Categories:

Ядерно-плазменная ракета "пушечного" типа

Идея «оседлать» космическим кораблем невероятную мощность атомного взрыва давно завораживает умы инженеров и атомщиков. Предлагались самые разные идеи и концепции. Широко известный «Орион» должен был сбрасывать за корму направленные термоядерные заряды, и принимать энергию взрыва массивной амортизированной плитой. Менее известный «Гелиос» должен был взрывать миниатюрные атомные бомбы в гигантском баке, заполненном водой, выбрасывая перегретый пар через сопло. Роберт Зубрин предложил идею ракеты на растворе солей урана — в которой критическая масса создается впрыскиванием субкритических струй раствора — де-факто, летящую на непрерывном ядерном взрыве. 

И вот инженеры Трой и Стивен Хоувы, кажется, нашли новый способ — ядерно-плазменную ракету «пушечной» схемы сборки.

Напомню, что «пушечная» схема — одна из двух основных, и наиболее простая в реализации конструкция ядерного боеприпаса. В ней урановая «пуля» попросту выстреливается пороховым зарядом в урановую «мишень» на конце ствола. Так была устроена атомная бомба Mk-I "Малыш", сброшенная на Хиросиму.

Преимущества такой конструкции — простота проектирования и изготовления, сравнительная неприхотливость. Недостатки — низкая эффективность сборки (бомба требует большого количества высокообогащенного урана, из которого прореагировать успевает только малая часть), значительная вероятность нештатного срабатывания (маломощной «шипучки»).

Ядерно-плазменная ракета Хоувов использует аналогичный принцип. В ней подвижный урановый «снаряд» выстреливается по урановому же «стволу». Поток нейтронов от «ствола» вызывает самоподдерживающуюся реакцию в «снаряде», который разогревается, расплавляется, испаряется — затем преобразуется в плазму, и выбрасывается через магнитное сопло. Такая система обходится вообще без обжатия урана, не требует сложной конструкции двигательных зарядов и амортизаторов. Оборотной стороной, разумеется, является ее меньшая эффективность — «пушечная» схема не слишком-то выгодна.

Цикл работы двигателя выглядит следующим образом:

* Электромагнитный ускоритель выстреливает урановый «снаряд» вдоль уранового «ствола» на скорости порядка 1,6 км/с.

* «Снаряд» массой 2,2 кг, изготовлен из урана высокой пробы низкого обогащения (англ. High-Assay Low-Enriched uranium — HALEU), с содержанием урана-235 между 5% и 20%. Имеется нейтронный замедлитель, преобразующий быстрые нейтроны в медленные тепловые.

* «Ствол» состоит из двух секций: большая изготовлена из низкообогащенного урана (англ. Low-Enriched uranium — LEU), меньшая возле дула из высокообогащенного урана (англ. High-Enriched uranium — HEU). Замедлителя в стволе нет.

* Двигаясь по LEU-секции «ствола», урановый «снаряд» образует с ним критическую массу — но ввиду отсутствия нейтронного замедлителя в «стволе», интенсивная цепная реакция идет только в «снаряде».

* Цепная реакция разогревает «снаряд» сначала до кипения, затем до испарения, превращая его в облако перегретого уранового газа. Из-за высокой скорости движения облака по «стволу», оно не успевает значимо рассеяться.

* Влетая в дульную HEU-секцию «ствола», облако уранового газа подвергается крайне интенсивному нейтронному облучению. Цепная реакция в урановом газе приводит к ионизации и превращению газа в электропроводящую плазму.

* Электропроводящая плазма направляется магнитными полями решетчатого сопла и выстреливается, создавая реактивную тягу. 

* Избыточное тепло, накопившееся в «стволе», рециркулируется системой активного охлаждения, которая закачивает к «стволу» охлажденный хладагент, и подает нагретый в радиаторы через турбину/МГД-генератор. Генератор вырабатывает электрический ток, служащий для питания электромагнитного ускорителя и магнитных систем сопла. Теоретически, на каждый выстрел система поглощает до 5 мегаватт, генерируя при этом (за счет выделяющегося тепла ядерной реакции) до 200 мегаватт.

Согласно рассчетам авторов проекта, такой двигатель будет иметь удельный импульс порядка 5000 секунд — примерно в 10 раз лучше чем у химического кислород-водородного двигателя. Тяга же (за счет использования массивной урановой плазмы) может достигать 100.000 ньютонов. 

Проект небесспорный, но изящный — вне всякого сомнения)

Error

default userpic

Your reply will be screened

Your IP address will be recorded 

When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.