Лого Сделано у нас
76

В России создается принципиально новая энергодвигательная установка для космических миссий

Буксир в невесомость 
В России создается принципиально новая энергодвигательная установка для космических миссий.
Опытный образец ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса, предназначенной для межпланетных миссий, появится в России в 2017 году. 
Работы по использованию ядерной энергии в космосе были начаты и активно велись у нас и в США в 1960-70-е годы.
Первоначально была поставлена задача создать ракетные двигатели, которые вместо химической энергии сгорания горючего и окислителя использовали бы нагрев водорода до температуры около 3000 градусов. Но оказалось, что такой прямой путь все-таки неэффективен. Мы на короткое время получаем большие тяги, но при этом выбрасываем струю, которая в случае нештатной работы реактора может оказаться радиоактивно зараженной.
В силу этих и некоторых других причин работы у нас и в США были прекращены или приостановлены. Был предложен совершенно иной подход. От старого он отличается тем же, чем отличается гибридный автомобиль от обычного. В обычном авто двигатель крутит колеса, а в гибридных - от двигателя вырабатывается электроэнергия, и уже это электричество крутит колеса. То есть создается некая промежуточная электростанция.
Была предложена схема, в которой космический реактор не нагревает струю, выбрасываемую из него, а вырабатывает электричество. Горячий газ от реактора крутит турбину, турбина крутит электрогенератор и компрессор, который обеспечивает циркуляцию рабочего тела по замкнутому контуру. Генератор же вырабатывает электричество для плазменного двигателя с удельной тягой в 20 раз выше, чем у химических аналогов.

читать полностью

Источник: http://tvroscosmos.ru
  • 0
    Synapse Synapse
    20.02.1319:15:51
    А почему не может быть легкоплавким металлом? Натрием, например. Или литием. Если избыток тепла все равно выбрасывать, так плавили бы литий и ускоряли бы на ЭРД расплав. Температура плавления мала, металлические конструкции этот расплав не перегреет, зато часть тепла утилизуем, да и хранить рабочее тело можно не в стойких к давлению тяжелых баллонах, а в виде куска металла, т.е. без дополнительных балластных конструкций.
    • 0
      Нет аватара vitas
      20.02.1323:22:12
      Из курса физики оконченной 24 года назад школы: M1V1=M2V2 (закон сохр. импульса), т.е. чем больше скорость истечения реактивной струи, тем выше скорость полёта корабля при той же массе рабочего тела; E=MV2/2 т.е. при той же енергии (температуре) чем легче рабочее тело - тем выше скорость корабля. Для прямоточника идеальное р.т. - водород, для электроракетного дв. - протоны, т.е. ионизированный водород
      • 0
        Zveruga Zveruga
        21.02.1300:10:43
        Не очевидный пример. Из формулы с энергией следует, что легкие атомы при той же температуре, что и тяжелые летят быстрее. Но в законе сохранения импульса при использовании легкого рабочего тела М2 придется использовать его более быстрое истечение. В законе энергии скорость стоит под квадратом, это значит, что при уменьшении массы рабочего тела в двое скорость увеличится лишь в корень из двух раз. Т. е. использование более тяжелого материала предпочтительнее. Я сам задумывался об использовании никелевых сплавов в качестве охладителя. Такой сплав можно будет и охлаждать в капельном холодильнике и генерировать с помощью его циркуляции электроэнергию без применения механических частей.
        Отредактировано: Zveruga~01:04 21.02.13
        • 0
          Нет аватара argr
          21.02.1302:43:39
          Рабочее тело будет не водород, а ксенон. Почитайте про конструкцию ионных двигателей. Что будет в качестве охладителя - общественность пока не знает, но видимо масло. Тут планируется эксперимент на МКС "Пелена-2" для отработки такого охладителя. Я не представляю, чтобы такой эксперимент провели с расплавленным металлом. Значит будет масло, значит и на финальной конструкции будет масло.
          • 0
            Zveruga Zveruga
            21.02.1308:04:18
            Установка Пелена-2 уже проходила тестирование на станции Мир. Она закрытого типа.
            Отредактировано: Zveruga~08:04 21.02.13
          • 0
            Synapse Synapse
            21.02.1317:03:40
            Я думаю, ксенон выбирают из физико-химических соображений, а не механических. Может быть, он просто технологически удобнее, а работа с расплавами затруднительна из-за более сложной и тяжелой технологии хранения и подачи. Было бы очень интересно послушать компетентных, причастных к разработке и выбору рабочего вещества специалистов. В любом случае, чем больше ксенона по отношению к массе корабля возьмем на борт, тем больший итоговый импульс корабля будет получен. Другое дело, что зависимость очевидно не линейная и, начиная с некоторого процента от общей массы корабля, добавление в баки всё большего кол-ва ксенона будет давать всё меньшее приращение эффективности.
            • 0
              Нет аватара argr
              21.02.1318:33:18
              Я думаю, ксенон выбирают из физико-химических соображений, а не механических.
              На сколько я слышал, там играет роль энергия ионизации. Кроме ксенона, были эксперименты со ртутью.
              Было бы очень интересно послушать компетентных, причастных к разработке и выбору рабочего вещества специалистов.
              ЭРД сейчас - суровые будни. В интернете полно по ним информации.
              В любом случае, чем больше ксенона по отношению к массе корабля возьмем на борт, тем больший итоговый импульс корабля будет получен. Другое дело, что зависимость очевидно не линейная и, начиная с некоторого процента от общей массы корабля, добавление в баки всё большего кол-ва ксенона будет давать всё меньшее приращение эффективности.
              Ну вообще это справедливо для любого рабочего тела   
        • 0
          Нет аватара vitas
          21.02.1311:52:04
          Всё верно, но вы забыли один момент - конечность рабочего тела    Собственно ограничений 2: количество энергии и масса рабочего тела. Благодаря ядерной установке баланс проблем сдвигается в сторону массы р.т. Т.е. при заданной мощности и массе р.т. чем легче атом или молекула р.т.(быстрее истечение) - тем дальше улетим   
          • 0
            Zveruga Zveruga
            21.02.1315:57:47
            Понял. Т. е. благодаря газу, а не металлу в качестве рабочего тела ЯЭУ весь тягач получается легче. И в целом КПД получается выше.
            Отредактировано: Zveruga~16:00 21.02.13
          • 0
            Synapse Synapse
            21.02.1317:23:38
            Что легче - килограмм пуха или килограмм чугуна? Если у нас фиксированный запас энергии и массы рабочего тела, то не всё ли равно, что используется в его качестве - легкий водород или тяжелый свинец? Кроме инженерной, здесь другая проблематика: логистическая, экономическая, политическая. Ясно, что земной старт на ядерной тяге в обозримой перспективе невозможен из соображений экологии и безопасности. Преодолевать "гравитационный колодец" мы обречены на химических двигателях. Это и обуславливает смещение баланса энергия/масса р.т. в сторону энергии, т.к. поднимать на орбиту еще целую ракету с запасом ксенона - это в разы дороже, чем просто плюнуть и потратить больше урана на один и тот же межпланетный перелёт. Мне это видится так. Поэтому мне и кажется, что было бы логичным рассмотреть возможность внеземной заправки рабочим телом. Например, на поверхности Луны, или от попутных астероидов. Может быть, из разреженных слоев земной или марсианской атмосферы. А уж при работе в поясе астероидов между Марсом и Юпитером - сам Бог велел.
      • 0
        Synapse Synapse
        21.02.1316:56:58
        При той же самой энергии для увеличения скорости истечения вдвое вам придется снизить массу вчетверо. Итоговый импульс корабля будет меньше в два раза. Чем легче рабочее тело, тем больше энергии будет уходить в разгон реактивной струи, вместо разгона корабля. Хотя, корректнее говорить не об абсолютной массе рабочего тела и не о его плотности, а об отношении общей массы рабочего тела к массе "пустого" корабля. Чем больше эта величина при фиксированном запасе энергии, тем больше этой энергии уйдет в движение корабля. В предельном случае, когда рабочее тело несопоставимо велико по отношению к кораблю, вся энергия достанется кораблю. Например, когда Вы прыгаете вверх, отталкиваясь от земли, вся энергия прыжка будет Вашей. Если всю ту же энергию Вы вложите в бросок снежка, то Вы практически не сдвинитесь с места. Все силы уйдут в снежок.
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,