Американські інженери з Університету Алабами в Хантсвіллі та Університету штату Огайо активно працюють над створенням ракетного двигуна, що використовує рідкий уран для відцентрових ядерних теплових ракет (CNTR). Ця інноваційна технологія має на меті забезпечити удвічі більший питомий імпульс у порівнянні з традиційними хімічними двигунами, що відкриває нові горизонти для швидкісних космічних польотів.
Про це розповідає ProIT
Перспективи нової технології
У рамках програми NASA DRACO, ядерна теплова рухома установка (NTP) з твердим сердечником прагне досягти питомого імпульсу близько 900 секунд, що удвічі більше, ніж у хімічних ракет, але все ще менше, ніж у багатьох іонних двигунах. Натомість відцентрова ядерна теплова ракета, що використовує рідкий уран, має потенціал досягти питомого імпульсу близько 1500 секунд. Це може значно підвищити швидкість космічних апаратів, зберігаючи при цьому аналогічний рівень тяги.
У конструкції двигуна розплавлений уран обертається у центрифузі, нагріваючи водень до екстремально високих температур. Водневий газ проходить через перегрітий уран і викидається через сопло, створюючи тягу. Дослідники зазначають:
«Основна відмінність концепції CNTR від традиційних систем NTP полягає у тому, що замість використання традиційних твердопаливних елементів у CNTR застосовується рідке паливо, яке утримується в циліндрах, що обертаються, під дією відцентрової сили».
Труднощі на шляху до реалізації
Проте, розробка такого класу ракетного двигуна стикається з низкою викликів. Інженери заявляють, що досягли прогресу в управлінні ядерними реакціями двигуна. Для стабілізації внутрішніх температур додається ербій-167. Водночас дослідники акцентують увагу на потенційних побічних продуктах реакцій, таких як самарій та ксенон, які можуть негативно вплинути на подальше розщеплення атомів урану, якщо їх не видалити вчасно. Також вчений прагнуть краще зрозуміти, як бульбашки водню переміщуються через уранове паливо.
Моделювання інтеграції двигуна показало можливість досягнення питомого імпульсу у 1512 секунд за ідеальних умов. Однак для цього знадобиться більша кількість центрифуг та вищі швидкості обертання. Ще однією проблемою є запобігання витокам уранового палива через сопло разом із водневим газом, оскільки значна втрата урану може зменшити питомий імпульс двигуна до двох третин. Дослідники пропонують використовувати діелектрофорез для вловлювання випареного урану, націлившись на 99% ефективність вилучення.
Попри досягнуті результати, концепція ще не досягла стадії створення повноцінного прототипу і потребує подальшого моделювання та оптимізації. Наступні етапи дослідження будуть зосереджені на втраті урану та тестуванні діелектрофорезу в лабораторних умовах.
Результати дослідження були опубліковані у журналі Acta Astronautica.
