Чрезвычайно легкая ракета деления может достичь гравитационной линзы Солнца за 15 лет

Новые идеи двигателей для перемещения по космосу в последнее время кажутся пруд пруди. Помимо типичного спора между солнечными парусами и химическим двигателем, существует потенциальный третий путь — ядерный ракетный двигатель. Хотя мы уже обсуждали их здесь, в UT, Институт передовых концепций НАСА предоставил грант компании Positron Dynamics на разработку нового типа ракетного двигателя на осколках ядерного деления (FFRE). Это могло бы найти баланс между мощностью химических двигателей и долговечностью солнечных парусов.

FFRE сами по себе не являются новой концепцией, но многие из них должны преодолеть огромные технические препятствия, прежде чем их можно будет считать полезными. Их преимущества, такие как высокий удельный импульс и чрезвычайно высокая плотность мощности, компенсируются их недостатками, такими как необходимость сложной формы плазменной левитации.

Positron Dynamics надеется нарушить этот баланс, используя два отдельных прорыва, полученных в других областях исследований. Первым новым подходом будет помещение делящегося материала в сверхлегкий аэрогель. Вторым будет внедрение сверхпроводящего магнита для удержания этих частиц деления.

FFRE по сути используют тот же ядерный процесс, который приводит в действие атомные электростанции на Земле. Однако вместо того, чтобы генерировать только электричество, они также генерируют тягу, причем очень большую тягу. Однако отправлять в космос целый брусок уранового топлива, такого как то, что используется в ядерных реакторах здесь, на Земле, нецелесообразно.

Встраивание самого топлива в одно из самых легких известных человеку веществ решает эту проблему. Аэрогели — это необычайно воздушные материалы, которые выглядят неземными, когда кто-то держит их в руках, как на главном изображении выше. Встраивание в них частиц топлива для реакции деления было бы удобным способом удерживать топливо вместе, в то же время позволяя общей конструкции быть достаточно легкой, чтобы ее можно было поднять на орбиту.

Однако структура самих аэрогелей не сможет удержать осколки деления, если они распадутся. Для этого потребовалась бы огромная внешняя сила, и здесь в дело вступает сверхпроводящий магнит.

Сверхпроводящие магниты обычно используются в экспериментальных термоядерных установках, где они используются для удержания плазмы, необходимой для нагрева термоядерного топлива, но которая в противном случае разрушила бы любой нормальный материал. Учитывая весь интерес к термоядерным исследованиям в последнее время, мощные магниты также привлекают дополнительное внимание исследователей.

Добавление одного к FFRE позволит инженерам направлять все осколки деления в одном направлении, эффективно превращая их в вектор тяги. У этого есть дополнительное преимущество, заключающееся в том, что осколки не могут разрушить другие части двигателя.

Пока все это очень теоретически, так как предстоит еще преодолеть множество препятствий. Но именно для этого и существует NIAC — финансировать проекты на ранней стадии и пытаться снизить их риски. Может быть, когда-нибудь FFRE смогут достичь той наилучшей скорости и эффективности использования топлива, о которой мечтают так много ученых-ракетчиков.