[Перевод] Импульсно-плазменная ракета (PPR): экранированный, быстрый полет людей на Марс
PPR — инновационная двигательная система, в которой для тяги используются пакеты плазмы, генерируемые расщеплением урана. Эта инновационная система может значительно сократить время в пути между Землей и любым пунктом назначения в Солнечной системе. Исследование возглавляет Брианна Клементс из компании Howe Industries в Скоттсдейле, штат Аризона.
Упрощенное изображение PPR. Credit: Brianna Clements, Howe Industries
01.05.2024, Brianna Clements (Howe Industries), nasa.gov
Будущее преуспевающей космической цивилизации будет зависеть от способности эффективно и быстро перемещать как грузы, так и людей. Из-за того, что космические миссии предполагают преодоление чрезвычайно больших расстояний, космический корабль должен достигать высоких скоростей за разумное время полета. Таким образом, необходима двигательная установка, обеспечивающая высокую тягу с высоким удельным импульсом. Однако в настоящее время таких технологий нет.
Howe Industries в настоящее время разрабатывает двигательную установку, которая может
генерировать тягу до 100 000 Н с удельным импульсом (Isp) 5 000 секунд. Идея импульсной плазменной ракеты (Pulsed Plasma Rocket — PPR) изначально возникла на основе концепции импульсного термоядерного синтеза, но она меньше, проще и доступнее. Исключительные характеристики PPR, сочетающие в себе высокий Isp и большую тягу, могут совершить революцию в освоении космоса.
Credit: Howe Industries
Credit: Howe Industries
Credit: Howe Industries
Высокая эффективность системы позволяет осуществить пилотируемый полет на Марс всего за два месяца. Альтернативно, PPR позволяет транспортировать гораздо более тяжелые космические корабли, оснащенные защитой от галактических космических лучей, тем самым снижая воздействие на экипаж до незначительного уровня. Систему также можно использовать для других миссий на большие расстояния, например, к поясу астероидов или даже к месту на расстоянии 550 а.е., где можно использовать фокус гравитационной линзы Солнца. PPR открывает совершенно новую эру в освоении космоса.
Первая фаза исследования в рамках NIAC была сосредоточена на большом, сильно защищенном корабле для перевозки людей и грузов на Марс для создания марсианской базы. Основные темы включали: оценку нейтронной части системы, проектирование космического корабля, энергосистемы и необходимых подсистем, анализ возможностей магнитного сопла, а также определение траекторий и преимуществ PPR. Фаза II будет основываться на этих оценках и дальнейшем развитии концепции PPR.
На втором этапе Howe Industries планирует:
1. Оптимизировать конструкции двигателя для уменьшения массы и повышения Isp.
2. Провести эксперименты по проверке концепции основных компонентов.
3. Завершить проект корабля для защищенных пилотируемых миссий на Марс.
Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti)
Оригинал: Pulsed Plasma Rocket (PPR): Shielded, Fast Transits for Humans to Mars
Что такое импульсно-плазменная ракета (PPR)?
Pulsed plasma rocket- developing a dynamic fission process for high specific impulse and high thrust propulsion
PPR «вырос» из проекта NASA «Орион» 1960-х годов и более поздней концепции импульсного ядерного синтеза (PuFF), разработанной Центром космических полетов имени Маршалла NASA.
PPR — ядерно-импульсный ракетный двигатель пушечного типа. В нем используются снаряды урана-235, обогащённого до 5–20%, в смеси с замедлителем нейтронов (водяным льдом). Двигатель состоит из катушечного инжектора (метателя снарядов), уранового ствола, магнитного сопла и барабанов-отражателей нейтронов.
Принцип работы:
Когда барабаны развернуты, система подкритична, и пролет снаряда через ствол не приводит к взрыву.
Перед рабочим циклом барабаны поворачиваются в рабочее положение.
Инжектор выпускает снаряд весом 2.2 кг и размером 5.7×11 см со скоростью ~1600 м/c.
При движении через ствол, снаряд проходит сквозь поток нейтронов, испаряется и вылетает в виде облака горячей плазмы.
Расширяющееся облако плазмы взаимодействует с магнитным соплом и создает тягу в 10 тонн при удельном импульсе в 5000 секунд (в 10 раз эффективней лучшего двигателя на химическом топливе).
Чтобы достичь проектной тяги двигателю потребуется производить плазменные всплески раз в секунду, при температуре плазмы до 1 кэВ (что соответствует 11,6 млн °C).
Дополнительная информация:
Pulsed Plasma Rocket (PPR)
Pulsed Plasma Rocket
NIAC 2024 Selections
