Fuinneamh núicléach sa spás. Ringeanna luasghéaraithe adamhach

Ní rud nua é an smaoineamh maidir le fuinneamh núicléach a úsáid chun spásárthaí a thiomáint agus é a úsáid i mbunáiteanna nó lonnaíochtaí seach-talmhaí sa todhchaí. Le déanaí, tháinig siad i dtonn nua, agus de réir mar a thagann siad chun bheith ina réimse iomaíochta mórchumhachta, is dóichí go gcuirfear i bhfeidhm iad.

Chuir NASA agus Roinn Fuinnimh na SA tús le cuardach i measc cuideachtaí déileálaithe tionscadail de stáisiúin chumhachta núicléacha ar an Ghealach agus Mars. Ba cheart go dtacódh sé seo le taighde fadtéarmach agus b’fhéidir fiú tionscadail socraíochta. Is é sprioc NASA é a bheith réidh le seoladh faoi 2026. Ní mór an gléasra a dhéanamh go hiomlán agus a chóimeáil ar an Domhan agus ansin a thástáil le haghaidh sábháilteachta.

Anthony Calomino, stiúrthóir teicneolaíochta núicléach NASA ag an Riarachán Teicneolaíochta Spáis, dúirt sé sin Is é an plean ná córas eamhnaithe núicléach XNUMX-cileavata a fhorbairt a sheolfar sa deireadh agus a chuirfear ar an ngealach. (aon). Ní mór é a chomhtháthú leis an lander gealaí agus beidh an teanndáileog a ghlacadh chun é bhfithis na gealaí. Luchtaire ansin tabhair an córas go dtí an dromchla.

Táthar ag súil go mbeidh sé réidh láithreach le hoibriú ar theacht chuig an láithreán, gan gá le cóimeáil nó tógáil breise. Léiriú ar na féidearthachtaí atá san oibríocht agus beidh sí mar phointe tosaigh chun an réiteach agus a dhíorthaigh a úsáid.

“Nuair a bheidh an teicneolaíocht bailíochtaithe le linn taispeántais, is féidir córais sa todhchaí a mhéadú nó feistí iolracha a úsáid le chéile le haghaidh misin fhadtéarmacha go dtí an Ghealach agus b’fhéidir go Mars,” a mhínigh Calomino ar CNBC. “Soláthróidh ceithre aonad, gach ceann acu a tháirgeann 10 gcileavata leictreachais, go leor cumhachta chun ag bunú outpost ar an Ghealach nó Mars.

Tríd an gcumas méideanna móra leictreachais a ghiniúint ar dhromchla pláinéid ag baint úsáide as córas eamhnaithe talamh-bhunaithe beifear in ann taighde ar scála mór, as poist dhaonna agus úsáid acmhainní in situ, agus ag an am céanna féadfar tráchtálú a dhéanamh.”

Conas a oibreoidh sé gléasra cumhachta núicléach? Foirm beagán saibhrithe breosla núicléach uachtchumhacht croí núicléach... Beag imoibreoir núicléach ginfidh sé teas, a aistreofar chuig an gcóras comhshó cumhachta. Is éard a bheidh sa chóras comhshó cumhachta innill atá deartha chun oibriú ar theas imoibreora seachas ar bhreosla indóite. Úsáideann na hinnill seo teas, déantar é a thiontú go leictreachas, atá coinníollaithe agus a dháileadh ar threalamh úsáideora ar dhromchla an Ghealach agus Mars. Tá an modh diomailt teasa tábhachtach chun teocht oibriúcháin cheart na bhfeistí a choinneáil.

Cumhacht núicléach a mheas anois mar an t-aon rogha eile réasúnach nuair Fuinneamh Gréine, gaoithe agus hidreachumhacht nach bhfuil ar fáil go héasca. Ar Mars, mar shampla, athraíonn neart na gréine go mór leis na séasúir, agus is féidir le stoirmeacha deannaigh tréimhsiúla maireachtáil ar feadh míonna.

Ar an ngealach gealaí fuar Maireann an oíche 14 lá, le solas na gréine éagsúil go mór in aice leis na cuaillí agus as láthair ó na cráitéir buan scáthaithe. I gcoinníollacha deacra den sórt sin, tá sé deacair fuinneamh a fháil ó sholas na gréine, agus tá soláthairtí breosla teoranta. Tairgeann fuinneamh eamhnaithe dromchla réiteach atá éasca, iontaofa agus éifeachtach.

Murab ionann agus imoibreoirí talúnníl aon intinn an breosla a bhaint nó a athsholáthar. Ag deireadh an mhisin 10 mbliana, tá plean ann freisin chun an áis a dhíchoimisiúnú go sábháilte. “Ag deireadh a shaol seirbhíse, déanfar an córas a mhúchadh agus laghdófar an leibhéal radaíochta de réir a chéile go leibhéal atá sábháilte do rochtain agus oibriú an duine,” a mhínigh Calomino. "Is féidir córais dramhaíola a bhogadh go dtí suíomh cianstórála áit nach gcuirfidh siad an criú ná an timpeallacht i mbaol."

Imoibreoir beag, éadrom, ach éifeachtach a bhfuil éileamh ard air

De réir mar a thagann forbairt ar thaiscéalaíocht spáis, tá ag éirí go maith linn cheana féin córais giniúna cumhachta núicléach ar scála beag. Tá spásárthaí fada gan foireann á gcumhachtú ag córais den sórt sin a thaistealaíonn go dtí an chuid is faide den ghrianchóras.

In 2019, d’eitil an spásárthach New Horizons faoi thiomáint núicléach tríd an réad is faide i gcéin a chonacthas riamh ag raon gar, Ultima Thule, i bhfad níos faide ná Plútón i réigiún ar a dtugtar an Kuiper Belt. Ní fhéadfadh sé a bheith déanta gan cumhacht núicléach. Níl fuinneamh na gréine ar fáil i neart leordhóthanach lasmuigh d’fhithis Mharsa. Ní mhaireann foinsí ceimiceacha fada mar go bhfuil a ndlús fuinnimh ró-íseal agus go bhfuil a mais ró-mhór.

Úsáidtear é ar mhisin fadraoin gineadóirí radaitéaracha Úsáideann (RTG) an iseatóp plútóiniam 238Pu, atá iontach chun teas buan a ghiniúint ó lobhadh radaighníomhach nádúrtha trí alfa-cháithníní a astú, a thiontú ina leictreachas ansin. Ciallaíonn a leathré 88 bliain go bhfreastalóidh sé ar mhisean fadtéarmach. Mar sin féin, ní féidir le RTGanna an chumhacht shainiúil ard a theastaíonn le haghaidh misin fhada, longa níos ollscriosta a sholáthar, gan trácht ar bhunannaibh alltrastíre.

Réiteach, mar shampla, le haghaidh láithreacht taiscéalaíoch agus b'fhéidir socrú ar Mars nó ar an nGealach a d'fhéadfadh a bheith ina dhearadh imoibreora beaga a bhfuil NASA ag tástáil orthu le roinnt blianta anuas. Tugtar na gléasanna seo ar Tionscadal fuinnimh eamhnaithe Kilopower (2), atá deartha chun cumhacht leictreach a sholáthar ó 1 go 10 kW agus is féidir iad a chumrú mar mhodúil chomhordaithe do chórais tiomána cumhachta nó chun tacú le taighde, mianadóireacht nó coilíneachtaí ar chomhlachtaí spáis eachtrannaigh.

Mar is eol duit, tá tábhacht ag mais sa spás. cumhacht imoibreora níor chóir go mbeadh sé níos mó ná meáchan meánfheithicil. Mar is eol dúinn, mar shampla, ó seó le déanaí SpaceX Falcon Roicéid thromaní fadhb theicniúil é carr a sheoladh isteach sa spás faoi láthair. Mar sin, is féidir imoibreoirí solais a chur go héasca i bhfithis timpeall an Domhain agus níos faide i gcéin.

2. Fréamhshamhail imoibreora XNUMX cileavata KIlopower.

Ardaíonn roicéad le himoibreoir dóchas agus eagla

Iar-Riarthóir NASA Jim Bridenstine chuir sé béim ar go leor uaireanta buntáistí a bhaineann le hinnill teirmeacha núicléacha, ag cur leis go bhféadfadh breis cumhachta i bhfithis ligean d'árthaí fithisiúla imghabháil rathúil má ionsaíonn airm frithshatailíte iad.

Imoibreoirí i bhfithis d'fhéadfaidís léasair chumhachtacha míleata a chumhachtú freisin, rud a bhfuil an-suim ag údaráis na SA freisin. Sula ndéanann inneall roicéad núicléach a chéad eitilt, áfach, ní mór do NASA a dhlíthe a athrú maidir le hábhair núicléacha a chur isteach sa spás. Má tá sé seo fíor, ansin, de réir phlean NASA, ba cheart go ndéanfaí an chéad eitilt inneall núicléach i 2024.

Is cosúil, áfach, go bhfuil na Stáit Aontaithe ag cur tús lena gcuid tionscadal núicléach, go háirithe tar éis don Rúis clár deich mbliana a fhógairt chun spásárthach sibhialtach núicléach a thógáil. Bhí siad uair amháin ar an gceannaire gan amhras i dteicneolaíocht an spáis.

Sna 60í, bhí tionscadal ag na Stáit Aontaithe le haghaidh an diúracán núicléach Orion Pulse-Pulse, a bhí ceaptha a bheith chomh cumhachtach go bhféadfadh sé a cheadú ag bogadh cathracha iomlána isteach sa spásagus fiú eitilt le foireann a dhéanamh go Alpha Centauri. Tá na sean-sraitheanna fantaisíochta Meiriceánacha sin ar fad ar an tseilf ó na 70idí.

Mar sin féin, tá sé in am an seanchoincheap a ghlanadh. inneall núicléach sa spásgo príomha toisc gur léirigh iomaitheoirí, sa chás seo go príomha an Rúis, suim mhór sa teicneolaíocht seo le déanaí. D'fhéadfadh roicéad teirmeach núicléach an t-am eitilte go Mars a ghearradh ina dhá leath, b'fhéidir fiú go dtí céad lá, rud a chiallaíonn go n-ídíonn spásairí níos lú acmhainní agus níos lú ualach radaíochta ar an bhfoireann. Ina theannta sin, mar is cosúil, ní bheidh aon spleáchas den sórt sin ar "fuinneoga", is é sin, cur chuige iolrach Mars chuig an Domhan gach cúpla bliain.

Mar sin féin, tá baol ann, lena n-áirítear an bhfíric go mbeadh an t-imoibreoir ar bord ina fhoinse breise radaíochta i gcás ina bhfuil spás ina bhagairt mhór den chineál seo cheana féin. Ní hé sin go léir. Inneall teirmeach núicléach ní féidir é a sheoladh in atmaisféar an Domhain ar eagla go bhféadfadh pléascadh agus éilliú a bheith ann. Mar sin, soláthraítear gnáth-roicéad le haghaidh seolta. Mar sin, ní dhéanaimid an chéim is costasaí a bhaineann le mais a sheoladh isteach i bhfithis ón Domhan a shárú.

Tionscadal taighde NASA ar a dtugtar CÓIRÍ Is sampla amháin é (Insamhlóir Timpeallachta Roicéad Teirmeach Núicléach) d’iarrachtaí NASA filleadh ar thiomáint núicléach. In 2017, sula raibh aon chaint ar fhilleadh ar an teicneolaíocht, bhronn NASA conradh trí bliana, $19 milliún, do BWX Technologies chun na comhpháirteanna breosla agus na himoibreoirí a theastaíonn don tógáil a fhorbairt. inneall núicléach. Ar cheann de na coincheapa is nuaí de chuid NASA maidir le tiomáint núicléach spáis tá an tImoibreoir Swarm-Probe ATEG, SPEAR(3), a bhfuiltear ag súil go n-úsáidfidh sé modhnóir imoibreora éadroma nua agus ardghineadóirí teirmeleictreacha (ATEGanna) chun croímhais iomlán a laghdú go suntasach.

Éileoidh sé seo an teocht oibriúcháin a ísliú agus leibhéal cumhachta iomlán an chroí a laghdú. Mar sin féin, beidh níos lú cumhachta tiomána ag teastáil ón mais laghdaithe, rud a fhágann go mbeidh spásárthach leictreach beag, saor, faoi thiomáint núicléach.

3. Amharcléiriú ar an taiscéalaí a forbraíodh faoi chuimsiú an tionscadail Swarm-Probe Enabling Reactor ATEG.

Anatoly PerminovD'fhógair ceannaire Ghníomhaireacht Spáis Chónaidhme na Rúise é seo. forbróidh sé spásárthach faoi thiomáint núicléach le haghaidh taistil spáis dhomhain, ag tairiscint a chur chuige bunaidh féin. Críochnaíodh an réamhdhearadh faoi 2013, agus tá sé beartaithe na 9 mbliana atá romhainn a fhorbairt. Ba cheart go mbeadh an córas seo ina mheascán de ghiniúint cumhachta núicléiche le córas tiomána ian. Ba cheart go n-iompódh gás te ag 1500°C ón imoibreoir tuirbín a chasann gineadóir a ghineann leictreachas don inneall ian.

De réir Perminov, beidh an feachtas in ann tacú le misean le foireann go Marsagus d’fhéadfadh spásairí fanacht ar an bPláinéad Dearg ar feadh 30 lá mar gheall ar chumhacht núicléach. San iomlán, thógfadh eitilt go Mars le hinneall núicléach agus luasghéarú leanúnach sé seachtaine in ionad ocht mí, ag glacadh leis go mbeadh sá 300 uair níos mó ná an t-inneall ceimiceach.

Mar sin féin, níl gach rud chomh réidh i gclár na Rúise. I mí Lúnasa 2019, phléasc imoibreoir i Sarov, an Rúis ar chladach na Mara Bán, a bhí mar chuid d’inneall roicéad sa Mhuir Bhailt. breosla leachtach. Ní fios an mbaineann an tubaiste seo le clár taighde tiomáinte núicléach na Rúise a thuairiscítear thuas.

Gan dabht, áfach, gné d’iomaíocht idir na Stáit Aontaithe agus an Rúis, agus b’fhéidir an tSín ar an talamh úsáid fuinnimh núicléach sa spás tugann sé spreagadh láidir luathaithe don taighde.