Ev / Yanık türleri/ Nükleer roket motoru. Nükleer roket motorları ve nükleer roket elektrikli tahrik sistemleri

Nükleer roket motoru. Nükleer roket motorları ve nükleer roket elektrikli tahrik sistemleri

Atom bombalarını kıç tarafına atma fikrinin çok acımasız olduğu ortaya çıktı, ancak nükleer fisyon reaksiyonunun ürettiği enerji miktarı, füzyondan bahsetmeye bile gerek yok, astronotik için son derece çekici. Bu nedenle yüzlerce veriyi depolama zahmetini ortadan kaldıran birçok darbesiz sistem oluşturuldu. nükleer bombalar gemide ve siklopean amortisörler. Bugün onlardan bahsedeceğiz.

Nükleer fizik parmaklarınızın ucunda

Nükleer reaksiyon nedir? Çok basit bir şekilde açıklamak gerekirse resim şu şekilde olacaktır. Maddenin moleküllerden, moleküllerin atomlardan, atomların ise proton, elektron ve nötronlardan oluştuğunu okul müfredatından hatırlıyoruz (daha düşük seviyeler de var ama bu bizim için yeterli). Bazı ağır atomların ilginç bir özelliği vardır; eğer onlara bir nötron çarparsa, daha hafif atomlara bozunur ve birkaç nötron açığa çıkarırlar. Salınan bu nötronlar yakındaki diğer ağır atomlara çarparsa bozunma tekrarlanacak ve nükleer zincirleme reaksiyonla karşılaşacağız. Nötronların yüksek hızda hareketi, nötronlar yavaşladığında bu hareketin ısıya dönüşmesi anlamına gelir. Bu nedenle nükleer reaktör çok güçlü bir ısıtıcıdır. Suyu kaynatıp, ortaya çıkan buharı türbine gönderip nükleer santral kurabiliyorlar. Veya hidrojeni ısıtıp dışarıya atarak nükleer jet motoru oluşturabilirsiniz. Bu fikirden ilk motorlar doğdu - NERVA ve RD-0410.

NERVA

Proje geçmişi

Atomik roket motorunun icadının resmi yazarlığı (patent), “Muhtemelen Şaka Yapıyorsunuz, Bay Feynman” anılarına göre Richard Feynman'a aittir. Bu arada kitabın okunması şiddetle tavsiye edilir. Los Alamos Laboratuvarı 1952'de nükleer roket motorları geliştirmeye başladı. 1955 yılında Rover projesi başlatıldı. KIWI projesinin ilk aşamasında 8 deneysel reaktör inşa edildi ve 1959'dan 1964'e kadar çalışma sıvısının reaktör çekirdeğinden temizlenmesi üzerinde çalışıldı. Zaman referansı olarak Orion projesi 1958'den 1965'e kadar mevcuttu. Rover'ın daha yüksek güçlü reaktörleri araştıran ikinci ve üçüncü aşamaları vardı, ancak NERVA, 1964'te uzaya ilk test fırlatma planları nedeniyle KIWI'yi temel alıyordu; daha gelişmiş seçenekler geliştirmeye zaman yoktu. Son teslim tarihleri yavaş yavaş ileriye doğru ilerledi ve NERVA NRX/EST motorunun ilk kara lansmanı (EST - Motor Sistemi Testi - test) motor sistemi) 1966 yılında gerçekleşti. Motor, 28 dakikası tam güçte olmak üzere iki saat boyunca başarılı bir şekilde çalıştı. İkinci NERVA XE motoru 28 kez çalıştırıldı ve toplam 115 dakika çalıştırıldı. Motorun uzay uygulamalarına uygun olduğu görüldü ve test tezgahı yeni monte edilen motorları test etmeye hazırdı. Görünüşe göre NERVA'nın önünde parlak bir gelecek vardı: 1978'de Mars'a uçuş, 1981'de Ay'da kalıcı bir üs ve yörünge römorkörleri. Ancak projenin başarısı Kongre'de paniğe neden oldu - Ay programının Amerika Birleşik Devletleri için çok pahalı olduğu ortaya çıktı, Mars programı daha da pahalı olacaktı. 1969 ve 1970'de uzay finansmanı ciddi şekilde azaldı - Apollo 18, 19 ve 20 iptal edildi ve hiç kimse Mars programına büyük miktarda para ayırmadı. Sonuç olarak proje üzerinde ciddi bir finansman sağlanmadan çalışmalar yürütüldü ve 1972 yılında kapatıldı.

Tasarım

Tanktan gelen hidrojen reaktöre girdi, orada ısıtıldı ve dışarı atılarak jet itişi oluşturuldu. Hidrojen, hafif atomlara sahip olması ve yüksek hıza hızlandırılmasının daha kolay olması nedeniyle çalışma akışkanı olarak seçildi. Jet egzoz hızı ne kadar yüksek olursa roket motoru da o kadar verimli olur.
Nükleer zincir reaksiyonunu sürdürmek için nötronların reaktöre geri dönmesini sağlamak için bir nötron reflektörü kullanıldı.
Reaktörü kontrol etmek için kontrol çubukları kullanıldı. Bu tür çubukların her biri iki yarıdan oluşuyordu: bir reflektör ve bir nötron emici. Çubuk nötron reflektörü tarafından döndürüldüğünde reaktördeki akışları arttı ve reaktördeki ısı transferi arttı. Çubuk nötron soğurucu tarafından döndürüldüğünde, reaktördeki akışları azaldı ve reaktör ısı transferini azalttı.
Hidrojen aynı zamanda memeyi soğutmak için de kullanıldı ve meme soğutma sisteminden gelen sıcak hidrojen, daha fazla hidrojen sağlamak için turbo pompayı döndürdü.

Motor çalışıyor. Patlama tehlikesini önlemek için nozulun çıkışında hidrojen özel olarak ateşlendi; uzayda yanma olmayacaktı.

NERVA motoru, Saturn V roketinin ikinci ve üçüncü aşamalarına güç veren J-2 motorundan yaklaşık bir buçuk kat daha az olan 34 tonluk itme gücü üretti. Spesifik itme 800-900 saniyeydi; bu, oksijen-hidrojen yakıt çiftini kullanan en iyi motorların iki katı kadar yüksekti, ancak elektrikli tahrik sistemi veya Orion motorundan daha azdı.

Güvenlik hakkında biraz

Yeni monte edilmiş ve henüz çalıştırılmamış, yeni yakıt düzenekleri henüz kullanılmamış bir nükleer reaktör oldukça temizdir. Uranyum zehirlidir, bu nedenle eldiven giymeniz gerekir, daha fazlasını değil. Uzaktan manipülatörlere, kurşun duvarlara veya başka herhangi bir şeye ihtiyaç yoktur. Yayılan tüm kir, nötronların saçılması, kabın atomlarının, soğutucunun vb. "bozulması" nedeniyle reaktör çalıştırıldıktan sonra ortaya çıkar. Dolayısıyla böyle bir motorla bir roket kazası olması durumunda, atmosferin ve yüzeyin radyasyon kirliliği küçük olacak ve elbette Orion'un normal fırlatılmasından çok daha az olacaktır. Başarılı bir fırlatma durumunda, motorun atmosferin üst katmanlarında veya halihazırda uzayda fırlatılması gerekeceğinden, kirlilik minimum düzeyde olacak veya tamamen ortadan kalkacaktır.

RD-0410

Sovyet RD-0410 motorunun da benzer bir geçmişi var. Motor fikri 40'lı yılların sonlarında roket ve nükleer teknolojinin öncüleri arasında doğdu. Rover projesinde olduğu gibi orijinal fikir, ilk aşama için nükleer hava soluyan bir motordu. balistik füze, daha sonra geliştirme uzay endüstrisine taşındı. RD-0410 daha yavaş geliştirildi, yerli geliştiriciler gaz fazlı nükleer tahrik motoru fikrine kapıldılar (bununla ilgili daha fazlası aşağıda). Proje 1966'da başladı ve 80'lerin ortalarına kadar devam etti. Motorun hedefi, 1994 yılında Mars'a insanlı bir uçuş olan Mars 94 misyonuydu.
RD-0410'un tasarımı NERVA'ya benzer - hidrojen nozülden ve reflektörlerden geçer, onları soğutur, reaktör çekirdeğine beslenir, orada ısıtılır ve serbest bırakılır.
Özelliklerine göre RD-0410, NERVA'dan daha iyiydi - NERVA için reaktör çekirdeğinin sıcaklığı 2000 K yerine 3000 K idi ve spesifik dürtü 900 saniyeyi aştı. RD-0410, NERVA'dan daha hafif ve daha kompakttı ve on kat daha az itme gücü geliştirdi.

Motor testleri. Sol alttaki yan meşale, patlamayı önlemek için hidrojeni ateşler.

Katı fazlı nükleer tahrik motorlarının geliştirilmesi

Reaktördeki sıcaklık ne kadar yüksek olursa, çalışma sıvısının akış hızının da o kadar yüksek olduğunu ve motorun spesifik dürtüsünün de o kadar yüksek olduğunu hatırlıyoruz. NERVA veya RD-0410'da sıcaklığı artırmanızı engelleyen nedir? Gerçek şu ki, her iki motorda da yakıt elemanları katı durumdadır. Sıcaklığı arttırırsanız eriyecekler ve hidrojenle birlikte uçup gidecekler. Bu nedenle, daha yüksek sıcaklıklar için nükleer zincirleme reaksiyonu gerçekleştirmenin başka bir yolunu bulmak gerekir.

Tuzlu motor nükleer yakıt

Nükleer fizikte kritik kütle diye bir şey vardır. Yazının başındaki nükleer zincir reaksiyonunu hatırlayın. Bölünebilir atomlar birbirine çok yakınsa (örneğin, özel bir patlamanın basıncıyla sıkıştırılmışlarsa), o zaman ortaya çıkacaktır. nükleer patlama- çok kısa sürede çok fazla ısı. Atomlar bu kadar sıkı sıkıştırılmazsa ancak fisyondan kaynaklanan yeni nötronların akışı artarsa termal bir patlama meydana gelir. Geleneksel bir reaktör bu koşullar altında arızalanır. Şimdi, bölünebilir malzemenin (örneğin uranyum tuzları) sulu bir çözeltisini aldığımızı ve bunları sürekli olarak yanma odasına beslediğimizi ve orada kritik olandan daha büyük bir kütle sağladığımızı hayal edin. Sonuç, sürekli yanan bir nükleer "mum"dur; ısı, tepkimeye giren nükleer yakıt ve suyu hızlandırır.

Bu fikir 1991 yılında Robert Zubrin tarafından ortaya atıldı ve çeşitli tahminlere göre ton cinsinden ölçülen itme gücüyle 1300 ila 6700 saniyelik spesifik bir itki vaat ediyor. Ne yazık ki böyle bir planın dezavantajları da var:

Yakıt depolamanın karmaşıklığı - yakıtın örneğin bir nötron emiciden gelen ince tüplere yerleştirilmesiyle tanktaki zincirleme reaksiyondan kaçınılmalıdır, böylece tanklar karmaşık, ağır ve pahalı olacaktır.

Nükleer yakıt tüketiminin yüksek olması, reaksiyonun veriminin (bozunan atom sayısı/harcanan atom sayısı) çok düşük olmasından kaynaklanmaktadır. Hatta atom bombası Bölünebilir malzeme tamamen "yanmaz" ve değerli nükleer yakıtın çoğu anında boşa gider.

Zemin testleri neredeyse imkansızdır - böyle bir motorun egzozu çok kirli, Orion'dan bile daha kirli olacaktır.

Nükleer reaksiyonun kontrolüyle ilgili bazı sorular var; sözlü açıklaması basit olan bir planın teknik olarak uygulanmasının kolay olacağı bir gerçek değil.

Gaz fazlı nükleer tahrik motorları

Sonraki fikir: Merkezinde nükleer reaksiyonun gerçekleşeceği, çalışan bir sıvı girdabı yaratırsak ne olur? Bu durumda çekirdeğin yüksek sıcaklığı duvarlara ulaşmayacak, çalışma sıvısı tarafından emilecek ve onbinlerce dereceye kadar yükseltilebilecektir. Açık çevrimli gaz fazlı nükleer tahrik motoru fikri şu şekilde doğdu:

Gaz fazlı nükleer tahrik motoru, 3000-5000 saniyeye kadar spesifik bir itme vaat ediyor. SSCB'de gaz fazlı nükleer tahrik motoru (RD-600) projesi başlatıldı, ancak model aşamasına bile ulaşamadı.
"Açık çevrim", nükleer yakıtın dışarıya salınacağı anlamına gelir ve bu da elbette verimliliği azaltır. Bu nedenle, diyalektik olarak katı fazlı NRE'lere geri dönen aşağıdaki fikir icat edildi - hadi nükleer reaksiyon bölgesini yayılan ısıyı iletecek yeterince ısıya dayanıklı bir maddeyle çevreleyelim. Kuvars böyle bir madde olarak önerildi çünkü onbinlerce derecede ısı radyasyonla aktarılıyor ve kap malzemesinin şeffaf olması gerekiyor. Sonuç, gaz fazlı kapalı çevrimli bir nükleer tahrik motoru veya bir "nükleer ampul"dür:

Bu durumda çekirdek sıcaklığının sınırı "ampul" kabuğunun termal gücü olacaktır. Kuvarsın erime noktası 1700 santigrat derecedir, aktif soğutma ile sıcaklık artırılabilir, ancak her durumda spesifik dürtü açık devreden (1300-1500 s) daha düşük olacaktır, ancak nükleer yakıt daha ekonomik olarak tüketilecektir. ve egzoz daha temiz olacaktır.

Alternatif projeler

Katı fazlı nükleer tahrik motorlarının geliştirilmesinin yanı sıra özgün projeler de bulunmaktadır.

Bölünebilir motor

Bu motorun fikri, çalışan bir sıvının olmamasıdır - atılan kullanılmış nükleer yakıttır. İlk durumda, kritik altı diskler, kendi başlarına zincirleme reaksiyon başlatmayan bölünebilir malzemelerden yapılmıştır. Ancak disk nötron reflektörlerinin bulunduğu bir reaktör bölgesine yerleştirilirse zincirleme bir reaksiyon başlayacaktır. Diskin dönmesi ve çalışan bir sıvının bulunmaması, çürümüş yüksek enerjili atomların nozüle doğru uçarak itme kuvveti oluşturmasına ve çürümemiş atomların diskte kalmasına ve bir şans elde etmesine yol açacaktır. diskin bir sonraki devrimi:

Hatta daha fazla ilginç fikir nükleer yakıt nanopartiküllerinin bozunma ürünlerinin iyonize edildiği bölünebilir malzemelerden tozlu bir plazma (ISS'yi hatırlayın) oluşturmaktan oluşur Elektrik alanı ve itme kuvveti yaratarak dışarı atılırlar:

1.000.000 saniyelik fantastik bir spesifik dürtü vaat ediyorlar. Gelişmenin teorik araştırma düzeyinde olması coşkuyu azaltıyor.

Nükleer füzyon motorları

Daha da uzak bir gelecekte nükleer füzyon motorlarının yaratılması. Atomik reaktörlerin bombayla neredeyse aynı anda oluşturulduğu nükleer bozunma reaksiyonlarının aksine, termonükleer reaktörler henüz "yarından" "bugüne" geçmemiştir ve füzyon reaksiyonları yalnızca "Orion" tarzında - termonükleer bomba fırlatmada kullanılabilir.

Nükleer foton roketi

Teorik olarak çekirdeği, yansıtılan fotonlar yoluyla itme kuvveti oluşturulabilecek kadar ısıtmak mümkündür. Teknik sınırlamaların olmamasına rağmen, mevcut teknoloji seviyesindeki bu tür motorlar kârsızdır - itme kuvveti çok düşük olacaktır.

Radyoizotop roketi

Çalışma sıvısını bir RTG'den ısıtan bir roket tamamen işlevsel olacaktır. Ancak bir RTG nispeten az ısı üretir, dolayısıyla böyle bir motor, çok basit olmasına rağmen çok verimsiz olacaktır.

Çözüm

Mevcut teknoloji seviyesinde, katı hal nükleer tahrik motorunu NERVA veya RD-0410 tarzında monte etmek mümkündür - teknolojiler konusunda uzmanlaşılmıştır. Ancak böyle bir motor, “nükleer reaktör + elektrikli tahrik” kombinasyonuna özgü itki açısından kaybedecek, itme gücü açısından ise kazanacaktır. Ancak daha gelişmiş seçenekler hâlâ kağıt üzerinde. Bu nedenle ben şahsen “reaktör + elektrikli tahrik” kombinasyonunun daha umut verici olduğunu düşünüyorum.

Bilgi kaynakları

Bilginin ana kaynağı İngilizce Vikipedi ve orada bağlantı olarak listelenen kaynaklardır. Paradoksal olarak, Gelenek üzerine NRE hakkında ilginç makaleler var - katı fazlı NRE ve gaz fazlı NRE. Motorlar hakkında makale

Sergeev Alexey, 9 “A” sınıfı, Belediye Eğitim Kurumu “Ortaokul No. 84”

Bilimsel danışman: , Bilimsel ve yenilikçi faaliyetler için kar amacı gütmeyen ortaklık "Tomsk Atomik Merkezi" Direktör Yardımcısı

Bölüm Başkanı: , fizik öğretmeni, Belediye Eğitim Kurumu “84 Nolu Ortaokul” CATO Seversk

giriiş

Bir uzay aracındaki itme sistemleri, itme veya momentum yaratacak şekilde tasarlanmıştır. Kullanılan itme kuvveti türüne göre tahrik sistemi kimyasal (CHRD) ve kimyasal olmayan (NCRD) olarak ikiye ayrılır. CRD'ler sıvı yakıtlı motorlar (LPRE), katı yakıtlı roket motorları (katı yakıtlı motorlar) ve kombine roket motorları (RCR) olarak ayrılır. Buna karşılık, kimyasal olmayan tahrik sistemleri nükleer (NRE) ve elektrikli (EP) olarak ikiye ayrılır. Büyük bilim adamı Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, bir asır önce katı ve sıvı yakıtla çalışan ilk tahrik sisteminin modelini yarattı. Daha sonra 20. yüzyılın ikinci yarısında ağırlıklı olarak sıvı yakıtlı motorlar ve katı yakıtlı roket motorları kullanılarak binlerce uçuş gerçekleştirildi.

Bununla birlikte, şu anda, yıldızlardan bahsetmeye bile gerek yok, diğer gezegenlere yapılan uçuşlar için, birçok roket motoru geliştirilmiş olmasına rağmen, sıvı yakıtlı roket motorları ve katı yakıtlı roket motorlarının kullanımı giderek kârsız hale geliyor. Büyük olasılıkla, sıvı yakıtlı roket motorlarının ve katı yakıtlı roket motorlarının yetenekleri tamamen tükenmiştir. Bunun nedeni, tüm kimyasal iticilerin spesifik itici gücünün düşük olması ve 5000 m/s'yi aşmamasıdır; bu, yeterince yüksek hızlar geliştirmek ve buna bağlı olarak büyük yakıt rezervleri veya geleneksel olduğu gibi, iticinin uzun süreli çalışmasını gerektirir. uzay biliminde gerekli büyük değerler Tsiolkovsky sayısı, yani yakıtla doldurulmuş bir roketin kütlesinin boş bir roketin kütlesine oranı. Böylece, 100 tonluk faydalı yükü alçak yörüngeye fırlatan Energia fırlatma aracının yaklaşık 3.000 tonluk fırlatma kütlesi var ve bu da Tsiolkovsky sayısına 30 içinde bir değer veriyor.

Örneğin Mars'a uçuş için Tsiolkovsky sayısı daha da yüksek olmalı ve 30'dan 50'ye kadar değerlere ulaşmalıdır. Yaklaşık 1.000 tonluk bir yük ile bunu tahmin etmek kolaydır ve bu sınırlar dahilinde minimum kütle Mars'a başlayacak mürettebat için gerekli her şeyi sağlamak için gerekenler değişiklik gösterir. Dünya'ya dönüş uçuşu için yakıt tedariki dikkate alındığında, uzay aracının başlangıç kütlesinin en az 30.000 ton olması gerekir ki bu, modern astronotiklerin gelişme düzeyinin açıkça ötesindedir. Sıvı yakıtlı motorların ve katı yakıtlı roket motorlarının kullanımına dayanmaktadır.

Bu nedenle, insanlı mürettebatın en yakın gezegenlere bile ulaşabilmesi için, kimyasal itiş gücü dışındaki prensiplerle çalışan motorlara sahip fırlatma araçlarının geliştirilmesi gerekmektedir. Bu konuda en umut verici olanlar elektrikli jet motorları (EPE), termokimyasal roket motorları ve nükleer jet motorlarıdır (NRE).

1.Temel kavramlar

Roket motoru, çalışması için çevreyi (hava, su) kullanmayan bir jet motorudur. Kimyasal roket motorları en yaygın kullanılanlardır. Diğer roket motoru türleri geliştirilmekte ve test edilmektedir - elektrikli, nükleer ve diğerleri. Sıkıştırılmış gazlarla çalışan en basit roket motorları, uzay istasyonlarında ve araçlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Tipik olarak nitrojeni çalışma sıvısı olarak kullanırlar. /1/

Tahrik sistemlerinin sınıflandırılması

2. Roket motorlarının amacı

Roket motorları amaçlarına göre birkaç ana türe ayrılır: hızlanma (çalıştırma), frenleme, itme, kontrol ve diğerleri. Roket motorları öncelikle roketlerde kullanılır (dolayısıyla adı). Ayrıca havacılıkta bazen roket motorları da kullanılmaktadır. Roket motorları uzay biliminin ana motorlarıdır.

Askeri (savaş) füzeler genellikle katı yakıtlı motorlara sahiptir. Bunun nedeni, böyle bir motora fabrikada yakıt ikmali yapılması ve roketin tüm depolama ve hizmet ömrü boyunca bakım gerektirmemesidir. Katı yakıtlı motorlar genellikle uzay roketleri için güçlendirici olarak kullanılır. Özellikle ABD, Fransa, Japonya ve Çin'de bu kapasitede yaygın olarak kullanılmaktadırlar.

Sıvı roket motorları, katı roket motorlarına göre daha yüksek itme özelliklerine sahiptir. Bu nedenle, uzay roketlerini Dünya etrafındaki yörüngeye fırlatmak ve gezegenler arası uçuşlar için kullanılırlar. Roketler için ana sıvı itici gazlar kerosen, heptan (dimetilhidrazin) ve sıvı hidrojendir. Bu tür yakıtlar için bir oksitleyici (oksijen) gereklidir. Bu tür motorlarda oksitleyici olarak nitrik asit ve sıvılaştırılmış oksijen kullanılır. Nitrik asit, oksitleyici özellikler açısından sıvılaştırılmış oksijenden daha düşüktür ancak özel bakım gerektirmez sıcaklık rejimi füzelerin depolanması, yakıt ikmali ve kullanımı sırasında

Uzay uçuşlarına yönelik motorlar, mümkün olan en küçük kütle ve hacimle mümkün olan en fazla gücü üretmeleri gerektiği açısından Dünya'dakilerden farklıdır. Ayrıca olağanüstü yüksek verimlilik, güvenilirlik ve önemli çalışma süresi gibi gereksinimlere de tabidirler. Kullanılan enerji türüne bağlı olarak uzay aracı tahrik sistemleri dört türe ayrılır: termokimyasal, nükleer, elektrikli, güneş yelkenli. Listelenen türlerin her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır ve belirli koşullarda kullanılabilir.

Şu anda uzay gemileri, yörünge istasyonları ve insansız Dünya uyduları, güçlü termokimyasal motorlarla donatılmış roketlerle uzaya fırlatılıyor. Düşük itiş gücüne sahip minyatür motorlar da vardır. Bu, güçlü motorların daha küçük bir kopyasıdır. Bazıları avucunuzun içine sığabilir. Bu tür motorların itme kuvveti çok küçüktür ancak geminin uzaydaki konumunu kontrol etmek için yeterlidir.

3.Termokimyasal roket motorları.

İçten yanmalı bir motorda, bir buhar kazanının fırınında - yanmanın meydana geldiği her yerde, atmosferik oksijenin en aktif kısmı aldığı bilinmektedir. Uzayda hava yoktur ve roket motorlarının uzayda çalışabilmesi için yakıt ve oksitleyici olmak üzere iki bileşene sahip olması gerekir.

Sıvı termokimyasal roket motorları yakıt olarak alkol, kerosen, benzin, anilin, hidrazin, dimetilhidrazin ve sıvı hidrojen kullanır. Oksitleyici madde olarak sıvı oksijen, hidrojen peroksit ve nitrik asit kullanılır. Belki gelecekte böyle aktif bir kimyasalın depolanması ve kullanılmasına yönelik yöntemler icat edildiğinde sıvı florin oksitleyici bir madde olarak kullanılacaktır.

Sıvı jet motorları için yakıt ve oksitleyici, özel tanklarda ayrı ayrı depolanır ve pompalar kullanılarak yanma odasına verilir. Yanma odasında birleştiklerinde sıcaklıklar 3000 – 4500 °C’ye ulaşır.

Yanma ürünleri genişleyerek 2500 ila 4500 m/s hıza ulaşır. Motor gövdesinden itilerek jet itişi yaratırlar. Aynı zamanda, gaz akışının kütlesi ve hızı ne kadar büyük olursa, motorun itme kuvveti de o kadar büyük olur.

Motorların spesifik itme kuvveti genellikle bir saniyede yakılan birim yakıt kütlesi başına oluşturulan itme miktarıyla tahmin edilir. Bu miktara roket motorunun özgül itkisi denir ve saniye cinsinden ölçülür (kg itme kuvveti / saniyede yanan yakıtın kg'ı). En iyi katı yakıtlı roket motorları 190 saniyeye kadar özgül itiş gücüne sahiptir, yani saniyede 1 kg yakıtın yanması 190 kg'lık bir itme kuvveti oluşturur. Bir hidrojen-oksijen roket motorunun özgül itkisi 350 saniyedir. Teorik olarak, bir hidrojen-flor motoru 400 saniyeden daha uzun bir spesifik itici güç geliştirebilir.

Yaygın olarak kullanılan sıvı roket motoru devresi aşağıdaki şekilde çalışır. Sıkıştırılmış gaz, boru hatlarında gaz kabarcıklarının oluşmasını önlemek için kriyojenik yakıtlı tanklarda gerekli basıncı oluşturur. Pompalar roket motorlarına yakıt sağlar. Yakıt, çok sayıda enjektör aracılığıyla yanma odasına enjekte edilir. Yanma odasına nozüller aracılığıyla bir oksitleyici de enjekte edilir.

Herhangi bir arabada yakıt yandığında, motorun duvarlarını ısıtan büyük ısı akışları oluşur. Odanın duvarlarını soğutmazsanız, hangi malzemeden yapılmış olursa olsun hızla yanacaktır. Bir sıvı jet motoru tipik olarak yakıt bileşenlerinden biri tarafından soğutulur. Bu amaçla oda iki duvardan yapılmıştır. Yakıtın soğuk bileşeni duvarlar arasındaki boşluktan akar.

Alüminyum" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">alüminyum vb. Özellikle hidrojen-oksijen gibi geleneksel yakıtlara katkı maddesi olarak. Bu tür "üçlü bileşimler" kimyasallar için mümkün olan en yüksek hızı sağlayabilir. yakıt egzozu - 5 km/s'ye kadar. Ancak bu pratikte kimya kaynaklarının sınırıdır. Pratikte daha fazlasını yapamaz. Önerilen tanımlamaya hala sıvı roket motorları hakim olsa da, tarihte ilk olduğu söylenmelidir. insanlığın katı yakıt kullanan termokimyasal bir roket motoru yaratıldı - Katı yakıtlı roket motoru. Yakıt - örneğin özel barut - doğrudan yanma odasında bulunur. Katı yakıtla doldurulmuş jet nozullu bir yanma odası - tüm tasarım bu. Katı yakıtın yanma modu, katı yakıtlı roket motorunun amacına bağlıdır (fırlatma, destekleyici veya kombine).Askeri işlerde kullanılan katı yakıtlı roketler, çalıştırma ve itme motorlarının varlığı ile karakterize edilir.Başlangıç katı yakıtlı roket motoru gelişir çok yüksek bir itme Kısa bir zaman Roketin aşağıya inmesi için gerekli olan başlatıcı ve ilk ivmesi. Sürdürülebilir katı yakıtlı roket motoru, uçuş yolunun ana (tahrik) bölümünde roketin sabit uçuş hızını korumak için tasarlanmıştır. Aralarındaki farklar esas olarak yanma odasının tasarımında ve çalışma süresinin ve motor itişinin bağlı olduğu yakıt yanma oranını belirleyen yakıt yükünün yanma yüzeyinin profilinde yatmaktadır. Bu tür roketlerin aksine, Dünya uydularını, yörünge istasyonlarını ve uzay gemileri ve gezegenlerarası istasyonlar yalnızca roketin fırlatılmasından nesne Dünya etrafındaki yörüngeye veya gezegenler arası bir yörüngeye fırlatılıncaya kadar başlangıç modunda çalışır. Genel olarak katı roket motorlarının sıvı yakıtlı motorlara göre pek fazla avantajı yoktur: imalatları kolaydır, uzun zaman saklanabilir, her zaman harekete hazırdır, nispeten patlamaya dayanıklıdır. Ancak spesifik itme gücü açısından katı yakıtlı motorlar, sıvı motorlardan% 10-30 daha düşüktür.

4. Elektrikli roket motorları

Yukarıda tartışılan roket motorlarının neredeyse tamamı muazzam bir itme kuvveti geliştirir ve uzay aracını Dünya etrafındaki yörüngeye fırlatmak ve onları gezegenler arası uçuşlar için kozmik hızlara hızlandırmak üzere tasarlanmıştır. Tamamen farklı bir konu, halihazırda yörüngeye veya gezegenler arası bir yörüngeye fırlatılmış uzay aracı için tahrik sistemleridir. Burada, kural olarak, yüzlerce ve binlerce saat çalışabilen ve tekrar tekrar açılıp kapatılabilen düşük güçlü motorlara (birkaç kilovat ve hatta watt) ihtiyacımız var. Atmosferin üst katmanları ve güneş rüzgarı tarafından oluşturulan uçuş direncini telafi ederek, yörüngede veya belirli bir yörünge boyunca uçuşu sürdürmenize olanak tanır. Elektrikli roket motorlarında çalışma akışkanı elektrik enerjisi ile ısıtılarak belirli bir hıza kadar hızlandırılır. Elektrik güneş panellerinden veya nükleer santralden gelir. Çalışma sıvısını ısıtma yöntemleri farklıdır, ancak gerçekte esas olarak elektrik arkı kullanılır. Çok güvenilir olduğu ve çok sayıda başlatmaya dayanabileceği kanıtlanmıştır. Hidrojen, elektrik ark motorlarında çalışma akışkanı olarak kullanılır. Bir elektrik arkı kullanılarak hidrojen çok yüksek bir sıcaklığa ısıtılır ve pozitif iyonların ve elektronların elektriksel olarak nötr bir karışımı olan plazmaya dönüşür. Motordan plazma çıkış hızı 20 km/s'ye ulaşır. Bilim adamları, plazmanın motor odasının duvarlarından manyetik izolasyonu sorununu çözdüklerinde, plazmanın sıcaklığını önemli ölçüde artırmak ve egzoz hızını 100 km/s'ye çıkarmak mümkün olacak. İlk elektrikli roket motoru o yıllarda Sovyetler Birliği'nde geliştirildi. ünlü Gaz Dinamiği Laboratuvarı'nın (GDL) liderliğinde (daha sonra Sovyet uzay roketleri için motorların yaratıcısı ve bir akademisyen oldu)./10/

5. Diğer motor türleri

Bölünebilir malzemenin sıvı, gaz halinde ve hatta plazma halinde olduğu nükleer roket motorları için daha egzotik tasarımlar da vardır, ancak bu tür tasarımların mevcut teknoloji ve teknoloji düzeyinde uygulanması gerçekçi değildir. Aşağıdaki roket motoru projeleri halen teorik veya laboratuvar aşamasında mevcuttur:

Küçük nükleer yüklerin patlama enerjisini kullanan darbeli nükleer roket motorları;

Yakıt olarak hidrojen izotopunu kullanabilen termonükleer roket motorları. Böyle bir reaksiyonda hidrojenin enerji verimliliği 6,8 x 1011 KJ/kg'dır, yani nükleer fisyon reaksiyonlarının verimliliğinden yaklaşık iki kat daha yüksektir;

Güneş ışığının (güneş rüzgarı) basıncını kullanan güneş yelkenli motorlar, varlığı 1899'da bir Rus fizikçi tarafından ampirik olarak kanıtlanmıştır. Bilim adamları hesaplama yaparak, 500 m çapında bir yelkenle donatılmış 1 ton ağırlığındaki bir cihazın Dünya'dan Mars'a yaklaşık 300 günde uçabileceğini tespit ettiler. Ancak güneş yelkeninin verimliliği Güneş'ten uzaklaştıkça hızla azalır.

6.Nükleer roket motorları

Sıvı yakıtla çalışan roket motorlarının ana dezavantajlarından biri, gazların sınırlı akış hızıyla ilişkilidir. Nükleer roket motorlarında, nükleer "yakıtın" ayrışması sırasında açığa çıkan devasa enerjinin, çalışma maddesini ısıtmak için kullanılması mümkün görünüyor. Nükleer roket motorlarının çalışma prensibi termokimyasal motorların çalışma prensibinden hemen hemen farklı değildir. Aradaki fark, çalışma sıvısının kendi kimyasal enerjisi nedeniyle değil, intranükleer reaksiyon sırasında açığa çıkan "yabancı" enerji nedeniyle ısıtılmasıdır. Çalışma sıvısı, atom çekirdeklerinin (örneğin uranyum) fisyon reaksiyonunun meydana geldiği ve ısıtıldığı bir nükleer reaktörden geçirilir. Nükleer roket motorları oksitleyiciye olan ihtiyacı ortadan kaldırır ve bu nedenle yalnızca tek bir sıvı kullanılabilir. Çalışma sıvısı olarak, motorun daha fazla çekiş kuvveti geliştirmesini sağlayan maddelerin kullanılması tavsiye edilir. Bu durum en çok hidrojen tarafından karşılanır, bunu amonyak, hidrazin ve su takip eder. Nükleer enerjinin açığa çıktığı süreçler radyoaktif dönüşümlere, ağır çekirdeklerin fisyon reaksiyonlarına ve hafif çekirdeklerin füzyon reaksiyonlarına ayrılır. Radyoizotop dönüşümleri izotop enerji kaynaklarında gerçekleştirilir. Yapay radyoaktif izotopların özgül kütle enerjisi (1 kg ağırlığındaki bir maddenin salabileceği enerji), kimyasal yakıtlardan önemli ölçüde daha yüksektir. Böylece 210Po için bu değer 5*10 8 KJ/kg'a eşitken, enerji açısından en verimli kimyasal yakıt (oksijenli berilyum) için bu değer 3*10 4 KJ/kg'ı aşmaz. Ne yazık ki bu tür motorların uzaya fırlatma araçlarında kullanılması henüz rasyonel değil. Bunun nedeni ise izotopik maddenin maliyetinin yüksek olması ve işletme zorluklarıdır. Sonuçta izotop, özel bir kapta taşındığında ve roket fırlatma alanına park edildiğinde bile sürekli olarak enerji açığa çıkarır. Nükleer reaktörler enerji açısından daha verimli yakıt kullanır. Dolayısıyla, 235U'nun (uranyumun bölünebilir izotopu) özgül kütle enerjisi 6,75 * 10 9 KJ/kg'a eşittir, yani 210Po izotopununkinden yaklaşık olarak bir kat daha yüksektir. Bu motorlar "açılabilir" ve "kapatılabilir"; nükleer yakıt (233U, 235U, 238U, 239Pu) izotop yakıttan çok daha ucuzdur. Bu tür motorlarda, çalışma sıvısı olarak yalnızca su değil, aynı zamanda daha verimli çalışma maddeleri de (alkol, amonyak, sıvı hidrojen) kullanılabilir. Sıvı hidrojenli bir motorun özgül itme kuvveti 900 saniyedir. İÇİNDE en basit şema Katı nükleer yakıtla çalışan bir reaktöre sahip bir nükleer roket motorunda, çalışma sıvısı bir tanka yerleştirilir. Pompa bunu motor odasına besler. Nozullar kullanılarak püskürtülen çalışma sıvısı, yakıt üreten nükleer yakıtla temas eder, ısınır, genleşir ve nozülden yüksek hızda dışarı atılır. Nükleer yakıt, enerji rezervleri açısından diğer yakıt türlerine göre üstündür. O zaman mantıklı bir soru ortaya çıkıyor: Bu yakıtı kullanan kurulumlar neden hala nispeten düşük bir özgül itiş gücüne ve büyük bir kütleye sahip? Gerçek şu ki, katı fazlı bir nükleer roket motorunun spesifik itme kuvveti, bölünebilir malzemenin sıcaklığı ile sınırlıdır ve çalışma sırasında enerji santrali, canlı organizmalar üzerinde zararlı etkisi olan güçlü iyonlaştırıcı radyasyon yayar. Bu tür radyasyona karşı biyolojik koruma ağır ağırlık uzayda uygulanamaz uçak. Katı nükleer yakıt kullanan nükleer roket motorlarının pratik gelişimi, 20. yüzyılın 50'li yıllarının ortalarında Sovyetler Birliği ve ABD'de, neredeyse ilk nükleer santrallerin inşasıyla eşzamanlı olarak başladı. Çalışmalar artan bir gizlilik ortamında gerçekleştirildi, ancak bu tür roket motorlarının henüz astronotikte gerçek anlamda kullanılmadığı biliniyor. Şimdiye kadar her şey, insansız yapay Dünya uydularında, gezegenler arası uzay aracında ve dünyaca ünlü Sovyet "ay gezicisinde" nispeten düşük güçlü izotopik elektrik kaynaklarının kullanılmasıyla sınırlıydı.

7.Nükleer jet motorları, çalışma prensipleri, nükleer itki motorunda itki elde etme yöntemleri.

Nükleer roket motorları, nükleer enerjinin, yani nükleer reaksiyonlar sonucunda açığa çıkan enerjinin kullanımı yoluyla itme kuvveti yaratmaları nedeniyle adını almıştır. Genel anlamda, bu reaksiyonlar, atom çekirdeğinin enerji durumundaki herhangi bir değişikliğin yanı sıra, bazı çekirdeklerin diğerlerine dönüşümü, çekirdeklerin yapısının yeniden yapılandırılması veya içlerinde bulunan temel parçacıkların sayısındaki bir değişiklik ile ilişkili anlamına gelir - nükleonlar. Dahası, nükleer reaksiyonlar, bilindiği gibi, kendiliğinden (yani kendiliğinden) meydana gelebilir veya yapay olarak, örneğin bazı çekirdekler diğerleri (veya temel parçacıklar) tarafından bombalandığında meydana gelebilir. Nükleer fisyon ve füzyon reaksiyonlarının enerji büyüklüğü aşılıyor kimyasal reaksiyonlar sırasıyla milyonlarca ve on milyonlarca kez. Bu, moleküllerdeki atomların kimyasal bağ enerjisinin, çekirdekteki nükleonların nükleer bağ enerjisinden kat kat daha az olmasıyla açıklanmaktadır. Roket motorlarında nükleer enerji iki şekilde kullanılabilir:

1. Açığa çıkan enerji, tıpkı geleneksel bir roket motorunda olduğu gibi, daha sonra nozulda genleşen çalışma akışkanını ısıtmak için kullanılır.

2. Nükleer güç elektrik enerjisine dönüştürülür ve daha sonra çalışma sıvısının parçacıklarını iyonize etmek ve hızlandırmak için kullanılır.

3. Son olarak, dürtü, bölünebilir maddelere özel özellikler kazandırmak için kullanılan işlem sırasında oluşan (örneğin, refrakter metaller - tungsten, molibden) fisyon ürünlerinin kendisi tarafından yaratılır.

Katı fazlı bir reaktörün yakıt elemanlarına, nükleer tahrik motorunun çalışma sıvısının aktığı ve yavaş yavaş ısındığı kanallar nüfuz eder. Kanalların çapı yaklaşık 1-3 mm olup toplam alanı %20-30'dur. enine kesit aktif bölge. Çekirdek, reaktör ısındığında genişleyebilmesi için güç kabının içinde özel bir ızgarayla asılıdır (aksi takdirde termal gerilimler nedeniyle çöker).

Çekirdek, akan çalışma sıvısından, termal gerilimlerden ve titreşimlerden kaynaklanan önemli hidrolik basınç düşüşleriyle (onlarca atmosfere kadar) ilişkili yüksek mekanik yüklere maruz kalır. Reaktör ısındığında aktif bölgenin boyutundaki artış birkaç santimetreye ulaşır. Aktif bölge ve reflektör, çalışma sıvısının basıncını ve jet nozulunun yarattığı itişi emen dayanıklı bir güç muhafazasının içine yerleştirilmiştir. Kasa dayanıklı bir kapakla kapatılmıştır. Düzenleyici organları tahrik etmek için pnömatik, yaylı veya elektrikli mekanizmaları, nükleer tahrik motorunun uzay aracına bağlantı noktalarını ve nükleer tahrik motorunu çalışma sıvısının besleme boru hatlarına bağlamak için flanşları içerir. Kapağın üzerine bir turbo pompa ünitesi de yerleştirilebilir.

8 - Meme,

9 - Genişleyen nozul nozulu,

10 - Türbin için çalışma maddesinin seçimi,

11 - Güç Birlikleri,

12 - Tamburu kontrol edin,

13 - Türbin egzozu (durumu kontrol etmek ve itme kuvvetini arttırmak için kullanılır),

14 - Kontrol tamburları için tahrik halkası)

1957'nin başında Los Alamos Laboratuvarı'ndaki çalışmanın nihai yönü belirlendi ve grafit içinde dağılmış uranyum yakıtıyla bir grafit nükleer reaktör inşa edilmesine karar verildi. Bu doğrultuda oluşturulan Kiwi-A reaktörü 1 Temmuz 1959'da test edildi.

Amerikan katı fazlı nükleer jet motoru XE Başbakan bir test tezgahında (1968)

Reaktörün inşasına ek olarak, Los Alamos Laboratuvarı Nevada'da özel bir test sahasının inşaatı konusunda tüm hızıyla devam ediyordu ve ayrıca ABD Hava Kuvvetleri'nden ilgili alanlarda bir dizi özel sipariş (bireysel geliştirme) gerçekleştirdi. TURE birimleri). Los Alamos Laboratuvarı adına, bireysel bileşenlerin üretimine yönelik tüm özel siparişler aşağıdaki şirketler tarafından gerçekleştirildi: Aerojet General, Kuzey Amerika Havacılığının Rocketdyne bölümü. 1958 yazında Rover programının tüm kontrolü Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetlerinden yeni organize edilen Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi'ne (NASA) devredildi. 1960 yazının ortasında AEC ile NASA arasında yapılan özel bir anlaşma sonucunda, daha sonra Rover programına başkanlık edecek olan G. Finger'ın önderliğinde Uzay Nükleer Tahrik Ofisi kuruldu.

Nükleer jet motorlarının altı "sıcak testinden" elde edilen sonuçlar çok cesaret vericiydi ve 1961'in başlarında reaktör uçuş testi (RJFT) hakkında bir rapor hazırlandı. Daha sonra, 1961'in ortalarında Nerva projesi (uzay roketleri için nükleer motorun kullanılması) başlatıldı. Aerojet General genel yüklenici olarak seçildi ve Westinghouse, reaktörün inşasından sorumlu alt yüklenici olarak seçildi.

10.2 Rusya'da TURE Çalışması

Amerikalı" href = "/text/category/amerikanetc/" rel = "bookmark">Amerikalılar, Rus bilim adamları, araştırma reaktörlerinde bireysel yakıt elemanlarının en ekonomik ve etkili testlerini kullandılar. Çalışmaların tamamı 70-80'lerde gerçekleştirildi. " Salyut" tasarım bürosu, Kimyasal Otomatik Tasarım Bürosu, IAE, NIKIET ve NPO "Luch" (PNITI), uzay nükleer tahrik motorları ve hibrit nükleer enerji santralleri ile ilgili çeşitli projeler geliştirmesine izin verdi. NIITP liderliği (FEI, IAE, NIKIET, NIITVEL, NPO, Luch", MAI reaktör unsurlarından sorumluydu) oluşturuldu YARD RD 0411 ve minimum boyutta nükleer motor RD 0410 sırasıyla 40 ve 3,6 ton itme gücü.

Sonuç olarak, hidrojen gazı üzerinde test yapmak için bir reaktör, bir "soğuk" motor ve bir tezgah prototipi üretildi. Spesifik itici gücü 8250 m/s'yi geçmeyen Amerikan TNRE'sinden farklı olarak, Sovyet TNRE, daha ısıya dayanıklı ve gelişmiş tasarımlı yakıt elemanlarının kullanılması ve çekirdekteki yüksek sıcaklık nedeniyle bu rakamı 9100 m'ye eşitledi. /s ve üstü. NPO "Luch" ortak seferinin TURE'sini test etmek için tezgah tabanı, Semipalatinsk-21 şehrinin 50 km güneybatısında bulunuyordu. 1962 yılında çalışmaya başladı. İçinde Test sahasında nükleer enerjiyle çalışan roket motoru prototiplerinin tam ölçekli yakıt elemanları test edildi. Bu durumda egzoz gazı kapalı egzoz sistemine girmiştir. Tam boyutlu nükleer motor testleri için Baykal-1 test tezgahı kompleksi, Semipalatinsk-21'in 65 km güneyinde yer almaktadır. 1970'den 1988'e kadar reaktörlerde yaklaşık 30 "sıcak başlatma" gerçekleştirildi. Aynı zamanda, 16,5 kg/sn'ye varan hidrojen tüketimi ve reaktör çıkışındaki sıcaklığı 3100 K ile güç 230 MW'ı aşmadı. Tüm fırlatmalar başarılı, sorunsuz ve planlandığı gibi gerçekleşti.

Sovyet TNRD RD-0410 dünyadaki tek çalışan ve güvenilir endüstriyel nükleer roket motorudur

Ekipman nispeten çalışır durumda tutulsa da şu anda sahada bu tür çalışmalar durduruldu. NPO Luch'un test tezgahı tabanı, nükleer tahrik reaktörlerinin elemanlarını önemli mali ve zaman maliyetleri olmadan test etmenin mümkün olduğu dünyadaki tek deney kompleksidir. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Rusya ve Kazakistan'dan uzmanların planlanan katılımıyla Uzay Araştırmaları Girişimi programı çerçevesinde Ay ve Mars'a uçuşlar için nükleer tahrik motorları üzerindeki çalışmaların yeniden başlatılması, faaliyetlerin yeniden başlamasına yol açacaktır. Semipalatinsk üssü ve 2020'lerde bir “Marslı” keşif gezisinin uygulanması.

Temel özellikleri

Hidrojene özgü dürtü: 910 - 980 saniye(teorik olarak 1000'e kadar) saniye).

· Çalışma akışkanının (hidrojen) çıkış hızı: 9100 - 9800 m/sn.

· Ulaşılabilir itme kuvveti: yüzlerce ve binlerce tona kadar.

· Maksimum çalışma sıcaklıkları: 3000°С - 3700°С (kısa süreli açma).

· Çalışma ömrü: birkaç bin saate kadar (periyodik aktivasyon). /5/

11.Cihaz

Sovyet katı fazlı nükleer roket motoru RD-0410'un tasarımı

1 - çalışma sıvısı deposundan gelen hat

2 - turbo pompa ünitesi

3 - tambur sürücüsünü kontrol etme

4 - radyasyon koruması

5 - düzenleyici tambur

6 - geciktirici

7 - yakıt montajı

8 - reaktör kabı

9 - ateş tabanı

10 - meme soğutma hattı

11- meme haznesi

12 - meme

12.Çalışma prensibi

Çalışma prensibine göre, TURE, içine basınç altında bir çalışma akışkanının (sıvı hidrojen) verildiği ve yüksek sıcaklıklara (3000°C'nin üzerinde) ısıtıldığında bir yüksek sıcaklık reaktörü-ısı eşanjörüdür. soğutulmuş nozül. Hidrojenin çok daha hızlı ısıtılmasını ve geri dönüştürülmesini sağladığı için nozuldaki ısı rejenerasyonu çok faydalıdır. önemli miktar termal enerji spesifik darbeyi 1000 saniyeye (9100-9800 m/s) çıkarır.

Nükleer roket motoru reaktörü

MsoNormalTablo">

Çalışma sıvısı

Yoğunluk, g/cm3

Spesifik itme kuvveti (ısıtma odasındaki belirtilen sıcaklıklarda, °K), saniye

0,071 (sıvı)

0,682 (sıvı)

1.000 (sıvı)

HAYIR. Dann

(Not: Isıtma odasındaki basınç 45,7 atm'dir, çalışma akışkanının aynı kimyasal bileşimiyle 1 atm basınca genleşir) /6/

15.Faydalar

TNRE'lerin kimyasal roket motorlarına göre temel avantajı, daha yüksek bir özgül itkinin elde edilmesi, önemli enerji rezervleri, sistemin kompaktlığı ve çok yüksek itme kuvveti (boşlukta onlarca, yüzlerce ve binlerce ton) elde etme yeteneğidir. Vakumda elde edilen spesifik dürtü, kullanılmış iki bileşenli kimyasal roket yakıtından (gazyağı-oksijen, hidrojen-oksijen) 3-4 kat ve en yüksek termal yoğunlukta çalışırken 4-5 kat daha fazladır. ABD ve Rusya'nın bu tür motorların geliştirilmesi ve inşası konusunda önemli deneyimi vardır ve gerekirse (özel uzay araştırma programları) bu tür motorlar kısa sürede üretilebilir ve makul bir maliyete sahip olacaktır.Uzay aracını hızlandırmak için TNRE kullanılması durumunda uzayda ve yerçekimi alanını kullanan pertürbasyon manevralarının ek kullanımına tabidir büyük gezegenler(Jüpiter, Uranüs, Satürn, Neptün) güneş sistemini incelemenin ulaşılabilir sınırları önemli ölçüde genişliyor ve uzak gezegenlere ulaşmak için gereken süre önemli ölçüde azalıyor. Ayrıca TNRE'ler, dev gezegenlerin alçak yörüngelerinde çalışan ve seyrekleştirilmiş atmosferlerini çalışma sıvısı olarak kullanan cihazlarda veya atmosferlerinde çalışmak üzere başarıyla kullanılabilir. /8/

16.Dezavantajlar

TNRE'nin ana dezavantajı, güçlü bir nüfuz edici radyasyon akışının (gama radyasyonu, nötronlar) varlığı ve ayrıca yüksek derecede radyoaktif uranyum bileşiklerinin, indüklenmiş radyasyona sahip refrakter bileşiklerin ve radyoaktif gazların çalışma sıvısıyla çıkarılmasıdır. Bu bağlamda, fırlatma sahasındaki ve atmosferdeki çevresel durumun bozulmasını önlemek amacıyla karadan fırlatmalarda TURE kabul edilemez. /14/

17.TURD'un özelliklerinin iyileştirilmesi. Hibrit turboprop motorlar

Herhangi bir roket veya genel olarak herhangi bir motor gibi, katı fazlı bir nükleer jet motorunun da elde edilebilecek en önemli özellikler açısından önemli sınırlamaları vardır. Bu kısıtlamalar, cihazın (TJRE) motorun yapısal malzemelerinin maksimum çalışma sıcaklığı aralığını aşan sıcaklık aralığında çalışamayacağını temsil eder. TJRE'nin yeteneklerini genişletmek ve ana çalışma parametrelerini önemli ölçüde artırmak için, TJRE'nin bir ısı ve enerji kaynağı ve ek rol oynadığı çeşitli hibrit şemalar kullanılabilir. fiziksel yöntemlerçalışma organlarının hızlandırılması. En güvenilir, pratik olarak mümkün ve yüksek spesifik dürtü ve itme özelliklerine sahip olan, iyonize çalışma sıvısını (hidrojen ve özel katkı maddeleri) hızlandırmak için ek bir MHD devresine (manyetohidrodinamik devre) sahip hibrit bir şemadır. /13/

18. Nükleer tahrik motorlarından kaynaklanan radyasyon tehlikesi.

Çalışan bir nükleer motor güçlü kaynak radyasyon - gama ve nötron radyasyonu. Özel önlemler alınmadığında radyasyon, uzay aracındaki çalışma sıvısının ve yapısının kabul edilemez ısınmasına, metal yapı malzemelerinin kırılganlaşmasına, plastiğin tahrip olmasına ve kauçuk parçaların eskimesine, elektrik kablolarının yalıtımında hasara ve elektronik ekipmanın arızalanmasına neden olabilir. Radyasyon, malzemelerin indüklenmiş (yapay) radyoaktivitesine, yani bunların aktivasyonuna neden olabilir.

Şu anda, nükleer tahrik motorlu uzay aracının radyasyondan korunma sorununun prensipte çözüldüğü düşünülmektedir. Nükleer tahrik motorlarının test stantlarında ve fırlatma sahalarında bakımıyla ilgili temel sorunlar da çözüldü. Çalışan bir NRE, çalışan personel için tehlike oluştursa da, NRE'nin çalışmasının sona ermesinden bir gün sonra bile, herhangi bir kişisel koruyucu ekipman olmadan, NRE'den 50 m mesafede birkaç on dakika durabilir ve hatta yaklaşabilir. En basit koruma yöntemi, testlerden kısa bir süre sonra işletme personelinin YARD çalışma alanına girmesine olanak tanır.

Fırlatma komplekslerinin kirlenme seviyesi ve çevre Görünüşe göre nükleer tahrik motorlarının uzay roketlerinin alt kademelerinde kullanılmasına engel olmayacak. Çevre ve işletme personeli için radyasyon tehlikesi sorunu, çalışma sıvısı olarak kullanılan hidrojenin reaktörden geçerken pratikte etkinleştirilmemesi gerçeğiyle büyük ölçüde azaltılmaktadır. Bu nedenle nükleer güçle çalışan bir motorun jet akışı, sıvı yakıtlı roket motorunun jetinden daha tehlikeli değildir./4/

Çözüm

Astronotikte nükleer tahrik motorlarının geliştirilmesi ve kullanılmasına ilişkin beklentiler göz önüne alındığında, çeşitli nükleer tahrik motorlarının elde edilen ve beklenen özelliklerinden, uygulamalarının astronotikte sağlayabileceği şeylerden ve son olarak yakın bağlantıdan yola çıkılmalıdır. nükleer tahrik motorları sorununun uzayda enerji temini sorunu ve enerji geliştirme sorunları ile olan ilişkisi.

Yukarıda belirtildiği gibi, olası tüm nükleer tahrik motorları arasında en gelişmiş olanı termal radyoizotop motoru ve katı fazlı fisyon reaktörüne sahip motordur. Ancak radyoizotop nükleer tahrik motorlarının özellikleri, bunların astronotikte yaygın olarak kullanılmasını ummamıza izin vermiyorsa (en azından yakın gelecekte), o zaman katı fazlı nükleer tahrik motorlarının yaratılması, astronotik için büyük umutlar açar.

Örneğin, başlangıç kütlesi 40.000 ton olan (yani en büyük modern fırlatma araçlarınınkinden yaklaşık 10 kat daha büyük) bir cihaz önerilmiştir; bu kütlenin 1/10'u faydalı yüke ve 2/3'ü nükleer yüke karşılık gelmektedir. suçlamalar. Her 3 saniyede bir şarjı patlatırsanız, nükleer tahrik sisteminin 10 günlük sürekli çalışması için tedarikleri yeterli olacaktır. Bu süre zarfında cihaz 10.000 km/s hıza çıkacak ve gelecekte 130 yıl sonra Alpha Centauri yıldızına ulaşabilecek.

Nükleer enerji santralleri, neredeyse sınırsız enerji yoğunluğu, çevreden bağımsız çalışma ve dış etkenlere (kozmik radyasyon, göktaşı hasarı, yüksek ve düşük sıcaklıklar vb.) karşı bağışıklık gibi benzersiz özelliklere sahiptir. Bununla birlikte, nükleer radyoizotop tesislerinin maksimum gücü birkaç yüz watt düzeyindeki bir değerle sınırlıdır. Bu sınırlama, ağır uzay araçlarının Dünya'ya yakın alanda uzun süreli uçuşları sırasında, güneş sisteminin uzak gezegenlerine uçuşları sırasında ve diğer durumlarda kullanımlarının karlılığını belirleyen nükleer reaktör santralleri için mevcut değildir.

Katı fazlı ve fisyon reaktörlü diğer nükleer tahrik motorlarının avantajları, Güneş Sisteminin gezegenlerine insanlı uçuşlar (örneğin, Mars'a bir sefer sırasında) gibi karmaşık uzay programlarının incelenmesinde en iyi şekilde ortaya çıkar. Bu durumda, iticinin spesifik itici gücündeki bir artış, niteliksel olarak yeni sorunların çözülmesini mümkün kılar. Modern sıvı yakıtlı roket motorlarının iki katı kadar yüksek spesifik itici güce sahip katı fazlı nükleer yakıtlı roket motoru kullanıldığında tüm bu sorunlar büyük ölçüde hafifletilir. Bu durumda uçuş sürelerinin önemli ölçüde azaltılması da mümkün hale geliyor.

Yakın gelecekte katı fazlı nükleer tahrik motorlarının en yaygın roket motorlarından biri haline gelmesi muhtemeldir. Katı fazlı nükleer tahrik motorları, örneğin Neptün, Plüton gibi gezegenlere uzun mesafeli uçuşlar ve hatta Güneş Sisteminin ötesine uçmak için cihazlar olarak kullanılabilir. Ancak yıldızlara uçuşlar için fisyon prensibine dayalı nükleer güçle çalışan bir motor uygun değildir. Bu durumda, nükleer motorlar veya daha doğrusu, füzyon reaksiyonları prensibiyle çalışan termonükleer jet motorları (TRE'ler) ve madde ile antimaddenin yok olma reaksiyonu olan momentum kaynağı olan fotonik jet motorları (PRE'ler) ümit vericidir. . Ancak büyük olasılıkla insanlık, yıldızlararası uzayda seyahat etmek için jetten farklı, farklı bir ulaşım yöntemi kullanacak.

Sonuç olarak, Einstein'ın ünlü sözünün bir özetini vereceğim - yıldızlara seyahat etmek için insanlık, karmaşıklık ve algı açısından bir Neandertal için bir nükleer reaktörle karşılaştırılabilecek bir şey bulmalıdır!

EDEBİYAT

Kaynaklar:

1. "Roketler ve İnsanlar. Kitap 4 Ay Yarışı" - M: Znanie, 1999.
2.http://www. Ipre. de/energomash/index.dll htm
3. Pervushin "Yıldızlar için Savaş. Kozmik Yüzleşme" - M: bilgi, 1998.
4. L. Gilberg “Gökyüzünün fethi” - M: Znanie, 1994.
5. http://epizodsspace. *****/bibl/molodtsov
6. “Motor”, “Uzay aracı için nükleer motorlar”, No. 5 1999

7. "Motor", "Uzay araçları için gaz fazlı nükleer motorlar",

Sayı 6, 1999
7.http://www. *****/content/numbers/263/03.shtml
8.http://www. Ipre. de/energomash/index.dll htm
9.http://www. *****/içerik/sayılar/219/37.shtml
10., Geleceğin Çekalin taşımacılığı.

M.: Bilgi, 1983.

11. , Chekalin uzay araştırması - M.:

Bilgi, 1988.

12. Gubanov B. “Enerji - Buran” - geleceğe doğru bir adım // Bilim ve yaşam.-

13. Gatland K. Uzay teknolojisi - M.: Mir, 1986.

14., Sergeyuk ve ticaret - M.: APN, 1989.

15.SSCB uzayda. 2005 - M.: APN, 1989.

16. Derin uzaya giderken // Enerji. - 1985. - Sayı 6.

BAŞVURU

Katı faz nükleer jet motorlarının temel özellikleri

Üretici ülke	Motor	Vakumda itme, kN	Spesifik dürtü, saniye	Proje çalışması, yıl
























	NERVA/Lox Karma Çevrim

Zaten bu on yılın sonunda, Rusya'da gezegenler arası seyahat için nükleer enerjiyle çalışan bir uzay aracı yaratılabilir. Ve bu, hem Dünya'ya yakın uzayda hem de Dünya'nın kendisinde durumu çarpıcı biçimde değiştirecek.

Nükleer santral (NGS) 2018 yılında uçuşa hazır olacak. Bu, Keldysh Merkezi müdürü akademisyen tarafından açıklandı. Anatoly Koroteev. “İlk numuneyi (nükleer bir silahın) hazırlamalıyız. enerji santrali megawatt sınıfı. – Yaklaşık. 2018'deki uçuş testleri için "Expert Online"). Uçup uçmayacağı başka konu, kuyruk olabilir ama uçmaya hazır olması gerekiyor” şeklinde konuştu. Yukarıdakiler, uzay araştırmaları alanındaki en iddialı Sovyet-Rus projelerinden birinin derhal pratik uygulama aşamasına girdiği anlamına geliyor.

Kökleri geçen yüzyılın ortalarına kadar uzanan bu projenin özü şudur. Artık Dünya'ya yakın uzaya uçuşlar, motorlarındaki sıvı veya katı yakıtın yanması nedeniyle hareket eden roketler üzerinde gerçekleştiriliyor. Aslında bu, bir arabadakiyle aynı motordur. Sadece bir arabada benzin yandığında silindirlerdeki pistonları iterek enerjisini tekerleklere aktarır. Ve bir roket motorunda gazyağı veya heptilin yakılması roketi doğrudan ileri doğru iter.

Geçtiğimiz yarım yüzyıl boyunca bu roket teknolojisi tüm dünyada en küçük ayrıntısına kadar mükemmelleştirildi. Ancak roket bilim adamlarının kendisi de bunu kabul ediyor. İyileştirme - evet, gerekli. "Geliştirilmiş" yanmalı motorlara dayanarak roketlerin yükünü mevcut 23 tondan 100 ve hatta 150 tona çıkarmaya çalışıyorum - evet, denemeniz gerekiyor. Ancak evrimsel açıdan bakıldığında bu bir çıkmaz sokaktır. " Dünya çapındaki roket motoru uzmanları ne kadar sıkı çalışırsa çalışsın, maksimum etki Aldığımız yüzde kesirler halinde hesaplanacaktır. Kabaca söylemek gerekirse, ister sıvı ister katı yakıt olsun, mevcut roket motorlarından her şey sıkıştırılmıştır ve itme kuvvetini ve özgül itici gücü artırma girişimleri tamamen boşunadır. Nükleer güçle tahrik sistemleri çok kat artış sağlar. Mars'a uçuş örneğini kullanırsak, artık oraya gidiş-dönüş uçmak bir buçuk ila iki yıl sürüyor, ancak iki ila dört ay içinde uçmak mümkün olacak. “- Rusya Federal Uzay Ajansı'nın eski başkanı durumu bir kerede değerlendirdi Anatoly Perminov.

Bu nedenle, 2010 yılında, o zamanki Rusya Devlet Başkanı ve şimdi de Başbakan Dimitri Medvedev Bu on yılın sonunda ülkemizde megawatt sınıfı bir nükleer santrale dayalı bir uzay taşımacılığı ve enerji modülü oluşturulması emri verildi. Bu projenin geliştirilmesi için 2018 yılına kadar federal bütçeden Roscosmos ve Rosatom'dan 17 milyar ruble tahsis edilmesi planlanıyor. Bu miktarın 7,2 milyarı, bir reaktör tesisinin oluşturulması için Rosatom devlet şirketine (bu, Dollezhal Enerji Mühendisliği Araştırma ve Tasarım Enstitüsü tarafından yapılıyor), 4 milyarı - nükleer enerjinin oluşturulması için Keldysh Merkezine tahsis edildi. tahrik tesisi. Bir ulaşım ve enerji modülü, yani bir roket gemisi oluşturmak için RSC Energia tarafından 5,8 milyar ruble tahsis ediliyor.

Doğal olarak tüm bu çalışmalar boşlukta yapılmıyor. 1970'den 1988'e kadar yalnızca SSCB, Buk ve Topaz gibi düşük güçlü nükleer enerji santralleriyle donatılmış üç düzineden fazla casus uyduyu uzaya fırlattı. Dünya Okyanusu boyunca yüzey hedeflerini izlemek ve silah taşıyıcılarına veya komuta merkezlerine iletimle hedef belirleme yapmak için her türlü hava koşuluna uygun bir sistem oluşturmak için kullanıldılar - Legend deniz alanı keşif ve hedef belirleme sistemi (1978).

NASA ve Amerikan şirketleri Uzay araçları ve bunların dağıtım araçlarını üreten şirket, bu süre zarfında uzayda stabil çalışacak bir nükleer reaktör yaratmayı üç kez denemesine rağmen başaramadı. Bu nedenle, 1988'de BM'den nükleer enerji tahrik sistemlerine sahip uzay araçlarının kullanımına ilişkin bir yasak getirildi ve Sovyetler Birliği'nde gemide nükleer tahrikli ABD-A tipi uyduların üretimi durduruldu.

Buna paralel olarak, geçen yüzyılın 60-70'lerinde Keldysh Merkezi, nükleer yakıtla çalışan yüksek güçlü bir tahrik sistemi oluşturmak için en uygun olan bir iyon motorunun (elektroplazma motoru) oluşturulması konusunda aktif çalışmalar yürüttü. Reaktör, bir jeneratör tarafından elektriğe dönüştürülen ısı üretir. Elektrik yardımıyla böyle bir motordaki inert gaz ksenonu önce iyonize edilir ve ardından pozitif yüklü parçacıklar (pozitif ksenon iyonları) elektrostatik alanda belirli bir hıza hızlandırılır ve motordan ayrılırken itme kuvveti oluşturulur. Bu, Keldysh Merkezi'nde bir prototipi oluşturulmuş olan iyon motorunun çalışma prensibidir.

« 20. yüzyılın 90'lı yıllarında Keldysh Center'da iyon motorları üzerinde çalışmaya yeniden başladık. Artık böylesine güçlü bir proje için yeni bir iş birliğinin yaratılması gerekiyor. Temel teknolojik ve tasarım çözümlerinin test edilebileceği bir iyon motorunun prototipi zaten mevcut. Ancak standart ürünlerin hala oluşturulması gerekiyor. Belirli bir son tarihimiz var; 2018 yılına kadar ürünün uçuş testlerine hazır olması ve 2015 yılına kadar da ana motor testinin tamamlanması gerekiyor. Sonraki - tüm birimin bir bütün olarak yaşam testleri ve testleri.", geçen yıl Araştırma Merkezi'nin elektrofizik bölümünün başkanı M.V. Keldysh, Profesör, Aerofizik ve Uzay Araştırmaları Fakültesi, MIPT Oleg Gorşkov.

Hangi pratik kullanım Rusya bu gelişmelerden mi etkilendi? Bu fayda, devletin 2018 yılına kadar 1 MW kapasiteli nükleer enerji santrali bulunan bir fırlatma aracı oluşturmak için harcamayı planladığı 17 milyar rubleyi çok aşıyor. Birincisi, bu ülkemizin ve genel olarak insanlığın yeteneklerinin dramatik bir şekilde genişlemesidir. Nükleer enerjiyle çalışan bir uzay aracı, insanlara diğer gezegenlerde bir şeyler başarmaları için gerçek fırsatlar sağlar. Artık birçok ülkede bu tür gemiler var. Amerikalıların nükleer santralli iki Rus uydusu örneğini almasının ardından 2003 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde de yeniden başladılar.

Ancak buna rağmen NASA'nın insanlı uçuşlarla ilgili özel komisyonunun bir üyesi Edward Crowleyörneğin, Mars'a uluslararası uçuş yapacak bir geminin Rus nükleer motorlarına sahip olması gerektiğine inanıyor. " Rusya'nın nükleer motor geliştirme konusundaki deneyimi talep görüyor. Rusya'nın hem roket motorlarının geliştirilmesinde hem de nükleer teknolojide çok fazla deneyime sahip olduğunu düşünüyorum. Ayrıca Rus kozmonotlarının çok uzun uçuşlar yapması nedeniyle insanın uzay koşullarına adaptasyonu konusunda da geniş deneyime sahip. Crowley, geçen baharda Moskova Devlet Üniversitesi'nde Amerika'nın insanlı uzay araştırmalarına ilişkin planları üzerine yaptığı bir konferansın ardından gazetecilere verdiği demeçte "" dedi.

ikinci olarak Bu tür gemiler, Dünya'ya yakın uzaydaki faaliyeti keskin bir şekilde yoğunlaştırmayı mümkün kılıyor ve Ay'ın kolonizasyonuna başlamak için gerçek bir fırsat sağlıyor (Dünya'nın uydusunda nükleer santrallerin inşası için zaten projeler var). " Nükleer itki sistemlerinin kullanılması, iyon itkisi veya güç kullanan diğer türdeki tesislerde uçabilen küçük uzay araçları yerine büyük insanlı sistemler için düşünülüyor. Güneş rüzgarı. İyon motorlu nükleer tahrik sistemleri, yörüngeler arası yeniden kullanılabilir bir römorkörde kullanılabilir. Örneğin, kargoyu alçak ve yüksek yörüngeler arasında taşıyın ve asteroitlere uçun. Yeniden kullanılabilir bir ay römorkörü oluşturabilir veya Mars'a bir keşif gezisi gönderebilirsiniz", diyor Profesör Oleg Gorshkov. Bunun gibi gemiler, uzay araştırmalarının ekonomisini çarpıcı biçimde değiştiriyor. RSC Energia uzmanlarının hesaplamalarına göre nükleer enerjiyle çalışan bir fırlatma aracı, sıvı roket motorlarına kıyasla bir yükün ay yörüngesine fırlatılmasının maliyetini yarıdan fazla azaltıyor.

Üçüncü bunlar, bu projenin uygulanması sırasında yaratılacak ve daha sonra diğer endüstrilere (metalurji, makine mühendisliği vb.) tanıtılacak yeni malzeme ve teknolojilerdir. Yani bu, hem Rusya'yı hem de dünya ekonomisini gerçekten ileriye taşıyabilecek çığır açıcı projelerden biri.

Bakliyat Bahçesi 1945 yılında Los Alamos Araştırma Laboratuvarı'ndan Dr. S. Ulam tarafından önerilen ve yüksek verimli bir uzay roketatarının enerji kaynağı (yakıt) olarak nükleer yükün kullanılmasının önerildiği prensibe uygun olarak geliştirilmiştir.

Daha sonraki yıllarda olduğu gibi o günlerde de nükleer ve termonükleer yükler diğer enerji kaynaklarıyla karşılaştırıldığında en güçlü ve kompakt enerji kaynaklarıydı. Bildiğiniz gibi, antimaddeyi kullanan ilk ünitenin geliştirilmesinde zaten oldukça ilerlemiş olduğumuzdan, şu anda daha da yoğunlaştırılmış bir enerji kaynağını kontrol etmenin yollarını keşfetmenin eşiğindeyiz. Yalnızca mevcut enerji miktarından yola çıkarsak, nükleer yükler 200.000 saniyeden fazla spesifik bir itme kuvveti ve 400.000 saniyeye kadar termonükleer yükler sağlar. Bu spesifik itme değerleri, güneş sistemi içindeki çoğu uçuş için engelleyici derecede yüksektir. Üstelik nükleer yakıtı “saf” haliyle kullanırken, şu anda bile henüz tam olarak çözülmemiş birçok sorun ortaya çıkıyor. Bu nedenle, patlama sırasında açığa çıkan enerjinin, ısınan ve ardından motordan dışarı akan ve itme gücü yaratan çalışma sıvısına aktarılması gerekir. Böyle bir sorunu çözmek için geleneksel yöntemlere uygun olarak, bir nükleer yük, buharlaşan ve daha sonra daha fazla veya daha az derecede genişleyen bir çalışma akışkanıyla (örneğin, su veya başka bir sıvı madde) doldurulmuş bir "yanma odasına" yerleştirilir. memede diyabetiklik.

Dahili darbeli nükleer tahrik motoru dediğimiz böyle bir sistem çok etkilidir çünkü patlamanın tüm ürünleri ve çalışma sıvısının tüm kütlesi itme kuvveti oluşturmak için kullanılır. Sabit olmayan çalışma döngüsü böyle bir sistemin daha fazla gelişmesine olanak sağlar yüksek basınçlar ve yanma odasındaki sıcaklıklar ve bunun sonucunda sürekli çalışma döngüsüne kıyasla daha yüksek bir spesifik itme kuvveti elde edilir. Bununla birlikte, patlamaların belirli bir hacim içinde meydana gelmesi gerçeği, odadaki basınç ve sıcaklık ve dolayısıyla ulaşılabilir spesifik itme değeri üzerinde önemli kısıtlamalar getirir. Bunun ışığında, dahili darbeli NRE'nin birçok avantajına rağmen, nükleer patlamalar sırasında açığa çıkan devasa miktardaki enerjinin kullanılması nedeniyle harici darbeli NRE'nin daha basit ve daha verimli olduğu ortaya çıktı.

Dıştan etkili bir nükleer tahrik motorunda, jet itme kuvvetinin oluşturulmasında yakıtın ve çalışma sıvısının tüm kütlesi yer almaz. Ancak burada daha düşük verimlilikle bile. Daha fazla enerji kullanılır ve bu da daha verimli sistem performansı sağlar. Harici bir darbeli nükleer santral (bundan sonra yalnızca darbeli bir nükleer santral olarak anılacaktır) patlama enerjisini kullanır büyük miktar füzedeki küçük nükleer savaş başlıkları. Bu nükleer yükler roketten sırayla fırlatılır ve belli bir mesafede arkasında patlatılır ( aşağıda çizim). Her patlamada, plazma formundaki yüksek yoğunluklu ve hızlı genişleyen gaz fisyon parçalarından bazıları roketin tabanı olan itici platformla çarpışır. Plazmanın momentumu, büyük bir ivmeyle ileri doğru hareket eden itme platformuna aktarılır. Hızlanma bir sönümleme cihazı ile birkaç saniyeye düşürülür G roketin dayanıklılık sınırlarını aşmayan burun bölmesinde insan vücudu. Sıkıştırma döngüsünden sonra sönümleme cihazı, itme platformunu başlangıç konumuna geri getirir ve ardından bir sonraki darbeyi almaya hazır hale gelir.

Uzay aracının elde ettiği toplam hız artışı ( çizim, işten ödünç aldım ), patlama sayısına bağlıdır ve bu nedenle belirli bir manevra sırasında harcanan nükleer yüklerin sayısına göre belirlenir. Böyle bir nükleer tahrik sistemi tasarımının sistematik olarak geliştirilmesi Dr. T. B. Taylor (Genel Dinamik Genel Atom Bölümü) tarafından başlatıldı ve Ofisin desteğiyle devam etti. ileriye dönük planlama araştırma çalışmaları (ARPA), ABD Hava Kuvvetleri, NASA ve General Dynamics tarafından dokuz yıl boyunca yürütüldü ve ardından bu tür bir tahrik sistemi, en iyilerden biri olarak seçildiğinden, gelecekte tekrar devam etmek üzere bu yöndeki çalışmalar geçici olarak durduruldu. Güneş sistemi içinde uçan uzay aracının iki ana itici gücü.

Darbeli harici etkili nükleer tahrik motorunun çalışma prensibi

Kurulumun 1964-1965'te NASA tarafından geliştirilen ilk versiyonu, (çap olarak) Satürn 5 roketiyle karşılaştırılabilir nitelikteydi ve 2500 saniyelik spesifik bir itme kuvveti ve 350 g'lık etkili bir itme kuvveti sağlıyordu; ana motor bölmesinin "kuru" ağırlığı (yakıtsız) 90,8 tondu Darbeli nükleer roket motorunun ilk versiyonu, daha önce bahsedilen nükleer yükleri kullanıyordu ve alçak Dünya yörüngelerinde ve radyasyonda çalışacağı varsayılmıştı. Patlamalar sırasında açığa çıkan bozunma ürünleri nedeniyle atmosferin radyoaktif kirlenme tehlikesi nedeniyle bant bölgesi. Daha sonra darbeli nükleer enerjili motorların spesifik itme gücü 10.000 saniyeye çıkarıldı ve bu motorların potansiyel yetenekleri gelecekte bu rakamın ikiye katlanmasını mümkün kıldı.

Darbeli bir nükleer tahrik sistemi, 80'li yılların başında gezegenlere ilk insanlı uzay uçuşunun gerçekleştirilmesi amacıyla 70'li yıllarda geliştirilmiş olabilir. Ancak, katı fazlı bir nükleer tahrik motoru oluşturma programının onaylanması nedeniyle bu projenin geliştirilmesi tam olarak gerçekleştirilmedi. Ek olarak, darbeli nükleer tahrik motorlarının geliştirilmesi, siyasi sorunçünkü nükleer yük kullanıyordu.

Erica K.A. (Krafft A.Ehricke)

Çalışma akışkanının, nükleer reaksiyon veya radyoaktif bozunma sırasında salınan enerjiyle ısıtılan bir madde (örneğin hidrojen) veya doğrudan bu reaksiyonların ürünleri olduğu bir roket motoru. Ayırt etmek... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük

nükleer roket motoru- Branduolinis raketinis variklis statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Raketinis variklis, kuriame reaktyvinė trauka sudaroma vykstant branduolinei arba termobranduolinei reakcijai. Branduoliniams raketiniams varikliams sudaroma kur kas didesnė… … Artilerijos terminų žodynas

- (Nükleer Jet) radyoaktif bozunma veya nükleer reaksiyon sırasında açığa çıkan enerji nedeniyle itiş gücünün oluşturulduğu bir roket motoru. Nükleer motorda meydana gelen nükleer reaksiyonun türüne göre, radyoizotop roket motoru ayırt edilir... ...

- (YRD) enerji kaynağının nükleer yakıt olduğu roket motoru. Nükleer reaktörlü nükleer güçle çalışan bir motorda. Nükleer zincir reaksiyonunun bir sonucu olarak açığa çıkan torus ısısı, çalışma akışkanına (örneğin hidrojen) aktarılır. Nükleer reaktör çekirdeği... ...

Bu makale Vikileştirilmeli. Lütfen makale biçimlendirme kurallarına göre biçimlendirin. Homojen bir nükleer yakıt tuzları çözeltisi kullanan nükleer roket motoru (İngilizce... Vikipedi)

Nükleer roket motoru (NRE), jet itme kuvveti oluşturmak için çekirdeklerin fisyon veya füzyon enerjisini kullanan bir tür roket motorudur. Aslında reaktiftirler (bir nükleer reaktördeki çalışma sıvısını ısıtıp gazı serbest bırakırlar... ... Wikipedia

Enerji kaynağı ve çalışma sıvısı aracın kendisinde bulunan jet motoru. Roket motoru, yapay bir Dünya uydusunun yörüngesine bir yük fırlatmak ve kullanım için pratik olarak ustalaşan tek motordur ... ... Vikipedi

- (RD) Operasyonu için yalnızca hareket halindeki bir araçta (uçak, yer, su altı) yedekte bulunan maddeleri ve enerji kaynaklarını kullanan bir jet motoru. Böylece hava jetli motorlardan farklı olarak (Bkz.... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

İzotopik roket motoru, radyoaktif kimyasal izotopların bozunma enerjisini kullanan bir nükleer roket motoru. elementler. Bu enerji çalışma sıvısını ısıtmaya yarar veya çalışma sıvısı bozunma ürünlerinin kendisidir ve... ... Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlüğü