Американские инженеры из Университета Алабамы в Хантсвилле и Университета штата Огайо активно работают над созданием ракетного двигателя, который использует жидкий уран для центробежных ядерных тепловых ракет (CNTR). Эта инновационная технология направлена на обеспечение вдвое большего удельного импульса по сравнению с традиционными химическими двигателями, что открывает новые горизонты для скоростных космических полетов.
Об этом сообщает ProIT
Перспективы новой технологии
В рамках программы NASA DRACO ядерная тепловая движущая установка (NTP) с твердым сердечником стремится достичь удельного импульса около 900 секунд, что вдвое больше, чем у химических ракет, но все еще меньше, чем у многих ионных двигателей. В то же время центробежная ядерная тепловая ракета, использующая жидкий уран, имеет потенциал достичь удельного импульса около 1500 секунд. Это может значительно повысить скорость космических аппаратов, сохраняя при этом аналогичный уровень тяги.
В конструкции двигателя расплавленный уран вращается в центрифуге, нагревая водород до экстремально высоких температур. Водородный газ проходит через перегретый уран и выбрасывается через сопло, создавая тягу. Исследователи отмечают:
«Основное отличие концепции CNTR от традиционных систем NTP заключается в том, что вместо использования традиционных твердотопливных элементов в CNTR применяется жидкое топливо, которое удерживается в цилиндрах, вращающихся под действием центробежной силы».
Трудности на пути к реализации
Тем не менее, разработка такого класса ракетного двигателя сталкивается с рядом вызовов. Инженеры заявляют, что достигли прогресса в управлении ядерными реакциями двигателя. Для стабилизации внутренних температур добавляется эрбий-167. В то же время исследователи акцентируют внимание на потенциальных побочных продуктах реакций, таких как самарий и ксенон, которые могут негативно повлиять на дальнейшее расщепление атомов урана, если их не удалить вовремя. Также ученые стремятся лучше понять, как пузырьки водорода перемещаются через урановое топливо.
Моделирование интеграции двигателя показало возможность достижения удельного импульса в 1512 секунд при идеальных условиях. Однако для этого потребуется большее количество центрифуг и более высокие скорости вращения. Еще одной проблемой является предотвращение утечек уранового топлива через сопло вместе с водородным газом, поскольку значительная потеря урана может снизить удельный импульс двигателя до двух третей. Исследователи предлагают использовать диэлектрофорез для улавливания испарившегося урана, нацелившись на 99% эффективность извлечения.
Несмотря на достигнутые результаты, концепция еще не достигла стадии создания полноценного прототипа и требует дальнейшего моделирования и оптимизации. Следующие этапы исследования будут сосредоточены на потере урана и тестировании диэлектрофореза в лабораторных условиях.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Acta Astronautica.