NASA’nın Yeni Nükleer Roket Planı, Mars’a Sadece 45 Günde Ulaşmayı Hedefliyor : ScienceAlert


Önümüzdeki yıllarda çok sayıda kuruluşun Ay’a astronot göndermeyi planladığı, yenilenen bir uzay araştırmaları çağında yaşıyoruz. Bunu önümüzdeki on yılda, çok geçmeden diğer ulusların da katılabileceği NASA ve Çin’in Mars’a mürettebatlı misyonları takip edecek.

Astronotları Alçak Dünya Yörüngesi (LEO) ve Dünya-Ay sisteminin ötesine taşıyacak bu ve diğer görevler, yaşam desteği ve radyasyon korumasından güç ve itme gücüne kadar değişen yeni teknolojiler gerektiriyor.

Ve ikincisi söz konusu olduğunda, Nükleer Termal ve Nükleer Elektrikli Tahrik (NTP/NEP) en iyi yarışmacılardan biri!

NASA ve Sovyet uzay programı, Uzay Yarışı sırasında nükleer tahriki araştırmak için onlarca yıl harcadı.

Birkaç yıl önce, NASA nükleer programını yeniden ateşledi NTP ve NEP unsurundan oluşan iki parçalı bir sistem olan çift modlu nükleer tahrik geliştirmek amacıyla 100 günde Mars.

Yeni roketin parçalarını gösteren diyagram.
Mars’a Hızlı Geçişi Sağlayan Dalga Rotorlu Tepe Döngüsü ile Yeni Bimodal NTP/NEP Sınıfı. (Ryan Gosse)

parçası olarak NASA Yenilikçi Gelişmiş Kavramlar (NIAC) 2023 programı kapsamında NASA, Faz I gelişimi için bir nükleer konsept seçti. Bu yeni çift modlu nükleer tahrik sistemi sınıfı, bir “dalga rotor tepesi döngüsü” ve Mars’a geçiş sürelerini sadece 45 güne indirebilir.

” başlıklı önergeDalga Rotor Tepe Döngüsü ile Bimodal NTP/NEP,” Florida Üniversitesi’nde Hipersonik Program Alan Lideri ve aynı zamanda Florida Mühendislikte Uygulamalı Araştırma (FLARE) ekibi.

Gosse’nin teklifi, ilgili teknoloji ve yöntemlerin olgunlaşmasına yardımcı olmak için 12.500 ABD Doları hibe içeren Faz I geliştirme için bu yıl NAIC tarafından seçilen 14 tekliften biridir. Diğer teklifler arasında yenilikçi sensörler, aletler, üretim teknikleri, güç sistemleri ve daha fazlası vardı.

frameborder=”0″ allow=”ivmeölçer; otomatik oynatma; panoya yazma; şifreli ortam; jiroskop; fotoğraf içinde fotoğraf; web paylaşımı” izin verilen tam ekran>

Nükleer tahrik esas olarak, her ikisi de tamamen test edilmiş ve onaylanmış teknolojilere dayanan iki konsepte indirgenir.

Nükleer-Termal Tahrik (NTP) için, döngü sıvı hidrojen (LH2) itici gazını ısıtan bir nükleer reaktörden oluşur ve onu iyonize hidrojen gazına (plazma) dönüştürür ve daha sonra itme kuvveti oluşturmak için nozullardan yönlendirilir.

Bu itme sistemini test etmek için birkaç girişimde bulunuldu: Proje GezginiABD Hava Kuvvetleri ile Atom Enerjisi Komisyonu (AEC) arasında 1955’te başlatılan ortak bir çaba.

1959’da NASA, USAF’tan görevi devraldı ve program, uzay uçuşu uygulamalarına adanmış yeni bir aşamaya girdi. Bu sonunda yol açtı Roket Aracı Uygulaması için Nükleer Motor (NERVA), başarıyla test edilmiş bir katı çekirdekli nükleer reaktör.

1973’te Apollo Era’nın kapanmasıyla, programın finansmanı büyük ölçüde azaldı ve herhangi bir uçuş testi yapılamadan programın iptal edilmesine yol açtı. Bu arada, Sovyetler kendi NTP konseptlerini geliştirdiler (RD-0410) 1965 ile 1980 yılları arasında ve programın iptal edilmesinden önce tek bir zemin testi yaptı.

Öte yandan Nükleer-Elektrikli Tahrik (NEP), elektrik sağlamak için bir nükleer reaktöre dayanır. Hall Etkili itici (iyon motoru), itme kuvveti oluşturmak için inert bir gazı (ksenon gibi) iyonlaştıran ve hızlandıran bir elektromanyetik alan oluşturur. Bu teknolojiyi geliştirme girişimleri arasında NASA’nın Nükleer Sistemler Girişimi (NSI) Prometheus Projesi (2003 – 2005).

Her iki sistem de, daha yüksek özgül dürtü (Isp) derecesi, yakıt verimliliği ve neredeyse sınırsız enerji yoğunluğu dahil olmak üzere, geleneksel kimyasal tahrike göre önemli avantajlara sahiptir.

NEP konseptleri, 10.000 saniyeden fazla Isp sağlamasıyla öne çıkarken, yani üç saate yakın itiş gücü sağlayabiliyorlar, itiş seviyesi geleneksel roketler ve NTP ile karşılaştırıldığında oldukça düşük.

Gosse, bir elektrik güç kaynağına duyulan ihtiyacın, ideal koşullar altında termal enerji dönüşümünün yüzde 30-40 olduğu uzayda ısı reddi sorununu da gündeme getirdiğini söylüyor.

Ve NTP NERVA tasarımları, Mars ve ötesine mürettebatlı görevler için tercih edilen yöntem olsa da, bu yöntemin ayrıca yüksek delta-v görevleri için yeterli başlangıç ​​ve son kütle kesirlerini sağlama sorunları vardır.

Bu nedenle, her iki tahrik yöntemini (bimodal) içeren teklifler, her ikisinin avantajlarını birleştirecekleri için tercih edilir. Gosse’nin önerisi, kimyasal roketlerin mevcut performansının iki katı olan 900 saniyelik belirli bir dürtü (Isp) sağlayacak sağlam çekirdekli bir NERVA reaktörüne dayalı iki modlu bir tasarım gerektiriyor.

Gosse’nin önerdiği döngü ayrıca, emme havasını sıkıştırmak için reaksiyonlarla üretilen basınç dalgalarını kullanan içten yanmalı motorlarda kullanılan bir teknoloji olan bir basınç dalgası süper şarj cihazını veya Wave Rotor’u (WR) içerir.

Bir NTP motoruyla eşleştirildiğinde, WR, reaksiyon kütlesini daha da sıkıştırmak için reaktörün LH2 yakıtını ısıtmasıyla oluşturulan basıncı kullanır. Gosse’nin vaat ettiği gibi, bu, NERVA-sınıfı NTP konseptiyle karşılaştırılabilir, ancak 1400-2000 saniyelik bir Isp ile itiş seviyeleri sağlayacaktır. Bir NEP döngüsüyle eşleştirildiğinde, dedim Gosse, itme seviyeleri daha da geliştirildi:

“Bir NEP döngüsü ile birleştiğinde, görev döngüsü Isp minimum kuru kütle ilavesiyle daha da artırılabilir (1.800-4.000 saniye). Bu çift modlu tasarım, insanlı görevler için hızlı geçişe (Mars’a 45 gün) olanak tanır ve derin uzay keşfinde devrim yaratır. güneş sistemimizin.”

Geleneksel tahrik teknolojisine dayalı olarak, mürettebatlı bir Mars görevi üç yıla kadar sürebilir. Bu görevler, her 26 ayda bir, Dünya ve Mars’ın en yakın olduklarında (yani bir Mars muhalefeti) başlayacak ve geçişte en az altı ila dokuz ay geçireceklerdi.

45 günlük (altı buçuk hafta) bir geçiş, toplam görev süresini yıllar yerine aylara indirecektir. Bu, radyasyona maruz kalma, mikro yerçekiminde geçirilen süre ve ilgili sağlık sorunları dahil olmak üzere Mars görevleriyle ilişkili büyük riskleri önemli ölçüde azaltacaktır.

Tahrik gücüne ek olarak, güneş ve rüzgar enerjisinin her zaman mevcut olmadığı uzun süreli yüzey görevleri için sabit bir güç kaynağı sağlayacak yeni reaktör tasarımları için öneriler var.

Örnekler arasında NASA’nın Sterling Teknolojisini Kullanan Kilopower Reaktörü (KRUSTA) ve hibrit fisyon/füzyon reaktörü NASA’nın NAIC 2023 seçimine göre Faz I geliştirmesi için seçildi.

Bu ve diğer nükleer uygulamalar, bir gün, belki de düşündüğümüzden daha erken bir zamanda, Mars’a ve derin uzaydaki diğer yerlere mürettebatlı misyonlar yapılmasını mümkün kılabilir!

Bu makale ilk olarak tarafından yayınlandı Evren Bugün. Okumak orijinal makale.



Kaynak : https://www.sciencealert.com/new-nasa-nuclear-rocket-plan-aims-to-get-to-mars-in-just-45-days

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir