4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ядерные космические двигатели что это такое

Ядерный ракетный двигатель

Я́дерный раке́тный дви́гатель (ЯРД) — разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги. Бывают жидкостными (нагрев жидкого рабочего тела в нагревательной камере от ядерного реактора и вывод газа через сопло) и импульсно-взрывными (ядерные взрывы малой мощности при равном промежутке времени).

Традиционный ЯРД в целом представляет собой конструкцию из нагревательной камеры с ядерным реактором, как источником тепла, системы подачи рабочего тела, и сопла. Рабочее тело (как правило — водород) — подаётся из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу. Существуют различные конструкции ЯРД — твёрдофазный, жидкофазный и газофазный, соответственно агрегатному состоянию ядерного топлива в активной зоне реактора — твёрдое, расплав или высокотемпературный газ (либо даже плазма). ЯРД активно разрабатывались КБХА в Воронеже испытывались в СССР (см. РД-0410) и США (см. NERVA) с середины 1950-х годов. Исследования ведутся и в настоящее время [1] .

Космическая пыль в глаза? «Роскосмос» начал строить межпланетный корабль

Коллаж LIFE. Фото © Арсенал, © Shutterstock

Когда никто не понимает

Заявления «Роскосмоса» о том, что в России началось строительство марсианского корабля, не все встретили с воодушевлением. На волне критики проекта значительная часть комментариев была сосредоточена на том, что ни СССР, ни Россия не смогли отправить экспедицию на Луну, а сейчас говорят про целый Марс. В этой истории нужно разбираться по порядку, и сразу стоит отметить, что экспедиционный комплекс, о котором рассказали ещё летом 2020 года, — это конструкция не столько для Марса или любой другой планеты, сколько для всего сразу.

Возвращение «Бурана». Для чего Россия реанимирует уникальный проект?

Корабль «Нуклон» — это огромный космический грузовик массой почти в 600 тонн, собрать который до настоящего момента не позволял уровень технологического развития не какой-то отдельной страны, а человечества в целом. По сути, главная задача комплекса, создаваемого исследовательским центром имени М.В. Келдыша и конструкторским бюро «Арсенал», — привезти людей туда, куда они хотят, не ограничиваясь при этом какой-то конкретной точкой. Но построить такое устройство — задача не из лёгких.

Инженер-ракетостроитель, популяризатор космонавтики и блогер Дмитрий Конаныхин отметил, что, несмотря на сложность, эту задачу «Роскосмос» будет вынужден решать и успехи в этом направлении уже есть.

Ни на одном другом двигателе в космосе активно не полетать. Радиация, которую, например, в NASA очень долго не принимали в расчёт, заставляет либо строить защищённые корабли, либо двигаться очень быстро. Поэтому выбор энергетической установки, которая электричеством разгоняет некий газ — в данном случае ксенон, — оптимальна для таких полётов. Что касается предназначения корабля, это освоение дальнего космоса, которое является определяющим для человечества

Инженер-ракетостроитель, популяризатор космонавтики

» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/9/12/810009712137.1768.jpg» loading=»lazy» />

» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/9/12/810009712137.1768.jpg» loading=»lazy» />

Как это работает?

С технической точки зрения «Нуклон» — самый передовой космический корабль, когда-либо создаваемый человечеством. И это не просто громкие слова. При работе над проектом пришлось заново понимать и изучать физику, химию, ненавистный многим докторам наук сопромат и много чего ещё. Отдельно стоит остановиться на том, что будет двигать «Нуклон» к выбранной планете. По сути, новый корабль будет почти точной копией «Ностромо» из фильма «Чужой» — ядерный двигатель на высокообогащённом уране будет «пропускать» через себя гелий-ксеноновый теплоноситель. Он, в отличие от воды, пара или щелочных металлов (например, натрия), обладает гораздо большей эффективностью.

Читать еще:  Что такое откаты двигателя

Сражение за космос. «Морской старт» выставят против Илона Маска

Ядерная электродвигательная установка, созданием которой занимаются как в центре им. Келдыша, так и в других крупных учреждениях России, даст практически неограниченный запас электроэнергии и позволит выводить корабль в нужные точки максимально быстро. Есть мнение, что при удачном запуске (когда Земля и Марс будут на минимальном расстоянии друг от друга) такой двигатель может сократить путь до Красной планеты до полугода. Таких двигателей (или похожих, но с той же мощностью) в корме «Нуклона» может быть несколько, и причина использования больше чем одного агрегата в качестве разгонного блока одна — сократить время пребывания человека в космосе и как можно быстрее «проскочить» такие опасные участки, как радиационные пояса Ван Аллена.

И как его собрать?

Заявляется, что отправиться в свою первую миссию «Нуклон» сможет через десять лет. На рубеже 2030–2035-х годов. Единственный вопрос состоит в том, что через десять лет для сборки «Нуклона» на орбите должна быть готова целая космическая группа, состоящая как из высококлассных специалистов, так и из сотен ракет, верхом на которых с Земли будут доставляться модули корабля. Пока ядерный планетолёт находится в стадии создания отдельных деталей и узлов, но на ключевые вопросы специалисты российской космической промышленности отвечать не торопятся. А вопросов между тем немало, и почти все они — боль российской космонавтики.

«Сокол» был лишь ширмой. Илон Маск может построить систему противоракетной обороны для США

  • Вопрос номер один. Если верить рабочей документации, найденной на официальном сайте «Роскосмоса», сборку корабля планируют проводить в четыре этапа. Для каждого из них потребуется вывод на орбиту десятков ракет-носителей, поскольку собрать корабль массой в 600 тонн — это не то же самое, что и вывести на орбиту спутник навигационной системы. В госкорпорации признают, что выведение сборочных модулей на орбиту возможно при использовании ракет «Ангара» или «Протон». Но есть проблема. На самой мощной «Ангаре» можно вынести в космос максимум 35 тонн полезной нагрузки. Это значит, что для начала сборки «Нуклона» потребуется не менее 18, а с запасом на аварии и отказы — не менее 20 пусков самой тяжёлой и самой дорогой версии ракеты «Ангара». Удешевить пуски могла бы многоразовая ракета, например «Союз-СПГ» (она же «Амур»), но ждать её создания в горизонте пяти лет не стоит.

  • Вопрос номер два. Условные космические пуски для вывода конструкции мы уже посчитали, но как и с помощью чего осуществлять сборку? Тут мог бы помочь ракетоплан «Буран», а точнее, его реинкарнация, над которой в данный момент начинают работать в «Роскосмосе». Да, в документах госкорпорации упоминаются и корабли «Прогресс», но их придётся делать быстро и очень массово, и под них же придётся наращивать количество пусков. Вполне вероятно, что к началу сборки «Нуклона» на орбите подоспеет и российский космический грузовик «Арго», создаваемый «частниками» из МТКС, и, возможно, первая в истории России частная ракета-носитель.

Битва за космос. Первая война на Луне может начаться уже до конца десятилетия

Если самые очевидные варианты со сборкой «Нуклона» на орбите не сработают, то есть и резервный план — Международная космическая станция. Но здесь велика вероятность, что к тому моменту, как на орбиту начнут возить модули ядерного межпланетного корабля, МКС просто перестанет существовать. Слухи о том, что США могут в ближайшие годы выйти из проекта, не лишены оснований, а «держать» такой объект до готовности «Нуклона» в одиночку Россия не сможет. Доктор технических наук, специалист по эксплуатации высокоорбитальных спутниковых систем Андрей Палий объяснил, что до начала сборки «Нуклона» придётся решить несколько важных проблем, работу над которыми откладывали десятилетиями.

Читать еще:  Шум двигателя на холодную киа спектра

У меня есть ощущение, что, как только работа закипит, сразу станет ясна экономика обычных ракет. И «Союзы», и «Зениты», над которыми мы работали в «Южном», окажутся ненужными, слишком сложными. Производственный цикл будет замкнут на многоразовость, на то, чтобы не тратить время. «Нуклон» — сложный инженерный объект, и собирать его на орбите нужно будет быстро, поэтому если так навскидку, то под его создание понадобится челнок с манипулятором, несколько кораблей и какой-то штаб — вероятно, МКС подойдёт. Но я думаю, до конца пока никто не понимает, как это будет работать

Доктор технических наук, специалист по эксплуатации высокоорбитальных спутниковых систем

Для чего он нужен?

О коммерческой окупаемости «Нуклона» речь не идёт. Во всяком случае, пока. Известны лишь суммы, которые будут потрачены на его проектирование, — это примерно четыре миллиарда рублей. Бывший научный сотрудник и руководитель подразделения американской компании Orbital Sciences Денис Савченков пояснил, что итоговая стоимость «Нуклона» будет зависеть от того, какими модулями его оснастят.

Постреляем

Высадимся на идеально шарообразную планету без атмосферы. Поставим там пушку с горизонтальным стволом и будем из неё стрелять, постепенно увеличивая заряд.

Сначала снаряд будет падать на поверхность планеты совсем близко (А), потом дальность полёта увеличится (В) и, наконец, снаряд совершит полный оборот, продолжая лететь на постоянной высоте (С). Скорость полёта в этом случае и есть первая космическая.

Продолжим увеличивать скорость снаряда. Траектория вытягивается, превращаясь в эллипс (D), а с какого-то значения скорости «разрывается» (Е), и снаряд улетает в бесконечность. Скорость полёта в этом случае и есть вторая космическая.

Современные проекты

15 апреля 2011 года состоялось четвёртое заседание Рабочей группы по космосу Российско-Американской президентской комиссии по вопросам сотрудничества, на котором среди прочих вопросов исследования космоса обсуждался вопрос создания двигательных установок [5] .

22 апреля 2011 года на сайте российского Федерального космического агентства среди документации очередных открытых конкурсов размещена информация об объявлении конкурса на право заключения государственного контракта по разработке ядерной энергодвигательной установки большой мощности для межорбитального буксира, многофункциональной платформы на геостационарной орбите и межпланетных космических аппаратов [6] . Итоги конкурса будут объявлены 27 мая 2011 года [7] .

Использование ядерной энергоустановки мегаваттного класса предполагается в космическом корабле для дальних космических полётов. Эскизный проект ядерного двигателя должен быть готов к 2012 году, после этого на дальнейшую разработку проекта потребуется 17 миллиардов рублей [7] .

Космические полёты за лунную орбиту требуют новых технологий и единственным вариантом нового двигателя для космических кораблей является ядерная силовая установка:

«Полеты на Марс на современных двигателях займут очень много времени. Необходимо создание новой установки для сверхтяжелых ракет. Россия обладает всеми технологиями для создания двигателей подобного класса. Я надеюсь, что в 2019 году работа над двигателем должна быть закончена», — сказал глава Роскосмоса Анатолий Перминов [8] .

Скорость космического корабля (км/ч)

Минимальной скоростью, скоторой можно выйти наорбиту вокруг Земли считается 8км/с. Сегодня нет надобности разрабатывать самый быстрый вмире корабль, поскольку мынаходимся всамом начале космического пространства. Ведь максимальная высота, которой мысмогли достичь вкосмосе, всего 500км. Рекорд самого быстрого передвижения вкосмосе был установлен в1969году, ипока побить его неудалось. Накосмическом корабле Аполлон 10трое космонавтов, побывав наорбите Луны, возвращались домой. Капсула, которая должна была доставить ихизполета, сумела развить скорость 39,897км/ч. Для сравнения давайте рассмотрим, скакой скоростью летит космическая станция. Максимально она может развиться до27600км/ч.

Читать еще:  Двигатель автомобиля достиг максимальных оборотов

Заброшенные космические корабли

Сегодня для космолетов, пришедших внегодность, создали кладбище втихом океане, где могут найти свой последний приют десятки заброшенных космических кораблей. Катастрофы космических кораблей

Вкосмосе случаются катастрофы, часто забирающие жизни. Наиболее частыми, как нистранно, являются аварии, которые происходят из-за столкновения скосмическим мусором. При столкновении орбита движения объекта смещается истановится причиной крушения иповреждений, часто становящихся причиной взрыва. Самой известной катастрофой является гибель пилотируемого американского корабля Челленджер.

Общие вопросы о субатомных частицах

Сколько существует субатомных частиц?
На данный момент открыто 36 подтвержденных элементарных частиц. Они также включают в себя античастицы. Субатомные частицы бывают двух типов: элементарные и составные. Они могут длиться всего несколько секунд и обнаруживаться повсюду во Вселенной, а не только внутри ядра атома.

Какие силы удерживают вместе субатомные частицы?

Субатомные частицы удерживаются вместе двумя типами сил: ядерной силой и электромагнитной силой. Это самая мощная сила, известная человечеству. Он должен удерживать частицы, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, в чрезвычайно маленьком пространстве, так что это самая сильная сила, обнаруженная до сих пор.

Что такое 12 элементарных частиц?

Существует более 12 субатомных частиц, но 12 основных включают шесть кварков (верхний, нижний, странный, очарованный, красивый и истинный), три электрона (электрон, мюон, тау) и три нейтрино (электрон, мюон, тау).

Что такое кварк?
Кварк — это субатомная частица, находящаяся внутри протонов и нейтронов. Они значительно меньше протонов, поэтому внутри протонов и нейтронов остается много пустого места. Кварки имеют 2% массы и 98% энергии, но они создают тяжелую массу нуклонов, согласно теории относительности Эйнштейна.

Боевое применение

На вооружении России сегодня стоят 75 баллистических ракетных комплексов «Сатана». Ракеты заключают в себе 750 ядерных боезарядов. Всего ядерный щит РФ насчитывает больше чем 1670 боевых зарядов и половина из них – это «Сатана». Но с 2015 года часть ракет этой модификации постепенно заменяется более современными боевыми ракетными комплексами.

Боевое применение «Сатаны» не осуществлялось ни разу из-за того, что это очень мощное смертоносное оружие может нанести непоправимый ущерб экологии и человечеству в целом. Применение даже одной ракеты может привести к исчезновению, например, целого штата на территории США. В середине 80-х гг. производилась массовая замена Р-36М на усовершенствованные установки.

Вместо утилизации из-за ее дороговизны, было принято решение об их использовании для запуска искусственных спутников.

Р-36М недоступна электромагнитным импульсам, так как СУ «Воеводы» продублированы пневматическими и электронными автоматами. Для преодоления противоракетной обороны неприятеля «Сатану» оснастили ложными целями, как легкими, так и квазитяжелыми, дипольными отражателями и генераторами активных помех.

Благодаря усилиям советских ученых и конструкторов, работавших над созданием баллистического ракетного комплекса «Сатана» или «Воевода», было создано уникальнейшее и сильнейшее оружие на планете. Эти межконтинентальные ракеты являются гордостью Российских РВСН и в наше время.

Несмотря на огромные прилагаемые усилия, потенциальные противники Российской Федерации до сих пор не смогли создать ничего подобного по мощи и эффективности. России можно не опасаться за безопасность нашей Родины и ее жителей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector