अन्तरिक्षमा परमाणु ऊर्जा। परमाणु त्वरण आवेग
अन्तरिक्षयान चलाउन आणविक उर्जाको प्रयोग गर्ने र भविष्यको अलौकिक आधार वा बस्तीहरूमा प्रयोग गर्ने विचार नयाँ होइनन्। हालै, तिनीहरू नयाँ लहरमा आएका छन्, र तिनीहरू ठूलो शक्ति प्रतिद्वन्द्वीको क्षेत्र बन्न पुगेका छन्, तिनीहरूको कार्यान्वयनको सम्भावना बढी हुन्छ।
नासा र अमेरिकी ऊर्जा विभागले डिलर कम्पनीहरू बीच खोजी सुरु गर्यो चन्द्रमा र मंगल ग्रहमा आणविक ऊर्जा संयन्त्रहरूको परियोजनाहरू। यसले दीर्घकालीन अनुसन्धान र सम्भवतः बस्ती परियोजनाहरूलाई पनि समर्थन गर्नुपर्छ। यसलाई सन् २०२६ सम्ममा प्रक्षेपणका लागि तयार पार्ने नासाको लक्ष्य छ। बिरुवा पूर्ण रूपमा निर्मित र पृथ्वीमा भेला हुनुपर्छ र त्यसपछि सुरक्षाको लागि परीक्षण गर्नुहोस्।
एन्थोनी क्यालोमिनो, नासाको स्पेस टेक्नोलोजी एडमिनिस्ट्रेशनमा आणविक प्रविधि निर्देशकले भने योजना XNUMX-किलोवाट आणविक विखंडन प्रणाली विकसित गर्ने हो जुन अन्ततः चन्द्रमामा प्रक्षेपण गरी राखिनेछ। (१)। यो चन्द्र ल्यान्डर संग एकीकृत हुनुपर्छ र बूस्टर यसलाई लैजान्छ चन्द्रमाको परिक्रमा. लोडर त्यसपछि प्रणाली सतहमा ल्याउनुहोस्।
यो आशा गरिन्छ कि साइट मा आगमन पछि यो तुरुन्तै सञ्चालन को लागी तयार हुनेछ, अतिरिक्त विधानसभा वा निर्माण को आवश्यकता बिना। अपरेशन सम्भावनाहरूको प्रदर्शन हो र समाधान र यसको डेरिभेटिभहरू प्रयोग गर्नको लागि सुरूवात बिन्दु हुनेछ।
"एक पटक प्राविधिक प्रदर्शनको क्रममा प्रमाणीकरण गरिसकेपछि, भविष्यका प्रणालीहरू मापन गर्न सकिन्छ वा धेरै उपकरणहरू चन्द्रमा र सम्भवतः मंगल ग्रहमा दीर्घकालीन अभियानहरूको लागि एकसाथ प्रयोग गर्न सकिन्छ," क्यालोमिनोले CNBC मा वर्णन गरे। “प्रत्येक १० किलोवाट बिजुली उत्पादन गर्ने चार इकाइले पर्याप्त बिजुली दिनेछ चन्द्रमा वा मंगल ग्रहमा एक चौकी स्थापना.
भू-आधारित विखंडन प्रणाली प्रयोग गरेर ग्रहहरूको सतहमा ठूलो मात्रामा बिजुली उत्पादन गर्ने क्षमताले ब्यापारीकरणको सम्भावनालाई अनुमति दिँदै ठूलो मात्रामा अनुसन्धान, मानव चौकीहरू, र सिटुमा स्रोतहरूको प्रयोगलाई सक्षम पार्नेछ। ”
यसले कसरी काम गर्नेछ आणविक पावर प्लान्ट? थोरै समृद्ध फारम आणविक इन्धन इच्छा शक्ति परमाणु कोर... सानो आणविक रिएक्टर यसले गर्मी उत्पन्न गर्नेछ, जुन ऊर्जा रूपान्तरण प्रणालीमा सारिनेछ। पावर रूपान्तरण प्रणालीमा दहनशील इन्धनको सट्टा रिएक्टरको तापमा चल्न डिजाइन गरिएको इन्जिनहरू समावेश हुनेछन्। यी इन्जिनहरूले तातो प्रयोग गर्छन्, यसलाई बिजुलीमा रूपान्तरण गर्छन्, जुन चन्द्रमा र मंगलको सतहमा प्रयोगकर्ता उपकरणहरूमा कन्डिसन गरिएको छ र वितरण गरिन्छ। यन्त्रहरूको उचित परिचालन तापक्रम कायम राख्नको लागि गर्मी अपव्ययको विधि महत्त्वपूर्ण छ।
आणविक शक्ति अब जहाँ एकमात्र व्यावहारिक विकल्प मानिन्छ सौर्य ऊर्जा, हावा र जलविद्युत सजिलै उपलब्ध छैनन्। मंगल ग्रहमा, उदाहरणका लागि, सूर्यको शक्ति मौसम अनुसार धेरै फरक हुन्छ, र आवधिक धूलो आँधी महिनौंसम्म रहन सक्छ।
चन्द्रमामा चिसो चन्द्रमा रात 14 दिनसम्म रहन्छ, सूर्यको किरण ध्रुवहरू नजिक धेरै फरक हुन्छ र स्थायी रूपमा छायाँ भएका क्रेटरहरूबाट अनुपस्थित हुन्छ। यस्तो कठिन अवस्थामा, सूर्यको किरणबाट ऊर्जा प्राप्त गर्न गाह्रो छ, र इन्धन आपूर्ति सीमित छ। सतह विखंडन ऊर्जा एक सजिलो, भरपर्दो र कुशल समाधान प्रदान गर्दछ।
विपरीत जमीन रिएक्टरहरूइन्धन हटाउन वा प्रतिस्थापन गर्ने कुनै इरादा छैन। १० वर्षको मिशनको अन्त्यमा, सुविधाको सुरक्षित डिकमिसन गर्ने योजना पनि छ। "यसको सेवा जीवनको अन्त्यमा, प्रणाली बन्द हुनेछ, र विकिरण स्तर बिस्तारै मानव पहुँच र सञ्चालनको लागि सुरक्षित स्तरमा घट्नेछ," क्यालोमिनोले बताए। "फोहोर प्रणालीहरू टाढाको भण्डारण स्थानमा सार्न सकिन्छ जहाँ तिनीहरूले चालक दल वा वातावरणलाई खतरामा पार्दैनन्।"
सानो, हल्का, तर कुशल रिएक्टर, उच्च मागमा
अन्तरिक्ष अन्वेषणको विकास हुँदै जाँदा, हामीले पहिले नै राम्रोसँग गरिरहेका छौं परमाणु ऊर्जा उत्पादन प्रणाली सानो मात्रामा। त्यस्ता प्रणालीहरूले लामो समयदेखि मानवरहित अन्तरिक्ष यानहरू छन् जुन सौर्यमण्डलको टाढासम्म यात्रा गर्दछ।
2019 मा, आणविक-संचालित न्यू होराइजन्स अन्तरिक्ष यानले क्युपर बेल्ट भनिने क्षेत्रको प्लुटोभन्दा धेरै टाढा नजिकको दायरा, अल्टिमा थुलेमा देखेको सबैभन्दा टाढाको वस्तुबाट उड्यो। उसले आणविक शक्ति बिना यो गर्न सक्दैन थियो। मंगल ग्रहको कक्षा बाहिर पर्याप्त शक्तिमा सौर्य ऊर्जा उपलब्ध छैन। रासायनिक स्रोतहरू लामो समय टिक्दैनन् किनभने तिनीहरूको ऊर्जा घनत्व धेरै कम छ र तिनीहरूको द्रव्यमान धेरै ठूलो छ।
लामो दूरीको मिसनहरूमा प्रयोग गरिन्छ रेडियोथर्मल जेनरेटरहरू (RTG) ले प्लुटोनियम आइसोटोप 238Pu प्रयोग गर्दछ, जुन अल्फा कणहरू उत्सर्जन गरेर प्राकृतिक रेडियोएक्टिभ क्षयबाट स्थायी ताप उत्पन्न गर्नका लागि उपयुक्त हुन्छ, जुन त्यसपछि बिजुलीमा परिणत हुन्छ। यसको 88 वर्षको आधा-जीवनको अर्थ यसले दीर्घकालीन मिशनको सेवा गर्नेछ। यद्यपि, RTGs ले लामो मिसनहरूको लागि आवश्यक उच्च विशिष्ट शक्ति प्रदान गर्न सक्दैन, अधिक ठूला जहाजहरू, बाहिरी अड्डाहरू उल्लेख नगर्न।
एउटा समाधान, उदाहरणका लागि, अन्वेषण उपस्थिति र सम्भवतः मंगल वा चन्द्रमामा बसोबासको लागि नासाले धेरै वर्षदेखि परीक्षण गरिरहेको सानो रिएक्टर डिजाइन हुन सक्छ। यी उपकरणहरू भनेर चिनिन्छ किलो पावर विखंडन ऊर्जा परियोजना (2), 1 देखि 10 kW सम्म बिजुली आपूर्ति गर्न डिजाइन गरिएको छ र पावर प्रोपल्सन प्रणालीहरूमा वा विदेशी अन्तरिक्ष निकायहरूमा अनुसन्धान, खानी वा उपनिवेशहरूलाई समर्थन गर्नको लागि समन्वयित मोड्युलको रूपमा कन्फिगर गर्न सकिन्छ।
तपाईलाई थाहा छ, अन्तरिक्षमा द्रव्यमान महत्त्वपूर्ण छ। रिएक्टर शक्ति यो एक औसत वाहन को वजन भन्दा बढी हुनु हुँदैन। हामीलाई थाहा छ, उदाहरणका लागि, भर्खरको शोबाट SpaceX फाल्कन भारी रकेटहरूअन्तरिक्षमा कार लन्च गर्नु हाल प्राविधिक समस्या होइन। यसरी, प्रकाश रिएक्टरहरू सजिलै पृथ्वी वरिपरि र बाहिर कक्षामा राख्न सकिन्छ।
2. XNUMX किलोवाट KIlopower रिएक्टर प्रोटोटाइप।
रिएक्टर भएको रकेटले आशा र डर बढाउँछ
नासाका पूर्व प्रशासक जिम ब्रिडेनस्टाइन उनले धेरै पटक जोड दिए आणविक थर्मल इन्जिन को लाभ, थप्दै कि कक्षामा थप शक्तिले उपग्रह विरोधी हतियार आक्रमणको घटनामा परिक्रमा गर्ने शिल्पलाई सफलतापूर्वक बच्न अनुमति दिन सक्छ।
कक्षमा रिएक्टरहरू तिनीहरूले शक्तिशाली सैन्य लेजरहरूलाई पनि शक्ति दिन सक्छन्, जुन अमेरिकी अधिकारीहरूको लागि पनि ठूलो चासोको विषय हो। यद्यपि, परमाणु रकेट इन्जिनले आफ्नो पहिलो उडान गर्नु अघि, नासाले आणविक सामग्रीहरू अन्तरिक्षमा ल्याउने बारे आफ्नो कानून परिवर्तन गर्नुपर्छ। यदि यो सत्य हो भने, नासाको योजना अनुसार, परमाणु इन्जिनको पहिलो उडान 2024 मा हुनुपर्छ।
यद्यपि, अमेरिकाले आफ्ना आणविक परियोजनाहरू जम्पस्टार्ट गरिरहेको देखिन्छ, विशेष गरी रसियाले नागरिक आणविक-संचालित अन्तरिक्ष यान निर्माण गर्न दशक लामो कार्यक्रम घोषणा गरेपछि। तिनीहरू कुनै समय अन्तरिक्ष प्रविधिमा निर्विवाद नेता थिए।
60 को दशकमा, संयुक्त राज्य अमेरिकाले ओरियन पल्स-पल्स आणविक मिसाइलको लागि एक परियोजना थियो, जुन यति शक्तिशाली मानिएको थियो कि यसले अनुमति दिन सक्छ। सम्पूर्ण शहरहरूलाई अन्तरिक्षमा सार्दैर अल्फा सेन्टौरीमा मानव उड्डयन पनि गर्नुहोस्। ती सबै पुराना काल्पनिक अमेरिकी श्रृंखलाहरू 70 को दशकदेखि शेल्फमा छन्।
यद्यपि, यो पुरानो अवधारणालाई धूलो पार्ने समय हो। अन्तरिक्षमा आणविक इन्जिनमुख्य रूपमा किनभने प्रतिस्पर्धीहरू, यस अवस्थामा मुख्य रूपमा रूसले हालै यस प्रविधिमा ठूलो चासो देखाएको छ। एक आणविक थर्मल रकेटले मंगल ग्रहको उडान समय आधामा घटाउन सक्छ, सायद १०० दिन पनि, जसको अर्थ अन्तरिक्ष यात्रीहरूले कम स्रोत र चालक दलमा कम विकिरण भार खपत गर्छन्। थप रूपमा, जस्तो देखिन्छ, त्यहाँ "विन्डोज" मा त्यस्तो निर्भरता हुनेछैन, त्यो हो, पृथ्वीमा मंगल ग्रहको दोहोर्याइएको दृष्टिकोण प्रत्येक केही वर्षमा।
यद्यपि, त्यहाँ एक जोखिम छ, जसमा यो तथ्य समावेश छ कि अन्तरिक्षले यस प्रकृतिको ठूलो खतरा बोकेको अवस्थामा जहाजमा रिएक्टर विकिरणको अतिरिक्त स्रोत हुनेछ। यति मात्र होइन। आणविक थर्मल इन्जिन सम्भावित विस्फोट र प्रदूषणको डरले यसलाई पृथ्वीको वायुमण्डलमा प्रक्षेपण गर्न सकिँदैन। त्यसकारण, प्रक्षेपणको लागि सामान्य रकेटहरू प्रदान गरिन्छ। त्यसकारण, हामी पृथ्वीबाट कक्षामा द्रव्यमानको प्रक्षेपणसँग सम्बन्धित सबैभन्दा महँगो चरणलाई छोड्दैनौं।
नासा अनुसन्धान परियोजना भनिन्छ रूखहरू (न्युक्लियर थर्मल रकेट वातावरणीय सिम्युलेटर) परमाणु प्रणोदनमा फर्कने नासाको प्रयासको एउटा उदाहरण हो। 2017 मा, टेक्नोलोजीमा फिर्ताको कुनै पनि कुरा हुनु अघि, NASA ले BWX टेक्नोलोजीहरूलाई निर्माणको लागि आवश्यक इन्धन घटक र रिएक्टरहरू विकास गर्न तीन वर्षको, $ 19 मिलियन अनुबंध प्रदान गर्यो। आणविक इन्जिन। NASA को सबैभन्दा नयाँ अन्तरिक्ष आणविक प्रणोदन अवधारणाहरू मध्ये एक Swarm-Probe ATEG रिएक्टर, SPEAR(3), जसले समग्र कोर मासलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न नयाँ हल्का रिएक्टर मोडरेटर र उन्नत थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटरहरू (ATEGs) प्रयोग गर्ने अपेक्षा गरिएको छ।
यसले अपरेटिङ तापमान कम गर्न र कोरको समग्र शक्ति स्तर कम गर्न आवश्यक हुनेछ। यद्यपि, घटेको द्रव्यमानलाई कम प्रोपल्सन पावर चाहिन्छ, परिणामस्वरूप सानो, सस्तो, आणविक-संचालित विद्युतीय अन्तरिक्ष यान।
3. स्वार्म-प्रोब सक्षम ATEG रिएक्टर परियोजना को रूपरेखा भित्र विकसित प्रोब को दृश्य।
Anatoly Perminovरुसको फेडरल स्पेस एजेन्सीका प्रमुखले यो घोषणा गरेका हुन् । गहिरो अन्तरिक्ष यात्राको लागि आणविक शक्तियुक्त अन्तरिक्ष यान विकास गर्नेछ, यसको आफ्नै, मौलिक दृष्टिकोण प्रदान गर्दै। प्रारम्भिक डिजाइन 2013 सम्म पूरा भएको थियो, र अर्को 9 वर्ष विकास को लागी योजना बनाईएको छ। यो प्रणाली एक आयन प्रोपल्सन प्रणाली संग परमाणु ऊर्जा उत्पादन को संयोजन हुनुपर्छ। रिएक्टरबाट 1500 डिग्री सेल्सियसमा तातो ग्यासले आयन इन्जिनको लागि बिजुली उत्पादन गर्ने जेनेरेटरलाई टर्बाइन घुमाउनुपर्छ।
पर्मिनोभका अनुसार, ड्राइभले मंगल ग्रहमा मानव मिशनलाई समर्थन गर्न सक्षम हुनेछर अन्तरिक्ष यात्रीहरू आणविक शक्तिका कारण रातो ग्रहमा ३० दिनसम्म रहन सक्थे। कुल मिलाएर, आणविक इन्जिन र निरन्तर प्रवेगको साथ मंगल ग्रहको उडान आठ महिनाको सट्टा छ हप्ता लाग्छ, रासायनिक इन्जिनको भन्दा 30 गुणा बढी थ्रस्ट मानिन्छ।
यद्यपि, रूसी कार्यक्रममा सबै कुरा यति सहज छैन। अगस्त 2019 मा, सेतो सागरको किनारमा रूसको सरोभमा एउटा रिएक्टर विस्फोट भयो, जुन बाल्टिक सागरमा रकेट इन्जिनको भाग थियो। तरल इन्धन। यो थाहा छैन कि यो प्रकोप माथि वर्णन गरिएको रूसी आणविक प्रणोदन अनुसन्धान कार्यक्रम संग सम्बन्धित छ।
निस्सन्देह, तथापि, संयुक्त राज्य अमेरिका र रुस बीचको प्रतिद्वन्द्वीको एक तत्व, र सम्भवतः चीन। अन्तरिक्ष मा आणविक ऊर्जा को उपयोग अनुसन्धानलाई बलियो गति दिने प्रेरणा दिन्छ।
