Внимавайте много букви.
Планирано е да се създаде полет от космическия кораб с инсталация за ядрена енергия (YAID) в Русия. Подходящите работи са положени в проекта на федералната космическа програма за 2016-2025 г. (FKP-25), насочена от Роскосмос, за да координират министерството.
Системите за ядрени електроенергия се считат за основните обещаващи източници на енергия в пространството при планирането на мащабни интерплантейни експедиции. Уверете се, че Megawatt капацитета в космоса в бъдеще ще позволи на YEDU, създаването на което сега се занимава с предприятия от Rosatom.
Цялата работа по творението на YAEU отива в съответствие с планираното време. С много доверие можем да кажем, че работата ще бъде пусната в експлоатация в рамките на предвидения в целевата програма, заявява проектът на Министерството на комуникациите на държавната корпорация Росатом, Андрей Иванов.
Наскоро в рамките на проекта бяха приети два важни етапа: създаден е уникален дизайн на горивен елемент, което осигурява ефективност при високи температури, големи температури, силно видимо облъчване. Също така успешно завършени технологични тестове на тялото на реактора на бъдещата космическа единица. Като част от тези тестове, корпусът е изложен на излишно налягане и 3D измервания се извършват в зоните на основния метал, пръстена заварен съединение и коничен преход.
Принцип на работа. История на творението.
Няма фундаментални трудности с ядрен реактор за космическо приложение. В периода от 1962 до 1993 г. в нашата страна е натрупан богат опит в производството на подобни инсталации. Подобни произведения бяха извършени в САЩ. От началото на 60-те години в света са разработени няколко вида електродвигателни двигатели: йон, стационарна плазма, аноден двигател, импулсен плазмен двигател, магнитоплазмием, магнитоплазмометричен.
Работата по създаването на ядрени двигатели за космически кораб е активно проведена в СССР и САЩ през миналия век: американците са затворили проекта през 1994 г., СССР - през 1988 година. Закриването на произведенията в много отношения допринася за катастрофата на Чернобил, която негативно конфигурира общественото мнение по отношение на използването на ядрената енергия. В допълнение, тестовете на ядрените инсталации в космоса не винаги са били редовни: през 1978 г. съветският сателит "Космос-954" влезе в атмосферата и се срути, разпространявайки хиляди радиоактивни фрагменти на територията от 100 хиляди квадратни метра. км в северозападни райони на Канада. Съветският съюз плати парична компенсация в размер на повече от 10 милиона долара.
През май 1988 г., две организации - федерацията на американски учени и Комитета на съветските учени за мир срещу ядрена заплаха - направиха съвместно предложение за забрана на използването на ядрената енергия в пространството. Официалните последици не са получили предложението, но оттогава нито една страна не е стартирала космически кораб с атомни електроцентрали на борда.
Големите предимства на проекта са почти важни характеристики на производителността - висок ресурс (10 години работа), значителен интервлационен интервал и дълго време на едно включване.
През 2010 г. бяха формулирани технически предложения за проекта. От тази година започна дизайн.
YEDU съдържа три основни устройства: 1) Реакторна инсталация с работеща течност и спомагателни устройства (топлообменник-топлообменник и турбогенератор-компресор); 2) моторна инсталация на електрическа планета; 3) Хладилник-емитер.
Реактор.
От физическа гледна точка, това е компактен газов реактор на бързи неутрони.
Като гориво се използва съединението (диоксид или карбонитрид) на уран, но тъй като дизайнът трябва да бъде много компактен, уранът има по-високо обогатяване върху изотоп 235, отколкото в евтини за конвенционалните (граждански) атомни електроцентрали, евентуално над 20%. И тяхната обвивка е една кристална сплав на огнеупорни метали, базирани на молибден.
Това гориво ще трябва да работи при много високи температури. Ето защо е необходимо да се изберат такива материали, които могат да ограничат негативните фактори, свързани с температурата, и в същото време да позволят на горивото да извърши основната си функция - нагрява газовата охлаждаща течност, с която ще бъде направена електричество.
Хладилник.
Охлаждащият газ в хода на ядрената инсталация е абсолютно необходимо. Как да нулирате топлината в открито пространство? Единственият начин е да се охлади радиацията. Нагрятата повърхност в празнотата се охлажда, излъчващи електромагнитни вълни в широк диапазон, включително видима светлина. Уникалността на проекта при използването на специална охлаждаща течност е хелий ксенонова смес. Инсталацията осигурява висока ефективност.
Двигател.
На следващия е принципът на йонния двигател. В газоразрядната камера с помощта на аноди и катоден блок, разположен в магнитно поле, се създава разредена плазма. От него емисионният електрод "дърпа" йони на работната течност (ксенон или друго вещество) и се ускорява между него между него и ускоряващия електрод.
За изпълнението на замисленото от 2010 до 2018 г. бяха обещани 17 милиарда рубли. От тези средства 7,245 милиарда рубли бяха предназначени за държавната корпорация Rosatom да създаде самия реактор. Други 3.955 милиарда FSUE "Keldysh Center" за създаване на ядрена енергия. Още 5,8 милиарда рубли - за РКК "ЕНЕРГИЯ", където по същите срокове ще трябва да представлява работен вид на целия транспорт и енергиен модул.
Според плановете, до края на 2017 г., агрегата на ядрената енергетика ще бъде подготвена за конфигурацията на транспортния и енергийния модул (мигриращ междуплатеенски модул). До края на 2018 г. Йод ще бъде подготвен за полетни изпитания. Финансирането на проекта се извършва за сметка на федералния бюджет.
Не е тайна, че в Съединените щати и в СССР е пусната работа по създаването на ядрени ракети и в СССР през 60-те години на миналия век. Колко далеч са напреднали? И с какви проблеми трябваше да се изправят по този начин?
Анатолий Китеев: Наистина, работата по използването на ядрена енергия в космоса започна и активно провеждана с нас в САЩ през 60-те и 70-те години.
Първоначално задачата беше настроена да създава ракетни двигатели, които вместо химическата енергия на горенето на горимия и окислител ще използва загряване на водород до около 3000 градуса. Но се оказа, че такъв пряк път е все още неефективен. За кратко време получаваме голяма тяга, но в същото време хвърляме струя, което в случай на нестандартна работа на реактора може да бъде радиоактивно заразена.
Натрупан е определен опит, но нито на нас, нито американците, тогава да създадат надеждни двигатели. Те са работили, но малко, защото топлинният водород до 3000 градуса в ядрен реактор е сериозна задача. Освен това, проблемите на екологичните свойства възникват по време на наземни тестове на такива двигатели, тъй като радиоактивните струи бяха хвърлени в атмосферата. Вече не е тайна, че такава работа е извършена на полупалатското депо, специално подготвено за ядрени тестове, които са останали в Казахстан.
Това означава, че критичният се оказа два параметъра - доказаните емисии на температура и радиация?
Анатолий Китлеев: Като цяло, да. Благодарение на тези и други причини, нашата работа и в Съединените щати са преустановени или спряни - възможно е да се оцени по различен начин. И да ги възобновим по такъв начин, бих казал, челен начин да направи ядрен двигател с всички вече наречени недостатъци, изглеждахме неразумно. Предложихме напълно различен подход. Тя се различава от стария, че хибридният автомобил се различава от обичайния. В обичайната кола, двигателят обхваща колелата, а в хибрид - електричеството се произвежда от двигателя и това електричество обхваща колелата. Това означава, че е създадена определена междинна електроцентрала.
Така че ние предложихме схема, в която космическият реактор не нагрява струята, излъчвана от нея и произвежда електричество. Горещият газ от реактора обхваща турбината, турбината превръща електрическия генератор и компресора, който осигурява циркулация на работната течност по затворената верига. Генераторът развива електричество за плазмен двигател със специфична тежест 20 пъти по-висока от тази на химическите аналози.
Схема на мъдрост. По същество това е мини атомната електроцентрала. И какви са нейните предимства пред ядрения двигател с директен поток?
Анатолий Китеев: най-важното - струята от новия двигател няма да бъде радиоактивна, защото изцяло различно работно тяло преминава през реактора, който се съдържа в затворената верига.
В допълнение, не е необходимо да се загрява водородът в реактора с тази схема: в реактора циркулира инертна работна течност, която се загрява до 1500 градуса. Ние сериозно опростяваме задачата си. И в резултат на това ще повишим специфичното желание да не два пъти, но в 20 пъти в сравнение с химическите двигатели.
Също така е важно: няма друго нещо: необходимостта от сложни тестове за персонал, за които е необходима инфраструктурата на бившето перипалатински депо, по-специално, базата на щанд, която остава в град Курчатов.
В нашия случай всички необходими тестове могат да се извършват в Русия, без да се прибавят в дълги международни преговори за използването на ядрената енергия извън тяхната държава.
Сега ли са такива работа в други страни?
Анатолий Китеев: Имах среща с заместник-ръководителя на НАСА, обсъждахме въпроси, свързани с връщането на работата по ядрената енергия в космоса, и той заяви, че американците показват голям интерес за това.
Възможно е Китай да отговори на активни действия от своя страна, така че е необходимо да се работи бързо. И не само, за да се изправи пред някого на бос.
Необходимо е първо да се работи на първо място, за да се формира в нововъзникващото международно сътрудничество и де факто се формира, изглеждахме прилични.
Не изключвам, че в близко бъдеще може да се започне международна програма за мощност на ядреното пространство. Като програмата, изпълнена от програмата на контролирания термоядрен синтез.
Разходите за пускане на ракета на носителя в съвременната космонавтика остават доста високи, достигайки около около стотни милиони долари. Да се \u200b\u200bнамали значително, дизайнерите от различни страни от света развиват фундаментално нови видове ракетни двигатели, които могат да получат полезни стоки в орбита с по-малка енергия в сравнение с конвенционалните електроцентрали. Днес, от различни обещаващи проекти от този вид, три са най-близки до изпълнението. Решихме да разберем техните характеристики.
Worldwide, през 2015 г., 87 пускането на носители на превозвачи бяха произведени с различни полезни товар: 29 стартирания паднаха върху Русия, 20 - на САЩ, 19 - до Китай, девет - към Европейската космическа агенция, пет - на Индия, четири - на Япония И един - на Иран. От този номер пет стартирания бяха неуспешни и завършиха със загубата на два автоматични космически кораба и десет спътника. През 2014 г. страните са реализирали 92 пускането на носители на превозвача и година по-рано - 80. Днес разходите за премахване на полезния товар до орбита е от 15 до 25 хиляди долара на килограм в сключването на сателити за гео-икономически орбита, откъдето отиват на геостационар. Стартирането на космическия кораб на ниска орбита струва по-евтино, но все още доста скъпо - от 2,4 до 6 хиляди долара на килограм.
Следователно не е изненадващо, в много страни работят, за да създадат технологии, които могат значително да намалят разходите за пускане на място. В същото време различните разработчици продължават различни начини. Например, американската компания Spacex се занимава със създаването на ракети от тежки носители на сокол с връщана първа стъпка. Дружеството е убедено, че повторната повторна способност на Falcon Heavy ще намали разходите за пускане на полезния товар до ниската орбита на Земята до две хиляди долара на килограм и до 9-11 хиляди, когато се започват с географска поръчка орбита. А американската JP Aerospace компания се занимава със създаването на многостепенна стартираща система, в която първите две стъпки ще бъдат представени от дирижабли.
В една дума, различни технологии, насочени към намаляване на разходите за стартиране, днес се развива много. Те включват ракетни носители с кутии от съвременни материали и способни да пуснат ракетна равнина и навигационни системи на ракетата, върнати ракети. Но основното място сред тях е заета от нови двигатели. Вярно е, че в тази област най-често говорим за подобряване на дизайните на вече съществуващите ракетни двигатели. Например, двигателят на SpaceX Engine Merlin има значителен капацитет, но се отнася до традиционните течни ракетни двигатели. Въпреки това, съществуват оригинални решения, които преди това не са били използвани за ракети носители. За трите най-интересни от тях, по отношение на дизайна и потенциалната полза, ще кажем по-долу.
Хибриден двигател
В началото на 90-те години британските фирмени реакционни двигатели се занимават с разработването на нов тип ракетен двигател, който би консумирал значително по-малък от течния окислител, но биха били ефективни на всички височини на полета. Предполага се, че той ще комбинира качествата на въздушните турбоходни и ракетни двигатели. Новият проект се нарича Сабер (синергичен ракетен двигател на въздуха, синергичен атмосферен ракетен двигател). Принципът на електроцентралата е сравнително прост: при полет в атмосферата за гориво за гориво използва атмосферен кислород и когато двигателят се освободи в безвъздушно пространство, двигателят преминава към използването на течен кислород от резервоарите.
Според проекта, двигателят на SABER ще получи универсална горивна камера и дюза, по много начини, подобни на подобни елементи на конвенционален ракетен двигател. В началото и по време на ускорението, Saber ще работи като редовен двигател с право поток. В полет въздухът ще влезе в досада на въздуха, а след това върху специални байпасни канали - към охладителя и горивната камера. В охладителната зона се монтират турбина и компресор: когато реактивният струя излезе, въздухът ще се забави в двигателя и ще се отпусне на турбината, която от своя страна ще завърти компресора. Последният ще компресира охладения въздух, който ще увеличи потока му към горивната камера и следователно пълнотата на изгарянето на горивото и нейната енергийна възвръщаемост.
Предполага се, че в атмосферен режим, нов хибриден ракетен двигател ще работи на полети до пет маха номера (6.2 хиляди километра в час). Тъй като скоростта на въздуха се увеличава в приема на въздуха - поради рязкото спиране и компресия - всичко ще стане горещо и горещо. Това ще влоши своята компресия и следователно общата ефективност на двигателя. Следователно, за охлаждане на входящия въздух се предполага, че използва специална мрежа от тръби с диаметър от един милиметър и обща дължина около две хиляди километра. Те ще бъдат инсталирани във въздушния канал. Тръбите под налягане в 200 бара (197 атмосфери) ще бъдат доставени от хелий, изпълнявайки ролята на охлаждащата течност.
Според изчисленията на разработчиците, системата ще охлади входящия въздух с повече от хиляда градуса по Целзий в минус 150 градуса по Целзий за една стотна от секундата. В същото време, втечняването на въздуха, способно да намали драстично ефективността на двигателя, няма да се случи. След надвишаване на скоростта от пет минути, приемът на въздуха ще бъде блокиран и двигателят преминава към консумацията на течен кислород от резервоара. В тази опция той ще може да функционира в разредените горни слоеве на атмосферата и в безвъздушно пространство. Планирано е да се използва течен водород като гориво. Изпитванията на отделни сабери са проведени от реакционни двигатели от 2012 г. и са признати като успешни.
В момента британската компания е ангажирана с монтаж на демонстратор на технологии на двигателя, чиито тестове в края на 2017 г. - първата половина на 2018 година. В атмосферен режим това устройство ще може да развива апетита през 196 килонета. Съгласно размера си, прототипът на електроцентралата ще съответства на размерите на двигателя с двойна верига с главната камера F135. Такива двигатели са поставени на американски F-35 светкавици II бойци. Дължината F135 е 5,6 метра, а диаметърът е 1,2 метра. Тази електроцентрала е в състояние да развие апетита до 191 килоньотон в режим на подаване. Пълноправна инсталация на сабера ще бъде малко по-голяма и в атмосферен режим ще може да развие апетита от 667 килонея. Неговите тестове са насрочени за 2020-2021 години.
В британската компания се смята, че благодарение на своя двигател, превозвачът може да се направи на един етап. И тази стъпка ще бъде върната. Новата електроцентрала ще консумира гориво и особено окислителят е много по-малък от обикновен ракетен двигател, защото за полет до атмосферната зона се очаква да се вземе от въздуха, кислород за гориво. Бяха планирани британски двигатели да бъдат използвани в обещаването на американски двустепенен космически кораб, който според предварителните изчисления ще позволи използваемо натоварване на ниска около земна орбита от 1.1-1.4 хиляди долара на килограм.
Хиперсоничен двигател
Стартиране на ракета с хиперсоничен въздушен двигател с директно поток в Индия в полигона Шри Гахарихот
В края на август 2016 г. индийската организация на космическото изследване на първите успешни тестове на въздушни реактивни двигатели с хиперзвуков директ. Успешното тестване на електроцентралите се проведе в полиарихотската полигон в източната част на страната. За да се провери, разработчиците са използвали обичайната двустепенна ATV носеща ракета, като вторият етап от които са прикрепени хиперзвукови двигатели. По време на полети на електроцентралите изследователите проверяват запалването върху свръхзвукова скорост, стабилно гориво за гориво, механизъм за всмукване на въздух и система за впръскване на гориво. Общата продължителност на втория етап е 300 секунди, от които хиперзвуковите двигатели са работили пет секунди.
Индийските електроцентрали, създадени в рамките на проекта SRE (ScramJet Rocket Engine, хиперзвуков двигател с въздушна реакция на въздуха), работеше при скоростта на полета на малко повече от шест маха номера. Стъпката с двигателите се повиши до височина от 70 километра. Целта на първия тест на хиперзвукови двигатели е да се провери стабилността на тяхната работа, а не възможността тези електроцентрали да разпръснат превозвачите към хиперзвукови скорости. В близко бъдеще разработчиците планират да завършат обработката на данни, получени по време на първото пускане на електроцентралите, и да имат поредица от техните тестове. Предполага се, че хиперзвуковите двигатели ще овърклокват втория етап от превозвача да пусне превозни средства до осем девет маха номера.
Технически подробности за техните хиперзвесни инсталации Индианците не разкриват. Въпреки това, общата схема на такива двигатели, разработена в няколко страни по света, след 70-те години е известна. Систественият директно въздушен двигател се различава от обичайното, тъй като горивото в камерата изгаря в свръхзвуков въздушен поток. В същото време въздухът за горивния процес се подава към директния поток на камерата, без да се използват допълнителни компресори. Изглежда време: въздушният поток на инциденти попада в приемния въздух, а след това в договарящата се компресорна камера, където е компресиран и където идва в горивната камера. Какви са най-интересните, такива хиперзвукови двигатели може да нямат никакви движещи се части.
Хилестонските електроцентрали са способни да работят при скорост на полета най-малко четири или пет номера на mac - при такава скорост е осигурена необходимата компресия на въздуха и стабилно гориво за гориво. Теоретичната горна граница на скоростта на хиперзвуковия двигател се счита за 24 броя на маха. В същото време електроцентралата ще може да развива и висока скорост, ако течният окислител допълнително ще бъде инжектиран в горивната камера. Максималната височина на полета, върху която хиперзвуковите двигатели могат да работят без нужда от допълнителна инжекция с окислител е 75 километра. За сравнение, ниската орбита на почти земята започва с марка от 160 километра.
В допълнение към Индия, САЩ, Русия, Китай и Австралия се занимават с активна работа по създаването на хиперзвукови ракетни двигатели. Съединените щати и Русия планират да създадат нови електроцентрали за хиперзвесни бойни ракети, разузнавателни устройства и бойци на шестото поколение. Австралия, водеща развитие във връзка с американците, също възнамерява да оборудва нови ракетни двигатели. Китай, в допълнение към бойното използване на електроцентрали, възнамерява да ги използва в ракетите на превозвача. Според непотвърдени данни, хиперзвуковите двигатели ще ускорят китайските ракети до 10-12 mach, а бойните ракети - до 20 маха номера. Първите тестове на китайската хиперзвукова ракета се проведоха през юни миналата година.
В САЩ и Русия се смята, че използването на хиперзвукови двигатели в носители на носители ще се усложни и няма да опрости своя дизайн. В допълнение, изследователите смятат, че такива електроцентрали няма да могат да се развиват достатъчно, за да пуснат голям товар. Индийските и китайските предприемачи са уверени, че използването на хиперзвукови реактивни двигатели с директно поток в ракети носители ще откажат по-голямата част от течния окислител, който ще е необходим само в лагера на полета. Проблемът с възможна недостатъчност на тягата може да бъде решен чрез инсталиране на няколко хиперзвесни електроцентрали, а ползата от отказ от окислител няма да се изравнява - агрегираната маса на двигателите, дължаща се на простия дизайн, ще бъде малък.
Дънационен двигател
Междувременно, в Русия, специализираната лаборатория "детониращ EASPRESTICATION" на Energomash научна и производствена асоциация е ангажирана в развитието на интензивно детонация течен ракетен двигател, работещ на кислород-керосинната горивна двойка. На първия успешен тест на такава електроцентрала на 26 август на тази година. Трябва да се отбележи, че това е първият в света двигател за детонация, разработен специално за използване на ракетите на превозвача. Подобна електроцентрала днес е създадена и в Съединените щати, но се планира да се използва като по-икономична и ефективна подмяна на газови турбинни двигатели на VMS кораби.
Изследването на принципите на труда и развитието на детонационни двигатели се извършва в някои страни по света повече от 70 години. За първи път те се заеха в Германия през 40-те години. Вярно е, че работният прототип на изследователите на двигателя в детонацията не успя да създаде, но пулсиращите въздушни струйни двигатели са разработени и серийно произвеждат. Те поставят ракети "FAU-1". В електроцентралите на такива ракети горивото се подава към горивната камера с малки части на равни интервали. В същото време разпределението на процеса на изгаряне на гориво се състоя със скорост, по-ниска скорост на звука. Това изгаряне се нарича дефлаграция, тя е в основата на всички обикновени двигатели с вътрешно горене.
В двигателя на детонацията, предната страна на горенето се разпространява по горивната смес по-бързо от скоростта на звука. Такъв процес на горене се нарича детонация. Дневните двигатели днес са разделени на два вида: пулсирани и въртящи се. Последното понякога се нарича ротационен. Принципът на експлоатация на импулсните двигатели е подобен на тези при пулсиращи въздухопроводни двигатели: горивото и окислителят се подават към горивната камера с висока честота на равни интервали. Основната разлика е в изгарянето на детонацията на горивната смес в горивната камера. Поради детонацията горивото гори по-пълно, подчертавайки по-голямо количество енергия, отколкото с дефлагмента.
При двигатели за детонация на центровете се използва пръстеновидна горивна камера. В него горивната смес се подава последователно през радиално разположените клапани. В такива електроинсталации детонацията не избледнява, докато горивото и окислителят се сервират. По време на операцията на двигателя, детонационната вълна "се втурва" на горивната камера на пръстена и горивната смес има време за надграждане. В същото време, ако предварително приготвената смес от гориво и окислител трябва да се подава към горивната камера, тогава не е необходимо да се прави това в спинтора - предната част на високо налягане, която се движи преди детонационната вълна напълно смесва необходимото компоненти. Ротационният двигател за пръв път започна да учи в СССР през 50-те години.
В новия Russian Spin Detonation ракетен двигател, честотата на детонацията на завъртането е 20 килонеца, т.е. в една секунда, детонационната вълна има време да "остане" пръстена на горивната камера 20 хиляди пъти. Теоретично, детонационните двигатели са способни да работят в широк ред на полетните лихви - от нула до пет номера на mac и при използване на допълнителни единици, като например компресор, горната граница може да бъде повишена до седем-осем маха номера. Смята се, че такива електроцентрали могат да произвеждат по-голяма сила, като консумират гориво по-малко от обикновените реактивни двигатели. В същото време дизайнът на детонационните двигатели е сравнително прост: в основната версия няма компресор и много движещи се части.
Благодарение на икономиката си при висока изходна мощност, двигателите за детонация на въртене в ракетите на превозвача значително ще намалят обема на горивото и окислителното средство, необходимо за изхода на стоките в орбита. На практика (и това е характерно за всички вече изброени проекти), намаление на масата на двигателя (и електроцентралата ще тежат по-малко обикновена ракета), горивото и окислителят ще позволят или да се увеличи хвърленото тегло на носителя При запазване на размерите си или оставете хвърленото тегло непроменено, когато се намалят размерите на ракетата. Тежестта на хвърлянето на ракетата на превозвача е масата на последния етап, горивото и полезния товар.
В бъдеще състезанието на пазара на космически пункти ще бъде от полза за този, който може да направи възможно най-много товари възможно най-много. Някои компании смятат, че благодарение на използването на нови технологии, цената на продукцията на стоки до ниска орбита може да бъде намалена под хиляда долара на килограм и под десет хиляди на килограм при започване на орбита на географска поръчка. Вярно е, когато е възможно да е възможно това да е неясно. Според най-смелите оценки, новите ракетни двигатели ще се използват за ракетите на превозвачите от средата на 2020 г.
Василий Сичев
Модерните ракетни двигатели се справят добре със задачата да премахнат оборудването в орбита, но напълно неподходящи за дългосрочно движение. Ето защо, без първи десетилетия от години, учените работят върху създаването на алтернативни пространствени двигатели, които могат да овърклокват корабите преди да записват скоростта. Нека разгледаме седем основни идеи от тази област.
Emdrive.
За да се движите, е необходимо да избутате нещо - това правило се счита за един от непоклатимите стълбове на физиката и космонавтиката. От което е специално отблъснато - от земята, водата, въздуха или реактивната струя, както в случая на ракетни двигатели, не е толкова важно.
Психичният експеримент е добре известен: Представете си, че астронавтът влезе в отворено пространство, но кабелът, който го свързва с кораба, неочаквано се откъсна и човекът започва бавно да отлети. Всичко, което има, е кутия с инструменти. Какви са неговите действия? Правилен отговор: той трябва да хвърля инструменти далеч от кораба. Според закона за запазване на импулса, човекът ще спадне от инструмента точно със същата сила, с какво и инструмент от човека, така че постепенно ще се движи към кораба. Това е реактивното сцепление - единственият възможен начин да се движите в празно външно пространство. Вярно е, че Emdrive, както показват експериментите, има някои шансове за това непоколебимо изявление, за да опровергае.
Създателят на този двигател е британският инженер Роджър Sharsst, основавайки собствената си компания за изследване на спътулат през 2001 година. Дизайнът на Emdrive е много екстравагантна и е формата на метална кофа, запоена в двата края. Вътре в тази кофа е магнинтрон, излъчващ електромагнитни вълни - същите като в конвенционалната микровълнова печка. И се оказва достатъчно, за да създаде много малко, но доста забележимо желание.
Самият автор обяснява работата на своя двигател чрез разликата в налягането на електромагнитното излъчване в различни части на "кофата" - в тесен край, по-малък от широк. Поради това се създава тясна цел към тесния край. Възможността за такава моторна работа е била оспорена повече от веднъж, но във всички експерименти инсталирането на по-стръмен показва наличието на тяга в предложената посока.
Сред експериментаторите, които тестваха "кофата" на управлението, организации като НАСА, Технически университет в Дрезден и Китайската академия на науките. Изобретението се проверява в различни състояния, включително във вакуум, където показва присъствието на тяга в 20 микрона.
Това е много малко по отношение на химическите реактивни двигатели. Но предвид факта, че двигателят на играта може да работи така, сякаш не се нуждае от резерв за гориво (работата на магнетрона може да осигури слънчеви панели), потенциално е в състояние да ускори космическия кораб до огромни скорости, измерени като процент от светлината скорост.
За да се докаже напълно ефективността на двигателя, е необходимо да се извършат много повече измервания и да се отървете от страничните ефекти, които могат да бъдат генерирани, например, външни магнитни полета. Въпреки това, алтернативни възможни обяснения на анормалната тяга на двигателя на двигателя, която като цяло нарушава обичайните закони на физиката.
Например, версиите се поставят напред, че двигателят може да създаде тяга, дължаща се на взаимодействие с физически вакуум, който в квантовото ниво има ненулева енергия и се пълни с постоянно роден и изчезва виртуални елементарни частици. Кой в крайна сметка ще бъде прав - авторите на тази теория, самите топки или други скептици, ще научим в близко бъдеще.
Слънчево платно
Както бе споменато по-горе, електромагнитното излъчване оказва натиск. Това означава, че то теоретично може да се превърне в движение - например, с помощта на платна. По същия начин как корабите от миналите векове хванаха вятъра в плането си, космическият кораб на бъдещето щеше да хване слънчево или всяка друга звезда на плането му.
Проблемът обаче е, че налягането на светлината е изключително малко и намалява с увеличаване на разстоянието от източника. Следователно, за да бъде ефективно, такова платно трябва да има много ниско тегло и много голяма площ. И това увеличава риска от унищожаване на цялата структура, когато се среща с астероид или друг обект.
Опитите за изграждане и стартиране на слънчеви плавателни лодки в космоса вече се е случило - през 1993 г. тестването на слънчевото платно на кораба "Прогрес" проведе Русия, а през 2010 г. Япония изпълни успешни тестове по пътя към Венера. Но никой кораб не използва платно като основен източник на ускорение. Малко по-обещаващо в това отношение, друг проект прилича на електрическо платно.
Електрическо платно
Слънцето излъчва не само фотони, но и електрически заредени частици на веществото: електрони, протони и йони. Всички те формират така наречените слънчеви вятър, месечна светла от повърхността на блестящия от около един милион тона вещество.
Слънчевият вятър се прилага за милиарди километри и отговаря за някои природни явления на нашата планета: геомагнитни бури и северно осветление. Земята от слънчевия вятър е защитена с помощта на собствено магнитно поле.
Слънчев вятър, като вятърът, е подходящ за пътуване, е необходимо само да го накара да духа в платно. Проектът на електрическо платно, създадено през 2006 г. Финландският учен Pecken Yanhound, външно има малко общо със слънчево. Този двигател се състои от няколко дълги тънки кабела, подобно на игли за колела без ръб.
Благодарение на електронния пункт, излъчващ се срещу посоката на движение, тези кабели придобиват положителен таксуван потенциал. Тъй като електронната маса е около 1800 пъти по-малка от протонната маса, сцепцията, създадена от електроните, няма да играе концепция. Не е важно за такива платна и електрони на слънчевия вятър. Но положително заредени частици - протони и алфа радиация - ще бъдат отблъснати от кабели, като по този начин създават реактивно сцепление.
Въпреки че това сцепление ще бъде около 200 пъти по-малко от слънчевото платно, европейската космическа агенция се интересува. Факт е, че електрическото платно е много по-лесно да се изгради, произвежда, разгръща и работи в пространството. В допълнение, с помощта на тежестта, плането също ви позволява да пътувате до източника на звездния вятър, а не само от него. И тъй като повърхностната площ на такова плаване е много по-малка от тази на слънчевите, а след това за астероиди и космически боклук, той е уязвим по-малко. Може би първите експериментални кораби на електрическото платно ще видим през следващите няколко години.
ION двигател
Потокът от заредени частици на вещество, т.е. йони, не само звезди. Може да се създаде и изкуствено създаване на йонизиран газ. В обичайното състояние, газовите частици са електрически неутрални, но когато неговите атоми или молекули губят електрони, те се превръщат в йони. В общата маса този газ все още няма електрически заряд, но отделните частици се зареждат и следователно могат да се движат в магнитно поле.
В йонния двигател инертният газ (ксенонът обикновено се използва) е йонизиран от потока от високоенергийни електрони. Те разбиват електрони от атоми и придобиват положителен заряд. След това получените йони се ускоряват в електростатичното поле до скорост от около 200 km / s, което е 50 пъти повече от скоростта на газа, изтича от химически реактивни двигатели. Въпреки това, модерните йонивни двигатели имат много малка тежест - около 50-100 милизии. Такъв двигател дори не можеше да се движи от масата. Но той има сериозен плюс.
Голям специфичен импулс може значително да намали разходите за гориво в двигателя. За йонизация на газ се използва енергия, получена от слънчеви панели, така че йонният двигател може да работи за много дълго време - до три години без почивка. За такъв термин той ще има време да разпръсне космическия кораб за скорост, че химическите двигатели не са мечтали.
Двигателите на йони многократно са изтъркали пространствата на слънчевата система като част от различни мисии, но обикновено като помощник, а не главната. Днес, като възможна алтернатива на йонните двигатели, те все повече говорят за плазмени двигатели.
Плазмен двигател
Ако степента на йонизация на атомите стане висока (около 99%), тогава такова съвкупно състояние на веществото се нарича плазма. Възможно е да се постигне плазмено състояние при високи температури, следователно в плазмените двигатели, йонизираният газ се загрява до няколко милиона градуса. Отоплението се извършва с външен енергиен източник - слънчеви панели или, по-реален, малък ядрен реактор.
След това горещата плазма се изхвърля върху дюзата на ракетата, създавайки апетита в десетки пъти по-големи, отколкото в йонния двигател. Един пример за плазмен двигател е проектът VASIMR, който се развива от 70-те години на миналия век. За разлика от йонните двигатели, плазмата в пространството все още не е тествана, но с тях свързват големи надежди. Това е плазменият двигател Vasimr е един от основните кандидати за пилотирани полети до Марс.
Термоядрен двигател
За да затегнете енергията на термоядрения синтез, хората се опитват от средата на двадесети век, но досега не е било възможно да го направят. Въпреки това, контролираният термоядрен синтез все още е много привлекателен, защото е източник на огромна енергия, получена от много евтини гориво - хеля и водородни изотопи.
В момента има няколко проекта за проектиране на реактивния двигател върху енергията на термоядрения синтез. Най-обещаващите от тях са моделът на базата на плазмения магнитен реактор за задържане. Термосадният реактор в такъв двигател ще бъде лишенична цилиндрична камера от 100-300 метра дължина и 1-3 метра в диаметър. Горивото под формата на високотемпературна плазма трябва да се подава към камерата, която с достатъчно налягане влиза в реакцията на ядрен синтез. Магнитните бобини, разположени около камерата, трябва да държат тази плазма от контакт с оборудването.
Зоната на термоядрената реакция е разположена по оста на такъв цилиндър. С помощта на магнитни полета, изключително гореща плазма стъбла през дюзата на реактора, създавайки огромно желание, много пъти по-голямо от това на химическите двигатели.
Двигател на антиматирията
Цялото вещество около нас се състои от фермиони - елементарни частици с половин въртящ се въртящ се. Това, например, кварки, от които протоните и неутроните се състоят в атомни ядра, както и електрони. В същото време, всеки фермион има свой собствен античастик. За електрона има позитрон, за Quark - Antiquare.
Антикаскусите имат еднаква маса и същото завъртане като обикновените им "другари", които се различават в знака на всички останали квантови параметри. Теоретично, антиплетките могат да изготвят антиматерия, но досега никъде във Вселената не е регистрирано. За фундаменталната наука е голям въпрос, поради който не е така.
Но в лабораторията можете да получите част от антиматерията. Например, експериментът е бил извършен наскоро при сравняване на свойствата на протони и антипротони, които се съхраняват в магнитна капан.
Когато отговарят на антиматерията и конвенционалната субстанция, процесът на взаимно унищожение е придружен от пръскане на колосална енергия. Така че, ако вземем терена на веществото и антиматерията, количеството енергия, разпределено на тяхната среща, ще бъде сравнимо с "цар-бомбе" експлозия - най-мощната водородна бомба в историята на човечеството.
Освен това значителна част от енергията ще бъде разделена под формата на фотони на електромагнитно излъчване. Съответно, има желание да се използва тази енергия за пространствени премествания чрез създаване на фотонен двигател, подобен на слънчево платно, само в този случай светлината ще бъде генерирана от вътрешен източник.
Но за да се използва ефективно радиация в реактивния двигател, е необходимо да се реши проблемът за създаване на "огледало", което би било в състояние да отразява тези фотони. В края на краищата, корабът по някакъв начин трябва да се отблъсне, за да създаде жажда.
Няма модерен материал просто да издържи роден в случай на такава експлозия на радиация и незабавно се изпари. В техните фантастични романи братята Стругацки са решили този проблем, като създават "абсолютен рефлектор". В реалния живот нищо подобно не можеше да се направи. Тази задача, както и създаването на голям брой антиматерия и нейното дългосрочно съхранение, е случаят с физиката на бъдещето.
Русия беше и сега остава лидер в областта на енергията на ядреното пространство. Опитът при проектирането, изграждането, пускането и експлоатацията на космически кораби, оборудвано с ядрен източник на електроенергия, има такива организации като RKK "Energy" и "Roscosmos". Ядреният двигател ви позволява да работите с въздухоплавателни средства в продължение на много години, много пъти увеличавате практическата им фитнес.
Историческа хроника.
В същото време, доставката на изследователски апарат към орбитите на далечните планети на слънчевата система изисква увеличаване на ресурса на такава ядрена инсталация до 5-7 години. Доказано е, че комплексът с мощност от около 1 MW като част от изследователски космически кораб ще осигури ускорена доставка за 5-7 години към орбитите на изкуствените спътници на най-отдалечените планети, планети до повърхността на естествените спътници на Тези планети и доставка до земна земя с комета, астероиди, живак и сателити на Юпитер и Сатурн.
Влекач за многократна употреба (MB)
Един от най-важните начини за подобряване на ефективността на транспортните операции в пространството е използването на елементите на транспортната система. Ядреният двигател за космически кораб с капацитет от най-малко 500 kW ви позволява да създадете възможност за многократна употреба и по този начин значително да увеличите ефективността на многостранната космическа система. Тази система е особено полезна в програмата за предоставяне на големи годишни товарни потоци. Пример за това е програмата за развитие на луната със създаването и поддържането на постоянно обширна база данни и експериментални технологични и производствени комплекси.
Изчисляване на товарното обръщане
Според разработването на проектната "енергия", в изграждането на основата към повърхността на луната модулите трябва да бъдат доставени с маса от около 10 тона, в орбитата на Луната - до 30 тона. Общият товарен трафик от Земята по време на изграждането на живата лунна база и посещаваната лунна орбитална станция се оценява на 700-800 тона, а годишният товарен трафик, за да се гарантира функционирането и развитието на базата - 400-500 тона.
Въпреки това, принципът на работа на ядрения двигател не позволява бързо да се разпръсне транспорторът бързо. Поради дългото време и, съответно, значителното време за намиране на полезния товар в радиационните колани на Земята не е всички натоварвания могат да бъдат доставени с помощта на влекачки с ядрен двигател. Следователно, товарният трафик, който може да бъде предоставен въз основа на UERDU, се оценява само на 100-300 тона / година.
Икономическа ефективност
Като критерий за икономическа ефективност на вътрешборбиталната транспортна система е препоръчително да се използва стойността на специфичните разходи за транспортиране на единицата на теглото на полезния товар (GG) от повърхността на Земята до целевата орбита. RKK "Energia" е разработен от икономически и математически модел, който отчита основните компоненти на разходите в транспортната система: \\ t
- за създаване и елиминиране на модулите в звънеца в орбитата;
- за закупуване на работна ядрена инсталация;
- оперативни разходи, както и разходи за научноизследователска и развойна дейност и възможни капиталови разходи.
Показателите за разходи зависят от оптималните параметри на MB. Използвайки този модел, сравнителната икономическа ефективност на използването на влекач за изтегляне на двигател е изследвана с капацитет от около 1 MW и еднократно влекач на базата на обещаваща течност в програмата за доставка от земята в орбитата на Луната с височина 100 км полезен товар с общо тегло 100 т / година. Когато използвате същата ракета на носителя с товароносимост, равна на капацитета за повдигане на "протон-М" и схемата за изграждане на транспортна система, специфичните разходи за предоставяне на единица тегло на полезния товар, използващ a Тапетът, базиран на ядрен двигател, ще бъде три пъти по-нисък, отколкото при използване на влекачки за еднократна употреба на базата на ракети с течни двигатели тип DM-3.
Изход
Ефективният ядрен двигател за пространство допринася за решаването на екологичните проблеми на Земята, полета на лицето до Марс, създаването на система за безжична енергийна предаване в пространството, прилагане на повишената безопасност на погребението в пространството на особено опасните радиоактивни отпадъци на земната ядрена енергия, създавайки жива лунна база и началото на индустриалното развитие на Луната, като осигуряват защита на земята от опасност от астероид-cometa.
Руските учени са започнали да развиват нов ракетен двигател на фундаментално ново гориво - ацетилен и амонячни смеси (ацетама), казал на директор "Известия" на Центъра за иновативно развитие на НПО "Енергомаш" Анатолий Lhkhantsev.
"Ацетилен и амонячна смес, дори и в най-грубите изчисления, 20 пъти по-евтино от водород - килограм водород струва около 2 хиляди рубли, а ацетам килограм е максимум 100 рубли. На цена от пет до седем тона ще бъде възможно да се спести значителна сума. В допълнение, компонентите, включени в ACETS, могат лесно да съхраняват и транспортират охлаждащи охлаждащи способности и амоняк те са брилянтни (дори се използва в хладилници като хладилен агент). " - каза Lhkhantsev.
Новият двигател на ацетама ще бъде направен въз основа на кислорода на керосинния двигател на RD-161, който ще получи индекса "AC". В сравнение с предшественика, ацетамусът ще бъде 30% енергийно ефективен. Точните параметри ще бъдат определени по време на теста на сместа, която ще започне тази година и ще продължи около три години.
След като оптималното съотношение на ацетилен и амоняк ще се намери (горивото ще стане доста ефективно и няма да експлодира от всеки удар), дизайнерите ще усъвършенстват параметрите на двигателя, според предварителните изчисления, тъй като няма да изискват сериозни конструктивни промени, тъй като Физическите свойства на ацетама не се различават много различно от керосин. Благодарение на това, ускореният блок с нов двигател може да бъде поставен на вече съществуващи носещи ракети - той отново е по-изгоден, отколкото да се развие нова ракета под нея.
Разработчиците планират да стартират ракети с нов двигател в космоса още през 2017-2018 година. Въпреки това, крайните срокове ще зависят от размера на финансирането - по-големите инстанции на двигателя могат да бъдат направени, толкова по-бързо ще бъде възможно да се проверят всички режими. Първата извадка е планирана да бъде монтирана на базата на щанд под Сергиев Посад.
Директор на развитието на космическия клъстер Сколково, Дмитрий Пейон, от своя страна, отбеляза, че въпреки показателите за стойността, подмяната на керосин и водород в ракетни стъпки, новата пластина може да бъде икономически ефективен проект.
"Водородът е много тромав - той трябва да бъде защитен от топлина, поради това е трудно да се носи. Затова е по-лесно да се произвеждате правилно на космодрум преди пълнене. Acets могат да бъдат транспортирани при стайна температура като обикновен керосин. В същото време енергийната му ефективност е по-висока от тази на кислород-керосина, а опасността за екологията е по-ниска от тази на същата хептала - обясни Пийсън. - В допълнение, тя е значително гъсто, можете да направите саксии с по-малък обем. "
Той добави, че по отношение на подобряването на дизайна на традиционните течни ракетни двигатели, модерната КБ, очевидно, стигна до определена бариера. Търсенето на нови решения в ракетна сграда днес се провежда по отношение на нови материали, горива, производствени технологии, писане "Известия".
Зареждане...
