अंतराळातील अणुऊर्जा. परमाणु प्रवेग आवेग

अणुऊर्जेचा वापर अंतराळ यानाला चालना देण्यासाठी आणि भविष्यातील अलौकिक तळ किंवा वसाहतींमध्ये वापरण्याची कल्पना नवीन नाही. अलीकडे, ते नवीन लाटेत आले आहेत, आणि ते मोठ्या शक्तीच्या प्रतिस्पर्ध्याचे क्षेत्र बनले आहेत, त्यांच्या अंमलबजावणीची शक्यता अधिक आहे.

नासा आणि यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी यांनी डीलर कंपन्यांमध्ये शोध सुरू केला चंद्र आणि मंगळावर अणुऊर्जा प्रकल्पांचे प्रकल्प. हे दीर्घकालीन संशोधन आणि कदाचित सेटलमेंट प्रकल्पांना देखील समर्थन देईल. 2026 पर्यंत ते प्रक्षेपणासाठी सज्ज ठेवण्याचे नासाचे उद्दिष्ट आहे. वनस्पती पूर्णपणे बनावट आणि पृथ्वीवर एकत्र केली पाहिजे आणि नंतर सुरक्षिततेसाठी चाचणी केली पाहिजे.

अँथनी कॅलोमिनो, नासाचे स्पेस टेक्नॉलॉजी अॅडमिनिस्ट्रेशनचे अणु तंत्रज्ञान संचालक डॉ ही योजना XNUMX-किलोवॅट अणुविखंडन प्रणाली विकसित करण्याची आहे जी अखेरीस प्रक्षेपित केली जाईल आणि चंद्रावर ठेवली जाईल. (एक). ते चंद्राच्या लँडरशी समाकलित केले पाहिजे आणि बूस्टर त्यास घेऊन जाईल चंद्राची कक्षा. लोडर नंतर प्रणाली पृष्ठभागावर आणा.

हे अपेक्षित आहे की साइटवर आगमन झाल्यानंतर ते ताबडतोब ऑपरेशनसाठी तयार होईल, अतिरिक्त असेंब्ली किंवा बांधकाम न करता. ऑपरेशन हे संभाव्यतेचे प्रात्यक्षिक आहे आणि सोल्यूशन आणि डेरिव्हेटिव्ह्ज वापरण्यासाठी प्रारंभिक बिंदू असेल.

"एकदा प्रात्यक्षिक दरम्यान तंत्रज्ञानाचे प्रमाणीकरण केले गेले की, भविष्यातील प्रणाली वाढवल्या जाऊ शकतात किंवा चंद्र आणि शक्यतो मंगळावर दीर्घकालीन मोहिमांसाठी अनेक उपकरणे एकत्रितपणे वापरली जाऊ शकतात," कॅलोमिनो यांनी CNBC वर स्पष्ट केले. “चार युनिट, ज्यापैकी प्रत्येकी 10 किलोवॅट वीज निर्मिती होते, त्यांना पुरेशी वीज पुरवेल चंद्र किंवा मंगळावर चौकी उभारणे.

जमिनीवर आधारित विखंडन प्रणालीचा वापर करून ग्रहांच्या पृष्ठभागावर मोठ्या प्रमाणात वीज निर्माण करण्याची क्षमता व्यावसायिकीकरणाच्या शक्यतेला अनुमती देताना मोठ्या प्रमाणावर संशोधन, मानवी चौकी आणि स्थितीत संसाधनांचा वापर करण्यास सक्षम करेल.

कसे चालेल अणुऊर्जा प्रकल्प? किंचित समृद्ध फॉर्म आण्विक इंधन इच्छाशक्ती आण्विक कोर... लहान आण्विक अणुभट्टी ते उष्णता निर्माण करेल, जी ऊर्जा रूपांतरण प्रणालीमध्ये हस्तांतरित केली जाईल. पॉवर कन्व्हर्जन सिस्टीममध्ये ज्वलनशील इंधनाऐवजी रिअॅक्टरच्या उष्णतेवर चालण्यासाठी डिझाइन केलेली इंजिने असतील. हे इंजिन उष्णता वापरतात, तिचे विजेमध्ये रूपांतर करतात, जे चंद्र आणि मंगळाच्या पृष्ठभागावर वापरकर्त्याच्या उपकरणांना कंडिशन केलेले आणि वितरित केले जाते. उपकरणांचे योग्य ऑपरेटिंग तापमान राखण्यासाठी उष्णता नष्ट करण्याची पद्धत महत्वाची आहे.

अणूशक्ती आता फक्त वाजवी पर्याय म्हणून ओळखले जाते जेथे सौर उर्जा, वारा आणि जलविद्युत सहज उपलब्ध नाहीत. मंगळावर, उदाहरणार्थ, ऋतूंनुसार सूर्याची शक्ती मोठ्या प्रमाणात बदलते आणि अधूनमधून धुळीची वादळे महिने टिकू शकतात.

चंद्रावर थंड चंद्र रात्र 14 दिवस टिकते, ध्रुवांजवळ सूर्यप्रकाश मोठ्या प्रमाणात बदलतो आणि कायमस्वरूपी सावली असलेल्या खड्ड्यांपासून अनुपस्थित असतो. अशा कठीण परिस्थितीत, सूर्यप्रकाशापासून ऊर्जा मिळवणे कठीण आहे आणि इंधन पुरवठा मर्यादित आहे. पृष्ठभाग विखंडन ऊर्जा सोपे, विश्वासार्ह आणि कार्यक्षम उपाय देते.

विपरीत ग्राउंड अणुभट्ट्याइंधन काढण्याचा किंवा बदलण्याचा कोणताही हेतू नाही. 10 वर्षांच्या मिशनच्या शेवटी, सुविधा सुरक्षितपणे बंद करण्याची योजना देखील आहे. "त्याच्या सेवा जीवनाच्या शेवटी, प्रणाली बंद केली जाईल आणि किरणोत्सर्गाची पातळी हळूहळू कमी होईल जे मानवी प्रवेश आणि ऑपरेशनसाठी सुरक्षित आहे," कॅलोमिनोने स्पष्ट केले. "कचरा प्रणाली रिमोट स्टोरेज ठिकाणी हलवल्या जाऊ शकतात जिथे ते क्रू किंवा पर्यावरणाला धोक्यात आणणार नाहीत."

लहान, हलके, परंतु कार्यक्षम अणुभट्टी, जास्त मागणी आहे

जसजसे अवकाश संशोधन विकसित होत आहे, तसतसे आम्ही आधीच चांगले काम करत आहोत अणुऊर्जा निर्मिती प्रणाली लहान प्रमाणात. अशा प्रणालींमध्ये दीर्घकाळ चालणारे मानवरहित अंतराळयान आहे जे सौर यंत्रणेच्या दूरपर्यंत प्रवास करतात.

2019 मध्ये, अणुशक्तीवर चालणाऱ्या न्यू होरायझन्स अंतराळयानाने कुईपर बेल्ट म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या प्रदेशात प्लूटोच्या पलीकडे असलेल्या अल्टिमा थुले या सर्वात दूरच्या वस्तूवरून उड्डाण केले. तो अणुऊर्जेशिवाय करू शकला नसता. मंगळाच्या कक्षेबाहेर सौरऊर्जा पुरेशा प्रमाणात उपलब्ध नाही. रासायनिक स्त्रोत जास्त काळ टिकत नाहीत कारण त्यांची उर्जा घनता खूप कमी आहे आणि त्यांचे वस्तुमान खूप मोठे आहे.

लांब पल्ल्याच्या मोहिमांवर वापरले जाते रेडिओथर्मल जनरेटर (RTG) प्लुटोनियम समस्थानिक 238Pu वापरते, जे अल्फा कण उत्सर्जित करून नैसर्गिक किरणोत्सर्गी क्षय पासून कायमची उष्णता निर्माण करण्यासाठी आदर्श आहे, ज्याचे नंतर विजेमध्ये रूपांतर होते. त्याचे 88 वर्ष अर्धे आयुष्य म्हणजे ते दीर्घकालीन मिशन पूर्ण करेल. तथापि, RTGs दीर्घ मोहिमांसाठी आवश्यक असलेली उच्च विशिष्ट शक्ती प्रदान करू शकत नाहीत, अधिक विशाल जहाजे, बाह्य तळांचा उल्लेख न करता.

एक उपाय, उदाहरणार्थ, शोधक उपस्थितीसाठी आणि मंगळावर किंवा चंद्रावरील सेटलमेंटसाठी लहान अणुभट्टी डिझाइन असू शकतात ज्याची नासा अनेक वर्षांपासून चाचणी करत आहे. ही उपकरणे म्हणून ओळखली जातात किलोपॉवर विखंडन ऊर्जा प्रकल्प (2), 1 ते 10 kW पर्यंत विद्युत उर्जा पुरवण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत आणि पॉवर प्रोपल्शन सिस्टम्ससाठी किंवा एलियन स्पेस बॉडीवरील संशोधन, खाणकाम किंवा वसाहतींना समर्थन देण्यासाठी समन्वयित मॉड्यूल्स म्हणून कॉन्फिगर केले जाऊ शकतात.

तुम्हाला माहिती आहेच, अंतराळात वस्तुमान महत्त्वाचे आहे. अणुभट्टी शक्ती ते सरासरी वाहनाच्या वजनापेक्षा जास्त नसावे. आम्हाला माहीत आहे, उदाहरणार्थ, अलीकडील शो पासून SpaceX फाल्कन हेवी रॉकेट्सअंतराळात कार सोडणे सध्या तांत्रिक समस्या नाही. अशा प्रकारे, प्रकाश अणुभट्ट्या सहजपणे पृथ्वीभोवती आणि पलीकडे कक्षेत ठेवल्या जाऊ शकतात.

2. XNUMX किलोवॅट KIlopower अणुभट्टी प्रोटोटाइप.

अणुभट्टीसह रॉकेट आशा आणि भीती वाढवते

नासाचे माजी प्रशासक जिम ब्रिडनस्टाइन त्याने अनेक वेळा जोर दिला आण्विक थर्मल इंजिनचे फायदे, कक्षामध्ये अधिक शक्ती जोडून उपग्रहविरोधी शस्त्रांनी हल्ला केल्यास परिभ्रमण यानाला यशस्वीरित्या टाळता येऊ शकते.

कक्षेत अणुभट्ट्या ते शक्तिशाली लष्करी लेसर देखील सक्षम करू शकतात, जे यूएस अधिकार्यांना देखील खूप स्वारस्य आहे. तथापि, आण्विक रॉकेट इंजिनने पहिले उड्डाण करण्यापूर्वी, नासाने आण्विक सामग्री अंतराळात जाण्याबाबतचे त्याचे कायदे बदलले पाहिजेत. जर हे खरे असेल तर, नासाच्या योजनेनुसार, परमाणु इंजिनचे पहिले उड्डाण 2024 मध्ये झाले पाहिजे.

तथापि, यूएस त्याच्या आण्विक प्रकल्पांना उडी मारत असल्याचे दिसते, विशेषत: रशियाने आण्विक-शक्तीवर चालणारे नागरी अंतराळ यान तयार करण्यासाठी दशकभराचा कार्यक्रम जाहीर केल्यानंतर. ते एकेकाळी अंतराळ तंत्रज्ञानातील निर्विवाद नेते होते.

60 च्या दशकात, युनायटेड स्टेट्सकडे ओरियन पल्स-पल्स आण्विक क्षेपणास्त्राचा एक प्रकल्प होता, जो इतका शक्तिशाली असावा की ते परवानगी देऊ शकेल. संपूर्ण शहरे अंतराळात हलवित आहेआणि अगदी अल्फा सेंटॉरीला मानवाने उड्डाण करा. त्या सर्व जुन्या कल्पनारम्य अमेरिकन मालिका ७० च्या दशकापासून शेल्फवर आहेत.

मात्र, जुन्या संकल्पनेला धूळ चारण्याची वेळ आली आहे. अंतराळात आण्विक इंजिनमुख्यत्वे कारण या प्रकरणात, मुख्यतः रशियाने अलीकडेच या तंत्रज्ञानामध्ये खूप रस दाखवला आहे. एक आण्विक थर्मल रॉकेट मंगळावर उड्डाणाचा वेळ अर्धा, कदाचित शंभर दिवसांपर्यंत कमी करू शकतो, याचा अर्थ अंतराळवीर कमी संसाधने वापरतात आणि क्रूवर कमी रेडिएशन लोड करतात. याव्यतिरिक्त, असे दिसते की, "विंडोज" वर असे कोणतेही अवलंबित्व असणार नाही, म्हणजेच, दर काही वर्षांनी मंगळाचा पृथ्वीकडे पुनरावृत्ती होणारा दृष्टीकोन.

तथापि, एक धोका आहे, ज्यामध्ये या वस्तुस्थितीचा समावेश आहे की ऑनबोर्ड रिअॅक्टर अशा परिस्थितीत किरणोत्सर्गाचा अतिरिक्त स्त्रोत असेल जेथे जागा आधीच या स्वरूपाचा मोठा धोका आहे. एवढेच नाही. विभक्त थर्मल इंजिन संभाव्य स्फोट आणि दूषित होण्याच्या भीतीने ते पृथ्वीच्या वातावरणात सोडले जाऊ शकत नाही. म्हणून, प्रक्षेपणासाठी सामान्य रॉकेट प्रदान केले जातात. म्हणून, आम्ही पृथ्वीवरून कक्षेत वस्तुमान प्रक्षेपित करण्याशी संबंधित सर्वात महाग टप्पा सोडत नाही.

नासा संशोधन प्रकल्प म्हणतात झाडे (न्यूक्लियर थर्मल रॉकेट एन्व्हायर्नमेंटल सिम्युलेटर) हे परमाणु प्रणोदनाकडे परत जाण्याच्या नासाच्या प्रयत्नांचे एक उदाहरण आहे. 2017 मध्ये, तंत्रज्ञानाकडे परत येण्याबाबत कोणतीही चर्चा होण्यापूर्वी, NASA ने BWX टेक्नॉलॉजीजला बांधकामासाठी आवश्यक असलेले इंधन घटक आणि अणुभट्ट्या विकसित करण्यासाठी तीन वर्षांचे, $19 दशलक्ष करार दिले. आण्विक इंजिन. NASA च्या नवीन स्पेस न्यूक्लियर प्रोपल्शन संकल्पनांपैकी एक म्हणजे Swarm-Probe ATEG Reactor, SPEAR(3), ज्याने एकूण कोर वस्तुमान लक्षणीयरीत्या कमी करण्यासाठी नवीन लाइटवेट रिअॅक्टर मॉडरेटर आणि प्रगत थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (ATEGs) वापरणे अपेक्षित आहे.

यासाठी ऑपरेटिंग तापमान कमी करणे आणि कोरची एकूण उर्जा पातळी कमी करणे आवश्यक आहे. तथापि, कमी झालेल्या वस्तुमानास कमी प्रणोदन शक्तीची आवश्यकता असेल, परिणामी एक लहान, स्वस्त, अणुशक्तीवर चालणारे विद्युत अवकाशयान.

3. स्वॉर्म-प्रोब एनेबलिंग एटीईजी अणुभट्टी प्रकल्पाच्या चौकटीत विकसित केलेल्या प्रोबचे व्हिज्युअलायझेशन.

अनातोली पेरमिनोव्हरशियाच्या फेडरल स्पेस एजन्सीच्या प्रमुखाने ही घोषणा केली. खोल अंतराळ प्रवासासाठी अणुऊर्जेवर चालणारे अवकाशयान विकसित करेल, स्वतःचा, मूळ दृष्टिकोन ऑफर करत आहे. प्राथमिक डिझाइन 2013 पर्यंत पूर्ण झाले आणि पुढील 9 वर्षे विकासासाठी नियोजित आहेत. ही प्रणाली आयन प्रोपल्शन प्रणालीसह अणुऊर्जा निर्मितीचे संयोजन असावी. रिअॅक्टरमधून 1500 डिग्री सेल्सिअस तपमानावर असलेल्या गरम वायूने ​​टर्बाइन चालू केले पाहिजे जे जनरेटर फिरवते जे आयन इंजिनसाठी वीज निर्माण करते.

पेरमिनोव्हच्या मते, ही मोहीम मंगळावर जाणाऱ्या मानवाच्या मोहिमेला मदत करण्यास सक्षम असेलआणि अणुऊर्जेमुळे अंतराळवीर लाल ग्रहावर 30 दिवस राहू शकतात. एकूण, मंगळावर आण्विक इंजिन आणि सतत प्रवेग असलेल्या उड्डाणासाठी आठ महिन्यांऐवजी सहा आठवडे लागतील, असे गृहीत धरले की रासायनिक इंजिनपेक्षा 300 पट जास्त जोर.

तथापि, रशियन प्रोग्राममध्ये सर्वकाही इतके गुळगुळीत नाही. ऑगस्ट 2019 मध्ये, पांढर्‍या समुद्राच्या किनार्‍यावरील रशियातील सरोव येथे अणुभट्टीचा स्फोट झाला, जो बाल्टिक समुद्रातील रॉकेट इंजिनचा भाग होता. द्रव इंधन. ही आपत्ती वर वर्णन केलेल्या रशियन आण्विक प्रणोदन संशोधन कार्यक्रमाशी संबंधित आहे की नाही हे माहित नाही.

निःसंशयपणे, तथापि, युनायटेड स्टेट्स आणि रशिया यांच्यातील शत्रुत्वाचा एक घटक आणि कदाचित जमिनीवर चीन अंतराळात अणुऊर्जेचा वापर संशोधनाला मजबूत प्रवेगक प्रेरणा देते.