Упаковка аерогелю з ураном може дати нам космічний двигун, який ми шукаємо
Здається, останнім часом новітні ідеї силових установок для пересування в космосі – це десяток копійок. Окрім типового суперечки між сонячними вітрилами та хімічним двигуном, є потенційний третій шлях – ядерний ракетний двигун.
Хоча ми вже обговорювали їх тут у Universe Today раніше, Інститут передових концепцій НАСА надав грант компанії під назвою Positron Dynamics на розробку нового типу ракетного двигуна з осколками ядерного поділу (FFRE). Це могло б знайти баланс між потужністю хімічних двигунів і довговічністю сонячних вітрил.
FFRE самі по собі не є новою концепцією, але багато з них мають подолати величезні технічні перешкоди, перш ніж їх можна вважати корисними. Їх переваги, такі як високий питомий імпульс і надзвичайно висока щільність потужності, компенсуються їх недоліками, такими як необхідність складної форми левітації плазми.
Positron Dynamics сподівається змінити цю рівновагу, використовуючи два окремих відкриття, зроблені в інших галузях досліджень. Першим новим підходом було б помістити матеріал, що розщеплюється, у надлегкий аерогель. Другий – це створення надпровідного магніту для утримання частинок ділення.
FFRE по суті використовують той самий ядерний процес, який живить енергогенеруючі атомні станції на Землі. Однак замість того, щоб виробляти лише електроенергію, вони також генерують тягу, причому дуже велику.
Однак непрактично відправляти в космос цілий брусок уранового палива, такого як те, що використовується в реакторах поділу тут, на Землі.
Вбудовування самого палива в одну з найлегших речовин, відомих людині, вирішує цю проблему.
Аерогелі — це надзвичайно повітряні матеріали, які виглядають ефірними, коли хтось їх тримає, як на головному зображенні вище. Вбудовування в них частинок палива для реакції поділу було б зручним способом утримувати паливо разом, дозволяючи загальній структурі бути достатньо легкою, щоб її можна було підняти на орбіту.
Однак структура самих аерогелів не допоможе стримувати фрагменти поділу, коли вони розпадаються. Щоб це зробити, знадобиться величезна зовнішня сила, яка є місцем надпровідного магніту.
Надпровідні магніти зазвичай використовуються в експериментальних установках термоядерного синтезу, де вони використовуються для утримання плазми, необхідної для нагрівання термоядерного палива, але яка інакше знищила б будь-який нормальний матеріал. Враховуючи весь інтерес до досліджень термоядерного синтезу останнім часом, потужним магнітам також приділяється додаткова увага дослідників.
Додавання одного до FFRE дозволить інженерам направляти осколки поділу в одному напрямку, фактично перетворюючи їх на вектор тяги. Це має додаткову перевагу, оскільки не дозволяє осколкам зруйнувати інші частини двигуна.
Поки що все це теоретично, оскільки ще потрібно подолати багато перешкод. Але це саме те, для чого NIAC – фінансувати проєкти на ранніх стадіях і намагатися їх висміяти.
Можливо, колись FFRE зможуть досягти тієї найкращої точки швидкості та економії палива, про яку мріють багато вчених-ракетників.
