Радиоизотопная ракета - Radioisotope rocket

А радиоизотопная ракета или же радиоизотопная тепловая ракета это тип тепловой ракетный двигатель который использует тепло, выделяемое при распаде радиоактивный элементы для нагрева рабочая жидкость, который затем истощается через сопло ракеты, чтобы произвести толкать. По характеру они похожи на ядерные тепловые ракеты Такие как NERVA, но они значительно проще и часто не имеют движущихся частей. В качестве альтернативы радиоизотопы можно использовать в радиоизотопная электрическая ракета,[1] в котором энергия ядерного распада используется для производства электричества, используемого для питания электрическая силовая установка.

Основная идея - развитие существующих радиоизотопный термоэлектрический генератор, или RTG, системы, в которых тепло, выделяемое при разложении ядерного топлива, используется для выработки электроэнергии. В ракетном применении генератор удаляется, а рабочая жидкость используется для непосредственного создания тяги. В этой системе возможны температуры от 1500 до 2000 ° C, что позволяет удельные импульсы примерно от 700 до 800 секунд (от 7 до 8 кН · с / кг), что примерно вдвое больше, чем у лучших химических двигателей, таких как LH2 -LOX Главный двигатель космического челнока.

Однако количество энергии, вырабатываемой такими системами, обычно довольно низкое. Тогда как полная «активная» реакторная система в ядерная тепловая ракета можно ожидать, что он будет генерировать более гигаватта, радиоизотопный генератор может получить 5 кВт. Это означает, что конструкция, будучи высокоэффективной, может обеспечивать уровни тяги от 1,3 до 1,5 Н, что делает их полезными только для двигателей. Чтобы увеличить мощность для миссий средней продолжительности, двигатели обычно используют топливо с коротким период полураспада Такие как По-210, в отличие от типичного РИТЭГа, который будет использовать топливо с длительным периодом полураспада, такое как плутоний чтобы производить более постоянную мощность в течение более длительных периодов времени. Еще более короткий период полураспада фермий также было предложено.[2]

Еще один недостаток использования радиоизотопов в ракетах - невозможность изменить рабочую мощность. Радиоизотоп постоянно выделяет тепло, которое необходимо безопасно рассеивать, когда он не нагревает топливо. С другой стороны, реакторы можно дросселировать или останавливать по желанию.

Развитие технологий

TRW поддерживала довольно активную программу развития, известную как Пудель с 1961 по 1965 год, и сегодня системы все еще часто называют Подруливающие устройства для пуделя. Название было игрой на более крупных системах, разрабатываемых под Project Rover, что привело к NERVA. В апреле 1965 года они проработали свой испытательный двигатель в течение 65 часов при температуре около 1500 ° C, создав удельный импульс от 650 до 700 секунд (от 6,5 до 7 кН · с / кг).

Фотонное давление

Смотрите также: Ядерная фотонная ракета

Даже без выхлопа фотонное давление энергии, излучаемой тепловым источником, может вызвать тягу, хотя и очень маленькую. Известным примером тяги космического корабля из-за давления фотонов был Пионерская аномалия, в котором фотоны от бортового радиоизотопного источника вызвали крошечное, но измеримое ускорение космического корабля Pioneer.

Подобное явление произошло на Новые горизонты космический корабль; фотоны (тепловое инфракрасное излучение) от РИТЭГа, отраженные от антенны космического корабля, создавали очень небольшую тягу, которая немного сбивала космический корабль с курса.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Schmidt, George R .; Манзелла, Дэвид Х .; Камхави, Хани; Кремич, Тибор; Олесон, Стивен Р .; Данканич, Джон В .; Дудзинский, Леонард А. (1 февраля 2010 г.). «Радиоизотопная электрическая двигательная установка (REP): ближайший подход к ядерной двигательной установке». Acta Astronautica. 66 (3): 501–507. Дои:10.1016 / j.actaastro.2009.07.006.
  2. ^ Документ совещания AIAA, в котором фермий, полоний и плутоний сравниваются в качестве источников энергии[постоянная мертвая ссылка ]
  3. ^ Статья на официальном сайте New Horizons, в которой упоминается тяга от РИТЭГа

внешняя ссылка