Kita hidup di era eksplorasi ruang angkasa baru, di mana banyak agensi berencana mengirim astronot Bulan di tahun-tahun mendatang. Ini akan diikuti dalam dekade berikutnya oleh misi berawak ke Mars oleh NASA dan Cina, yang mungkin akan segera diikuti oleh negara lain.
Ini dan misi lain yang akan membawa astronot melampaui orbit Bumi rendah (LEO) dan sistem Bumi-Bulan membutuhkan teknologi baru, mulai dari dukungan kehidupan dan perlindungan radiasi hingga energi dan propulsi.
Dan ketika sampai pada yang terakhir, Propulsi termoelektrik nuklir dan nuklir (NTP/NEP) adalah pesaing terbaik!
NASA dan program luar angkasa Soviet menghabiskan beberapa dekade untuk meneliti propulsi nuklir selama perlombaan luar angkasa.
Beberapa tahun yang lalu, NASA menyalakan kembali program nuklirnya Untuk tujuan mengembangkan propulsi nuklir bimodal – sistem dua bagian yang terdiri dari komponen NTP dan NEP – yang dapat memungkinkan traversal ke Mars dalam 100 hari.
bagian dari Konsep NASA Inovatif Lanjutan (NIAC) untuk tahun 2023, NASA memilih konsep nuklir untuk pengembangan tahap pertama. Sistem propulsi nuklir bi-modal kelas baru ini menggunakan “Topping siklus gelombang vertigoItu bisa mengurangi waktu transit ke Mars menjadi hanya 45 hari.
Proposal tersebut berjudulMode ganda NTP/NEP dengan topping siklus gelombang putar,” oleh Profesor Ryan Goss, Ketua Area Program Hipersonik di Universitas Florida dan anggota Universitas Florida Penelitian Terapan Florida di bidang Teknik Tim FLARE.
Proposal Gosse adalah salah satu dari 14 yang dipilih oleh NAIC tahun ini untuk pengembangan Fase 1, yang mencakup hibah $12.500 untuk membantu mematangkan teknologi dan metode yang digunakan. Proposal lain termasuk sensor inovatif, instrumen, teknologi manufaktur, sistem tenaga, dan banyak lagi.
border frame=”0″allow=”akselerometer; mulai otomatis; Tulis papan klip. media yang disandikan giroskop; gambar di dalam gambar; berbagi web “allowfullscreen>”.
Propulsi nuklir pada dasarnya bermuara pada dua konsep, yang keduanya didasarkan pada teknologi yang diuji dan divalidasi secara ketat.
Untuk propulsi termal nuklir (NTP), siklus terdiri dari hidrogen cair pemanas propelan (LH2) dari reaktor nuklir, mengubahnya menjadi gas hidrogen terionisasi (plasma) yang kemudian disalurkan melalui nozel untuk menghasilkan daya dorong.
Beberapa upaya telah dilakukan untuk membangun pengujian sistem propulsi ini, termasuk proyek penjelajahupaya kolaboratif antara USAF dan Atomic Energy Commission (AEC) diluncurkan pada tahun 1955.
Pada tahun 1959, NASA mengambil alih Angkatan Udara AS, dan program tersebut memasuki fase baru yang didedikasikan untuk aplikasi penerbangan luar angkasa. Ini akhirnya menyebabkan Mesin nuklir untuk aplikasi kendaraan rudal (Nerva), yang merupakan reaktor nuklir padat yang berhasil diuji.
Dengan ditutupnya Era Apollo pada tahun 1973, pendanaan untuk program tersebut dipotong secara dramatis, menyebabkan pembatalannya sebelum tes penerbangan dapat dilakukan. Sementara itu, Soviet mengembangkan konsep NTP mereka sendiri (RD-0410) antara tahun 1965 dan 1980 dan melakukan satu uji lapangan sebelum program tersebut dibatalkan.
Di sisi lain, Nuclear Electric Propulsion (NEP) mengandalkan reaktor nuklir untuk memasok listrik Motif efek hall (mesin ion), yang menghasilkan medan elektromagnetik yang mengionisasi dan mempercepat gas lembam (seperti xenon) untuk menciptakan daya dorong. Upaya untuk mengembangkan teknologi ini antara lain NASA Inisiatif Sistem Nuklir (INS) Proyek Prometheus (2003 hingga 2005).
Kedua sistem memiliki keunggulan signifikan dibandingkan propulsi kimia konvensional, termasuk peringkat propulsi spesifik (Isp) yang lebih tinggi, efisiensi bahan bakar, dan kepadatan energi yang hampir tidak terbatas.
Sementara konsep NEP memiliki keunggulan menyediakan lebih dari 10.000 detik ISp, yang berarti mereka dapat mempertahankan daya dorong selama hampir tiga jam, tingkat daya dorongnya sangat rendah dibandingkan rudal konvensional dan NTP.
Kebutuhan akan sumber daya listrik juga menimbulkan masalah pembuangan panas ke luar angkasa, kata Gosse — konversi energi panas adalah 30 hingga 40 persen dalam kondisi ideal.
Dan meskipun desain NTP NERVA adalah metode yang lebih disukai untuk misi berawak ke Mars dan sekitarnya, metode ini juga memiliki masalah dalam menyediakan fraksi massa awal dan akhir yang memadai untuk misi delta-v tinggi.
Inilah mengapa proposal yang menyertakan kedua metode pembayaran (bimodal) lebih disukai, karena akan menggabungkan keunggulan keduanya. Proposal Gosse menyerukan desain bimodal berdasarkan reaktor inti padat NERVA yang akan memberikan impuls terindikasi (Isp) 900 detik, dua kali kinerja roket kimia saat ini.
Siklus Gosse yang diusulkan juga mencakup supercharger gelombang tekanan – atau Rotor Gelombang (WR) – sebuah teknologi yang digunakan dalam mesin pembakaran internal yang memanfaatkan gelombang tekanan yang dihasilkan oleh umpan balik ke tekanan udara masuk.
Saat dipasangkan dengan mesin NTP, WR menggunakan tekanan yang dihasilkan oleh reaktor yang memanaskan bahan bakar LH2 untuk mengompres lebih lanjut massa reaksi. Seperti yang dijanjikan oleh Gosse, ini akan memberikan tingkat dorongan yang serupa dengan konsep NTP kelas NERVA tetapi dengan ISP 1400-2000an. Ketika dikombinasikan dengan siklus NEP, Dia berkata Astaga, level push lebih ditingkatkan:
“Dikombinasikan dengan siklus NEP, siklus tugas ISp (1800-4000 detik) dapat ditingkatkan dengan penambahan massa kering yang minimal. Desain mode ganda ini memungkinkan transfer cepat untuk misi berawak (45 hari ke Mars) dan merevolusi ruang angkasa yang dalam eksplorasi tata surya kita”.
Berdasarkan teknologi propulsi konvensional, misi berawak ke Mars bisa bertahan hingga tiga tahun. Misi ini akan diluncurkan setiap 26 bulan ketika Bumi dan Mars berada pada titik terdekatnya (alias oposisi Mars) dan akan menghabiskan setidaknya enam hingga sembilan bulan dalam perjalanan.
Transit 45 hari (enam setengah minggu) akan mengurangi total waktu tugas menjadi beberapa bulan, bukan tahun. Ini akan sangat mengurangi risiko utama yang terkait dengan misi ke Mars, termasuk paparan radiasi, waktu yang dihabiskan dalam gayaberat mikro, dan masalah kesehatan terkait.
Selain propulsi, ada proposal untuk desain reaktor baru yang akan menyediakan sumber daya yang stabil untuk misi permukaan jangka panjang di mana tenaga surya dan angin tidak selalu tersedia.
Contohnya termasuk NASA Reaktor Kilopower menggunakan teknologi Sterling (KRUSTY) f Reaktor fisi/fusi hibrid Itu telah dipilih untuk tahap pertama pengembangan oleh seleksi NAIC 2023 NASA.
Aplikasi nuklir ini dan lainnya suatu hari nanti dapat memungkinkan misi berawak ke Mars dan lokasi lain di luar angkasa, mungkin lebih cepat dari yang kita pikirkan!
Artikel ini awalnya diterbitkan oleh alam semesta hari ini. Membaca Artikel asli.
“Penggemar bir. Sarjana budaya pop yang setia. Ninja kopi. Penggemar zombie jahat. Penyelenggara.”
More Stories
Roket Falcon 9 SpaceX berhenti sebelum diluncurkan, miliarder dalam misi khusus
Bagaimana lubang hitam bisa menjadi begitu besar dan cepat? Jawabannya terletak pada kegelapan
Seorang mahasiswa Universitas North Carolina akan menjadi wanita termuda yang melintasi batas luar angkasa dengan kapal Blue Origin