupo: 1) autonomous, nailalarawan sa pamamagitan ng ang katunayan na ang mapagkukunan ng enerhiya at ang gumaganang likido ay nakasakay; 2) mga sistema ng propulsyon na may panlabas na mapagkukunan ng enerhiya at 3) mga propulyong sistema na gumagamit ng panlabas na mapagkukunan ng masa bilang isang medium na nagtatrabaho.

Kasama sa unang pangkat ang likido at iba pang mga makina ng rocket na kemikal, mga makina ng nukleyar at thermonuclear, ang mga makina ng pangalawang puwang na gumagamit ng enerhiya ng mga laser o generator ng microwave na matatagpuan sa labas ng spacecraft upang mapabilis ang gumaganang likido, pati na rin ang mga makina na gumagamit ng lakas ng Araw sa isang anyo o iba pa. ... Sa wakas, ang pangatlong pangkat ay may kasamang mga makina kung saan ang kapaligiran, interplanetary medium, mga bato ng mga planeta at asteroid ay ginagamit bilang isang gumaganang likido.

AUTONOMOUS MOTOR SYSTEMS

Mga posibilidad ng mga autonomous propulsion system. Ang papel na ginagampanan ng isang rocket motor ay upang i-convert ang ilang anyo ng enerhiya sa kinetic energy ng rocket. Alinsunod sa kilalang prinsipyo ng propulsyon ng jet, ang pagbabagong ito ay maaaring maisakatuparan sa pamamagitan ng pagtatapon ng isang pandiwang pantulong na masa, iyon ay, sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang tiyak na bilis sa gumaganang likido ng makina. Samakatuwid, ang anumang sistema ng propulsyon ay dapat na may kasamang mapagkukunan ng enerhiya, isang mapagkukunan ng itinapon na masa (ang gumaganang katawan ng makina) at ang mismong engine mismo - isang aparato kung saan ang enerhiya ng mapagkukunan ay nabago sa kinetic na enerhiya ng gumaganang katawan.

Sa ilang mga disenyo ng engine, maaaring pagsamahin ang mapagkukunan ng enerhiya at ang gumaganang likido. Halimbawa, sa mga liquid-propellant rocket engine (LRE), ang enerhiya ay pinakawalan dahil sa reaksyong kemikal ng mga bahagi ng gumaganang likido. Kung ang mapagkukunan ng enerhiya at ang tuluy-tuloy na likido ay matatagpuan sa board ng rocket, kung gayon ang mga naturang sistema ng propulsyon ay tinatawag na autonomous.

Sumusunod ito mula sa batas ng pag-iingat ng enerhiya na ang pinakamaliit na stock na nakasakay sa rocket ay dapat na katumbas ng kabuuan ng kinetic energy ng payload at ang gawain na ginugol sa pag-overtake ng puwersa ng gravity at paglaban ng hangin kapag ang rocket ay inilunsad mula sa Ibabaw ng daigdig. Halimbawa, ang gastos sa paglulunsad ng isang masa ng 1 kg kapag naglulunsad ng isang artipisyal na satellite sa isang orbit na may altitude na 300 km ay 4.5 · 10 7 J.

Dahil ang pagpabilis ng mapagkukunan ng enerhiya ay nangangailangan din ng mga gastos sa paggawa, kanais-nais na gumamit ng mga naturang mapagkukunan na magkaroon ng maximum na paglabas ng enerhiya bawat yunit ng masa. Ang enerhiya ay maaaring itago sa iba't ibang mga form - mekanikal, elektrikal, magnetiko, kemikal, nukleyar. Ang mga mapagkukunan ng enerhiya na gumagamit ng mga reaksyong kemikal at nukleyar ay may pinakamahusay na mga katangian.

Ang mga tiyak na enerhiya para sa mga reaksyong kasalukuyang ginagamit at nangangako na mga reaksyon ay ibinibigay sa talahanayan. isa

Talahanayan 1

Mga parameter ng mapagkukunan ng enerhiya para sa iba't ibang uri ng mga rocket engine

Mula dito maaari nating tapusin na upang ilunsad ang isang satellite ng Daigdig na may bigat na 1 kg sa orbit, tila may sapat na enerhiya na inilabas sa panahon ng reaksyon ng isang halo na oxygen-hydrogen na may timbang na 3.5 kg o sa fission ng uranium -235 na may timbang na 0.5 mg. Gayunpaman, ang kumpletong pagbabago ng enerhiya na nakaimbak sa board ng rocket sa kinetic energy nito ay hindi praktikal sa pagsasanay.

Una, ito ay dahil sa ang katunayan na ang kahusayan ng pag-convert ng nakaimbak na enerhiya sa kinetic na enerhiya ng gumaganang likido ay palaging mas mababa sa 100%. Bahagi ng enerhiya (sa kaso ng mga de-kuryenteng motor, ang karamihan dito) ay walang silbi na napawi sa espasyo sa anyo ng thermal radiation, habang ang iba pa ay nadala sa anyo ng panloob na enerhiya ng itinapon na masa (init, dissociation na enerhiya, at iba pa). Ang mga pagkalugi na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng kahusayan ng propulsyon system.

Pangalawa, ang buong paggamit ng enerhiya na gumagalaw ng itinapon na masa ay posible lamang kung ang bilis nito ay kabaligtaran at katumbas ng bilis ng rocket, iyon ay, kung ang masa na ito, pagkatapos na iwan ang makina, ay mananatiling nakatigil na may kaugnayan sa punto ng paglulunsad ang rocket. Ang mga pagkalugi na sanhi ng pagkakaiba sa ganap na halaga ng mga bilis ng itinapon na masa at ang rocket ay nailalarawan sa tinaguriang kahusayan ng thrust.

Sa igos Ipinapakita ng 1 ang isang diagram ng balanse ng enerhiya para sa iba't ibang mga rocket engine. Ang tinatayang halaga ng mga kamag-anak na pagkalugi ay ibinibigay para sa likidong-propellant engine, pati na rin para sa de-kuryenteng motor (sa mga braket).

Fig. 1. Ang balanse ng enerhiya ng propulsyon system sa LPRE at ERE (sa mga braket)

Ang gawain na ginasta ng rocket engine upang mapabilis ang isang yunit ng masa ng rocket ay may sukat ng parisukat ng tulin, samakatuwid, bilang isang sukat ng gawaing ito, maginhawa na kumuha ng isang tiyak na bilis ng katangian - v x. Kapag pinabilis ang isang rocket sa isang walang bisa sa kawalan ng mga gravitational na patlang, ang bilis na ito ay kasabay ng sariling bilis ng rocket. Alinsunod dito, ang gawaing ginugol sa pagpabilis ng makina ng gumaganang likido ay maaaring ipahayag sa mga tuntunin ng bilis nito - ang tinaguriang flow rate v at

Ang ugnayan sa pagitan ng mga bilis na ito, sa isang pare-pareho ang bilis ng pag-agos, ay inilarawan ng equation ng Tsiolkovsky v x \u003d v at ln (1 + z), saan z - Ang bilang ng Tsiolkovsky na katumbas ng ratio ng masa ng gumaganang likido na nakaimbak sa board ng rocket sa masa ng "walang laman" na rocket (kasama ang dami ng kargamento, engine at istraktura).

Ang bilis ng katangian ay karaniwang ipinahayag sa mga tuntunin ng kaukulang bilis dahil sa paggasta ng enerhiya na kinakailangan upang maisagawa ang isang gawain. Ito ang bilis para iwanan ang globo ng akit, ang bilis ng orbital at ang bilis ng paglapit sa planeta, kung ito ang target ng paglipad. Para sa paglulunsad ng isang artipisyal na satellite ng Earth, halimbawa, ang bilis ng katangian ay 9.5 km / s, para sa paglabas mula sa globo ng gravity ng Earth - 12.5, para sa mga flight ng interplanitary - 30-50 km / s.

Ang numero ng Tsiolkovsky ay ang pinakamahalagang katangian ng rocket: para sa isang naibigay na dami ng kargamento, tinutukoy nito ang paglulunsad ng masa ng rocket, at samakatuwid ang kanais-nais na posibleng halaga ay kanais-nais. Sumusunod ito mula sa equation ng Tsiolkovsky na para sa isang naibigay na bilis ng katangian, ang bilang ng Tsiolkovsky ay maaaring mabawasan lamang sa pamamagitan ng pagtaas ng bilis ng pag-agos. Kaya, ang rate ng pag-expire ay isa sa mga pangunahing katangian ng engine, at ang pagtaas nito ay ang pangunahing gawain ng pagpapabuti ng mga rocket engine.

Batay sa pagpapasiya ng rate ng pag-agos para sa mga makina na may pinagsamang mga mapagkukunan ng enerhiya at itinapon na masa, kapag ang gumaganang likido ay pinabilis dahil sa panloob na enerhiya, ang rate ng pag-agos ay madaling makalkula sa pamamagitan ng pagkukumpara sa lakas na kinetiko ng itinapon na masa ng panloob na enerhiya na pinarami ng kahusayan ng makina. Talahanayan Ipinapakita ng 1 ang mga rate ng daloy na naaayon sa iba't ibang mga reaksyon na may kahusayan sa motor na katumbas ng 100%.

Sa igos Ipinapakita ng 2 ang isang graph ng katangiang tulin kumpara sa bilis ng pag-agos para sa iba't ibang mga numero ng Tsiolkovsky. Mula sa isang paghahambing ng grap na ito sa data sa Talahanayan. 1, maaari nating tapusin na ang lahat ng mga problema sa paglipad sa kalawakan ay madaling malulutas gamit ang uranium-235 bilang rocket fuel, hindi banggitin ang deuterium at tritium. Sa katunayan, para sa isang katangiang bilis ng 50 km / s na kinakailangan para sa isang paglipad patungo sa mga planeta, ang numero ng Tsiolkovsky sa isang bilis ng pag-agos na naaayon sa lakas na fission ng uranium ay 5.5 · 10 –3. Kahit na may isang kahusayan ng engine na 1%, ang ratio ng uranium mass sa rocket mass ay magiging 0.056 lamang.

Gayunpaman, ang lahat ng mga atomo ng uranium ay dapat na gumanti sa engine upang makamit ang rate ng daloy ng disenyo. Dahil ang isang reaksyon ng self-sustansya na nuclear fission ay nangangailangan ng isang masa ng materyal na fissile na hindi mas mababa sa tinaguriang kritikal na masa (para sa uranium, mga 1 kg), kung gayon ang isang napakalaking enerhiya na 10 13 J ay ilalabas sa engine sa isang oras ng tungkol sa 10 -6 s. Ang paglipat ng kahit isang bahagi ng enerhiya na ito sa lakas na kinetiko ng rocket sa isang maikling panahon ay tumutugma sa labis na mataas na pagpabilis at, dahil dito, ang mga labis na karga na walang disenyo ng rocket ang makatiis. Bilang karagdagan, ang mga produktong reaksyon ay may temperatura na higit sa 50 milyong K, at ang kanilang pakikipag-ugnay sa mga dingding ng makina ay hahantong sa pagkawasak nito.

Fig. 2. Pag-asa ng katangian na tulin sa bilis ng pag-agos para sa iba't ibang mga numero ng Tsiolkovsky

Sa kaso ng isang naantala na kinokontrol na reaksyon ng nukleyar, na nagaganap sa mga reactor ng nuklear, ang mga fragment ng fission ay nawawalan ng enerhiya sa mga banggaan na may mga hindi nabago na mga atomo, ang konsentrasyon nito ay maraming mga order ng lakas na mas mataas, at, sa pangkalahatan, lahat ng fissile matter ay nakakakuha ng isang enerhiya na mas malaki mas mababa sa tiyak na enerhiya ng isang reaksiyong nukleyar. Hindi kapaki-pakinabang na gamitin ang enerhiya na ito upang likhain ang rate ng pag-agos ng mismong fissile mismo, dahil ang sobrang lakas ay mawawala sa anyo ng panloob na enerhiya ng hindi nabago na nuclei, at, samakatuwid, ang kahusayan ng makina ay magiging hindi katanggap-tanggap na mababa.

Kaugnay sa mga limitasyong ito, ang paggamit ng mga reaksyong nukleyar sa mga rocket engine na pangunahing nagsasangkot ng paglipat ng enerhiya sa isang walang kinikilingan na masa na nakaimbak sa board ng rocket, ibig sabihin, ang mga mapagkukunan ng enerhiya at ang inaasahang masa ay pinaghiwalay.

Dapat pansinin ang sumusunod na pangunahing pagkakaiba sa mga kinakailangan para sa rate ng daloy para sa mga naturang engine at para sa mga engine kung saan ang gumaganang likido ay sabay na mapagkukunan ng enerhiya. Ang rehimeng paglipad na may pare-parehong bilis ng pag-agos, na inilarawan ng equation ng Tsiolkovsky, ay hindi kapaki-pakinabang sa mga tuntunin ng pagkawala ng thrust (ang kahusayan ng thrust ay 100% lamang sa puntong iyon ng trajectory kung saan ang bilis ng pag-agos ay katumbas ng bilis ng rocket). Sa katunayan, tulad ng sumusunod mula sa Fig. 1, para sa isang pangkaraniwang engine ng Constant Outflow Velocity (LRE), ang pagkalugi ng enerhiya na gumagalaw na nauugnay sa itinapon na mass account para sa halos kalahati ng lahat ng pagkalugi.

Gayunpaman, mula sa pagtatasa ng mga equation ng paggalaw ng rocket, sumusunod ito para sa mga makina na gumagamit ng panloob na enerhiya ng nagtatrabaho likido bilang isang mapagkukunan ng enerhiya, sa maximum na posibleng bilis ng maubos para sa isang naibigay na engine, ang minimum na halaga ng Tsiolkovsky natiyak ang numero anuman ang halaga ng katangian na bilis. Sa kabilang banda, sa mga makina na may magkakahiwalay na mapagkukunan ng enerhiya at inaasahang masa, ang mode ng pagpabilis ng mga rocket na may pare-pareho ang bilis ng maubos ay hindi na pinakamainam, at ang pagtaas ng kahusayan ng thrust ay maaaring makabuluhang mapabuti ang mga katangian ng rocket. Ang bilis ng pag-expire sa kasong ito ay dapat na tumaas sa proporsyon sa bilis ng rocket.

Ang mga dependency na naglalarawan ng mga tukoy na halaga ng rate ng pag-agos ay medyo kumplikado at hindi namin ito tatalakayin. Bilang karagdagan, ang mga variable na bilis ng bilis ng tambutso ay mahirap ipatupad sa pagsasanay. Samakatuwid, ipinapayong makilala ang mga makina na may pinaghiwalay na mapagkukunan ng enerhiya at tinanggihan ang masa ng isang tiyak na average na bilis ng maubos. Ang minimum na reserba ng enerhiya sa board the rocket (nailalarawan, halimbawa, sa pamamagitan ng dami ng uranium-235) ay nakamit sa isang daloy ng pag-agos na katumbas ng halos 62% ng katangian na bilis at ang bilang ng Tsiolkovsky na katumbas ng 4. At sa kabaligtaran, kung ang reserba ng enerhiya sa board at ang katangian na bilis ay ibinibigay, pagkatapos ang ibinigay na pinakamainam na halaga ng bilis ng pag-expire ay tumutugma sa maximum na posibleng kargamento ng rocket.

Mula dito sinusundan nito na sa mga makina na may magkakahiwalay na mapagkukunan ng enerhiya at inaasahang masa, ang bilis ng pag-agos ay hindi dapat lumagpas sa pinakamainam na halagang tinutukoy ng isang tukoy na problema sa paglipad sa kalawakan. Ang posisyon na ito ay hindi sumasalungat sa pahayag na ginawa sa itaas tungkol sa pagnanais na dagdagan ang bilis ng maubos kapag bumubuo ng mga bagong makina, dahil para sa karamihan ng mga problema sa mayroon nang mga circuit ng engine, ang pinakamainam na bilis ng maubos ay hindi pa nakakamit.

Sa ilang mga kaso, kahit para sa mga makina na gumagamit ng panloob na enerhiya ng gumaganang likido, makabubuting bawasan ang rate ng daloy sa pamamagitan ng pagdaragdag ng passive mass. Halimbawa, ang isang rocket na may likidong propellant engine, na iniiwan ang Buwan, ay dapat ipaalam ang kargamento ng isang katangiang bilis na mga 2.5 km / s. Ang pinakamainam na bilis ng pag-agos sa pag-agos para sa gawaing ito ay 1.6 km / s (0.62 v x). Ang liquid-propellant rocket engine ay may makabuluhang mas mataas na bilis ng pag-agos, at samakatuwid ito ay naging makabubuti upang mabawasan ito sa pinakamainam sa pamamagitan ng pagdaragdag ng lunar dust sa gumaganang likido (mas mabuti ang mga bahagi nito na sumingaw sa temperatura ng operating ng engine kung ang rocket ay may walang laman na mga tanke na pinakawalan habang ito ay landing sa Buwan ... Bilang isang resulta ng pagpapatakbo na ito, ang payload ay maaaring tumaas, depende sa uri ng rocket fuel, ng 20-50%.

Fig. 3. Pag-uuri ng mga autonomous na motor

Ang isa pang mahalagang parameter kung saan ihinahambing ang mga rocket engine sa bawat isa ay ang tulak, iyon ay, ang puwersang nilikha ng engine upang mapabilis ang mga rocket. Ang halaga ng tulak ay katumbas ng produkto ng pangalawang rate ng daloy ng itinapon na masa (engine working fluid) ng rate ng daloy. Ayon sa parameter na ito, nakikilala nila ang pagitan ng mga high-thrust engine, kapag ang thrust ay lumampas sa bigat ng rocket at ang huli ay maaaring magsimula mula sa ibabaw ng Earth, at mga low-thrust engine, na angkop lamang para sa paglulunsad mula sa satellite orbit.

Ang paghahati sa mga low-thrust at high-thrust engine ay direktang nauugnay sa isa pang parameter - ang tukoy na gravity ng engine, na katumbas ng ratio ng bigat ng engine sa thrust na binuo nito. Naturally, ang mga makina na may isang tukoy na gravity na higit sa isa ay dapat na uriin bilang mga low-thrust engine.

Isaalang-alang natin ngayon ang mga promising scheme para sa mga autonomous engine, pati na rin ang mga paraan upang mapabuti ang mga umiiral na mga scheme mula sa pananaw ng pagpapabuti ng mga isinasaalang-alang na mga parameter, at pangunahin ang rate ng daloy. Gayunpaman, tandaan muna natin na alinsunod sa pamamaraan ng pag-convert ng enerhiya sa lakas na kinetiko ng inaasahang masa, maaaring makilala ang dalawang pangunahing klase ng mga rocket engine - thermal at electric (Larawan 3). Bilang karagdagan, may mga paputok, photon, at iba pang mga engine.

Mga makina ng pag-init. Ang pangunahing mekanismo para sa pag-convert ng enerhiya sa mga heat engine, tulad ng anumang mga heat engine (gas turbines, internal combustion engine), ay ang pagpapalawak ng gas na dati ay na-compress at nainit sa isang mataas na temperatura. Ang aparato na gumaganap ng pagbabagong ito ay isang jet nozzle (naka-profiled na channel ng variable na cross-section) kung saan dumadaloy ang gumaganang likido sa panlabas na espasyo.

Ang rate ng pag-agos sa outlet ng nozel ay direktang proporsyonal sa square root ng gumaganang temperatura ng likido at baligtad na proporsyonal sa bigat nitong molekula. Thermodynamic na kahusayan ng nguso ng gripo bilang init. Ang BATT ng makina ay natutukoy ng pagkakaiba sa mga temperatura ng gas sa papasok at sa labasan ng nguso ng gripo, na kung saan, depende sa pagkakaiba-iba ng presyon ng presyon, ibig sabihin, nakasalalay sa antas ng pagpapalawak ng gas. Ang antas ng pagpapalawak ng gas ay limitado sa laki at bigat ng makina, at samakatuwid, sa totoong mga disenyo, ang kahusayan ng thermodynamic ay hindi hihigit sa 60-70%.

Samakatuwid, mayroon lamang dalawang mga posibilidad para sa pagpapabuti ng mga katangian ng mga thermal rocket engine - pagdaragdag ng temperatura ng gumaganang likido at pagbawas ng bigat ng molekula.

Nililimitahan ang mga kakayahan ng mga makina ng kemikal. Sa mga heat engine na gumagamit ng enerhiya ng mga reaksyong kemikal, na laganap sa kasalukuyan, mga likidong rocket-propellant engine at solid-propellant rocket engine (solid-propellant rocket engine), ang gumaganang likido ay nabuo bilang isang resulta ng reaksyon ng isang fuel na may oxidizer Ang temperatura ng gumaganang likido ay natutukoy ng init ng reaksyon, at ang bigat ng molekular ay natutukoy ng bigat ng molekular ng mga reaksyon na produkto. Ibinigay sa talahanayan. 1, ang mga reaksyong kemikal ay nagbibigay ng pinakamainam na ratio sa pagitan ng bigat at temperatura ng molekular sa mga tuntunin ng pagkuha ng pinakamataas na rate ng daloy.

Sa kasalukuyan, ang mga kemikal na rocket engine ay halos umabot sa limitasyon ng kanilang pinakamainam na pagganap. Ang pinaka-pinakamainam na reaksyon ng paggamit ng oxygen bilang isang oxidizer ay matagal nang pinagkadalubhasaan: ang mga oxygen-petrolyo at hydrogen-oxygen engine ay ginamit sa teknolohiyang puwang sa loob ng maraming taon. Ang ilang pagpapabuti sa pagganap ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paggamit ng mga oxidant na naglalaman ng fluorine. Ngunit dahil ang fluorine ay isang napaka-agresibong sangkap ng kemikal, ang medyo maliit na pakinabang sa tiyak na tulak, na maaaring bigyang-katwiran ang paggamit ng sangkap na ito ng kemikal, ay mahirap bigyan katwiran ng mga abala sa pagpapatakbo.

Ang pinaka-radikal na paraan upang mapabuti ang pagganap ng mga makina ng kemikal ay sa pamamagitan ng paggamit ng mga reaksyon ng libreng radikal na pagsasama-sama. Ang isang libreng radikal ay isang electrically neutral atom o isang pangkat ng mga atom na may hindi matatag na estado ng electron shell, na nakuha bilang isang resulta ng pagkakahiwalay ng mga molekular compound. Halimbawa, sa reaksyon na H2O -\u003e OH + H, ang nalalabi na hydroxyl at atomic hydrogen ay radicals. Ang pinakamataas na enerhiya ay nagmamay-ari ng reaksyon ng pagbuo ng isang hydrogen Molekyul H + H -\u003e H 2 (ang tiyak na enerhiya ng reaksyong ito ay tumutugma sa isang outflow rate na mga 30 km / s).

Gayunpaman, dahil sa mataas na pagkahilig ng mga free radical na pagsamahin sa isang matatag na molekula, ang kanilang akumulasyon at pag-iimbak ay posible lamang sa mga temperatura na malapit sa 0 K, kapag ang mga rate ng mga reaksyong kemikal ay mahigpit na bumababa. Ngunit kahit na sa 0 K, ang posibilidad ay mananatili para sa tinatawag na mga reaksyon ng lagusan. Samakatuwid, imposibleng mag-imbak ng mga libreng radical sa kanilang purong anyo. Ito ay dapat na i-freeze ang mga radical sa isang walang kinikilingan na matrix (halimbawa, ilagay ang atomic hydrogen sa kristal na sala-sala ng solidong hydrogen), habang ang konsentrasyon ng mga libreng radical ay hindi ayon sa prinsipyo na lalampas sa 50%.

Kahit na ang isang halo ng 10% atomic hydrogen at 90% na molekular hydrogen ay gagawing posible upang makakuha ng isang outflow na tulin ng tungkol sa 5 km / s sa isang temperatura lamang ng 1200 K. Para sa higit sa 20 taon ng trabaho sa problemang ito, posible upang makamit ang isang konsentrasyon ng mga free radical na hindi hihigit sa ikasampung porsyento. Gayunpaman, ang mga pakinabang ng mga libreng radical ay nagpapasigla ng karagdagang pagsasaliksik.

Mga nukleyar na makina ng init. Ang pinaka-promising direksyon para sa pagpapabuti ng mga katangian ng mga thermal rocket engine ay ang paggamit ng enerhiya ng mga reaksyong nukleyar. Tulad ng naipahiwatig na, ipinapayong gumamit lamang ng mga reaksyong nukleyar sa mga iskema na may pinaghiwalay na mapagkukunan ng enerhiya at tinanggihan na masa. Ang fuel nuclear dito ay nagsisilbing isang mapagkukunan ng init, na inililipat sa likidong gumagana.

Sa pinakasimpleng nuclear rocket engine, tulad ng sa mga reactor ng mga planta ng nukleyar na kuryente, ang core ay binubuo ng mga elemento ng fuel, na mga compound ng uranium o plutonium, nakapaloob sa isang shell. Bilang isang resulta ng pagkabulok ng gasolina ng gasolina, uminit sila. Ang likido na nagtatrabaho likido ay pumped sa core sa tulong ng mga sapatos na pangbabae, kung saan ito, kumukuha ng init mula sa core, sumingaw, ang temperatura nito ay tumataas, at ang bilis nito ay tumataas sa nozel ng jet.

Ang pinakamataas na temperatura ng gumaganang likido ay limitado ng temperatura ng pagkatunaw ng mga elemento ng gasolina, at isinasaalang-alang ang kinakailangang pagkakaiba sa temperatura (para sa paglipat ng init) at paglaban ng kemikal ng mga materyales, hindi ito maaaring lumagpas sa 2000 K. Dahil ang temperatura ng pagtatrabaho ang likido sa mga makina ng kemikal ay 3000-3500 K, ang tanging paraan upang madagdagan ang rate ng daloy ng mga makina ng nuklear na may isang solidong core, kung ihahambing sa mga makina ng kemikal, mayroong pagbawas sa bigat ng molekula ng gumaganang likido. Ang hydrogen ay may isang minimum na bigat ng molekula (2 g / mol), kung saan posible na makakuha ng isang daloy ng pag-agos na 8-9.5 km / s. Ito ang pinakamataas na limitasyon para sa solidong core engine ng thermal rocket engine. Ang mga katangiang malapit sa mga halagang ito ay nakuha sa USA sa pang-eksperimentong makina ng nukleyar na "Nerva".

Upang higit na madagdagan ang temperatura ng gumaganang likido sa mga makina ng nuklear, kinakailangan na lumipat sa mga reactor kung saan ang materyal na fissile ay nasa madulas na yugto. Gayunpaman, isang bilang ng mga problema ang lumitaw sa pagbuo ng mga gas phase na mga nuclear reactor. Para sa isang sariling reaksyon ng nukleyar na reaksyon, kinakailangan na ang masa ng fuel fuel, hindi mas mababa sa kritikal, ay lumahok sa reaksyon. Dahil ang kakapalan ng fuel fuel nukleyar sa gas na yugto sa mataas na temperatura ay mababa, ang mataas na presyon at malalaking dami ng core ay kinakailangan upang maabot ang kritikal na masa.

Ang pangalawang hindi maiiwasang problema sa pag-unlad ng mga reactor ng gas-phase ay ang pagtanggal ng hindi nababagong nukleyar na gasolina kasama ang gumaganang likido, na lubos na binabawasan ang mga katangian ng enerhiya ng rocket.

Nakasalalay sa kung ang pinagtatrabahong likido ay halo-halong may fuel fuel o pinaghiwalay mula rito, ang mga scheme ng homogenous at heterogeneous engine ay nakikilala, ayon sa pagkakabanggit. Ang pangunahing disbentaha ng mga homogenous na mga scheme, na kung saan ay nagdududa sa kanilang kakayahang magamit, ay ang malaking pagtanggal ng uranium kasama ang gumaganang likido - mga 100 kg bawat 1 tonelada ng gumaganang likido.

Sa magkakaiba-ibang mga iskema, ang pagdadala ng fuel fuel ay maaaring mabawasan nang malaki o mabawasan pa rin hanggang sa zero. Ang isang malakas na magnetic field ay nilikha sa dami ng reactor sa tulong ng solenoids, na lumalaki patungo sa mga gilid. Sa kasong ito, ang pagsasaayos ng patlang ay bumubuo ng isang tinatawag na magnetic "bote". Ang isang "bote" na magnet ay may pag-aari na ang isang sangkap sa isang estado ng plasma ay maaaring gaganapin sa loob nito ng mahabang panahon nang walang pagkakaroon ng anumang solidong pader. Bilang resulta ng mga reaksyong nukleyar, ang uranium ay napupunta sa isang estado ng plasma at pinapanatili ito ng magnetic field mula sa paghahalo sa gumaganang likido (hydrogen). Ang huli ay dumadaloy sa paligid ng magnetikong "bote" na may fuel fuel, na kumukuha ng init mula rito. Upang maiwasan ang paghahalo, ang kalagayan ng daloy ng laminar ay dapat matugunan. Sa kasong ito, ang mabisang pagpapalitan ng init sa pagitan ng core at ng gumaganang likido ay posible lamang sa pamamagitan ng radiation. Dahil ang hydrogen ay transparent sa radiation ng uranium plasma, ang lithium ay idinagdag dito sa halagang 1-2%, kung saan, na na-ionize, ay malakas na sumisipsip ng radiation. Sa naturang pamamaraan, ang isang bilis ng pag-agos na 20-30 km / s ay inaasahan na may pagtanggal ng uranium na mas mababa sa 2% na may kaugnayan sa rate ng daloy ng gumaganang likido.

Ang mga scheme ng gas-phase engine, kung saan walang pagdadala ng fissile material, ay sinisiyasat din. Ang diagram ng elemento ng fuel ng naturang engine ay ipinapakita sa Fig. 4. Ang makina ay isang dobleng pader na kapsula na gawa sa transparent na matigas na materyal (halimbawa, leucosapphire). Ang isang sangkap na fissile ay inilalagay sa loob ng kapsula, na nasa yugto ng gas sa ilalim ng mga kundisyon ng pagpapatakbo. Ang hydrogen ay pumped sa pagitan ng mga pader upang palamig ang mga ito. Dahil ang parehong mga pader at hydrogen ay transparent sa radiation, ang pinakawalan na enerhiya na nukleyar sa anyo ng radiation ay napupunta, kung saan nagpapainit ito ng parehong hydrogen, ngunit may pagdaragdag ng lithium. Ang core ng reactor ay nakolekta mula sa mga naturang elemento ng fuel.

Ang pagpapatupad ng pamamaraan na ito ay nahahadlangan ng kakulangan ng mga angkop na materyales para sa mga transparent na pader na matatag na nakikipag-ugnay sa puno ng gas uranium sa mataas na temperatura at mataas na radiation fluxes.

Kapag ang plasma ay itinatago sa isang magnetikong "bote", posible na ipatupad ang isang thermonuclear engine na gumagamit ng isang reaksyon ng nuclear fusion. Gayunpaman, ang mga pulsed circuit, na isasaalang-alang nang kaunti pa, ay isinasaalang-alang na mas nangangako na mga paraan ng paggamit ng thermonuclear fusion.

Fig. 4. Cell ng aktibong zone ng isang magkakaiba gas NRE: 1 - mga pader ng sapiro, 2 - uranium plasma, 3 - gumaganang likido

Mga electric jet engine. Ang isang de-kuryenteng jet engine ay isang aparato para sa pag-convert ng enerhiya na elektrikal na nabuo sa board ng isang rocket sa kinetic energy ng inaasahang masa. Ang pinakasimpleng paraan ng pag-convert ay isinasagawa sa tinatawag na electrothermal motors, kapag ang likidong nagtatrabaho ay pinainit ng isang kasalukuyang kuryente at pagkatapos ay pinabilis sa isang jet nozzle, tulad ng sa maginoo na mga makina ng init.

Kahit na ang napakataas na temperatura ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pag-init ng kuryente, ang mga motor na may electromagnetic acceleration ng gumaganang likido ay mas ginusto. Sa mga naturang makina, ang enerhiya ng electromagnetic field ay ginawang enerhiya ng kinetiko at, dahil dito, may mga paghihigpit sa thermodynamic sa kanila sa halaga ng rate ng daloy at sa kahusayan ng pag-convert ng enerhiya.

Ayon sa mga puwersang electromagnetic na ginagamit upang mapabilis ang gumaganang likido, nakikilala ang ion, plasma at high-frequency na mga motor. Sa mga ion engine, nangyayari ang pagpabilis dahil sa pakikipag-ugnay ng isang electric field na may mga ions o sisingilin na macroparticle ng gumaganang likido. Ang mga motor na Plasma ay gumagamit ng pakikipag-ugnayan ng isang kasalukuyang may isang magnetic field. At sa wakas, sa isang motor na mataas ang dalas, ang pagpabilis ay isinasagawa ng larangan ng isang naglalakbay na electromagnetic na alon. Sa mga de-kuryenteng motor, medyo madali upang makakuha ng di-makatwirang mataas na mga bilis ng pag-agos, hanggang sa mga tulin na malapit sa bilis ng ilaw (halimbawa, kung ang isang gumagamit ng mga accelerator ng maliit na butil bilang isang motor).

Dahil sa kakulangan ng ilaw na nagtitipon ng lakas na elektrikal (baterya), ang paggamit ng prinsipyo ng electromagnetic acceleration ay may katuturan lamang kasama ng pag-convert ng enerhiyang nukleyar sa elektrikal na enerhiya. Sa kasalukuyan, walang alam na mabisang direktang pamamaraan para sa nasabing pag-convert, at samakatuwid ang paggamit ng mga autonomous electric motor ay palaging isinasaalang-alang na kasama ng isang onboard na nuclear power plant na tumatakbo sa isang thermal cycle.

Kasama sa diagram ng eskematiko ng isang planta ng kuryente sa kalawakan, tulad ng anumang planta ng kuryente na nakabatay sa lupa, isang mapagkukunan ng init (sa kasong ito, isang reactor ng nukleyar), isang makina ng init (binago ang ibinigay na init sa elektrisidad) at isang ref (isang aparato na nagtanggal sayangin ang init). Ang pinaka makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga planta ng kuryente sa kalawakan at ng kanilang mga katapat na batay sa lupa ay ang pamamaraan ng pag-aalis ng init. Sa kalawakan, ang paglabas ng init ay posible lamang sa pamamagitan ng radiation.

Kung gaano kaseryoso ang pangyayaring ito ay makikita mula sa sumusunod na halimbawa. Upang mapalabas ang init ng 1 kW sa isang average na temperatura ng outlet ng init sa mga planta ng kuryente na nakabatay sa lupa na 50 ° C, kinakailangan ng isang nagniningning na lugar sa ibabaw ng ref na 1.64 m 2. Para sa isang de-kuryenteng motor na may lakas na 100 kW, na tumutugma sa lakas ng isang likidong-propellant engine na may tulak na halos 30 kgf lamang, at isang pangkalahatang kahusayan ng propulsyon system na 20% sa parehong temperatura, isang refrigerator na may isang lugar na 1300 m2 ang kinakailangan.

Ang enerhiya na nag-iikot sa bawat yunit ng ibabaw ay proporsyonal sa ika-apat na lakas ng temperatura, at samakatuwid, upang mabawasan ang lugar ng ref, kinakailangan upang madagdagan ang temperatura nito. Dahil ang kahusayan ng isang planta ng kuryente bilang isang heat engine ay proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng pinagmulan ng init at ng ref, kinakailangan ng kaukulang pagtaas sa temperatura ng mapagkukunan upang mapanatili ang halaga ng kahusayan.

Kaya, ang pangkalahatang gawain ng pagdaragdag ng kahusayan ng parehong mga thermal at electric motor ay upang lumikha ng isang reaktor ng mataas na temperatura. Ang mga hinihingi ng enerhiya sa puwang ay nag-udyok ng masinsinang pagsasaliksik sa larangan ng direktang pag-convert ng init sa init sa kuryente.

Ang pinakapangako na mga sistema ng pagbabago para sa mga pag-install sa kalawakan ay naging mga thermionic converter (TEC). Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng TPE ay isinalarawan sa Fig. 5, kung saan ang TEC ay isang diode, ang agwat ng interelectrode na puno ng cesium vapor. Sa mataas na temperatura, ang katod ay naglalabas ng mga electron na dumadaloy sa anode, sinisingil ito sa isang negatibong potensyal na kaugnay sa katod. Bilang isang resulta, isang potensyal na pagkakaiba ang nagmumula sa pagitan ng cathode at anode, at kapag nakasara sila sa karga, isang kasalukuyang kuryente ang dumadaloy sa circuit.

Ang paglamig ng cathode na sanhi ng "pagsingaw" ng mga electron at pagkalugi sa radiation ay binabayaran ng pagbibigay ng init mula sa nuclear reactor. Ang init na inilabas sa anod bilang isang resulta ng paghalay ng mga electron at nagliliwanag na pag-init mula sa gilid ng katod ay tinanggal ng coolant o direkta ng radiation sa kalawakan.

Fig. 5. Scagram diagram ng isang thermionic converter ng thermal energy sa elektrikal na enerhiya: 1 - cathode, 2 - puwang ng interelectrode na puno ng cesium vapor, 3 - anode, 4 - load

Ang isang thermionic converter na may isang tungsten cathode ay maaaring gumana sa isang temperatura ng katod na hanggang sa 2500 K at isang anode na temperatura na 1000-1400 K na may isang tiyak na lakas mula 5 hanggang 40 W / cm 2 na may kahusayan na hanggang 25%. Ang kawalan ng TPE ay ang mababang boltahe ng pagpapatakbo nito (halos 0.5 V), at samakatuwid ay ginagamit ang isang koneksyon sa serye ng mga elemento.

Sa teoretikal, ang temperatura ng outlet ng init, na pinakamainam sa mga tuntunin ng laki ng ref, ay dapat na 75% ng temperatura ng mapagkukunan ng init. Sa mga limitasyon sa temperatura na ipinataw ng isang solidong-estado reaktor, ang radiator ref ay palaging magiging, kung hindi ang pinakamabigat, pagkatapos ay ang pinaka-napakalaking bahagi ng isang planta ng kuryente sa kalawakan. Upang gumana nang epektibo ang ref, ang ibabaw nito ay dapat may temperatura na malapit sa mas mababang temperatura ng ikot ng init.

Hindi ito nakakamit dahil sa natural na kondaktibiti ng thermal na materyales ng mga materyales; kinakailangan ang sapilitang paglipat ng init sa pamamagitan ng pag-ikot ng likido o gas na carrier ng init. Sa kasong ito, lilitaw ang mga karagdagang pagkawala ng enerhiya para sa pagbomba ng coolant, at ang pag-install ay naging napaka-mahina laban sa isang meteoric breakdown. Sa pamamagitan ng malalaking ibabaw ng ref, ang posibilidad ng isang meteorite na tumatama sa isang sukat na sapat upang sirain ang pader ng channel na may coolant ay tumataas nang husto, na hahantong sa depressurization at pagkabigo ng pag-install.

Ang pinakamatagumpay na solusyon sa disenyo upang maiwasan ang mga problemang ito (pagkawala ng kuryente at pagkasira ng meteoriko) ay ang paggamit ng mga pipa ng init. Ang isang tubo ng init ay isang channel na may umiikot na coolant, sa mga panloob na dingding kung saan matatagpuan ang tinatawag na wick na may puwang (sa pinakasimpleng kaso, ito ay isang pinong mesh). Ang paunang paalis na tubo ay puno ng likido sa isang sapat na halaga upang punan ang puwang sa pagitan ng mitsa at ng dingding ng tubo, kung saan pagkatapos ay hawak ito ng mga puwersang maliliit na ugat.

Sa isang tubo ng init, nakikilala ang mga zone ng pag-init, paglipat ng init at paglamig. Sa radiator ref, ang huling dalawang mga zone, bilang panuntunan, ay pinagsama. Ang init na ibinibigay sa pagpainit na sona ay sumisingaw ng likido, ang mga singaw na kung saan ay dumaan sa mga butas ng wick sa panloob na puwang ng tubo at sumugod sa paglamig na lugar. Doon, nangyayari ang likido na paghalay sa paglipat ng init ng paghalay sa mga pader ng tubo, kung saan ito ay tinanggal ng radiation. Ang likidong nabuo bilang isang resulta ng paghalay ay ibinalik ng mga puwersang maliliit na ugat na nilikha sa mitsa at sa puwang sa pagitan ng mitsa at ng dingding ng tubo pabalik sa sona ng pag-init.

Ang gayong proseso ng paglipat ng init ay napakabisa na, halimbawa, ang mga tubo ay nasubok na ngayon na nagpapadala ng isang pagkilos ng init na 10 kW para sa bawat 1 cm 2 ng cross-section ng tubo sa distansya ng maraming metro na may pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng tubo nagtatapos mas mababa sa 0.01 K. Ito ay katumbas ng paglipat ng init ng isang solidong pamalo na may koepisyent ng thermal conductivity, maraming libong beses na mas mataas kaysa sa kaukulang halaga para sa tanso. Ang mga system lamang na may likidong metal coolant ang maaaring makipagkumpitensya sa mga pipa ng init sa mga tuntunin ng mga kakayahan sa paglipat ng init, ngunit nangangailangan sila ng mga gastos sa trabaho sa pagbomba.

Fig. 6. Scheme ng isang maalikabok na refrigerator-emitter: 1 - pump, 2 - heat exchanger, 3 - ferromagnetic dust, 4 - solenoid winding, 5 - mga magnetic field line

Ang ibabaw ng radiator ref ay pinagsama mula sa mga tubo ng init. Ang zone ng suplay ng init ay maaaring direktang makipag-ugnay sa yunit na dapat palamig, o maaari itong hugasan ng isang intermediate heat carrier. Dahil maraming mga tubo ng init ang dapat gamitin upang lumikha ng isang nagniningning na ibabaw, at ang kanilang mga channel ay maaaring hindi konektado sa bawat isa, ang pinsala sa isa o maraming mga tubo ng isang meteorite ay hindi gaanong nakakaapekto sa pagpapatakbo ng buong pag-install.

Posible ang mga scheme ng paglabas ng init, kung ang carrier ng init ay ferromagnetic dust (Larawan 6), na ibinomba sa pamamagitan ng heat exchanger ng bomba, tinatanggal ang basurang init ng planta ng kuryente, at itinapon sa panlabas na espasyo. Doon sila ay nakuha at ibinalik muli sa pump inlet. Sa isang magnetikong larangan, ang mga ferromagnetic particle, na magkakaugnay sa bawat isa, ay pumila kasama ang mga linya ng puwersa, na lumilikha ng isang nagniningning na shell. Na may sapat na magnetic pagkamatagusin ng sangkap ng alikabok, ang buong panlabas na magnetic field ay nakatuon sa shell na ito at ang walang silbi na pagsabog ay hindi nangyari.

Ang bentahe ng ganitong uri ng refrigerator-emitter ay ang kumpletong kawalang-kakayahan sa pinsala ng meteorite, pati na rin ang maliit na sukat nito kapag nagdadala ng planta ng kuryente mula sa ibabaw ng Earth sa satellite orbit, dahil ang alikabok ay maaaring nasa isang maliit na sukat na lalagyan. Sa kasalukuyan, ang pamamaraan na ito ay nasa yugto pa rin ng mga teoretikal na pag-aaral. Ang pagpapatupad nito ay napipigilan ng kakulangan ng ilaw at pangkabuhayan na mapagkukunan ng magnetic field.

Mga pulse motor para sa microexplosions at isang photon engine. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng pulsed nuclear rocket engine (INRM), ang mga diagram na ipinakita sa Fig. 7, at at b, binubuo sa katotohanan na ang pana-panahong nukleyar o thermonuclear na pagsabog ay isinasagawa sa ibabaw ng napakalaking sumasalamin. Ang mahahalagang elemento ng isang INRD ay isang mapagkukunan ng isang magnetikong patlang, na pumipigil sa mga produktong sisingilin ng reaksyon mula sa pagpasok sa ibabaw ng salamin, at isang damper, na nagsisilbi upang mapalabas ang load ng salpok na naipadala sa rocket.

Kadalasan, sa mga naturang makina, bilang isang resulta ng pagsabog, alinman sa materyal ng salamin o ng likidong nagtatrabaho na ibinibigay sa ibabaw ng sumasalamin ay sumingaw. Bilang karagdagan, upang mapabuti ang mga kundisyon para sa paglitaw ng isang reaksyon ng nukleyar, dagdagan ang maliit na bahagi ng mga reaksyon na atomo at bawasan ang temperatura ng pagsabog, ang singil ng nukleyar ay nakapaloob sa isang sapat na makapal na shell ng passive na sangkap. Bilang isang resulta, ang itinapon na masa ay binubuo pangunahin ng mga sangkap na hindi bahagi sa reaksyon (hydrogen, lithium, atbp.), At ang bilis ng maubos sa mga naturang engine ay limitado sa 100 km / s.

Kung ang mga kasiya-siyang panteknikal na solusyon ay matatagpuan para sa paglamig ng salamin nang walang pagsingaw ng materyal nito at posible na magsagawa ng isang reaksyong nukleyar nang walang pagbuo ng isang shell na pumapaligid sa singil, kung gayon ang mga bilis ng pag-agos sa naturang mga makina ay maaaring lumapit sa mga teoretikal na posibleng halaga - 10 5 km / s Sa parehong oras, ang mga INRD ay magkakaroon ng isang mas mababang tukoy na gravity kaysa sa mga de-kuryenteng motor, dahil ang bahagi ng pag-aalis ng init mula sa kanila ay magiging mas mababa (para sa mga de-kuryenteng de motor na ito ay 75-90% ng lakas ng isang pag-install na nukleyar), at palitan ng init maaaring isagawa sa isang mas mataas na temperatura. Bilang isang resulta, ang lugar at, nang naaayon, ang masa ng radiator ref ay magiging mas mababa nang mas mababa.

Fig. 7. Mga diagram ng mga motor na salpok (at - sa mga elemento ng transuranic,b - thermonuclear engine): 1 - spacecraft, 2 - damper, 3 - system ng supply ng fuel fuel, 4 - reflector, 5 - zone ng pagsabog, 6 - system ng conversion ng enerhiya, 7 - paikot-ikot upang lumikha ng isang magnetic field, 8 - reaksyon ng sistema ng pag-aapoy ( mga particle accelerator o laser)

Para sa mga reaksyon ng nuclear fission, ang pangunahing problema ay upang mabawasan ang dami ng nukleyar na fuel na kinakailangan para sa isang self-sustain na reaksyong nukleyar (kritikal na masa). Para sa kasalukuyang ginagamit nang malawakang fuel fuel na gawa sa uranium-235 at plutonium, napakahusay ng kritikal na masa (sabihin nating 1 at 3 kg) na, dahil sa sobrang taas ng enerhiya na inilabas habang sumabog ang naturang masa, direktang paggamit ng mga ito ang mga elemento sa INRD ay hindi kasama.

Ang kritikal na masa ay maaaring mabawasan nang malaki alinman sa pamamagitan ng pagdaragdag ng density ng fissile na bagay sa pamamagitan ng pag-compress nito sa presyon ng 10 14 - 10 15 Pa, o sa pamamagitan ng paglipat sa mga elemento ng kemikal na may malalaking masa ng nukleyar - mga elemento ng transuranic. Ginagawang posible ng modernong teknolohiya na lumikha ng mga presyon ng pulso ng kinakailangang lakas, ngunit posible lamang ito kapag gumagamit ng mga kumplikado at mabibigat na aparato, na mas madaling gamitin para sa mga reaksyon ng synthesis. Samakatuwid, ang mga elemento lamang ng transuranic (pangunahin ang Californiaium-252) ang maaaring magamit bilang isang fuel sa fission INRE.

Ang kritikal na masa ng californiaium ay humigit-kumulang na 7 g, at ang isang pagsabog ng naturang masa ay naglalabas ng 10 10 J. Ang diagram ng isang makina na gumagamit ng californiaium ay ipinapakita sa Fig. 7, at... Sa loob nito, sa tulong ng mga espesyal na accelerator na matatagpuan sa paligid ng reflector, ang mga maliit na butil ng californiaium ay pinaputok, na sabay, nagbabanggaan, bumubuo ng isang kabuuang kritikal na masa, na nagpapasimula ng isang pagsabog ng nukleyar. Bukod dito, dahil sa compression na nagmumula sa banggaan ng mga maliit na butil, ang kritikal na masa ay maaaring mabawasan ng isang kadahilanan na 1.5-2. Ang mga pagsabog ay paulit-ulit hanggang sa makuha ng rocket ang kinakailangang bilis: upang mapabilis ang isang rocket na may huling dami ng 100 tonelada sa bilis na 10 km / s, kailangan ng maraming kilo ng california.

Gayunpaman, ang mga makina na gumagamit ng mga elemento ng transuranic, sa kabila ng kanilang pangunahing kadalian, ay may bilang ng mga makabuluhang sagabal at maaaring hindi maipatupad sa malapit na hinaharap. Napakahalaga ng californiaium, wala ito sa likas na katangian at nakukuha sa pamamagitan ng pag-iilaw ng mabibigat na mga elemento sa mga proton accelerator o malakas na neutron fluxes. Sa parehong oras, ang kapaki-pakinabang na ani ng californiaium ay napakaliit, at, halimbawa, ang paggawa ng californiaium sa USA noong dekada 60 ay halos 1 g lamang bawat taon. Dahil ang kalahating buhay ng California-252 ay 2.5 taon, imposibleng makaipon ng kritikal na masa sa antas ng produksyon na ito.

At sa wakas, kung ang kinakailangang halaga ng californiaium ay nakuha, kung gayon posible na itago ito sa rocket lamang sa anyo ng maliliit na mga particle na pinaghihiwalay ng isang malaking halaga ng isang neutron absorber, na nagdaragdag ng masa ng engine. Bilang karagdagan, ang pagsabog ng mga elemento ng transuranic ay gumagawa ng mabibigat na mga fragment ng fission, na mahirap ihinto ng magnetic field ng reflector, at isang malaking bilang ng mga neutron na halos hindi nakikipag-ugnay sa magnetic field. Bilang isang resulta, ang paglamig ng istraktura ng makina ay nagiging isang hindi maiiwasang problema.

Ang stock ng californiaium ay maaaring mabawasan ng kaunti kung ang uranium ay ipakain sa pagsabog zone sa isang agwat ng oras na 10 –6 - 10 –5 s sa humigit-kumulang na parehong dami ng californiaium. Sa kasong ito, ang uranium ay masusunog sa neutron flux na nilikha ng pagsabog ng California. Pagkatapos, pagkatapos ng parehong agwat ng oras, ang susunod na bahagi ng uranium ay maaaring pakainin. Samakatuwid, ang isang reaksyon ng kaskad ay isasaayos, ngunit ito ay pamamasa at pagkatapos ng 3-5 na pag-ikot kinakailangan na sumabog muli ng californiaium.

Ang paggamit ng californiaium upang simulan ang isang reaksyong thermonuclear ay maaaring mas may pag-asa. Sa kasong ito, ang californiaium ay ginagamit lamang ng isang beses, at pagkatapos ang mga bahagi ng thermonuclear fuel (halimbawa, isang deuterium-tritium na halo) ay patuloy na pinakain sa reaksyon na zone. Ang Fusion fuel ay walang kapantay na mas mura kaysa sa California at ang mga pang-ekonomiyang kadahilanan ay hindi gaganap sa isang makabuluhang papel sa pag-unlad ng naturang engine. Bilang karagdagan, ang mga ilaw na elemento ay nabuo sa panahon ng isang reaksyon ng thermonuclear, na lubos na pinapasimple ang thermal protection ng reflector.

Gayunpaman, kahit na balewalain natin ang problema ng pagbibigay ng thermonuclear fuel sa zone ng pagkasunog, ang minimum na tuluy-tuloy na antas ng kuryente para sa self-sustain na reaksyon na ito ay magiging 10 14 W. Ito ay higit sa 1000 beses ang lakas ng Saturn-5 rocket engine. Sa bilis ng pag-agos ng 10 3 km / s, ang naturang engine ay magkakaroon ng thrust na 10,000 tf. At, samakatuwid, ang mga problema sa pagwawaldas ng init sa kinakailangang antas ng kuryente ay naging labis na hindi nakakaakit. Kung ipinapalagay natin na 0.1% lamang ng enerhiya ang pinakawalan sa mga elemento ng istruktura ng engine, kung gayon ang isang refrigerator-radiator na may lugar na 10,000 m 2 ay kinakailangan upang alisin ang halagang ito.

Kapag gumagamit ng isang gumaganang likido, ang rate ng daloy ay bababa sa 3 beses, at, nang naaayon, ang itulak ay tataas sa 30,000 tf. Upang makalikha ng ganitong tulak, kinakailangan ng isang gumaganang rate ng daloy ng likido na 1000 kg / s. Ang isang rocket na may bigat na 10,000 tonelada na may tulad na makina ay maaaring umabot sa bilis na 100 km / s sa loob ng kaunti sa 1 oras.

Gayunpaman, ang mga scheme ng engine na may thermonuclear microexplosions ay tila mas malapit sa pagpapatupad. Ang mga engine na ito ay malawak na tinalakay sa pamamahayag, at maraming mga konsepto na disenyo ng mga makina na ito ang na-publish. Ang kakanyahan ng thermonuclear microexplosions ay binubuo sa tinatawag na inertial confinement ng plasma, kapag ang reaksyon ay may oras na maganap bago sumabog ang pinainit na fuel ng thermonuclear fuel sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura na kinakailangan upang maapaso ang isang reaksyon ng thermonuclear.

Sa naunang nabanggit na pamamaraan ng isang hindi gumagalaw na reaktor ng thermonuclear, ang pangunahing at hindi pa rin nalulutas na problema ay ang pagkakulong ng mainit na plasma ng isang magnetic field. Upang makakuha ng isang kinokontrol na reaksyon ng thermonuclear sa temperatura na maraming milyong degree, dapat matugunan ang pamantayan ng Lawson n? \u003e \u003d 10 14, saan n - ang konsentrasyon ng mga maliit na butil (ang bilang ng mga atomo sa 1 cm 3), at? - oras Sa pagkabilanggo ng pagkawalang-kilos, ang pamantayan ni Lawson ay natupad dahil sa isang matalim na pagtaas ng konsentrasyon, bilang isang resulta, ang oras na kinakailangan para maganap ang isang reaksiyong thermonuclear ay nabawasan ng parehong halaga.

Nakamit ito sa pamamagitan ng simetriko pulsed irradiation ng isang maliit na target ng fuel fuel gamit ang high-power laser radiation o high-intensity stream ng mga sisingilin na mga particle (electron at ions). Bukod dito, ang daloy ng enerhiya sa panahon ng pulso ay dapat na tumaas nang husto. Bilang isang resulta ng pag-iilaw, matinding pagsingaw ng pang-ibabaw na layer ng target na nangyayari, ang tinatawag na ablasyon. Ang mga sumisingaw na mga particle ay nakakakuha ng isang mataas na bilis at, tulad ng nangyari sa mga jet engine, lumikha ng isang momentum ng recoil, na hahantong sa pagbuo ng isang napakalaking presyon, na umaabot sa maraming bilyun-bilyong mga pascal.

Ang epekto ng ablasyon ay lubos na napahusay ng nagkakabit na shock shock, bilang isang resulta, ang density ng fuel sa gitna ng target ay tumataas ng maraming libong beses, at ang presyon ay umabot sa isang halaga na naaayon sa presyon sa gitna ng mga bituin (mga 10 16 Pa). Sa kasong ito, nag-iinit ang thermonuclear fuel at naganap ang mga kundisyon para sa isang reaksyon ng thermonuclear.

Para sa isang microexplosion, ang mga target na may mass na 0.001 - 0.01 g lamang ay sapat. Ang masa na ito ay tumutugma sa isang enerhiya na microexplosion na 10 8 - 10 10 J. Halos 80% ng target na materyal ang nadala bilang isang resulta ng ablasyon at hindi lumahok sa reaksyon; bukod dito, ang ani ng reaksyon ay halos hindi lalampas sa 30%. Bilang isang resulta, ang paglilimita sa bilis ng pag-agos para sa mga thermonuclear microexplosions ay magiging tungkol sa 6 · 10 6 m / s, na tumutugma sa isang tukoy na thrust na 6 · 10 5 s. Para sa mga pagsabog na pinasimulan ng mga electron beams, kinakailangan na palibutan ang target ng isang shell ng mga elemento na may mataas na timbang na atomic, na higit na babawasan ang paglilimita sa bilis ng pag-agos.

Ang pamamaraan ng makina na gumagamit ng thermonuclear microexplosions ay ipinapakita sa Fig. 7, b... Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga naturang engine at engine batay sa mga elemento ng transuranic ay ang pagkakaroon ng isang sistema para sa pagpapasimula ng isang reaksyon ng thermonuclear at isang mapagkukunan ng enerhiya na elektrisidad upang paandarin ito. Ang sistema ng pagsisimula ay alinman sa isang hanay ng mga mapagkukunan ng ilaw o sisingilin ng mga accelerator ng maliit na butil na nakaayos sa isang paraan upang maiilaw ang target nang simetriko hangga't maaari. Bilang isang mapagkukunan ng radiation, maaaring magamit ang isang malakas na laser na may paghahati ng sinag nito sa marami o isang kombinasyon ng mga laser.

Ang target ay pinaputok sa puwang sa itaas ng reflector, at sa sandaling ito kapag pumasa ito sa focal point ng mga ray, nilikha ang isang ignition pulse. Ang fusion plasma ay nasasalamin mula sa magnetikong patlang na nilikha ng superconducting solenoids at itinapon sa kalawakan, na lumilikha ng jet thrust. Upang makabuo ng kuryente, maaaring magamit ang alinman sa mga espesyal na solenoid o ang parehong solenoids na mapagkukunan ng isang proteksiyon na magnetic field. Kapag ang isang gumagalaw na plasma ay nakikipag-ugnay sa isang magnetic field, mayroong isang EMF sa mga solenoid, at ang nabuong elektrisidad ay pumupunta upang makabuo ng susunod na pulso.

Sa proyektong Amerikano ng isang engine na thermonuclear na may laser ignition ng reaksyon, iminungkahi na gumamit ng laser na may enerhiya bawat pulso na 1 MJ, isang tagal ng pulso na 10 ns at isang rate ng pag-uulit ng pulso na 500 Hz. Ang masa ng laser ay tinatayang nasa 150 tonelada. Sa lakas na inilabas sa isang microexplosion, ang 10 8 J, tulad ng isang makina, ayon sa mga kalkulasyon ng mga may-akda ng proyekto, ay maaaring mapabilis ang isang kargamento na tumimbang ng 100 tonelada sa isang katangian na bilis ng 10 km / s sa isang araw. Kakailanganin nito ang tungkol sa 10 8 microexplosions.

Ang mga mananaliksik ng Britain sa proyekto ng isang thermonuclear microexplosion engine na imungkahi upang simulan ang isang reaksyon ng thermonuclear gamit ang mga electron accelerators. Ang rate ng pag-uulit ng "pagpapaputok" na pulso ay 100 Hz, ang enerhiya sa bawat microexplosion ay 10 11 J. Ang engine ay sumunog ng maraming daang toneladang gasolina ng thermonuclear sa buong taon upang mapabilis ang isang kargamento na 100 tonelada sa bilis na 0.15 ang bilis ng ilaw

Ang pangunahing kahirapan sa paglikha ng mga pulsed thermonuclear engine ay ang pagbuo ng isang reaksyon ng sistema ng pagsisimula. Ito ay tiyak na kawalan ng naaangkop na mga aparatong laser at accelerator na sa isang tiyak na paraan ay nakakaapekto sa katotohanang ang isang kinokontrol na reaksyon ng thermonuclear ay hindi pa maisasakatuparan. Ang dami ng nagpasimulang sistema ay proporsyonal sa enerhiya ng microexplosion, samakatuwid, kanais-nais na magkaroon ng pinakamababang posibleng paglabas ng enerhiya sa bawat pagsabog. Ngunit pagkatapos, sa isang naibigay na tulak, ang isang mataas na rate ng pag-ulit ng pulso ay dapat na matiyak, at upang makamit ang isang naibigay na bilis ng katangian, isang na tumutugmang mas maraming bilang ng mga pulso ang dapat ibigay. Ang pinapayagan na bilang ng mga pulso ay limitado ng mapagkukunan ng system.

Kaugnay nito, iminungkahi ng mga siyentista ng Sobyet na sina E.P. Velikhov at V.V. Chernukha ang isang pamamaraan ng pag-aapoy ng kaskad sa mga target na thermonuclear. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay binubuo sa ang katunayan na pagkatapos ng halos 10 –6 s pagkatapos ng pag-aapoy ng unang target, isang mas napakalaking target ang pinakain sa lugar ng pagsabog, kung saan ang bahagi ng enerhiya ng unang pagsabog ay ginamit upang simulan ang reaksyon. Pagkatapos ang isang target ng kahit na mas malaking masa ay pinakain, atbp. Gamit ang isang target na may sampung beses na pagtaas ng paglabas ng enerhiya sa bawat kaskad, posible na makakuha ng isang lakas ng pagsabog ng 10 10 - 10 11 J para sa isang sistema ng pagsisimula na may isang enerhiya na paglabas 10 8 J.

Sa kasong ito, ang rate ng pag-ulit ng pulso ay nababawas nang naaayon, ngunit sa parehong oras, syempre, tumataas ang pag-load ng pulso sa salamin. Sa scheme ng cascade, naging posible na gumamit ng isang mas mahirap pahirapan na gasolina (halimbawa, purong deuterium) sa mga kasunod na yugto ng kaskad. Malakas nitong binabawasan ang pangangailangan para sa tritium at, sa parehong oras, binabawasan ang ani ng neutron.

Ang isa pang hindi gaanong mahalagang gawain sa pagbuo ng pulsed thermonuclear engine ay ang pagtanggal ng init na inilabas sa istraktura. Tulad ng nabanggit kanina, sa reaksyon ng deuterium-tritium, hanggang sa 80% ng enerhiya ang nadala ng mga neutrons, na hindi pinapanatili ng magnetic field ng reflector. Ang kardinal na solusyon sa problema ay ang paggamit ng isang halo ng ordinaryong hydrogen na may isotope boron-11 bilang isang thermonuclear fuel. Kahit na ang paglabas ng enerhiya sa panahon ng pagkasunog ng gasolina na ito ay mas mababa kaysa sa isang pinaghalong deuterium-tritium, ang mga neutron ay ganap na wala. Gayunpaman, ang reaksyong ito ay nangangailangan ng isang mas mataas na temperatura para sa pagsisimula nito, at ang mastering nito ay isang bagay ng malayong hinaharap.

Ayon sa pangunahing postulate ng teorya ng kapamanggitan, ang maximum na posibleng bilis sa likas na katangian ay ang bilis ng ilaw - 300,000 km / s. Naturally, ang bilis na ito ay magiging isang naglilimita para sa bilis ng pag-agos sa mga rocket engine. Ang mga bilis na malapit sa bilis ng ilaw ay maaaring makuha sa mga de-kuryenteng motor tulad ng electron o ion accelerators. Gayunpaman, tulad ng mga sumusunod mula sa pangkalahatang mga pagsasaalang-alang sa pisikal, sa kasong ito, ang enerhiya na ginugol sa pagpabilis ng maliit na butil ay mas madali mula sa pananaw ng pagkuha ng maximum na bilis ng katangian na magagamit upang lumikha ng tulak gamit ang electromagnetic radiation.

Alam na ang electromagnetic radiation, na kinabibilangan ng nakikitang ilaw, ay nagbibigay ng presyon sa mga materyal na katawan. Alinsunod dito, ang emitting body ay nakakaranas ng isang photon recoil salpok ng larangan ng electromagnetic. Samakatuwid, ang bawat direktang naglalabas na katawan ay maaaring maging isang photon engine. Ang reaktibo na itulak ng direksyong radiation ay katumbas ng radiation power na hinati ng bilis ng ilaw, samakatuwid, bawat 1 kW ng radiated power ay lumilikha ng isang thrust na 3.3 · 10 –7 kgf.

Ang pinakasimpleng engine ng photon ay maaaring isang refrigerator-emitter na pinangangalagaan sa isang panig. Dahil ang tungkol sa 10% ng enerhiya na nabuo ng onboard power plant ay inililipat sa enerhiya ng jet ng electric jet engine, pagkatapos ay sa isang bilis ng pag-agos na katumbas ng 0.1 ng bilis ng ilaw, ang tulak na nilikha ng radiator ref ay magiging maihahambing sa tulak ng makina.

Sa kabila ng pagiging simple ng mga photon engine, hindi praktikal na gamitin ang mga ito sa anumang kasalukuyang pinagkukunang enerhiya, kasama na ang mga thermonuclear. Karaniwan, isang bahagi lamang ng pinagmulang masa ang napupunta sa enerhiya: para sa mga reaksyon ng nuclear fission - 0.5%, para sa thermonuclear - 0.15%. Kung ang mga photon lamang ang ginagamit bilang isang medium na nagtatrabaho, pagkatapos ay sabay-sabay sa payload kakailanganin upang mapabilis ang mga produkto ng reaksyon sa huling bilis. Samakatuwid, makatuwiran na gamitin lamang ang mga photon engine na pagsasama sa mga mapagkukunan ng enerhiya, kung saan ang lahat ng masa, o hindi bababa sa karamihan nito, ay ginawang enerhiya. Ayon sa modernong mga konsepto, ang ganoong mapagkukunan ay maaari lamang maging reaksyon ng paglipol, iyon ay, ang pakikipag-ugnay ng mga maliit na butil at antiparticle.

Para sa pagbubuo ng mga antiparticle (halimbawa, antiprotons) kinakailangan ng malakas na mga accelerator, at ang ani ng mga antiparticle sa reaksyon ay napakaliit. Pinaniniwalaan na upang makakuha ng enerhiya ng 1 J, na nilalaman sa mga antiproton, aabutin ng hindi bababa sa 100 kJ ng kuryente. Kaya, ang akumulasyon ng anumang makabuluhang halaga ng antimatter ay lampas sa mga kakayahan ng modernong teknolohiya.

Ang isa pang problema na lumitaw sa pagpapatupad ng mga photon engine ay ang pag-iimbak ng antimatter. Dahil ang materyal ng istrakturang rocket ay isang pangkaraniwang sangkap, ang anumang pakikipag-ugnay sa antimatter sa mga dingding ng mga tanke ay dapat na maibukod. Samakatuwid, ang antimatter ay maaaring "masuspinde" sa mga electric o magnetic field.

Ang mga kinakailangan para sa sistema ng pag-aalis ng init sa mga photon engine ay magiging lubhang mahigpit. Ang kasalukuyang ipinatutupad na mga sistema ng pag-aalis ng init, kasama ang radiator ref, ay may isang masa na hindi bababa sa 0.01 kg bawat 1 kW ng pinalabas na lakas. Sa kasong ito, kahit na napabayaan natin ang iba pang mga bahagi ng rocket, magkakaroon ito ng isang acceleration na hindi hihigit sa 2 · 10 –4 m / s 2, at ang pagbilis ng naturang rocket sa bilis na 10 km / s lamang tatagal ng higit sa isang taon.

Mula sa lahat ng nasabi, sumusunod na ang paglikha ng isang photon engine ay isang bagay ng isang napakalayong hinaharap. Ang isang bilang ng mga mananaliksik ay nagtanong tungkol sa katuwiran at kahit na ang pangunahing posibilidad ng paglikha nito, ang iba ay direktang iniuugnay ang photon engine sa larangan ng science fiction.

Mga SISTEMA NG MOTOR NA MAY PANLABANG SOURCES NG ENERGY

Sa itaas, ang mga kinakailangan para sa nangangako na mga sistema ng propulsyon ng puwang ng isang autonomous na uri ay isinasaalang-alang, at ipinakita kung paano tinutukoy ng mga kinakailangang ito ang mga direksyon ng pagpapaunlad ng mga autonomous propulsion system. Sa mga autonomous system, ang enerhiya at masa na kinakailangan upang lumikha ng tulak at mapabilis ang spacecraft ay matatagpuan sa mismong spacecraft. Samakatuwid, ang pag-unlad sa pag-unlad ng naturang mga makina ay nauugnay sa pagpapabuti ng mga tiyak na katangian ng enerhiya, ibig sabihin, na may pagtaas sa dami ng enerhiya na nakaimbak bawat yunit ng masa ng gumaganang katawan.

Nagbabago ang sitwasyon kung ang mapagkukunan ng enerhiya, sa tulong ng kung saan ang tulak ay nilikha, ay nasa labas ng aparato. Sa kasong ito, ang tinukoy na katangian ay nawawala ang kahulugan nito. Gayunpaman, mahalaga pa rin kung gaano karaming enerhiya ang ibinibigay sa propulsyon system at kung magkano - ang ibinibigay na enerhiya ay angkop para sa pagpapabilis ng gumaganang likido.

Kung nakakuha kami ng ilang sandali mula sa mga isyu ng pag-convert ng enerhiya na nagmumula sa labas sa kinetic energy ng nagtatrabaho medium na dumadaloy sa isang mataas na bilis, ang pangunahing kadahilanan ay nagiging dami ng enerhiya na ibinibigay sa propulsyon system bawat yunit ng oras. Samakatuwid sumusunod ito na ang mga katangian ng propulsyon system ng spacecraft ay hindi nakasalalay sa masa at tukoy na mga katangian ng mapagkukunan ng enerhiya, ngunit natutukoy ng lakas ng panlabas na mapagkukunan at ang kahusayan ng paglipat ng enerhiya mula sa mapagkukunan patungo sa propulsion system ng spacecraft.

Tulad ng kaso ng mga autonomous engine na may magkakahiwalay na mapagkukunan ng enerhiya at masa, sa mga makina na may panlabas na mapagkukunan ng enerhiya, na may pagtaas ng input ng kuryente sa propulsyon system, ang pagkonsumo ng masa ng gumaganang katawan para sa paglikha ng isang yunit ng ang thrust ay bumababa, dahil ang bilis ng pag-agos ng gumaganang likido ay tumataas. Kung ang bilis ng pag-agos ay naging mas mataas sa 4.5-5 km / s, ang isang rocket o spacecraft na nilagyan ng isang propulsyon system na may panlabas na mapagkukunan ay nagsisimulang lumampas sa mga sasakyan na may mga likidong propellant rocket engine sa napakahalagang katangian bilang ratio ng bigat sa dami ng paglulunsad ng misa.

Ang isa pang makabuluhang tampok ng paggamit ng panlabas na mapagkukunan ay upang mapalawak ang hanay ng mga gumaganang likido na ginagamit sa mga engine. Sa partikular, ang kanilang paggamit ay maaaring lubos na mapadali ang paggamit ng atmospheric air bilang isang gumaganang daluyan kapag naglulunsad ng isang sasakyan na inilunsad mula sa ibabaw ng Earth sa isang mababang orbit. Mayroong dahilan upang maniwala na, batay sa mga makina na may mga panlabas na mapagkukunan ng enerhiya, posible na lumikha ng mga sistema ng transportasyon para sa paglulunsad ng mga payload sa orbit ng Earth na may mga katangian na makabuluhang nakahihigit sa mga system na may mga kemikal na makina. Ito ang mga paunang pagsasaalang-alang tungkol sa mga prospect para sa propulsion system na may panlabas na mapagkukunan ng enerhiya at momentum. Anong mga kakayahan, kabilang ang mga potensyal (pagkatapos ng lahat, pinag-uusapan natin ang hinaharap), mayroon ang modernong agham at teknolohiya para sa pagpapatupad ng ideya ng paggamit ng enerhiya ng panlabas na mapagkukunan para sa mga propulsyon na sistema?

Isaalang-alang ang mga pangunahing elemento na bumubuo sa motor system na gumagamit ng isang panlabas na mapagkukunan. Ito ay, una, ang propulsyon system mismo (ang disenyo at mga katangian na higit sa lahat ay nakasalalay sa uri ng gumaganang likido at uri ng enerhiya na ginamit). Pangalawa, isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya, kapwa natural at artipisyal. Ang Araw, ang interplanitary at interstellar medium ay maaaring maglingkod bilang isang likas na mapagkukunan. Ang isang artipisyal na panlabas na mapagkukunan ng enerhiya ay, halimbawa, isang malakas na mapagkukunan ng nakadirektang electromagnetic radiation.

Ang pangatlong kinakailangang elemento ng isang motor system na may isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya ay isang aparato para sa pagtanggap at, kung kinakailangan, ang pag-convert ng enerhiya sa isang form na angkop para sa pag-convert sa kinetic energy ng gumaganang likido. At sa wakas, ang huli, pang-apat, pangunahing elemento ng propulsyon system ay ang landas para sa paglilipat ng enerhiya mula sa pinagmulan sa tumatanggap na aparato. Ang mga kaliskis sa kalawakan at napakalaking bilis ay humantong sa malaking distansya sa pagitan ng mapagkukunan ng kuryente at ng spacecraft. Bukod dito, kahit na sa kaso kung sa paunang sandali ang distansya na ito ay medyo maliit, dumarami ito nang malaki sa panahon ng pagpapatakbo ng propulsion system. Samakatuwid, upang maipatupad ang ideya ng paggamit ng enerhiya ng isang panlabas na mapagkukunan, kinakailangan upang makabuo ng paraan ng mahusay na paghahatid ng enerhiya sa malalayong distansya (kapag gumagamit ng mga artipisyal na mapagkukunan).

Isaalang-alang ang mga tampok ng paggamit ng Araw bilang isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya. Ang density ng electromagnetic radiation ay bumababa sa kabaligtaran na proporsyon sa parisukat ng distansya mula sa Araw, at sa ganitong kahulugan, ang mga parameter ng landas ng paglipat ng enerhiya mula sa mapagkukunan patungo sa propulsyon system ay naayos (ang distansya lamang mula sa Araw hanggang sa spacecraft pagbabago). Gayunpaman, ang mga katangian ng propulsyon system bilang isang kabuuan higit sa lahat ay nakasalalay sa halaga ng solong variable parameter ng tract.

Sa katunayan, kapag ang distansya mula sa pinagmulan ng kuryente sa spacecraft ay nagbago ng 2 beses, ang lakas ng pagkilos ng bagay na pagkilos ng bagay ay nagbago ng 4 na beses. Nangangahulugan ito na upang makapagbigay ng isang nakapirming kapangyarihan na sistema ng pagpapasigla, kinakailangan upang madagdagan ang lugar ng aparato na tumatanggap ng solar electromagnetic na enerhiya din ng 4 na beses. Kapag lumilipad sa mga malalayong planeta, ang distansya kung saan mula sa Araw ay maraming beses na mas malaki kaysa sa distansya ng Daigdig mula sa Araw, ang density ng solar radiation ay napakababa na ang paggamit ng solar na enerhiya ay hindi maipapayo. Ngunit kahit na ang mga distansya kung saan ang paggamit ng solar enerhiya ay nabibigyang katwiran ay napakalaking - daan-daang milyong mga kilometro (tulad ng mga katangian na sukat ng daanan ng paghahatid ng enerhiya).

Sa kaso ng paggamit ng mga artipisyal na mapagkukunan, ang pagpapatupad ng mabisang paglipat ng enerhiya sa gayong mga distansya ay labis na may problema. Isaalang-alang, halimbawa, isang landas para sa paglilipat ng electromagnetic na enerhiya mula sa isang artipisyal na mapagkukunan.

Ang unang limitasyon na agad na nakakakuha ng mata ay ang limitadong lakas ng mapagkukunan. Kung ang kabuuang lakas ng radiation ng Araw ay maraming mga order ng magnitude na mas mataas kaysa sa lakas na kinakailangan upang mapagana ang propulsion system at hindi nililimitahan ang mga kakayahan nito, kung gayon ang mga katangian ng enerhiya ng propulsion system na may isang artipisyal na mapagkukunan ay limitado ng lakas ng mapagkukunan , at dapat magsikap ang isang tao upang matiyak na ang dami ng lakas ng panlabas na mapagkukunan hangga't maaari ay maabot ang engine. ... Samakatuwid sumusunod sa pangangailangan para sa mataas na kahusayan ng paglipat ng enerhiya sa pinagmulan - spacecraft path. Sa isip, ang lahat ng mapagkukunang enerhiya ay kinakailangan upang ipasok ang tatanggap ng spacecraft. Sa katotohanan, ito ay dapat na isang maliit na bahagi ng hindi bababa sa sampu ng porsyento ng mapagkukunang mapagkukunan.

Ang mabisang paghahatid ng electromagnetic radiation ay maaaring mapagtanto sa pamamagitan ng paghubog ng radiation sa isang makitid na sinag. Ang posibilidad ng pagbuo ng isang sinag ng kinakailangang pagsasaayos, pagpapalaganap at pagtanggap ng direksyong electromagnetic radiation ay natutukoy ng haba ng daluyong (dalas), ang laki ng paglabas o pagtanggap sa ibabaw, at ang mga parameter ng daluyan kung saan nangyayari ang paglaganap.

Pagtanggap at paghahatid ng mga electromagnetic na alon. Ang pagtanggap at paghahatid ng mga electromagnetic na alon ay isinasagawa ng mga antennas. Ang mga tumatanggap at nagpapadala ng mga antena ay may maraming pagkakapareho, at madalas ang parehong aparato ay ginagamit bilang parehong paghahatid at pagtanggap ng mga antena. Sa ngayon, pinag-uusapan natin ang tungkol sa maginoo na mga antena, ang gawain na alinman sa pagpapadala o pagtanggap at pagkolekta ng pangyayaring electromagnetic na enerhiya. Gayunpaman, mayroon nang mga antennas na tumatanggap ng enerhiya na electromagnetic at ginawang enerhiya sa kuryente - ito ang mga solar baterya at aparato na tinatawag na rectennas, na idinisenyo upang makatanggap ng monochromatic radiation sa saklaw ng ultrahigh frequency (microwave) at i-convert ito sa direktang kasalukuyang kuryente.

Samakatuwid, sa isang mas malawak na kahulugan, ang isang tumatanggap ng antena ay nangangahulugang isang aparato na idinisenyo upang makatanggap at baguhin ang enerhiya ng electromagnetic radiation sa ilang iba pang uri ng enerhiya. Ang lahat ng naturang mga aparato ay nagbabahagi ng isang bilang ng mga karaniwang puntos na nakakaapekto sa hitsura ng antena. Una sa lahat, tungkol dito ang ugnayan sa pagitan ng laki ng antena, ang haba ng pinapalabas o natanggap na mga electromagnetic na alon, ang pagdidirekta ng radiation para sa paglilipat ng mga antena, o ang kakayahang mabisang makatanggap ng mga electromagnetic na alon para sa pagtanggap ng mga antena.

Ang antas ng pagiging direkta ng radiation na may isang haba ng daluyo?, Alin ang maaaring maisakatuparan gamit ang isang antena na laki D, nailalarawan sa pamamagitan ng isang espesyal na halaga - ang anggulo ng pagkakaiba-iba? ~? / D... Kapag nagpapadala ng electromagnetic na enerhiya na may isang mataas na direktiba (na may mababang pagkalugi), ang diverging beam ay halos ganap na nahuhulog sa ibabaw ng tumatanggap na antena. Kung ang distansya sa pagitan ng pagpapadala at pagtanggap ng mga antena ay malaki, ang kinakailangang anggulo ng pagkakaiba-iba ng radiation ay napakaliit. Dahil dito, ang mga sukat ng mga antena, na sinusukat sa mga yunit ng haba ng daluyong, ay dapat na makabuluhan.

Halimbawa upang magamit ang mas maiikling haba ng haba ng daluyong, dahil ang mabisang distansya ng paghahatid ay baligtad na proporsyonal sa haba ng daluyong. Gayunpaman, ang pagbawas ng haba ng daluyong, habang tumutulong upang malutas ang isang problema (distansya problema), lumilikha ng iba. Sa partikular, ang mga kinakailangan para sa katumpakan ng konstruksyon, pagturo ng kawastuhan, pagpapapanatag ng mga antena sa direksyon ng pagtanggap at paghahatid, atbp., Ay nagiging mas mahigpit. Tulad ng lagi sa mga ganitong kaso, isang mabisang kompromiso ang kinakailangan sa pagitan ng mga kinakailangang ipinataw ng nalulutas ang problema at ang mga kakayahan sa teknikal at pang-ekonomiya.

Pag-uuri ng mga motor na may panlabas na mapagkukunan ng electromagnetic radiation. Ang mga hypothetical traction system na may panlabas na mapagkukunan ng electromagnetic radiation ay magkakaiba-iba. Gumagamit sila ng natural at artipisyal na mapagkukunan ng radiation, at ang posibleng saklaw ng mga haba ng daluyong na ginamit ay umaabot mula sa X-ray hanggang sa microwave. Bilang karagdagan, gumagamit sila ng iba't ibang mga pamamaraan ng pag-convert ng radiation energy sa thrust. Ang katotohanan na ang mapagkukunan ng enerhiya para sa pagbuo ng tulak ay nasa labas ng spacecraft ay may isang makabuluhang epekto sa paglitaw ng propulsyon system at sa buong spacecraft. Ang isang tumatanggap na antena ng malaki laki ay nagiging isang kailangang-kailangan na katangian.

Ang isang tinatayang pag-uuri ng mga jet engine na may panlabas na mapagkukunan ng electromagnetic radiation ay ipinapakita sa Fig. 8. Isaalang-alang muna natin ang lahat ng mga sistema ng propulsyon na may likas na mapagkukunan ng radiation - ang Araw. Ang radiation nito ay maaaring magamit upang lumikha ng thrust sa dalawang bersyon: 1) kapag nagko-convert ng solar radiation energy sa elektrikal na enerhiya (halimbawa, gamit ang mga solar panel) kasama ang kasunod na paggamit nito upang mapatakbo ang mga electric jet engine; 2) gamit ang presyon ng electromagnetic radiation (ang mga system ng traksyon na tinatawag na solar sail ay batay sa prinsipyong ito).

Fig. 8. Mga uri ng reactive propulsion system (RDS) na may panlabas na mapagkukunan ng electromagnetic radiation

Solar layag. Ang kakanyahan ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang mga system, mula sa pangalan na kung saan ang brigantine at caravels ay huminga nang romantiko, sa katunayan ay katulad ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng layag. Sa kasong ito, ang spacecraft ay may isang lubos na binuo na ibabaw na nabuo ng isang manipis na film ng salamin. Ang Solar radiation, bumabagsak na patayo sa ibabaw ng pelikula at sumasalamin mula rito sa isang salamin, ay lumilikha ng isang tulak na patayo rin sa ibabaw ng pelikula. Sa bahagyang pagsipsip ng radiation, ang direksyon ng thrust ay gagawa ng isang tiyak na anggulo sa ibabaw na ito, at sa pamamagitan ng orienting ng layag, ang tulak ay maaaring makuha sa nais na direksyon.

Ang mga kalamangan ng naturang mga sistema ng traksyon ay halata: hindi nila kinakailangan ang pagkonsumo ng alinman sa enerhiya o nagtatrabaho likido. Gayunpaman, upang makakuha ng sapat na pagpabilis, kinakailangang gumamit ng isang napaka manipis na pelikula upang ang ratio ng layag na lugar sa masa ng barko kasama ang layag ay sapat na malaki. Ang layag, ayon sa mga modernong konsepto, ay malaki rin. Kaya, halimbawa, upang lumikha ng isang tulak ng 1 kgf para sa isang patakaran ng pamahalaan na matatagpuan sa layo na 1 AU mula sa Araw. mula sa (150 milyong km), kinakailangan na magkaroon ng isang layag na lugar ng 3 · 10 5 m 2.

Gayunpaman, ang gawain ng paglikha ng mga naturang istraktura na may katanggap-tanggap na mga katangian ng masa ay totoong totoo para sa modernong agham at teknolohiya. Sa partikular, sa Estados Unidos, ang iba't ibang mga uri ng solar sail ay isinasaalang-alang na may kaugnayan sa pagbuo ng isang spacecraft na idinisenyo upang lumipad sa kometa ni Halley. Ang isa sa mga pinaka-promising tulad ng mga disenyo ng layag - ang "solar gyroscope" - ay ipinapakita sa Fig. 9. Ang "gyroscope" na ito ay binubuo ng 12 talim 7.4 km ang haba at 8 m ang lapad, ang bawat talim na may bigat na 200 kg; upang magbigay ng ilang tigas sa mga blades tuwing 150 m, "slats" ay ibinigay. Ayon sa mga kalkulasyon, isang katulad na layag sa layo na 1 AU. Iyon ay, mula sa Araw ay dapat magbigay ng isang tulak na 0.5 kgf. Sa tulong ng layag, ang spacecraft, kapag nalulutas ang problema ng paglipad sa komet ni Halley, ay sasabihin sa bilis na 55 km / s.

Fig. 9. Ang isa sa mga posibleng disenyo ng isang solar sail ay isang "solar gyroscope".

Ayon sa paunang mga pagtatantya, upang maging posible ang proyekto, ang kapal ng pelikulang bumubuo ng layag ay dapat na tungkol sa 0,0025 mm, at ang tiyak na grabidad ay dapat na tungkol sa 3 g / m 2. Samakatuwid, ang pangunahing kahirapan sa pagpapatupad ng proyekto ay ang pagpili ng materyal sa pelikula.

Bilang karagdagan sa nabanggit na paglipad sa kometa ni Halley, ang paggalaw ng malalaking karga sa pagitan ng mababa at geostationaryong mga orbit at paghahatid ng lupa ng Martian sa Earth ay isinasaalang-alang bilang mga posibleng operasyon sa paggamit ng isang solar sail. Ang paggamit ng isang solar sail para sa mga flight sa mga panlabas na planeta ay itinuturing na hindi praktikal.

Mga makina ng laser jet.Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga laser jet engine ay batay sa isang kilalang katotohanan - ang posibilidad ng materyal na pagsingaw sa ilalim ng impluwensya ng laser radiation. Mabilis na nangyayari ang pagsingaw at humahantong sa pagbuo ng isang supersonic jet kapag ang lakas ng pagkilos ng bagay sa ibabaw ng isang sangkap ay may isang mataas na density. Sa kahit na mas mataas na daloy, ang singaw ay maaaring ma-ionize, na nagbibigay ng isang napakataas na tukoy na salpok. Ang dami ng paggalaw ng jet ay gumagawa ng tulak sa parehong paraan tulad ng sa kaso ng isang maginoo na jet engine. Ang ideya ng paggamit ng enerhiya ng mga laser na nakabatay sa lakas na ground-ground para sa paglulunsad ng isang artipisyal na satellite sa orbit ay ipinasa ni A. Kantorovits noong 1971-1972.

Sa prinsipyo, pinagsasama ng isang laser engine ang napakataas na tukoy na salpok na natagpuan sa mga makina ng nuklear at kuryente na may mataas na ratio ng thrust-to-weight na may pagiging maaasahan na likas sa mga fuel engine na kemikal. Ang mga mataas na halaga ng tiyak na salpok ay maaaring makamit, dahil bilang isang resulta ng pagsipsip ng radiation ng gumaganang likido, nabuo ang isang plasma na may mataas na temperatura. Ang isang malaking ratio ng masa ng payload sa masa ng rocket ay natiyak ng katotohanan na ang mapagkukunan ng enerhiya ay matatagpuan sa Earth.

Ang pagsasakatuparan ng mga pangunahing kalamangan ay nakasalalay, siyempre, sa solusyon ng dalawang problema. Una, ang pagpapadala ng isang makapangyarihang laser beam na may napakaliit na anggulo ng pagkakaiba-iba ay dapat na matiyak, at, pangalawa, ang paglikha ng mga malalaking laser na ma-access sa teknolohiya at pang-ekonomiya at kinakailangan ng kanilang mga power supply.

Sa kasalukuyan, maraming pamamaraan ng pagkuha ng itulak batay sa paggamit ng laser radiation ay isinasaalang-alang. Ang isa sa mga ito, halimbawa, ay ang mabilis na pagsingaw ng solidong gasolina, na sumisipsip ng radiation, na nagreresulta sa isang jet ng mainit na singaw. Kung, bilang karagdagan, ang singaw ay sumisipsip ng bahagi ng enerhiya ng radiation ng laser, pagkatapos ay maaaring makuha ang temperatura na 5000 - 12,000 K. Sa kasong ito, ang panloob na ibabaw ng rocket nozzle ay isang parabolic reflector, upang ang nozela ay sabay na nagsisilbing salamin para sa laser radiation at isang nguso ng gripo para sa mga papalabas na gas.

Ang parabolic reflector ay tumatanggap ng isang laser beam na may isang density ng lakas na mas mababa kaysa sa maximum na pagkilos ng bagay na dumadaan sa himpapawid nang walang pagbaluktot at itinutuon ito sa isang solidong fuel rod na nakatuon. Kaya, ang sumingaw na gasolina ay dumadaan sa rehiyon ng laser radiation na may mataas na intensidad (10 7 - 10 9 W / cm 2) at nagpainit hanggang sa mataas na temperatura. Pagkatapos ang gas, na pinainit sa isang mataas na temperatura, lumalawak, at ang init na enerhiya nito ay ginawang enerhiya na gumagalaw. Ang nasabing sistema ay nagbibigay ng isang mas mataas na tukoy na itulak kaysa sa isang simpleng sistemang sumisingaw.

Upang mailunsad ang mga rocket na may isang kargamento na hindi hihigit sa 1 tonelada sa isang geocentric orbit, ang isa sa mga proyekto ay nagmumungkahi na gumamit ng pulsed carbon dioxide laser. Ang mga nasabing laser ay maaaring makagawa ng mga light pulso na may isang pagkakaiba-iba ng sinag na mas mababa sa 0.2 "at isang tagal ng maraming milliseconds.

Ayon sa paunang pagtatantya, ang gastos ng paglulunsad ng isang 1 kg na kargamento sa isang malapit sa lupa na orbit gamit ang isang ground-based na pag-install ng laser ay halos $ 50. malapit sa lupa na orbit. Ang kabuuang enerhiya na ibinibigay sa engine sa panahon ng paglulunsad ng rocket sa orbit ay proporsyonal sa produkto ng lakas ng pinagmulan at ng oras ng paglulunsad. Para sa parehong masa ng kargamento, halos malaya ito sa oras ng paglulunsad. Nangangahulugan ito na sa pamamagitan ng pagdaragdag ng oras ng paglulunsad, posible na bawasan ang lakas ng mapagkukunan at, sa kabaligtaran, sa pamamagitan ng pagtaas ng lakas ng mapagkukunan, upang mabawasan ang oras ng paglulunsad ng rocket sa orbit.

Ang pinakamaliit na lakas ng laser ay maaaring nasa pagkakasunud-sunod ng 200-300 MW kung ang rocket ay pinabilis para sa isang mahabang tagal ng panahon, ngunit ito rin ay humahantong sa isang pagtaas sa acceleration zone - ang maximum na distansya na dapat maglakbay ang laser beam upang maabot ang tagatanggap ng rocket. Upang mapanatili ang isang mataas na kahusayan ng paglipat ng enerhiya na may pagtaas ng distansya, kinakailangan, tulad ng nabanggit na, alinman upang mabawasan ang pagkakaiba-iba ng sinag, o upang madagdagan ang laki ng tumatanggap na aparato sa rocket. Ang unang pagpipilian ay nangangailangan ng pinabuting mga optika ng laser, ang pangalawa ay humahantong sa isang pagtaas sa pag-drag ng rocket. Ang tinatayang pagtitiwala ng lakas ng laser sa haba ng acceleration zone para sa paglunsad ng system, na tinitiyak ang paghahatid ng 1 toneladang payload sa orbit, ay ipinapakita sa Fig. sampu

Fig 10. Tinatayang pagpapakandili ng katangian ng lakas ng laser sa haba ng pagbilis kapag natanggal ang isang kargamento na may bigat na 1 t

Ang isang tampok ng inilarawan na proyekto ay ang paggamit ng enerhiya ng isang reaksyon ng kemikal kasama ang enerhiya ng laser radiation upang magpainit ng gumaganang likido. Nagsisimula ang ikot ng engine sa pag-aapoy ng gasolina at pagbibigay ng isang ilaw na pulso. Ang ilaw pulso ay gumagawa ng karagdagang pag-init ng gumaganang likido, na nagreresulta sa pagbuo ng isang plasma na may temperatura na humigit kumulang 20,000 K, na nagpapalawak at nagpapalabas ng gas mula sa makina nguso ng gripo. Matapos iwanan ng gas ang nguso ng gripo, isang bagong ilaw na pulso ang ibinibigay, ang gasolina ay nag-apoy, at ang buong pag-ikot ay naulit ulit.

Ang tagal ng itulak ng makina ay nakasalalay sa tagal ng ilaw na pulso. Kaya, halimbawa, upang lumikha ng thrust para sa 800 s (ang presyon ng gas sa rocket base ay umabot sa 3 MPa), kinakailangang mag-apply ng isang ilaw na pulso na may density ng pagkilos ng lakas na 2 · 10 7 W / cm 2 at isang tagal ng 10 -6 s, habang ang bilis sa pagtatapos ng pagbilis ay aabot sa 8 km / s. Dahil ang tulak ay palaging patayo sa exit ng nozzle ng engine, ang direksyon ng laser beam ay hindi kailangang sumabay sa direksyon ng paayon axis ng rocket.

Ang isa pang paraan ng paglikha ng tulak, gamit ang pagsipsip ng radiation ng laser, ay angkop para sa pagpapabilis ng isang spacecraft sa seksyon ng himpapawid ng tilapon. Iminungkahi ito ng isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa FIAN sa ilalim ng pamumuno ng AM Prokhorov noong 1973. Sa bersyon na ito, ang radiation na walang makabuluhang pagsipsip ay dumadaan sa himpapawid at tumatama sa isang parabolic na sumasalamin sa ibabaw, na matatagpuan sa buntot na seksyon ng sasakyang panghimpapawid mahigpit na konektado dito. Ang tindi ng radiation sa pokus na rehiyon ng ibabaw na ito ay dapat lumampas sa threshold kung saan may isang electrical breakdown ng hangin na matatagpuan doon. Ang tulak ay nangyayari nang hindi gumagamit ng anumang iba pang gasolina maliban sa hangin sa atmospera. Kung ang isang pagbabago sa hangin ay ibinibigay sa pagitan ng mga pulso ng laser, ang engine ay gumagana tulad ng isang laser pulsating jet engine.

Fig. 11. Laser pulsating VRM: 1 - parabolic shell na may isang pinakintab na panloob na ibabaw, 2 - pokus ng paraboloid, 3 - air breakdown, 4 - light detonation wave, 5 - laser beam

Paglalarawan ng iskema ng isang pulsating laserm air-jet engine ay nagbibigay ng fig. 11. Ang laser beam na nakakaakit sa pinakintab na panloob na ibabaw ay nakatuon upang makabuo ng isang stream ng high intensity. Ang susunod na pagkasira ng hangin ay bumubuo ng isang shock wave, na kumakalat patungo sa exit ng nozel. Bukod dito, ang lahat ng mataas na presyon ng gas sa likod nito ay nabago sa isang puwersa na kumikilos sa mga pader ng nguso ng gripo, ibig sabihin, tulak.

Makina ng Laser MHD. Bilang bahagi ng trabaho sa pagtatasa ng mga nangangako na engine para sa isang solong-yugto na barko ng transportasyon sa Estados Unidos, isinagawa ang mga pag-aaral upang lumikha ng isang MHD engine na gumagamit ng isang laser. Ang pangunahing bentahe ng naturang engine, sa paghahambing sa isang laser air-jet engine, ay dahil sa pagbilis ng medium ng pagtatrabaho sa tulong ng mga pwersang electrodynamic, posible na makakuha ng mataas na bilis ng pag-agos ng jet stream. Ang plasma na nakuha mula sa hangin sa atmospera ay ginagamit bilang isang medium ng pagtatrabaho; mapagkukunan ng enerhiya - mga generator ng laser ng mga orbital o ground station na kung saan gumagalaw ang transportasyon sa kalawakan.

Ang MHD engine ng isang transport spacecraft na may isang cross-sectional area na katumbas ng cross-sectional area ng Saturn-5 na sasakyang panghimpapawid ay may isang laser radiation receiver sa harap, na sinusundan ng isang anular na paggamit ng hangin. Mula sa pag-inom ng hangin, ang hangin ay pumapasok sa silid ng ionization, kung saan, sa ilalim ng impluwensya ng laser radiation, ito ay na-ionize at nabago sa siksik na plasma. Ang pangunahing bahagi ng laser radiation ay hindi hinihigop sa nagresultang plasma, ngunit makikita sa mga dingding, kasama ang mga converter ng laser radiation sa kasalukuyang kuryente na inilalagay. Ang nabuong elektrisidad ay ginagamit upang lumikha ng tulak, katulad ng kung paano ito ginagawa sa end-face plasma engine: ang plasma ay pinabilis ng puwersa na nagreresulta mula sa pakikipag-ugnay ng isang kasalukuyang kuryente na may sariling magnetic field. Ang isang jet ng plasma na ibinuga mula sa makina ay lumilikha ng jet thrust.

Ang pagtatasa ng mga parameter ng pagpapatakbo ay isinasagawa kaugnay ng halaga ng orbital mass ng transport spacecraft na 22 t: kasalukuyang 360 kA - sa ground level, 600 kA (maximum) - sa maximum thrust para sa bilis ng paglipad na 500 m / s at sa bilis ng orbital na 280 m / s, bilis ng pag-agos ng isang stream ng jet na sisingilin ng mga maliit na butil ilang daang metro bawat segundo malapit sa Earth at 460 km / s sa orbit. Ang lakas ng radiation ng laser ay mabilis na tumataas sa 1.35 GW habang pinabilis ang spacecraft hanggang sa maabot ang bilis ng paglipad na 750 m / s, at mula sa bilis ng paglipad na halos 1.5 km / s tumaas ito nang linearly sa 3.75 GW sa orbital flight bilis

Motor na electronagnetic resonator. Hindi tulad ng dati nang itinuturing na mga circuit ng engine, ang engine na ito ay walang gumaganang likido, o sa halip, ang electromagnetic radiation ay gumaganap nito. Naisaalang-alang na namin ang posibilidad ng paggamit ng presyon ng electromagnetic radiation upang lumikha ng thrust sa mga sistema ng solar na uri ng layag at nalaman na kapag gumagamit ng kahit na tulad ng isang halos walang limitasyong mapagkukunan ng electromagnetic na enerhiya bilang Araw, ang posibleng halaga ng thrust ay maraming kilogrammil

Posible bang umasa sa pagkuha ng isang kapansin-pansin na tulak dahil sa presyon ng electromagnetic radiation kapag gumagamit ng isang artipisyal na mapagkukunan ng radiation (halimbawa, isang laser o isang malakas na generator ng mga electromagnetic na alon sa saklaw ng microwave)?

Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang proseso ng paglikha ng tulak dahil sa presyon ng electromagnetic radiation. Hayaan ang isang pag-agos ng electromagnetic radiation na may sapat na mataas na density bawat lugar ng yunit na mahulog sa ibabaw. Kung ang lahat ng kapangyarihang ito ay maaaring gawing thrust, ang halaga ng huli na may sapat na binuo na ibabaw para sa pagtanggap ng radiation ay maaaring maging makabuluhan. Gayunpaman, ang proseso ng pag-convert ng enerhiya ng electromagnetic radiation sa kinetic energy ng spacecraft ay may tampok na tanging isang labis na walang gaanong bahagi ng enerhiya ng insidente (katulad W/ckung saan W - daloy ng enerhiya; mula sa - ang bilis ng ilaw) ay nabago sa lakas na gumagalaw ng spacecraft.

Ang natitirang enerhiya ay muling hindi na nakuha sa kalawakan. Kung ang enerhiya na ito ay maaaring gawin upang paulit-ulit na mahulog sa parehong ibabaw, posible na madagdagan ang kahusayan ng pag-convert ng enerhiya ng electromagnetic radiation sa kinetic energy ng paggalaw ng spacecraft. Ang ideyang ito ay napagtanto sa isang electromagnetic resonator motor.

Ang isang diagram ng eskematiko ng isang electromagnetic resonator motor (EMRM) ay ipinapakita sa Fig. 12. Ang pagpabilis ng spacecraft ay isinasagawa dahil sa presyon ng electromagnetic radiation sa isang bukas na resonator na nabuo ng mga salamin 2, 3, sa salamin ng spacecraft.

Ang pumping ng electromagnetic radiation ng pinagmulan 1 sa resonator ay isinasagawa sa pamamagitan ng balbula 4. Ang presyon ng electromagnetic radiation sa resonator ay maraming beses na mas mataas kaysa sa radiation pressure ng pinagmulan (dahil sa naipon ng electromagnetic radiation sa resonator). Ang pagpabilis ng spacecraft ay nagpapatuloy hanggang sa kumpletong pagpapalambing ng electromagnetic oscillations sa resonator pagkatapos patayin ang mapagkukunan 1. Sa kawalan ng pagkalat at mga pagkalugi sa mga salamin at daluyan, ang enerhiya ng electromagnetic oscillations ay dapat na ganap na magbago sa kinetic energy ng ang spacecraft.

Ipinapalagay ng system ng propulsyon na ang isang nakatigil na mapagkukunan at isang spacecraft ay may mga salamin na mahigpit na nakatuon sa bawat isa. Pinapayagan nito ang maramihang paggamit ng pulso ng mga alon na sumasalamin ng halili mula sa bawat salamin upang madagdagan ang momentum ng spacecraft. Ito ay dahil sa paulit-ulit na paggamit ng pulso ng mga photon, na naglilipat ng isang maliit na bahagi ng lahat ng enerhiya sa spacecraft na may bawat pagmuni-muni mula sa gumagalaw na salamin nito, na isang mataas na koepisyent ng conversion ng enerhiya ng electromagnetic oscillations sa kinetic energy ng nakamit ang spacecraft, na kung saan ay isang seryosong bentahe ng EMJE sa iba pang mga uri ng makina na gumagamit ng pressure electromagnetic radiation. Sa parehong oras, dapat pansinin na mayroong maraming mga paghihirap sa teknolohikal na dapat mapagtagumpayan kung ang pamamaraan na ito ay ipinatupad.

Fig. 12. Scagram diagram ng isang electromagnetic resonator engine: 1 - isang mapagkukunan ng electromagnetic radiation, 2 - isang salamin ng isang pag-install sa lupa, 3 - isang salamin ng isang sasakyang panghimpapawid 4 - isang balbula, 5 - isang spacecraft

Ipinapakita ng pagtatasa ng EMPE scheme na ang pangunahing mga parameter ng propulsyon system ay natutukoy ng mga katangian ng mga salamin, ang mapagkukunan ng radiation, at ang kawastuhan ng magkakasamang orientation ng nakatigil na pag-install at ang spacecraft. Kaugnay nito, ang kahusayan ng EMRD ay natutukoy pangunahin sa pamamagitan ng maximum na pagtanggal ng aparato d, kung saan ang kadahilanan ng conversion ay sapat pa rin. Maipapakita na ang maximum na kahusayan ng paghahatid ng kuryente sa pagitan ng dalawang salamin sa pamamagitan ng electromagnetic radiation ay nakasalalay lamang sa parameter?:? \u003d d/R 1 R 2, saan R 1 R 2 - ang mga sukat ng mga salamin. Para sa< 1 КПД передачи может быть равным практически 100 %. С увеличением расстояния эффективность ЭМРД резко падает, как только перестает выполняться это условие.

Ang mga kinakailangan para sa kahusayan sa paghahatid ay medyo mahigpit. Halimbawa, na may kabuuang kahusayan ng system na 10%, ang minimum na pinapayagan na kahusayan sa paghahatid ay 99.9%. Gayunpaman, tandaan na ang 10% ay isang napakataas na kinakailangan para sa pangkalahatang kahusayan ng system. Sa tradisyunal na pamamaraan ng paglulunsad ng isang spacecraft sa orbit gamit ang mga likidong rocket engine, ang kabuuang kahusayan ng pag-convert ng enerhiya ng kemikal ng gasolina sa kinetic energy ng spacecraft ay 2-3% lamang. Dahil sa kaso ng isang EMRE, ang mapagkukunan ng enerhiya ay matatagpuan sa labas ng spacecraft, kahit na ang isang bahagyang pagbawas sa kabuuang kahusayan ng conversion na may kaugnayan sa halagang ito ay lubos na tatanggapin.

Ultra-mataas na dalas ng mga jet engine ng plasma. Ang mga iskema ng paggalaw batay sa panlabas na mapagkukunan ng electromagnetic radiation, pangunahin na gumagamit ng mga laser bilang isang generator, ay napag-usapan dati. Alinsunod dito, ang mga sumasabog na dalas ng mga ganitong uri ng mga generator ay nakahiga sa infrared at nakikita na mga saklaw. Ang mga haba ng daluyong na naaayon sa mga dalas na ito ay nag-iiba mula sa 0.3 hanggang 15 microns, at bagaman ang mga sukat ng mga antena na kinakailangan upang mabuo ang mga beam na may mababang pagkakaiba-iba ay daan-daang libo o kahit milyun-milyong mga haba ng daluyong, ang ganap na sukat ay hindi lalampas sa ilang metro.

Ang posibilidad na mapagtanto ang maliit na magkakaibang mga beam na may maliit na sukat ng antena ay isa sa mga dahilan para sa malapit na pansin sa nakikita at infrared na mga saklaw ng haba ng daluyong, at sa hinaharap sa ultraviolet at X-ray radiation upang maipatupad ang mga sistema ng propulsyon batay sa panlabas na mapagkukunan ng enerhiya . Gayunpaman, ayon sa kasaysayan, ang mga panukala para sa paggamit ng electromagnetic radiation upang lumikha ng tulak ay naiugnay sa microwave radiation. At maaaring napakahusay nito, sa kabila ng isang bilang ng mga pakinabang ng mga saklaw na optikal at infrared, ang paunang pagpapatupad ng mga motor na may panlabas (artipisyal) na mapagkukunan ng enerhiya ay isasagawa sa saklaw ng microwave.

Ang isa sa mga posibilidad para sa pag-convert ng enerhiya ng microwave sa enerhiya ng traksyon ay ang pagpapakilala ng lakas ng microwave sa isang mataas na ionized plasma sa dalas ng resonance ng cyclotron (ibig sabihin, sa dalas kung saan umiikot ang mga electron sa paligid ng mga linya ng magnetic field). Kapag ang dalas ng microwave radiation at dalas ng resonance ng cyclotron ay nag-tutugma, isang matinding paglipat ng enerhiya ng electromagnetic na alon sa mga electron ng plasma ay nangyayari. Sa proseso ng mga banggaan sa pagitan ng mga electron at ions, ang bahagi ng enerhiya ng mga electron ay inililipat sa mga ions, bilang resulta, tumataas ang temperatura ng plasma, at ang radiation ng microwave, na dumadaan dito at nagbibigay ng lakas, nabubulok. Ang kinakailangang magnetic field B ay nabuo sa panlabas na bahagi ng accelerator.

Fig. 13. Ultrahigh-frequency jet engine: 1 - waveguide, 2 - half-wave dielectric window, 3 - solenoid, 4 - gumaganang fluid injection

Ang isang posibleng pag-aayos ng mga elemento ng isang space microwave engine ay ipinapakita nang iskematiko sa Fig. 13. Ang nasabing motor ay mahalagang binubuo ng isang waveguide, isang solenoid at isang window na transparent sa mga electromagnetic na alon kung saan pumapasok ang microwave radiation. Naghahain ang bintana upang maiwasan ang backflow ng mga gumagalaw na maliit na butil patungo sa pinagmulan ng microwave. Ang accelerator ay nagsasama ng isang gumaganang sistema ng iniksyon na likido (gasolina), pati na rin ang mga paraan para masiguro ang isang pare-pareho na lakas ng magnetic field (upang makuha ang pagkakataon ng dalas ng radiation at dalas ng cyclotron sa puwang ng pakikipag-ugnayan). Sa isang tuluy-tuloy na antas ng kuryente ng pagkakasunud-sunod ng 1 kW o higit pa, ang pag-iiba ng radiation ng microwave ay naging sapat para sa kumpletong pag-ionize ng na-injected na likidong nagtatrabaho at para maibahagi ang kinakailangang lakas na gumagalaw sa plasma.

Ang mga pakinabang ng ganitong uri ng pagpabilis ng plasma ay dahil sa walang electrod na istraktura ng accelerator at ang kumpletong kawalan ng mga gumagalaw na bahagi. Kaya, maaari itong asahan sa prinsipyo na ang makina ay mailalarawan sa pamamagitan ng sukdulan ng pagiging simple ng disenyo at tibay. Mababang-lakas na mga motor na microwave ( R < 100 кВт) могут найти применение в недалеком будущем, после того как в них будут внесены некоторые технические усовершенствования. Использование же СВЧ-двигателей для создания основной тяги (R \u003e 100 kW sa tuloy-tuloy na mode) ay magiging posible kung ang mga sistema ng paghahatid ng enerhiya na gumagamit ng mga microwave beam (satellite solar power plant) ay ipinatupad.

Mga prospect para sa paglikha ng mga makapangyarihang mapagkukunan ng electromagnetic radiation. Ang kumplikadong mga problemang panteknikal na dapat lutasin kapag lumilikha ng isang propulsyon space system na may panlabas na mapagkukunan ng electromagnetic radiation ay malapit na magkaugnay sa mga problemang kinakaharap ng iba pang larangan ng agham at teknolohiya, pati na rin ng mas pangkalahatang mga problema.

Tulad ng alam mo, ang mga laser ay nilikha nang walang anumang koneksyon sa mga problema sa kalawakan, at sa loob ng higit sa 10 taon ay walang ideya na gamitin ang mga ito bilang isang elemento ng mga sistema ng pagpapalawak ng espasyo. Ang pag-unlad ng teknolohiyang laser, na binubuo ng paglago ng pinapalabas na lakas, ang pagbuo ng maraming at mas maraming mga bagong saklaw, ang pagpapabuti ng mga katangian, atbp, ay naging at nangyayari nang mabilis. Sapat na sabihin na ang lakas ng radiation ng pinakamahusay na mga modernong laser ay 10 6 - 10 8 beses na mas mataas kaysa sa radiation power ng mga unang laser. Ang nasabing pag-unlad, na kapansin-pansin na nakabalangkas sa pagtatapos ng dekada 60, ginawang posible na isaalang-alang ang mga laser bilang potensyal na malakas na mapagkukunan ng isang uri ng enerhiya na maginhawa para sa maraming mga layunin - mga saklaw ng electromagnetic, ilaw, infrared at ultraviolet (ngayon ang spectrum na ito ay pinalawak higit pa).

Noon ipinanganak ang ideya upang magamit ang mga laser upang mapabilis ang mga missile, na inihanda ng buong maikling kasaysayan ng pag-unlad ng teknolohiyang laser. Sa kabilang banda, ang isyu ng paggamit ng mga panlabas na mapagkukunan ng enerhiya ay lumago din sa teknolohiyang puwang, kung saan ito ay paulit-ulit na itinaas at tinalakay, na nagsisimula sa mga gawa ng KE Tsiolkovsky, FA Tsander at iba pang mga tagasunud ng cosmonautics.

Sa mga tuntunin ng pag-convert ng enerhiya ng electromagnetic radiation sa kinetic energy ng gumaganang likido, ang tanong ay inihanda sa pamamagitan ng pagtatrabaho sa pagpainit ng plasma na may microwave radiation at ang mga unang eksperimento sa paglikha ng mga engine na gumagamit ng electromagnetic energy upang lumikha ng tulak.

Ang mga ideya ay ipinanganak sa iba't ibang paraan: ang ilan ay lilitaw nang matagal bago ang posibilidad ng pagpapatupad, at kung minsan ay nagsasagawa pa rin ng mga naka-target na eksperimento upang subukan ito. Ang pagpapatupad ng iba, sa paghusga sa pangkalahatang antas ng pag-unlad ng agham at teknolohiya, ay maaaring magsimula nang mas maaga kaysa sa kanilang paglitaw. Ang ideya ng paggamit ng mga laser at iba pang makapangyarihang mapagkukunan ng electromagnetic radiation sa mga system ng propulsyon sa kalawakan ay hindi maunahan ng kurso ng mga kaganapan o huli. Ang pagsilang nito ay halos sumabay sa paglitaw ng mga pagkakataon upang maisakatuparan ang gawaing naglalayong ipatupad ang ideyang ito.

Ang problema ng paglulunsad ng spacecraft sa orbit ngayon ay nasa kantong ng maraming mga lugar ng pisika at teknolohiya: mga space engine, laser, pakikipag-ugnay ng radiation sa bagay, mekanika, pagtanggap at paghahatid ng mga makapangyarihang poste ng electromagnetic radiation, atbp. Ang bawat isa sa mga lugar na ito ng ang agham at teknolohiya ay may maraming mga application, at samakatuwid, ang pag-unlad sa pag-unlad ng mga ideya para sa laser injection ay natutukoy hindi lamang (at sa paunang yugto at hindi gaanong marami) ng mga parameter ng mga pang-eksperimentong aparato, kundi pati na rin ng mga katangiang taglay ng ang mga elemento na kasama sa mga system para sa iba pang mga layunin.

Kaugnay nito, nais kong tandaan ang gawain na sa hinaharap ay makakahanap ng direktang aplikasyon sa mga system na may remote power supply ng spacecraft. Pag-uusapan pa namin ang tungkol sa mga planta ng kuryente sa kalawakan. Ang isyu ng paglikha ng mga satellite solar power plant (SPS) ay seryosong isinasaalang-alang mula pa noong unang bahagi ng 70, nang malinaw na mayroong mga seryosong limitasyon sa kakayahang matugunan ang mga pangangailangan ng enerhiya ng karamihan sa mga bansa mula sa mga mapagkukunan ng fossil. Krisis sa Enerhiya sa mga Bansang Kanluranin 1973-1974 nagbigay ng isang karagdagang lakas sa pagpapatupad ng problemang ito.

Ayon sa mga ideya na binuo sa proseso ng pagtalakay sa mga posibilidad ng paglikha ng SSE, ang huli ay magiging patag na mga patlang ng solar baterya o iba pang mga tatanggap ng solar radiation na may mga lugar na daan-daang square square, na inilagay sa geostationary o highly elliptical orbits at - patuloy na nakatuon sa Araw. Ang bahagi ng solar na enerhiya na bumabagsak sa mga tumatanggap (15-20%) ay ginawang elektrikal na enerhiya. Sa isang lugar na 100 km 2, ang kabuuang lakas ng kuryente ng naturang planta ng kuryente, na inilagay sa orbit ng isang artipisyal na satellite ng Earth, ay magiging 15-20 GW, ibig sabihin, ang kapasidad na 4-5 hydroelectric power plant ng Ang uri ng bratsk ay mayroon. Inaasahang masusukat ang masa ng SSE sa sampu-sampung libo-libong tonelada.

Ang isang seryosong problema ay ang paghahatid ng enerhiya na natanggap sa SSP sa mga mamimili na matatagpuan sa distansya hanggang sa sampu-sampung libo ng mga kilometro mula sa planta ng kuryente. Ang isang mahusay at praktikal na tanging paraan ng paglilipat ng enerhiya na natanggap sa SSP ay paghahatid sa pamamagitan ng direksyong electromagnetic radiation. Sa una, para sa hangaring ito ay dapat itong gumamit ng isang sistema ng paghahatid ng enerhiya na microwave na may haba ng haba ng 10-12 cm. Ang pagpili ng saklaw na ito ay hindi sinasadya. Ito ay may isang bilang ng mga kalamangan, kabilang ang transparency ng ionosphere at himpapawid para sa mga electromagnetic na alon (kabilang ang maulap na panahon at ulan), isang mahusay na binuo na diskarte na may kakayahang magbigay ng isang mataas na kahusayan ng pag-convert ng direktang de-kuryenteng kasalukuyang sa lakas ng microwave, atbp

Gayunpaman, ang mahusay na paghahatid ng enerhiya nang walang pagkawala sa distansya ng 40,000 km (ibig sabihin, mula sa isang mataas na elliptical o geostationary orbit sa Earth) ay nangangailangan ng isang puwang na nagpapadala ng antena na 1 km at isang terrestrial na tumatanggap ng antena na 10-15 km sa kabuuan. Kaugnay nito, mas maraming interes ang ipinapakita sa mga system ng paglipat ng enerhiya gamit ang laser radiation.

Kung ang enerhiyang elektrikal ay ginawang laser radiation, kung gayon ang transmiter ng laser (sa isang haba ng haba ng 10.6 microns) ay dapat magkaroon ng isang nagpapadala na antena na may diameter na 31 m, at ang mga sukat ng tumatanggap na antena sa Earth ay 31 x 40.3 m. Ang laser Ang sistema ay maaaring magpadala ng enerhiya hindi lamang sa Earth, kundi pati na rin sa iba pang mga satellite, pati na rin upang magbigay ng lakas sa mga propulsyon system ng sasakyang panghimpapawid at spacecraft. Kung para sa isang sistema ng microwave ang maximum na pinapayagan na pagkilos ng bagay na enerhiya ay hindi hihigit sa 23 MW / cm 2, pagkatapos ay para sa isang laser system na idinisenyo para sa isang lakas na 500 MW, ang maximum na nagliliaw na enerhiya na pagkilos ng bagay ay maaaring umabot sa 185 W / cm 2 nang walang pagtaas ng pagkalugi para sa pakikipag-ugnayan ng light beam na may kapaligiran.

Ang isa sa mga posibleng pagpipilian para sa isang sistema ng enerhiya sa laser ay ang paglulunsad ng isang SCE sa isang mababang-Earth sun-kasabay na orbit, ang kasunod na pagbabago ng solar enerhiya sa board sa laser radiation, at ang paglipat ng huli sa isa o dalawang mga relay satellite sa orbyong geostationary. At sa wakas, ang paghahatid ng laser radiation mula sa mga satellite na ito sa pagtanggap ng mga istasyon sa Earth.

Tandaan na ang pagsasaayos ng system ng kuryente na gumagamit ng mga relay satellite ay posible lamang kapag nagpapatakbo sa saklaw ng haba ng haba ng haba ng laser. Sa parehong oras, ang paglulunsad ng isang SSP sa isang mababang polar orbit (at hindi sa isang nakatigil o lubos na elliptical orbit, tulad ng sa orihinal na konsepto) ay nagbibigay-daan sa 6-10 beses na bawasan ang kabuuang dami ng karga, na dapat na ipasok sa isang sanggunian orbit upang matiyak ang paglikha ng isang SSP. Sa pangkalahatan, kapag gumagamit ng maraming promising mga teknikal na solusyon, ang mga system ng enerhiya ng laser ay maaaring magkaroon ng mga seryosong kalamangan sa mga system na tumatakbo sa saklaw ng microwave sa mga tuntunin ng mga katangian ng masa, sa mga tuntunin ng polusyon sa kapaligiran at gastos.

Ang pangkalahatang kahusayan ng naturang mga system ay maaaring umabot sa 8 - 12%, na medyo maihahambing sa pangkalahatang kahusayan ng mga micros system. Gayunpaman, hindi katulad ng mga microsoft system, ang mga laser system ay hindi all-weather, dahil ang laser radiation ay masisipsip kapag kumakalat sa mga ulap at mga zone ng pag-ulan. Ang isyu na ito, maliwanag, ay malulutas sa pamamagitan ng paglikha ng mga backup na pagtanggap ng mga istasyon, pati na rin sa pamamagitan ng paglalagay ng mga tanggapan ng pagtanggap sa mga lugar na may mababang posibilidad ng pag-ulan. Kapag gumagamit ng mga planta ng power space na laser bilang isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya para sa pagpabilis ng spacecraft at mga rocket, ang mga kundisyon ng panahon ay maaari lamang makaapekto sa seksyon ng atmospheric ng tilapon.

ENGINES NA GAMIT NG LABAS NA SOURCES NG TIMBANG

Sa halos lahat ng dati nang isinasaalang-alang na mga sistema ng propulsyon, ang masa mula sa kung saan ang rocket ay itinaboy (ang itinapon na masa) ay nakatuon sa gilid ng rocket. Upang maiimbak ang masa, kinakailangan ang mga tanke at ang kanilang sumusuporta na istraktura, na labis na nagdaragdag ng masa ng rocket, nililimitahan ang paglulunsad nito at binabawasan, na may isang ibinigay na mass reserve, ang katangian na bilis ng kargamento. Samakatuwid, natural, ang pagnanais na gumamit ng panlabas na masa sa mga rocket engine, katulad ng kung paano ito ginagawa sa land at air transport, kung alinman sa Earth mismo o ang kapaligiran nito ang ginamit bilang inaasahang masa.

Maraming pananaliksik ang nagawa sa paggamit ng himpapawid ng Daigdig para sa paglulunsad ng mga rocket mula sa ibabaw ng Daigdig. Sa parehong oras, inaasahan ang isang dobleng panalo. Una, ang oxygen sa hangin ay maaaring kumilos bilang isang ahente ng oxidizing para sa fuel na nakaimbak sa board ng rocket, na katumbas ng pagtaas ng kabuuang enerhiya na nakaimbak sa board ng rocket. Pangalawa, ang isang pagtaas sa dami ng itinapon na masa ay magbabawas ng bilis ng maubos, at, dahil dito, ang kahusayan ng thrust ay tataas sa paunang seksyon ng trajectory ng flight. Bilang karagdagan, sa isang naibigay na lakas ng engine, dahil sa karagdagang itinapon na masa, posible na dagdagan ang thrust at maglunsad ng mga rocket ng malalaking masa ng paglunsad.

Bilang isang mapagkukunan ng oxygen at karagdagang masa, malawak na ginagamit ang hangin sa modernong gas turbine at ramjet engine (VRM).

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng VRM ay ang hangin na pumapasok sa makina sa bilis ng sasakyang panghimpapawid ay nagdaragdag ng bilis nito dahil sa enerhiya na inilabas sa engine. Ang pagkakaiba-iba sa mga bilis ng hangin sa pasukan sa engine at sa exit mula rito, na pinarami ng daloy ng hangin, ay eksaktong katumbas ng itulak ng engine. Dahil para sa isang ibinigay na paglabas ng enerhiya at iba pang mga bagay na pantay-pantay, ang kamag-anak na pagtaas sa bilis ng hangin ay bababa, pagkatapos ay may pagtaas sa bilis ng sasakyang panghimpapawid, ang tulak ng VRM ay magkakasunod na mabawasan.

Ang mga paghihigpit sa bilis ng paglipad para sa mga makina na gumagamit ng isang panlabas na masa ay maaaring mabawasan nang malaki kung ang enerhiya ng mga reaksyong nukleyar ay inilapat, na ibinibigay sa hangin alinman nang direkta (tulad ng mga reaktor na gas-phase) o mula sa isang mapagkukunan ng kuryente. Sa unang kaso, ang pagtanggal ng mga produktong radioactive sa himpapawid ay magaganap, sa pangalawa, dahil sa maraming masa ng onboard power plant, naging imposible na magsimula mula sa ibabaw ng Earth. Samakatuwid, ang paggamit ng panlabas na masa sa mga naturang engine ay isinasaalang-alang lamang sa kalawakan.

Dahil sa mababang density ng bagay sa kalawakan, ang mga tradisyunal na iskema ng mga kolektor ng hangin sa anyo ng isang tubo na may kampanilya ay may katuturan lamang sa napakababang mga orbit (100-120 km). Para sa mas mataas na altitude, ang kahusayan ng pag-inom ng hangin ay maaaring makabuluhang tumaas sa pamamagitan ng pagbibigay ng motor sa isang mapagkukunang magnetic field (solenoid). Ang daluyan ng interplanetary ay isang ionized gas (plasma), at ang antas ng ionization ay tumataas sa distansya mula sa Earth, at, simula sa taas na 10,000 km, halos kumpletong ionization ang nangyayari.

Tulad ng naipahiwatig na, ang paggalaw ng mga particle ng plasma sa mga linya ng puwersa ng magnetic field ay hadlangan, at ang magnetic field ay maaaring gampanan ng isang funnel na nagdidirekta ng daloy ng mga singil na particle sa engine. Bilang isang resulta, ang mabisang lugar ng paggamit ng masa sa praktikal na maaabot na mga magnetic field ay maaaring tumaas ng maraming libong beses.

Halimbawa, para sa isang mapagkukunan ng magnetikong patlang sa anyo ng isang loop na may kasalukuyang 15 m ang lapad at isang magnetic field induction sa gitna ng 10 Tc, ang lugar na kung saan makokolekta ang daloy ng plasma ay halos 2 km 2 . Ang isang makina na may katulad na paggamit ng masa sa mababang mga orbit sa isang bilis ng maubos na 100 km / s ay maaaring lumikha ng isang tulak ng 2 kgf at ubusin ang 200 kW ng lakas upang lumikha ng thrust.

Ang mga nasabing makina ay maaaring maging angkop para sa pagpapatakbo ng transportasyon sa pagitan ng mga orbit na may mga altitude mula 300 hanggang 10,000 km. Sa itaas, ang density ng daluyan ay bumagsak nang matalim, at sa interplanetary space ang konsentrasyon ng mga maliit na butil ay 10 cm –3 lamang, na tumutugma sa isang density ng 10 –20 kg / m 3. Upang maiisip ang gayong antas ng pagkabihirang bagay, gamitin natin ang matalinhagang paghahambing ng tanyag na astronomong Ingles na si J. Jeans: "Sa isang pagbuga, ang isang langaw ay maaaring punan ang isang buong katedral ng may ganitong kapal."

Ang daloy ng masa sa pamamagitan ng makina, syempre, tataas ng pagtaas ng bilis ng rocket, ngunit sa parehong oras, sanhi ng pagtaas ng daloy ng enerhiya sa isang pare-pareho na lakas ng magnetikong patlang, ang mabisang laki ng magnetikong paggamit ay bumaba. Bilang isang resulta, ang pagkonsumo ng masa ay lalago lamang sa proporsyon sa cubic root ng bilis.

Kung ang makina, na nilagyan ng isang magnetic mass pickup, ay pulos ionic (nang walang bayad para sa pagsingil ng mga ejected particle), kung gayon ang ilang pagtaas sa panlabas na pagkilos ng bagay ay posible dahil sa paglitaw ng isang electric charge sa rocket. Halimbawa, kung pinapabilis ng makina ang mga positibong sisingilin na mga ions, pagkatapos ay nakakakuha ito ng isang negatibong pagsingil at nagsimulang akitin ang mga ions ng kalawakan. Ang mga ion na ito ay maaaring idirekta sa isang aparato na nagpapabilis sa pamamagitan ng isang magnetic field at magamit bilang isang gumaganang likido.

Gayunpaman, upang makuha sa ganitong paraan ang sapat na paggasta sa masa sa kakapalan ng interplanetary medium, kinakailangan ng napakataas na potensyal ng rocket na may kaugnayan sa kalapit na espasyo. Para sa isang spacecraft na may diameter na 15 m sa potensyal na 10 6 V, ang daloy ng masa ay 4 · 10 –8 kg / s. Sa karagdagang pagpapabilis ng daloy na ito, sabihin nating, na may potensyal na 10 beses na mas malaki, ang itulak ng engine ay 0.03 kgf. Ngunit ang pagpabilis ng isang potensyal na pagkakaiba ng 10 7 V ay tumutugma sa enerhiya ng mga particle na nabuo sa panahon ng mga reaksyong thermonuclear. Sa kasong ito, kung gagamitin mo ang mga ito bilang itinapon na masa, ang pagdaragdag ng mga ion ng space plasma ay hindi magbibigay ng isang kapansin-pansin na nakuha sa thrust.

Sa kabuuan ng lahat ng nasabi, maaari nating tapusin na ang paggamit ng interplanetary, at lalo na ang interstellar medium bilang isang working medium para sa mga rocket engine ay magiging posible kung ang mga katangian ng mga mayroon nang mapagkukunan ng magnetic field ay nadagdagan ng daan-daang libu-libong beses. Ang mga paraan ng naturang pagtaas ay kasalukuyang hindi alam.

Gayunpaman, sa interplanetary space ay may sapat na bilang ng mga macro-body - planeta, kanilang mga satellite, asteroid, meteorite. Hindi namin hahawakan ang direktang paggamit ng mga bato na bumubuo sa mga cosmic na katawan at kanilang mga himpapawid. Sa prinsipyo, ang mga sangkap na bumubuo sa mga body space ay maaaring magamit sa alinman sa mga makina na inilarawan dito. Isaalang-alang lamang natin ang mga pamamaraan ng walang contact na paggamit ng mga macro-body.

Ang pakikipag-ugnay sa gravitational ay pinaka-malakas na ipinamalas sa kalawakan. Sa kasamaang palad, ang mga posibilidad ng paggamit nito upang mapabilis ang spacecraft ay malubhang limitado. Sa katunayan, lumilipad sa isang space body, ang rocket ay magpapabilis dahil sa akit nito hanggang sa maipasa ang punto ng minimum na diskarte. Dagdag dito, magsisimula ang pagbawas nito, at ang kabuuang pagbabago sa lakas na gumagalaw ng rocket ay magiging katumbas ng zero. Kung, pagkatapos ng pinakamalapit na diskarte, posible na i-screen ang puwersa ng gravitational o baguhin ang tanda nito sa kabaligtaran, kung gayon maraming mga problema sa mga flight sa kalawakan ang madaling malulutas. Ngunit, aba, hindi alam ng modernong agham kung posible ang gayong mga manipulasyon sa larangan ng gravitational.

Gayunpaman, sa ilang mga kaso, ang pakikipag-ugnayan sa gravitational ay maaaring magamit upang mabawasan ang onboard mass reserve. Pangunahing nalalapat ito sa pag-ikot ng mga eroplano ng orbital ng spacecraft. Halimbawa, kapag ang isang geostationaryong satellite na umiikot sa buwan ay inilunsad, ang propellant konsumo ay maaaring mabawasan ng 10% kumpara sa isang direktang paglunsad. Bukod dito, "posible ang mga propulsion system, na tumatakbo dahil sa mga inhomogeneity ng gravitational field, na hindi nangangailangan ng mga nakareserba na masa na masa upang ilipat ang payload sa gravitational field."

Ang kanilang prinsipyo ng pagpapatakbo ay batay sa paggamit ng tinatawag na tidal force (Larawan 14). Kung ang dalawang masa na konektado sa pamamagitan ng isang cable ay paikutin sa orbit ng isang artipisyal na satellite ng Earth, kung gayon sa pangkalahatan ang gayong sistema ay gumagalaw na may bilis na naaayon sa orbit ng gitna nito ng masa. Bilang isang resulta, ang masa na pinakamalayo mula sa Daigdig ay magkakaroon ng mas malaking bilis kaysa kinakailangan para sa paggalaw ng balanse nito, at samakatuwid ang isang labis na puwersang sentripugal ay dapat na kumilos dito. Para sa masa na pinakamalapit sa Earth, sa kabaligtaran, ang tulin ay mas mababa sa ekilibriyo ng isa at mayroong labis na puwersang gravitational, pantay at salungat na nakadirektang puwersa na inilapat sa itaas na masa.

Ang mga puwersang ito ay tinatawag na tidal force. Inuunat nila ang lubid, at sa pamamagitan ng pagkalisod ng lubid ng lubid, pipilitin namin ang mga puwersang pang-tidal na gawin ang gawain. Isinasagawa ang gawaing ito dahil sa lakas na gumagalaw ng system, at bilang isang resulta, ang sentro ng grabidad nito ay lilipat sa isang mas mababang orbit. Gayundin, ang mga puwersa ng pagtaas ng tubig na kumikilos sa pagitan ng mga planeta ay sanhi ng kanilang pagsasama-sama. Halimbawa, ang mga pagtaas ng tubig sa karagatan na sanhi ng Buwan, bilang isang resulta ng alitan laban sa ibabaw ng Daigdig, ay humantong sa pagbawas ng distansya sa pagitan ng Buwan at ng Daigdig.

Sa kabaligtaran, sa pamamagitan ng paggawa ng trabaho laban sa pagkilos ng mga lakas ng pagtaas ng tubig, posible na itaas ang orbit ng gitna ng gravity ng system. Upang ulitin ang pag-ikot matapos na ang buong masa ay ganap na iginuhit, dapat silang itulak palayo gamit ang isang malayang pagbubukas ng cable. Ngunit ang kahusayan ng tulad ng isang propulsyon system sa malapit-lupa space ay napakababa.

Ang lakas ng mga puwersa ng pagtaas ng tubig ay katumbas ng produkto ng pagbilis ng gravity sa orbit ng ratio ng distansya sa pagitan ng mga masa sa radius ng orbit. Sa isang orbit na may altitude na 350 km na may distansya sa pagitan ng masa na 10 km, ito ay 1.4 · 10 –2 N / kg, sa isang geostationary orbit - 7 · 10 –5 N / kg. Ang gawaing nagawa sa isang pag-ikot ng tagpuan ay, ayon sa pagkakabanggit, 7 · 10 –2 at 3.5 · 10 –4 J / kg. Upang ilipat ang isang spacecraft mula sa isang orbita na may altitude na 350 km sa isang geostationary orbit (35,880 km), aabutin ng halos 10 8 na cycle. Kahit na ipalagay natin na ang bawat pag-ikot ay makukumpleto sa loob ng 1 s, kung gayon ang gayong kilusan ay tatagal ng higit sa 10 taon.

Fig. 14. Diagram ng "gravitational" engine (ang mga arrow ay nagpapahiwatig ng direksyon ng mga lakas ng pagtaas ng tubig): 1 - payload, 2 - cable, 3 - mga aparato na paikot-ikot na cable, 4 - Earth

Posibleng kapag nagsimula ang sangkatauhan upang lumikha ng mga pakikipag-ayos sa kalapit na lupa at kakailanganin na magdala ng milyun-milyong toneladang karga sa mga mataas na orbit, ang isang mabagal na pamamaraan ng paggalaw ay makakahanap ng aplikasyon nito. Ang mga kalamangan ay halata: kumpletong kawalan ng natupok na masa at mababang lakas ng propulsyon system.

Dahil, sa kaibahan sa pakikipag-ugnay sa gravitational, natutunan ng mga tao na kontrolin ang pakikipag-ugnayan sa electromagnetic, posible na lumikha ng mga sistema ng motor gamit ang mga macro-body batay sa batayan na ito. Sa pinakasimpleng kaso, ang naturang engine ay isang sisingilin na accelerator ng maliit na butil. Kapag lumilipad sa isang puwang na katawan, ito ay nai-irradiate ng mga sisingilin na mga particle (halimbawa, mga electron). Bilang isang resulta, ang espasyo ng katawan at ang rocket ay mga tagadala ng singil ng mga kabaligtaran na palatandaan.

Ang pagkahumaling ng mga pagsingil ay humahantong sa pagpabilis ng rocket. Matapos ang maximum na diskarte ng rocket na may space body, maaari mong patayin ang accelerator at ang mga singil ay mabilis na mabayaran ng plasma ng panlabas na kalawakan, o, habang nananatili ang singil sa espasyo ng katawan, muling magkarga ng rocket, at pagkatapos ay ang pwersa ng pagkahumaling ay gagawing mapang-akit na pwersa.

Ang pagtaas ng bilis ng rocket dahil sa pakikipag-ugnayan na ito ay proporsyonal sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng rocket at ng singil na katawan. Halimbawa, para sa isang spacecraft na may bigat na 10 tonelada sa isang potensyal na pagkakaiba ng 10 6 V, ang bilis ay maaaring tumaas ng 1 m / s, at sa 10 8 V, ayon sa pagkakabanggit, ng 100 m / s. Ang kahusayan ng pamamaraang pagpapabilis na ito ay lumalaki na may pagtaas sa kamag-anak na bilis ng rocket at ng singil na katawan, at sa mga bilis na higit sa 10 km / s, maaari itong umabot sa 20%.

Dahil sa maliit na bilis na nakuha sa isang siklo ng pagsingil, ipinapayong gamitin ang mga naturang sistema ng propulsyon sa mga lugar na iyon ng puwang kung saan ang mga pakikipagtagpo sa mga cosmic na katawan ay madalas (halimbawa, sa sinturon ng asteroid). Bilang karagdagan, ang electrostatic acceleration ng mga rockets ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa kaso ng malalaking daloy ng karga sa pagitan ng mga orbit ng mga satellite ng Earth. Pagkatapos ay maaaring ipatupad ang sumusunod na pattern ng paglipad. Ang isang sistema ng mga satellite, na ang ilan ay nilagyan ng mga sisingilin ng maliit na butil, ay dinadala malapit sa bawat isa sa tapat ng mga orbit (orbit na may kabaligtaran na pag-ikot). Sa pamamagitan ng pagsingil sa mga paparating na satellite ng kabaligtaran na pag-ikot, maaari mong baguhin ang mga parameter ng mga orbit ng buong system. Sa kasong ito, ang lahat ng mga kundisyon para sa mabisang paggamit ng pamamaraang pagpapabilis na ito ay nasiyahan: isang mataas na dalas ng mga nakatagpo at mataas na kamag-anak na bilis.

Ang isa sa mga makabuluhang kawalan ng electrostatic acceleration ng spacecraft ay ang bombardment ng kanilang ibabaw na may mga maliit na butil ng space plasma na pinabilis sa mataas na energies ng electric field ng spacecraft. Ang resulta ay tumagos sa gamma at X-ray radiation. Ang kawalan ay mawawala kapag gumagamit ng pakikipag-ugnayan sa magnetiko.

Kung ang rocket ay nilagyan ng isang magnetikong mapagkukunan ng patlang, makikipag-ugnay ito sa mga magnetic field ng Earth, mga planeta at iron-nickel asteroids. Ang tindi ng mga patlang na kosmikong magnetiko ay maraming mga order ng lakas na mas mataas kaysa sa tindi ng mga electric field sa maihahambing na mga yunit. Ngunit, sa kasamaang palad, ang magnetic field ay may character na dipole, at ang pakikipag-ugnayan ng puwersa ay nagpapakita lamang ng pagkakaroon ng mga inhomogeneity (gradient). Napakaliit ng gradient ng mga patlang kosmiko: upang makakuha ng puwersa sa pakikipag-ugnayan, halimbawa, 0.1 kgf, na may magnetic field ng Earth, kinakailangan ng solenoid na mayroong higit sa 10 6 na mga ampere-turn at isang diameter na 100 m. umiiral na mga pamamaraan ng pagkuha ng isang magnetic field, isang rocket na may tulad na isang solenoid, kahit na pabayaan natin ang dami ng kargamento, magkakaroon ito ng isang pagbilis na 10 –6 m / s 2 lamang.

Mas promising ang paggamit ng mga magnetic system sa dating inilarawan na interorbital transport kapag nagdadala ng mga pangkat ng satellite na umiikot sa tapat ng mga orbit. Dahil sa pang-akit ng isa't isa o pagtanggi ng mga naturang sasakyan, posible na baguhin ang kanilang bilis ng orbital. Gayunpaman, dahil ang magnetikong patlang, dahil sa likas na katangian ng dipole, ay bumababa sa proporsyon sa kubo ng distansya, at ang electric field sa parisukat, ang mga naturang sistema ng propulsyon ay magiging mas mababa sa mga electrostatic sa kanilang mga katangian ng masa.

Ang modernong teorya ng electromagnetism ay inaamin ang pagkakaroon ng mga magnetong monopolyo - mga analog ng mga singil sa kuryente. Kung ang mga naturang monopolyo ay natuklasan at maaari silang makuha sa sapat na dami, magbubukas ang napakalaking mga pagkakataon para sa teknolohiyang puwang. Ang isang rocket na may isang monopole magnetic charge ay maaaring ilunsad mula sa ibabaw ng Daigdig nang walang anumang paggasta ng onboard mass, dahil lamang sa pakikipag-ugnay sa magnetic field nito, at pagkatapos ay patuloy na magpapabilis sa mga bukirin ng interstellar at interplanetary.

TUNGKOL SA KARAPATAN NA MAPAPANGANAK AT MABUHAY

Ang landas sa pagpapatupad ng mga bagong uri ng mga sistema ng motor ay mahaba at mahirap, at nilikha ang mga ito, bilang panuntunan, kapag ang kanilang mga kalamangan na nauugnay sa mga mayroon na ay ipinahayag hindi sa mga yunit ng porsyento, ngunit makabuluhang binago ang sitwasyon. Alinman sa ito ay lubos na nagpapabuti sa mga tagapagpahiwatig ng ekonomiya ng mga pagpapatakbo sa transportasyon, o ginagawang posible upang malutas ang mga problema na hindi malulutas ng mga magagamit nang paraan.

Ano ang mga kakayahan ng iba`t ibang mga propulsyon system sa paglutas ng mga problemang pinaka-matalas na nakaharap sa mga astronautika?

Ang samahan ng malalaking kargamento ay dumadaloy mula sa ibabaw ng Daigdig hanggang sa mababang mga orbit. Ang problema ay nalulutas lamang sa paggamit ng mga high-thrust engine; samakatuwid, ipinapayong isaalang-alang ang mga nasabing paraan ng paglutas nito bilang mga makina ng kemikal, mga makina ng thermal nuklear at thermonuclear, at mga high-thrust na makina na may remote na paghahatid ng kuryente. Sa mga makina na ito, ang pangunahing papel sa paglutas ng problema sa paglulunsad sa mababang orbit ay pagmamay-ari at sa mahabang panahon ay pag-aari ng mga kemikal na makina. Sa mga tuntunin ng mga katangian ng enerhiya at itulak, ang mga gas-phase na makina ng nukleyar at mga engine na thermonuclear ay angkop para sa paglutas ng problemang ito, ngunit ang panganib ng kontaminadong radioactive ng himpapawid ay masyadong malaki.

Sa pangkalahatan, dapat pansinin na sa pag-igting ng mga daloy ng karga mula sa ibabaw ng Daigdig hanggang sa mababang mga orbit, ang mga isyu ng pagliit ng epekto sa natural na proseso mula sa mga sasakyang naglunsad ay lalong magiging mahalaga. Sa pamamagitan ng sapat na mababang kasidhian ng paglulunsad at isang kamag-anak na "mababang lakas" ng mga sasakyang paglunsad, ang mga natural na proseso sa himpapawid at ionosfer ay magagawang magbayad para sa mga lokal na kaguluhan ng mga parameter na nabuo sa panahon ng paglunsad ng misayl. Bilang isang halimbawa, maaari nating banggitin ang proseso ng paghihigpit ng "window" na lilitaw sa layer ng ozone kapag nakikipag-ugnay ito sa rocket torch. Gayunpaman, ang mga posibilidad sa pagbabayad ng natural na kapaligiran ay hindi limitado, at hindi ito maaaring balewalain.

Ang kinakailangan para sa isang minimum na epekto sa natural na proseso, tila, ay magsisilbing isang karagdagang insentibo para sa paglikha ng mga sasakyan sa paglunsad gamit ang mga panlabas na mapagkukunan ng enerhiya. Dahil sa ang katunayan na sa mga makina na may mga panlabas na mapagkukunan ng enerhiya (sa partikular, na may mga mapagkukunan ng laser) ang iba't ibang mga sangkap ay maaaring magamit bilang isang gumaganang likido, posible na pumili ng isang gumaganang likido na may kaunting epekto sa natural na mga proseso.

Ang isa pang kaakit-akit na aspeto ng paggamit ng mga makina na may panlabas na mapagkukunan sa paglunsad ng mga sasakyan ay ang katunayan na ang pinaka-kumplikadong bahagi ng kagamitan (mapagkukunan ng enerhiya at laser transmitter) ay matatagpuan sa labas ng sasakyan at hindi napapailalim sa mga impluwensyang katangian ng yugto ng paglulunsad (labis na karga, panginginig ng boses , atbp.).), at magagamit para sa serbisyo at pagkumpuni. Sa wakas, ang ganitong sistema ng paglulunsad ay isang muling magagamit na sistema (hindi bababa sa kahulugan ng paggamit ng kagamitan ng ground ground ng system), na napakahalaga para sa samahan ng masinsinang daloy ng kargamento.

Para sa mga kadahilanang ito, ang mga makina na gumagamit ng enerhiya ng mga laser na matatagpuan sa Earth o sa malapit na lupa na orbit ay sa pangmatagalan ay seryosong makikipagkumpitensya sa tradisyunal na pamamaraan ng paglulunsad, lalo na sa mga problema ng paglulunsad ng masa ng medyo maliit na mga karga. Ang hitsura ng naturang mga sistema ay dapat asahan sa simula ng susunod na siglo, sa parehong oras kapag ito ay pinlano na ipatupad ang mga unang SSE ng pang-industriyang kahalagahan.

Ang pagdadala ng mga napakalaking karga mula sa mababang mga orbito patungo sa mga mataas na orbit at kabaligtaran, ang pagdadala ng mga katulad na karga mula sa orbit ng Daigdig patungo sa Buwan. Sa kaibahan sa paglulunsad ng mga naglo-load sa isang mababang orbit, ang operasyong ito ay maaaring isagawa ng mga engine ng parehong mataas at mababang thrust. Kapag gumagamit ng mga high-thrust engine, ang spacecraft ay umabot sa isang mataas na orbit o paligid ng Buwan na mas mabilis kaysa sa paggamit ng mga low-thrust engine (mga yunit at sampu-sampung kilong lakas-lakas). Gayunpaman, ang maliit na bahagi ng kargamento na naihatid sa isang mataas na orbit ay nakasalalay sa bilis ng gumaganang likido, at dito ang mga low-thrust engine ay maaaring magkaroon ng mga kalamangan sa ilang mga uri ng mga high-thrust engine.

Sa partikular, ang isang mapaghahambing na pagtatasa ng mga posibilidad ng paglutas ng problemang ito sa tulong ng mga likido-propellant rocket engine at electric jet engine na may mga planta ng nukleyar na kuryente ay ipinapakita na kung sa unang kaso ang bahagi ng kargamento na naihatid mula sa isang mababang orbit sa isang nakatigil ay tungkol sa 30%, pagkatapos sa pangalawa ito ay 60-65%. Ang pangyayaring ito ay maaaring maging mapagpasyang kahalagahan kapag pumipili ng mga sasakyang panghahatid para sa pagdadala ng malalaking karga, kung ang tumutukoy na kadahilanan ay ang halaga ng kargamento na na-transport sa isang paglipad, at hindi ang tagal ng huling isa.

Ang paggamit ng mga low-thrust engine ay may tampok na maaaring maging isang mahusay na kalamangan para sa isang bilang ng mga na-transport na kalakal: ang mababang tulak ay lumilikha ng maliliit na labis na karga. Kaugnay nito, posible na tipunin ang mga malalaking sukat na istraktura sa mababang orbit at pagkatapos ay ilipat ang mga ito sa mga mataas, nang hindi nagpapataw ng mahigpit na mga kinakailangan para sa labis na karga sa istrakturang nilikha sa ganitong paraan, na kung saan ay karaniwang ginagamit ang mga high-thrust engine.

Sa susunod na dalawang dekada, maliwanag, tanging ang mga likido-propellant na rocket engine at electric jet engine na may mga solar panel o mga planta ng nukleyar na kuryente ang gagamitin para sa operasyon na isinasaalang-alang.

Sa hinaharap, para sa mga layunin sa transportasyon at sa loob ng radius ng orbit ng Buwan, ang mga makina na may panlabas na mapagkukunang artipisyal na enerhiya ay maaaring magamit (at lubos na mabisa). Kaya, ang isang laser beam ay maaaring magamit bilang isang mapagkukunan ng enerhiya para sa parehong mga electric jet engine, ngunit, syempre, mas mahusay na gamitin ang enerhiya nito nang direkta upang mapabilis ang gumaganang likido

Isang natural na tanong na lumilitaw kapag tinatalakay ang problema ng paggamit ng mga laser engine sa distansya ng hanggang sa 300 libong km: ano ang dapat na mga parameter ng isang pag-install na bumubuo ng isang sinag na naglilipat ng electromagnetic na enerhiya sa gayong distansya nang walang makabuluhang pagkalugi?

Ipinapakita ng mga kalkulasyon na sa distansya na 300 libong km kinakailangan na magkaroon ng mga antennas na may sukat na 30-40 m sa patakaran ng pamahalaan at sa istasyon ng kuryente. Bukod dito, ang kawastuhan ng pagmamanupaktura sa ibabaw para sa mga antennas na ito ay dapat mapanatili hanggang sa 0.1 µm. Samakatuwid, malinaw na napakahirap gamitin ang lakas na nakuha sa ganitong paraan upang lumikha ng isang malaking tulak. Sa kabilang banda, ang paglilipat ng medyo mababang kapangyarihan (hanggang sa maraming megawatts) sa pamamagitan ng natatanging channel ay hindi maipapayo, kung sa kadahilanang sa halip na makatanggap ng antena, mas kapaki-pakinabang na maglagay ng solar baterya sa aparato.

Gayunpaman, maliwanag, may mga pagpipilian para sa paggamit ng mga propulsyon system na gumagamit ng laser radiation para sa mga operasyon ng transportasyon na may mataas na orbit at pagdadala ng mga kalakal sa Buwan, na nabigyan ng katwiran kapwa mula sa isang teknikal at pang-ekonomiyang pananaw. Mayroong mga paghihirap na panteknikal at problema sa landas na ito, ngunit tila napakahusay sa loob ng balangkas ng isang makatuwirang extrapolation ng modernong teknolohiya.

Pinamamahalaang mga flight sa ibang bansa. Maraming mga flight ng mga robotic station sa Venus, Mars at mga malalayong planeta ng solar system ang lumikha ng impresyon na ito ay isang gawain ngayon kaysa bukas. Sa anumang kaso, ang mga manned flight sa Mars at Venus ay matagal nang tumigil na maging object ng science fiction panitikan. Sa parehong oras, ang posibleng solusyon ng mga problemang ito sa loob ng balangkas ng modernong teknolohiya, ibig sabihin, ang paggamit lamang ng mga likidong rocket-propellant na makina, ay tila lubhang masalimuot at napakamahal. Isa sa mga pinaka "katamtaman" na pagpipilian para sa isang ekspedisyon sa Mars na hinuhulaan, na may isang kargamento ng isang interplanetary spacecraft na 50 tonelada, ang paglulunsad ng mga elemento ng istraktura ng spacecraft at gasolina na may kabuuang masa na 500-700 tonelada sa mababang orbit ng lima hanggang pitong paglulunsad ng Saturn-5 rockets.

Ngunit hindi ito ang paunang misa mismo na nakakatakot, ngunit ang pangangailangan na magsagawa ng isang malaking halaga ng kumplikadong pag-install na gumagana sa kalawakan. Ang pag-atras ng isang pinagsamang payload na tumitimbang ng 500 - 1000 tonelada, tulad ng nabanggit na, ay magiging isang ordinaryong gawain para sa nangungunang mga kapangyarihan sa kalawakan sa pagtatapos ng 1980s. Dapat pansinin na para sa paglutas ng problema ng isang flight sa Mars gamit ang low-thrust electric propulsion engine at mga nukleyar na power plant o paggamit ng isang solidong-phase na nuclear reactor na may bilis ng pag-agos na mga 9 km / s, ang kabuuang masa na na-injected sa ang orbit ng sanggunian ay 150-200 tonelada. Ang tagal ng ekspedisyon ng Martian sa lahat ng mga kaso na humigit-kumulang pareho - 2 taon 8 buwan.

Ang pagbawas sa tagal ng ekspedisyon ng 2 beses ay mangangailangan ng isang order ng pagtaas ng lakas ng lakas sa enerhiya. Sa parehong oras, ang isang pagbaba sa tagal ng mga ekspedisyon sa mga planeta ay lubos na kanais-nais. Dito, ang mga malawak na prospect ay nagbubukas para sa mga makina na may mataas na pagganap ng enerhiya, sa partikular, mga gas-phase na nukleyar na makina, thermonuclear at pulsed na mga thermonuclear engine. Madaling makita na pinag-uusapan natin dito ang tungkol sa mga makina, ang problema ng paglikha na nasa gilid ng modernong mga kakayahan sa teknolohikal. Kaugnay nito, hindi bababa sa mga unang yugto ng manned interplanetary flight, isang makabuluhang pakinabang ang makakamit sa pamamagitan ng paggamit ng mga makina na gumagamit ng panlabas na mapagkukunan ng electromagnetic radiation bilang mga high-thrust engine kapag nagsisimula mula sa satellite orbit.

Ang mga mapaghahambing na katangian ng iba't ibang uri ng mga makina para sa ekspedisyon ng Martian ay ibinibigay sa talahanayan. 2.

talahanayan 2

Mga Ekspedisyon sa Mars

Totoo ba ang mga flight sa mga bituin? Ayon sa mga modernong konsepto, ang pinakaangkop para sa interstellar na paglalakbay ay mga photon engine, na gumagamit ng reaksyon ng paglipol ng bagay na may antimatter. Gayunpaman, ang solusyon sa problema ng paglikha ng mga naturang engine, pati na rin ang problema ng pagkuha ng gasolina para sa kanila, ay napakalayo mula sa mga kakayahan ng modernong teknolohiya na malinaw na walang kahulugan ang resipe.

Isang pangkat ng mga mananaliksik na British ang nagtangkang pag-aralan ang problema ng mga manned flight sa pinakamalapit na mga bituin (Proxima Centauri ,? Centauri, bituin ni Bernard), batay sa hindi masyadong malayong extrapolation ng mga makabagong teknolohikal na kakayahan. Mula sa mga system na posible mula sa pananaw ng modernong teknolohiya, isinasaalang-alang namin ang electroreactive na may isang planta ng lakas na nukleyar, mga sistema ng pagpabilis na may enerhiya na radiation mula sa isang laser na nakabatay sa kalawakan, mga solar sail system, at mga high-thrust na nukleyar na makina. Bilang ito ay naka-out, ang mga nakalistang uri ng mga engine para sa iba't ibang mga kadahilanan ay hindi malulutas ang problema, at narito kung bakit.

Ang isang de-kuryenteng jet engine na may isang planta ng nukleyar na kuryente ay nagbibigay ng isang napakababang rate ng pagpapabilis, na hahantong sa isang mahabang paglalakbay. Ang mga sistema ng pagpabilis na pinapatakbo ng laser na pinapatakbo ng solar at mga solar sail system ay mas magaan kaysa sa mga nukleyar na sistema ng kuryente, ngunit ang maliit na bahagi ng enerhiya na na-convert (sa kinetikong enerhiya ng paggalaw ng spacecraft) ay napakaliit na kinakailangan ng mahabang oras ng pagpabilis. Ang mga high-thrust na makina ng nukleyar tulad ng Nerva thermal nuclear engine ay maaaring magbigay ng kinakailangang pagpabilis. Gayunpaman, ang mga bilis ng pag-agos sa pag-agos na makakamit sa mga naturang system ay nasa pagkakasunud-sunod ng 10 km / s, na nangangahulugang isang napakalaking ratio ng masa ang kakailanganin upang makamit ang kinakailangang huling tulin. Ang dami ng kinakailangang gasolina sa lahat ng mga naturang system na hindi nila napapansin.

Isinasaalang-alang ng mga may-akda ang fusion engine batay sa mga microexplosion na may pagsisimula ng reaksyon ng isang electron accelerator na inilarawan kanina na pinakamalapit sa pagpapatupad ng isang propulsion system na angkop para sa paglipad sa mga bituin. Gayunpaman, ang mga konklusyon ng mga may-akda ay hindi maikakaila. Ang punto dito ay kapwa sa mga posibilidad ng pagpapatupad ng ipinanukalang iskema at sa pagkakaroon ng mga nakikipagkumpitensyang mga iskema.

Upang mas malinaw na isipin kung ano ang isang pagtalon sa mga katangian ng mga engine ay dapat mangyari upang maging posible ang paglalakbay sa pagitan ng bituin, sapat na upang tingnan ang Talahanayan. 3, na nagpapakita ng data na nauugnay sa mga flight mula sa Earth hanggang sa pinakamalayong planeta sa solar system - Pluto.

Talahanayan 3

Mga flight sa Pluto

Ang gawaing ito ay mas madali kaysa sa paglipad sa mga bituin. Sapat na upang ihambing ang mga distansya na dapat mapagtagumpayan sa parehong mga kaso. Ang distansya sa Pluto, sikat ng araw, kumakalat sa bilis na halos 300,000 km / s, dumadaan sa 5 oras, habang sa pinakamalapit na mga bituin (? Centauri) - sa 4.3 taon. Gayunpaman, ang direktang (ibig sabihin, nang walang paggamit ng mga maneuvers ng pagkagambala) ang mga flight sa Pluto ay maaaring gawin sa isang makatuwirang oras, kung ang mga engine lamang ang may mga parameter, ang pagpapatupad nito ay nauugnay sa paglikha ng mga thermonuclear engine. Kahit na ang mga katangian ng gas-phase na mga makina ng nukleyar ay hindi sapat upang maisakatuparan ang gawaing ito.

Sa katunayan, sa pagkakaroon lamang ng mga makina tulad ng mga thermonuclear engine na posible na seryosong makisali sa mga manned flight sa loob ng buong solar system. Pansamantala, posible na isaalang-alang ang higit pa o hindi gaanong pinagkadalubhasaan lamang ang propulsyon na nangangahulugang nagbibigay ng mga flight na may manned orbital. Samakatuwid, sa kabila ng lahat ng napakalaking tagumpay na nakamit na ng mga astronautika, isang rebolusyon (at marahil higit sa isa) sa teknolohiya ng pagpapadala ng espasyo ay kinakailangan para sa mga manned flight, una sa malalayong mga planeta, at pagkatapos ay lampas sa solar system, upang maging isang katotohanan .

Ika-4 na pahina ng pabalat

Mga Tala (i-edit)

1

Dapat pansinin na ang programa para sa pag-abot sa Buwan ng tao ay nagkakahalaga na ng humigit-kumulang na $ 24 bilyon. Ang gastos ng programa sa ekspedisyon ng Mars ay tinatayang nasa $ 70-80 bilyon.

2

Siyempre, kung may mga reserba ng mga rocket propellant sa Buwan, kung gayon ang muling pagpuno ng gasolina sa mga walang laman na tanke sa kanila ay magbibigay ng isang mas malaking kita sa payload. Ngunit tulad ng isang refueling ay katumbas ng isang pagtaas sa onboard reserba ng enerhiya, at samakatuwid ang mga pagsasaalang-alang sa itaas tungkol sa pinakamainam na rate ng pag-expire ay hindi nalalapat.

3

Sa teknolohiyang rocket, upang makilala ang mga makina, sa halip na ang bilis ng maubos, madalas silang gumagamit ng isa pang katumbas na konsepto - tiyak na tulak (tiyak na salpok), na ayon sa bilang na katumbas ng bilis ng maubos na hinati ng gravitational acceleration (9.81 m / s 2), at ay naaayon na sinusukat sa segundo. Ang tiyak na tulak ay tumutugma sa itinulak na nilikha bilang isang resulta ng pagkonsumo ng isang gumaganang daluyan na may isang masa na 1 kg sa 1 s. Sa mga sumusunod, kasama ang rate ng daloy, gagamitin din namin ang konseptong ito. Ang mga halaga ng tukoy na itulak para sa ilang mga gumaganang katawan ay ibinigay sa talahanayan. isa

4

Posibleng mga solusyon sa gitna kung ang dami ng uranium ay nasa solidong estado, at maliit na bahagi lamang nito ang nasa mapanganib na yugto. Ngunit pagkatapos ito ay mahirap na makakuha ng isang mataas na temperatura ng gumaganang likido, dahil ang karamihan ng enerhiya ay ilalabas sa isang medyo mababang temperatura.

5

Sa mga VRM ng eroplano, ang pagsalig ng itulak sa bilis ay talagang mas kumplikado. Sa una, lumalaki ito dahil sa isang pagtaas sa kahusayan ng thermal cycle, dahil sa isang pagtaas sa ulo ng bilis, tumataas ang ratio ng compression. Gayunpaman, simula sa isang tiyak na halaga ng bilis, ito ay nagiging mas mababa.

Maaaring simulan ng artikulong ito ang artikulong ito sa isang tradisyunal na daanan tungkol sa kung paano inilalagay ng mga manunulat ng science fiction ang mga naka-bold na ideya, at isinalin ito ng mga siyentista sa katotohanan. Maaari mo, ngunit ayaw mong magsulat sa mga selyo. Mas mahusay na tandaan na ang mga modernong rocket engine, solid-propellant at likido, ay may higit sa hindi kasiya-siyang mga katangian para sa mga flight sa medyo malayong distansya. Pinapayagan nilang ilagay ang kargamento sa orbit ng Earth, upang maihatid ang isang bagay sa Buwan - kahit na, mas mahal ang ganoong paglipad. Ngunit ang paglipad sa Mars na may tulad na mga makina ay hindi na madali. Bigyan sila ng fuel at oxidizer sa tamang dami. At ang mga volume na ito ay direktang proporsyonal sa distansya na dapat sakop.

Ang isang kahalili sa tradisyonal na mga kemikal na rocket engine ay mga de-kuryenteng, plasma at mga makina ng nukleyar. Sa lahat ng mga kahaliling makina, isang sistema lamang ang nakarating sa yugto ng pag-unlad ng makina - ang nukleyar (NRE). Sa Unyong Sobyet at Estados Unidos, noong dekada 50 ng huling siglo, nagsimula ang trabaho sa paglikha ng mga makina ng nukleyar na rocket. Ang mga Amerikano ay nagtatrabaho sa parehong mga bersyon ng tulad ng isang planta ng kuryente: reaktibo at salpok. Ang unang konsepto ay nagsasangkot ng pag-init ng gumaganang likido gamit ang isang nuclear reactor at pagkatapos ay inilabas ito sa pamamagitan ng mga nozel. Ang Pulsed NRE naman ay nagtutulak ng spacecraft sa pamamagitan ng sunud-sunod na pagsabog ng isang maliit na halaga ng fuel fuel.

Gayundin sa Estados Unidos, ang proyekto ng Orion ay naimbento, na pinagsasama ang parehong mga bersyon ng NRM. Ginawa ito sa sumusunod na paraan: ang maliliit na singil sa nukleyar na may kapasidad na halos 100 tonelada sa katumbas ng TNT ay naalis mula sa buntot ng barko. Ang mga metal disk ay pinaputok pagkatapos ng mga ito. Sa isang distansya mula sa barko, ang pagsingil ay pinasabog, ang disk ay sumingaw, at ang sangkap na nakakalat sa iba't ibang direksyon. Ang bahagi nito ay nahulog sa pinalakas na buntot ng barko at isinulong ito. Ang isang maliit na pagtaas ng tulak ay dapat na ibinigay ng pagsingaw ng plato na kumukuha ng mga suntok. Ang halaga ng yunit ng naturang paglipad ay dapat na 150 dolyar lamang sa oras na iyon bawat kilo ng bayad.

Nagpunta pa ito sa pagsubok: ipinakita sa karanasan na ang paggalaw sa tulong ng sunud-sunod na mga salpok ay posible, pati na rin ang paglikha ng isang feed plate na may sapat na lakas. Ngunit ang proyekto ng Orion ay isinara noong 1965 bilang hindi nakakagulat. Gayunpaman, sa ngayon ay ang nag-iisang konsepto lamang na maaaring payagan ang mga paglalakbay na isagawa kahit papaano sa solar system.

Hanggang sa pagbuo ng isang prototype, posible na maabot lamang ang isang rocket-propelled na nuclear rocket engine. Ito ang Soviet RD-0410 at ang American NERVA. Nagtrabaho sila ayon sa parehong prinsipyo: sa isang "ordinaryong" nukleyar na reaktor, ang gumaganang likido ay nag-iinit, kung saan, kapag naalis mula sa mga nozel, lumilikha ng tulak. Ang nagtatrabaho likido ng parehong mga makina ay likidong hydrogen, ngunit sa Soviet isang heptane ang ginamit bilang isang auxiliary na sangkap.

Ang tulak ng RD-0410 ay 3.5 tonelada, ang NERVA ay nagbigay ng halos 34, ngunit mayroon din itong malalaking sukat: 43.7 metro ang haba at 10.5 ang lapad kumpara sa 3.5 at 1.6 metro, ayon sa pagkakabanggit, para sa engine ng Soviet. Sa parehong oras, ang makina ng Amerika ay tatlong beses na mas mababa sa isa sa Soviet sa mga tuntunin ng mapagkukunan - ang RD-0410 ay maaaring gumana sa isang buong oras.

Gayunpaman, ang parehong mga makina, sa kabila ng kanilang pangako, ay nanatili din sa Earth at hindi lumipad kahit saan. Ang pangunahing dahilan para sa pagsara ng parehong mga proyekto (NERVA noong kalagitnaan ng 70s, RD-0410 noong 1985) ay pera. Ang mga katangian ng mga makina ng kemikal ay mas masahol kaysa sa mga nuklear, ngunit ang presyo ng isang paglulunsad ng isang barko na may isang de-nukleyar na rocket engine na may parehong bayad ay maaaring 8-12 beses na higit pa sa isang paglunsad ng parehong Soyuz na may likido -mag-engine na engine. At ito ay hindi isinasaalang-alang ang lahat ng mga gastos na kinakailangan upang dalhin ang mga makina ng nukleyar sa pagiging angkop para sa praktikal na paggamit.

Ang pag-decommission ng "murang" Shuttles at ang kasalukuyang kakulangan ng mga rebolusyonaryong tagumpay sa teknolohiyang puwang ay nangangailangan ng mga bagong solusyon. Noong Abril ng taong ito, inihayag ng pinuno noon ng Roscosmos, A. Perminov, ang kanyang hangarin na paunlarin at komisyon ang isang ganap na bagong reaktor ng nukleyar. Ito, ayon kay Roskosmos, dapat na radikal na mapabuti ang "sitwasyon" sa buong mundo cosmonautics. Ngayon ay naging malinaw kung sino ang dapat na maging susunod na mga rebolusyonaryo ng cosmonautics: ang pag-unlad ng engine ng nuclear rocket ay isasagawa ng FSUE "Keldysh Center". Ang pangkalahatang direktor ng negosyo na si A. Koroteev, ay nalugod sa publiko na ang paunang disenyo ng spacecraft para sa bagong nuclear rocket engine ay magiging handa sa susunod na taon. Ang proyekto sa engine ay dapat na handa sa 2019, at ang mga pagsubok ay naka-iskedyul para sa 2025.

Ang complex ay pinangalanan TEM - module ng transportasyon at enerhiya. Magdadala ito ng isang reactor na nukleyar ng nukleyar na gas. Ang direktang yunit ng propulsyon ay hindi pa napagpasyahan: alinman ito ay magiging isang jet engine tulad ng RD-0410, o isang electric rocket engine (EPM). Gayunpaman, ang huli na uri ay hindi pa napakalaking ginamit saan man sa mundo: tatlong spacecraft lamang ang nasangkapan sa kanila. Ngunit ang katotohanan na ang reaktor ay maaaring magbigay hindi lamang sa makina, kundi pati na rin ng maraming iba pang mga yunit, o kahit na gamitin ang buong TEM bilang isang planta ng kuryente sa kalawakan, ay nagsasalita pabor sa EJE.

Ang una sa mundo ay tipunin sa Russia
makina ng nuclear space

Sa ilang kadahilanan, ang kahindik-hindik na balita noong Agosto 10 ay hindi napansin sa mundo at sa aming media laban sa senaryo ng mga kaganapan sa American Ferguson at sa Ukraine.
Susubukan kong punan ang puwang na ito at ilatag nang buo ang artikulo alinsunod sa prinsipyo na ito. Dapat malaman ng lahat ang tungkol sa naturang kaganapan, at ipinagmamalaki ko ang ating mga siyentista at ang ating bansa.

Nuclear engine para sa spacecraft

"Sa JSC Machine-Building Plant sa Elektrostal, malapit sa Moscow, itinipon ng mga espesyalista ang unang elementong fuel (TVEL) ng isang karaniwang disenyo para sa isang space nuclear electric propulsion system (NPP). Iniulat ito ng press service ng State Atomic Energy Corporation "Rosatom."

Ang gawain ay isinasagawa sa loob ng balangkas ng proyekto na "Paglikha ng isang module ng transportasyon at enerhiya batay sa isang megawatt na uri ng nukleyar na planta ng nukleyar". Ayon sa direktor at pangkalahatang taga-disenyo ng NIKIET, si Yuri Dragunov, ayon sa plano, ang planta ng nukleyar na kuryente ay dapat na handa sa 2018, isinulat ni Lenta.

"Sa mga tuntunin ng planta ng reactor, sa mga tuntunin ng saklaw ng trabaho ng State Atomic Energy Corporation Rosatom, ang lahat ay umaayon sa plano, alinsunod sa roadmap," sinabi ni Dragunov. Ang planta ng kuryente na nukleyar ay pinaplanong magamit para sa mga pang-malayong flight flight at pangmatagalang operasyon sa orbit. Sa partikular, ang paglikha ng pag-install na ito ay gagawing posible na mabawasan nang husto ang tagal ng panahon na kinakailangan para sa ekspedisyon ng Martian.

Ang proyekto ng YEDS ay naaprubahan noong 2009 ng Komisyon para sa Modernisasyon at Teknolohikal na Pag-unlad ng Ekonomiya ng Russia sa ilalim ng Pangulo ng Russia. Ang disenyo ng draft ay nakumpleto noong 2012

Ito ay isang pagtalon sa hinaharap. Papayagan kami ng makina na ito na mapunta muna sa Mars, at bumalik. Ito ay isang pagtalon sa ika-22 siglo, isang breakaway mula sa iba pa. Ngayon ay sinusubukan ng Russia na mangibabaw sa industriya ng kalawakan, mga bagong spaceport at rocket ang itinatayo. Inaasahan kong maibabalik natin ang kadakilaan ng dating dating cosmonautics ng Soviet "

Sa pagtatapos ng dekada na ito, ang isang spacecraft para sa interplanetary na paglalakad na pinapatakbo ng nukleyar ay maaaring malikha sa Russia. At ito ay kapansin-pansing magbabago ng sitwasyon kapwa sa kalawakan ng kalupaan at sa Lupa mismo.

Ang YaEDU mismo ay magiging handa para sa flight sa 2018. Ito ay inihayag ng direktor ng Keldysh Center, akademiko na si Anatoly Koroteev. "Kailangan naming ihanda ang unang sample (ng isang planta ng lakas na nukleyar ng isang megawatt na klase. - Tinatayang." Dalubhasang Online ") para sa mga pagsubok sa disenyo ng paglipad sa 2018. Lumipad man ito o hindi, iyon ang ibang usapin, maaaring may pila, ngunit dapat handa na ito para sa paglipad, "sinabi sa kanya ni RIA Novosti. Nangangahulugan ito na ang isa sa pinaka-ambisyoso na mga proyekto ng Soviet-Russian sa larangan ng paggalugad sa kalawakan ay pagpasok sa yugto ng agarang praktikal na pagpapatupad.

Noong 2010, ang Pangulo ng Russia, at ngayon ang Punong Ministro na si Dmitry Medvedev, ay nag-utos sa pagtatapos ng dekada na ito na lumikha sa ating bansa ng isang modyul sa transportasyon at puwang ng enerhiya batay sa isang megawatt-class na nukleyar na planta ng nukleyar. Plano itong maglaan ng 17 bilyong rubles mula sa pederal na badyet, Roscosmos at Rosatom para sa pagpapaunlad ng proyektong ito hanggang sa 2018. 7.2 bilyon ng halagang ito ang inilaan sa korporasyon ng estado Rosatom para sa paglikha ng isang pasilidad ng reaktor (ginagawa ito ng Dollezhal Research and Design Institute of Power Engineering), 4 bilyon - sa Keldysh Center para sa paglikha ng isang lakas nukleyar sistema ng propulsyon. Nilalayon ng RSC Energia ang 5.8 bilyong rubles upang lumikha ng isang module ng transportasyon at enerhiya, iyon ay, sa madaling salita, isang rocket-ship.

Ano ang praktikal na paggamit ng mga pagpapaunlad na ito para sa Russia? Ang benepisyo na ito ay higit na lumampas sa 17 bilyong rubles na balak gastusin ng estado hanggang 2018 sa paglikha ng isang 1 MW na pinalakas na sasakyang nukleyar. Una, ito ay isang dramatikong pagpapalawak ng mga kakayahan ng ating bansa at ng sangkatauhan sa pangkalahatan. Ang isang nuclear powered spacecraft ay nagbibigay ng totoong mga pagkakataon para sa mga tao na maglakbay sa Mars at iba pang mga planeta.

Pangalawa, ginawang posible ng mga naturang barko na mahigpit na paigtingin ang mga aktibidad sa kalapit na kalawakan at magbigay ng isang tunay na pagkakataon para sa pagsisimula ng kolonisasyon ng Buwan (mayroon nang mga proyekto para sa pagtatayo ng mga planta ng nukleyar na kuryente sa satellite ng Earth). "Ang paggamit ng mga nukleyar na propulsyon system ay isinasaalang-alang para sa mga malalaking sistema ng may tao, at hindi para sa maliit na spacecraft na maaaring lumipad sa iba pang mga uri ng mga pag-install gamit ang mga ion engine o solar wind power. Posibleng gumamit ng isang nukleyar na planta ng kuryente na may mga ion thruster sa isang interorbital reusable tug. Halimbawa, upang magdala ng karga sa pagitan ng mababa at mataas na mga orbit, upang magsagawa ng mga flight sa mga asteroid. Maaari kang lumikha ng isang magagamit muli na lunar tug o magpadala ng isang ekspedisyon sa Mars, "sabi ni Propesor Oleg Gorshkov. Ang mga nasabing barko ay kapansin-pansing binabago ang mga ekonomiya ng paggalugad sa kalawakan. Ayon sa mga kalkulasyon ng mga dalubhasa ng RSC Energia, ang isang sasakyang nagpapalakas ng nukleyar ay nagbibigay ng pagbawas sa gastos ng paglulunsad ng isang kargamento sa isang orbit ng sirkulo na higit sa dalawang beses kumpara sa mga likidong rocket-propellant na rocket. Pangatlo, ito ang mga bagong materyales at teknolohiya na malilikha sa panahon ng pagpapatupad ng proyektong ito at pagkatapos ay ipakilala sa iba pang mga industriya - metalurhiya, mekanikal na engineering, atbp. Iyon ay, ito ay isa sa mga nasabing proyekto ng tagumpay na maaaring itulak pareho ang mga ekonomiya ng Russia at mundo.