Американські інженери з Університету Алабами в Хантсвіллі та Університету штату Огайо займаються розробкою ракетного двигуна на рідкому урані для відцентрових ядерних теплових ракет (CNTR).

Ця технологія має на меті забезпечити удвічі більший питомий імпульс порівняно із хімічними двигунами, що дозволить досягати більших швидкостей і здійснювати польоти на більші відстані. У рамках програми NASA DRACO, ядерна теплова рухома установка (NTP) з твердим сердечником прагне досягти питомого імпульсу близько 900 секунд, що удвічі більше, ніж у ракет з хімічними двигунами, однак удвічі менше, ніж у більшості іонних двигунів. 

У той же час відцентрова ядерна теплова ракета використовує рідкий уран замість твердого палива для досягнення питомого імпульсу близько 1,5 тис. секунд. Це може значно збільшити швидкість космічних апаратів за збереження аналогічного рівня тяги. 

У цій конструкції розплавлений уран на високій швидкості обертається у центрифузі і нагріває водень до екстремально високих температур. Водневий газ барботується через перегрітий уран і викидається через сопло для утворення тяги. 

Однак розробка такого класу ракетного двигуна стикається із багатьма проблемами. За словами інженерів-розробників, їм вдалось досягти прогресу в керуванні ядерними реакціями двигуна. Зокрема, додавання ербію-167 покликано допомогти стабілізувати внутрішні температури.

Дослідники також звертають увагу на те, що побічні продукти реакцій, серед іншого, самарій та ксенон, можуть негативно впливати на подальше розщеплення атомів урану, якщо їх завчасно не видалити. Окрім цього науковці прагнуть краще зрозуміти, як бульбашки водню переміщуються через уранове паливо. 

За результатами моделювання інтеграції двигуна, були отримані показники питомого імпульсу у 1 тис. 512 секунд за ідеальних умов. Досягнення цього на практиці вимагало б більшої кількості центрифуг та вищих швидкостей обертання.

Ще однією проблемою є запобігання витокам уранового палива через сопло разом із водневим газом. Значна втрата урану може знизити питомий імпульс двигуна до двох третин. Дослідники пропонують використовувати діелектрофорез для вловлювання випареного урану, націлившись на 99% ступінь вилучення. 

За словами розробників, поки що їхня концепція не перебуває на етапі створення повноцінного прототипу і потребує подальшого моделювання та оптимізації. Подальші дослідження будуть зосереджені на втраті урану та тестуванні рішення діелектрофорезу за допомогою лабораторних експериментів. 

ULA посунула SpaceX: нова ракета Vulcan схвалена США для безпекових місій

Результати дослідження були опубліковані у журналі Acta Astronautica

Джерело: Interesting Engineering

Favbet Tech – це ІТ-компанія зі 100% украі‌нською ДНК, що створює досконалі сервіси для iGaming і Betting з використанням передових технологіи‌ та надає доступ до них. Favbet Tech розробляє інноваційне програмне забезпечення через складну багатокомпонентну платформу, яка здатна витримувати величезні навантаження та створювати унікальний досвід для гравців.