На основе ядерного синтеза разработан совершенно новый принцип космических двигателей для дальних полетов.

Космический аппарат


Инженеры и ученые, проектирующие современные космические аппараты используют в своих разработках традиционные, не раз проверенные временем, реактивные двигатели. Но выполняя даже несложные маневры, такие как коррекция орбиты космического аппарата, реактивные двигатели расходуют достаточно большое количество топлива. Пытаясь решить проблему космических полетов на большие расстояния, один из инженеров НАСА нашел совершенно новый способ, с помощью которого можно послать космические аппараты на большие расстояния, используя всего несколько грамм топлива, что в десятки раз эффективней, чем современные реактивные двигатели.

Ключевым моментом новой технологии, согласно заявлению изобретателя, является ядерный синтез. Ядерный синтез? Звучит весьма неправдоподобно, но изобретатель представил убедительные доказательства работоспособности своего детища на Симпозиуме IEEE по разработкам в области ядерного синтеза (IEEE Symposium on Fusion Engineering), состоявшемся в Чикаго.

Ядерный синтез в традиционном его понимании, использует в качестве топлива дейтерий и тритий, но в новом космическом двигателе топливом будет являться бор. Использование бора в качестве топлива имеет несколько ключевых преимуществ перед обычным термоядерным синтезом. Реакцией синтеза, в которой нейтроны составляют менее 1 процента переносящих энергию частиц, управлять гораздо легче. "Использование нейтронов является проблематичным из-за трудностей, связанных с управлением реакцией термоядерного синтеза" - утверждает Джон Дж. Чепмен (John J. Chapman), изобретатель двигателя, инженер и физик из Исследовательского центра Лэнгли НАСА в Вирджинии. - "Используя нейтроны, вы нуждаетесь с абсорбирующей стене, которая преобразует кинетическую энергию частиц в тепловую энергию. В действительности, двигатели на основе обычного термоядерного синтеза являются необычными тепловыми двигателями со всеми вытекающими отсюда потерями и ограничениями".

Структура двигателя на ядерном синтезе


В схеме реактора ядерного синтеза Чепмена инициатором реакции является мощный лазер, который, благодаря развитию технологий, уже доступен для применения в такой области. Луч лазера, с энергией 2х10^18 Ватт на квадратный сантиметр, частотой импульсов 75 МГц и длиной волны от 1 до 10 микрометров, бьет в двухслойную мишень, диаметром 20 сантиметров.

Первый слой - слой металлической токопроводящей фольги, толщиной от 5 до 10 микрометров. Этот слой отвечает за генерацию электрического поля, напряженностью теравольт на метр, создаваемого за счет энергии луча лазера, "действующего как своеобразный ускоритель протонов" - говорит Чепмен. Сильное электрическое поле заставляет отделиться от фольги "ливень" из высокоэнергетических электронов, обуславливая появление на фольге положительного электрического заряда огромного значения. В результате, между протонами возникают огромные отталкивающие силы, которые заставляют металлический материал буквально взрываться, выбрасывая облако протонов в направлении второго слоя из пленки бора.

Ядерные превращения


Вот где и начинается сложный "ядерный" танец. Протоны, которые несут энергию около 163 килоэлектронвольт, взаимодействуют с ядром бора, создавая ядро углерода. Это ядро углерода немедленно распадается, испуская альфа-частицу и превращаясь в ядро бериллия. Ядро бериллия так же распадается, испуская две альфа-частицы. Таким образом, каждое ядро бора, вступившее в реакцию, испускает три альфа-частицы, имеющие кинетическую энергию 2.9 МэВ каждая.

Электромагнитные силы толкают двигатель и альфа-частицы в противоположных направлениях. Альфа-частицы покидают пределы двигателя через сопло, обеспечивая тягу. Каждый лазерный импульс может произвести около 100 тысяч альфа-частиц, делая такой метод чрезвычайно эффективным, в 40 раз превышая эффективность самых совершенных современных ионных двигательных установок. С помощью бора можно получить 300 мегаватт энергии на один моль (11 грамм) вещества. Если вместо бора использовать в качестве топлива гелий-3, то можно добиться показателя 493 МВт на моль вещества. Но запасы гелия-3 на Земле весьма ограничены, а бор - это широко распространенный материал.




Ключевые слова:
Ядерный, Синтез, Двигатель, Космический, Аппарат, Лазер, Свет, Луч, Протон, Энергия, Углерод, Бериллий, Альфа, Частица

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Готовятся испытания новой системы электрической двигательной установки для ...
  • Заглянем внутрь самого большого реактора термоядерного синтеза.
  • Воздушные шары, добывающие газ в атмосфере Урана, смогут обеспечить топливо ...
  • Ученые из MIT обнаружили новый вид реакций термоядерного синтеза.
  • Алмазная пуля, разогнанная до скорости 1000 км/сек, может вызвать реакцию т ...




  • 3 июля 2011 12:43
    #1 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1487
    И яблоки на марсе будут цвести. Ура товарищи!
        
    3 июля 2011 15:02
    #2 Написал: CoJIb

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1155
    Все начинаю копить, на поездку к родне а Альфа центавр.
        
    3 июля 2011 15:52
    #3 Написал: adnnin

    Публикаций: 0
    Комментариев: 142
    странный двигатель..
    а где они будут находить много энергии для розжига мощного лазера? От солнечных батарей?))
    нет конечно -они ж межпланетами думают летать!
    Значит на корабле будет ядерный реактор и отсутвовать экипаж!)
        
    3 июля 2011 17:14
    #4 Написал: Gromila555

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    adnnin,
    Насчет наличия отсутствия экипажа, wink
    с чего вы взяли???
    Вопрос со снабжением энергией лазера остается открытым
    Ещё вопрос с выводом на орбиту данного аппарата - я так понимаю после третьего запуска у всех по третьей ноге вырастет winked
    а вообще-то новость хорошая- мож внуки увидят дальний космос, завидно немного winked
        
    3 июля 2011 17:31
    #5 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3682
    adnnin
    На рисунке написано - пикосекундный лазер, т.е. скважность его импульсов очень мала и мощность ( там фигурирует 18-я степень ) раскладывается на интегральную мощность не такой уж и большой величины. 75 МГц (период 13.333 наносекунды), а длительность импульса пикосекунда, разница в пять порядков. При этом в статье указана только плотность энергии, а о толщине луча не сказано, я думаю, что он будет намного меньше, чем квадратный сантиметр.

    Отсюда вывод - энергии надо значительно меньше, чем 18-я степень, а если реализовать импульсную работу такого двигателя в цикле - накопление энергии - импульс, то можно обойтись и существующими источниками энергии.

    Цитата: adnnin
    на корабле будет ядерный реактор и отсутвовать экипаж!)

    На подводных лодках разве экипаж отсутствует?


    --------------------
        
    3 июля 2011 21:16
    #6 Написал: adnnin

    Публикаций: 0
    Комментариев: 142
    Луч лазера, с энергией 2х10^18 Ватт на квадратный сантиметр, частотой импульсов 75 МГц и длиной волны от 1 до 10 микрометров, бьет в двухслойную мишень, диаметром 20!!! сантиметров.
    Это для экспериментов хватит - а не как движок!

    В космосе не было пока ни одного корабля с экипажем и ядреным реактором!
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.