Компания
53,19
рейтинг
10 апреля 2013 в 16:34

Разное → Под эгидой NASA строят термоядерный космический двигатель перевод

NASA и частные компании всеми силами хотят отправить человечество на Марс. Команда Университета Вашингтона, финансируемая космическим агентством, в свою очередь намеревается для этого разработать термоядерный двигатель, который сможет доставить человека на Красную планету за 30 дней, а также сделать возможными и другие космические путешествия.

«Используя существующее ракетное топливо практически невозможно для человечества исследовать что-то за пределами Земли», — говорит ведущий исследователь Джон Слоуг. «Мы надеемся получить достаточно энергии для того, чтобы межпланетные путешествия стали обычным делом»,

Предлагаемый Fusion Driven Rocket (FDR) – двигатель 150-тонного корабля, который использует магнетизм для сжатия литиевых или алюминиевых частей вокруг дейтерий-тритийного топливного ядра для инициации термоядерного синтеза. Результирующая сила реакции вызывает распыление вещества на скорости 30 км/с, она и толкает корабль вперед.



Отработанное топливо выбрасывается за корабль и так как весь процесс основан на магнетизме, износ двигателя минимален. При этом пеллета размером с зерно может обеспечить такое же количество импульса, что и галлон ракетного топлива.

Все это требует электрической энергии для управления и поддержания реакции, но инженер Энтони Панкокти утверждает, что преимущества такого магнитного двигателя в том, что космический корабль может питать сам себя только солнечной энергией.

«Он очень масштабируем – мы можем добиться термоядерной реакции в гораздо меньшем масштабе», — говорит он. «Мы можем запустить созданный двигатель от 200 киловаттной солнечной панели, т.е. примерно той же мощности, которую генерируют сейчас панели МКС».

При помощи FDR время полета до Марса может сократиться до 30-90 дней, по сравнению с 8 месяцами полета на «химической» тяге. Для 30-дневного путешествия понадобится всего трехдневная работа двигателя для разгона и еще три дня на его замедление на орбите Марса.

Такой двигатель также будет значительно дешевле на стадии разгона, чем химические ракеты, так как ему требуется гораздо меньше топлива на преодоление земной гравитации. Для предлагаемой 150-тонной конструкции примерно треть можно будет занять грузом, а уменьшенное время полета также уменьшит влияние радиации на космонавтов.

Многие космические полеты заканчиваются торможением об атмосферу для экономии топлива. Новый привод, однако, настолько эффективен, что такое торможение становится бессмысленным, так как масса защиты будет больше, чем масса расходуемого топлива.

Команда протестировала все части FDR в лаборатории и сейчас начинает строить двигатель в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts Program, обеспечивающей финансирование для долгосрочных космических программ. FDR один из 10 проектов, добравшихся до Второй Стадии. Прототип FDR будет создан в ближайшие полтора года, а готовый корабль надеются создать к 2020 году – но при увеличении финансирования сроки могут быть и сокращены.

Учитывая жесткую экономию Правительства США это маловероятно, но FDR может сделать химические или ионные двигатели настолько же устаревшими, насколько сейчас нам кажется устаревшим паровой двигатель.

От переводчика: Коллеги, в терминах вполне возможны ошибки, если что-то неправильно — пишите, с удовольствием исправлю.
Автор: @Apps4All_post Iain Thomson
Apps4All
рейтинг 53,19
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Комментарии (154)

  • –9
    А запас топлива в расчетах на полет в один конец или и с обратной дорогой?
    • +8
      Вы статью читали?
  • +1
    >полеты заканчиваются торможение
  • +6
    А насколько безопасно для биосферы Земли запуск кораблей с подобными двигателями?
    • +13
      Об этом еще классики НФ писали (запрет полетов на термоядерных двигателях в атмосфере). Хотя, большой вопрос еще, что больше вреда нанесет — обычный ракетный двигатель или сабж.
      Как вариант — можно запускать такие аппараты с орбиты (собирать на орбите или выводить на орбиту в сборе с пом. химического двигателя).
    • +20
      С земли он не взлетит. На орбиту выведут обычной ракетой, а дальше он уже своим ходом.
      • 0
        >Такой двигатель также будет значительно дешевле на стадии разгона, чем химические ракеты, так как ему требуется гораздо меньше топлива на преодоление земной гравитации.

        Подразумевается, что взлетит.
        • +4
          Имеется в виду, что для полёта на Марс нужно очень много химического топлива. А для того, что бы это топливо поднять на орбиту, нужно ещё больше топлива.
          А этот двигатель маленький. поэтому и топлива на его вывод на орбиту нужно мало.
        • +5
          Не обязательно. Земная гравитация мешает не только достигнуть первой космической скорости, но так-же и второй, которая потребуется для полета к другим планетам.
        • +3
          Нет.
          С Земли надо взлететь быстро (шаттл за ~120 сек взлетает) — это большие энергозатраты. Но они стоит своего, так как ядерный движок для развития подобной мощности просто не сможет сам себя поднять в воздух (ограничение на конструкцию в ~3500тонн).
          Фактически, выгодно быстро и мощно на ТТРД поднять топливо в космос для ЯРД и там неспешно разгоняться (энергия в избытке, топлива мало). Не выгодно множеством двигателей с малой тягой выводить в космос аппарат, так как расходы топлива возрастают многократно.
          • +1
            Тут даже проблема не в тяге, а в давлении. Чтобы было движение, нужно чтобы давление газов в камере сгорания было выше давления за ее пределами (т.е. атмосферного), а тут скорее всего меньше.
            • 0
              Да, хороший вопрос. Знать бы сечение сопла и массу выбросов в секунду (скорость уже знаем, что бы понять.
              В целом ничего нового не вижу, есть старые добрые ЭРД. Тут просто источник нагрева другой выбрали, а принцип тот же. Уменьшение массы выбрасываемого тела за счет роста скорости выброса с сохранением импульса.
        • +7
          Надеюсь по физики вы это проходили и просто забыли:
          Вторая космическая скорость
          По сути — ракеты вытаскивают первую космическую (для выведения объекта на геоцентрическую орбиту), затем этот движок разгоняет до второй космической, для того, чтобы покинуть орбиту.
          Есть расчёт и третьей космической — это уже для того, чтобы покинуть данную звёздную систему.
          • 0
            Подождите-ка. Эти «космические скорости» — это не скорость, которую должен развить космический корабль. Это скорость, с которой минимально достаточно запустить с земли предмет, чтобы вывести на орбиту (1 — вокруг Земли, 2 — вокруг Солнца, 3 — в межзвёздное пространство). Например, катапультой выкидывать объект на орбиту (представьте себе, какое ускорение будет!). По указанной ссылке же и написано: «Предполагается, что после приобретения телом этой скорости оно более не получает негравитационного ускорения (двигатель выключен, атмосфера отсутствует).»
            Что запретит покоящемуся на земле телу с ускорением в 1,05 «же» покинуть Землю? Ничего. Потихоньку вылетит на орбиту, на 100 км поднимется за 24 минуты, на тысячу км за 1 час 15 минут (h = (a-g) * t ^ 2).
            Единственно что — даст ли сабжевый двигатель такое ускорение (больше 10 м/с^2) для корабля массой 150 тонн.
            • 0
              Ну во-первых неплохо бы прочитать ссылку — 2ая космическая говорит именно о покидании стационарной орбиты и уход в солнечную систему, Во-вторых с ускорением 1.05g вы замучаетесь улетать (-1g + 1.05g = 0.05g — результирующее ускорение...).
              Ну и на закуску — какую бы тягу не дал двигатель, нужно ещё и учитывать возможность его применения (сомневаюсь что в пределах атмосферы термоядерный движок будет работать на полную мощность).
          • 0
            Спасибо, прояснилось. За это я Хабр и люблю.
  • –16
    мдаа, над стилистикой перевода работать и работать.
  • 0
    Как раз заканчиваю читать Фредерика Пола — Человек Плюс, а тут такие новости на хабре :) И никаких человеков-плюс.
    • +13
      А мне вспомнился Хиус из Страны Багровых Туч.
      • +1
        У меня тоже сразу ассоциации со Стругацкими и их теплой и ламповой НФ :)
        • 0
          А я подумал про командира Лорана и его самый медленный корабль в галактике.
      • 0
        Не только Хиус. В «Полете на Амальтею» и других произведениях из того же цикла были такие же корабли.
      • +1
        Ну, это ещё предшественник Хиуса, ядерный планетолет. Хиус же фотонник был.
        • +2
          Вот поэтому он и полетит на Марс, а не на Венеру :)
    • 0
      Это временно:) как раз задачи типа колонизации Марса могут стать мощным стимулом для развития киборгизации.
  • 0
    Что такое «количество движения»?
    • 0
      Наверное имелось ввиду расстояние ))
      • +13
        Импульс
        • 0
          Скорее речь идёт об энергии.
          Вот оригинал: «A pellet the size of a grain of sand would provide the same propellant as a gallon of conventional rocket fuel.»
          Дословно: Гранула размером с песчинку является таким же топливом как и галлон обычного ракетного топлива.
          • +11
            Нет, не энергия.
            Корабли в невесомости при отсутствии внешних сил летают благодаря наличию закона сохранения импульса.
            Так как импульс связывает массу и скорость, то чтобы определить, какую скорость получит корабль известной массы нужно знать, какой к нему приложен импульс, по этому в ракетном топливе либо рассматривают одновременно массу истекающего вещества и скорость истечения, либо только импульс.
  • +22
    Скорее бы. Давно пора валить с этой планеты.
    • +11
      Картинка про поросёнка Петра.
    • +50
      Самое главное, чтобы колонизировать Марс отправили гетеросексуальных атеистов.
      • 0
        Отправят, скорее всего, всех. Но выживут самые приспособленные, так как социализма на Марсе не будет.
      • +5
      • –20
        Вы или крестик снимите или трусы оденьте.
        В смысле — или гетеросексуальных православных, или атеистов всех ориентаций.
        • +7
          Главное отправить достаточное количество атеисток всех ориентаций:)
          • +3
            а вдруг одних атеисток пошлют?
            правда, они могут искусственным оплодотворением и генной инженерией занятся…
            даешь колонию техножриц на марсе
            • 0
              Техноамазонки
            • 0
              Пошлют гибрид амазонок из «Улитки на склоне» и сестер Гессерит из «Дюны», и человечество выйдет на новую ступень эволюции.
      • +5
        Главное чтобы отправили тех, кто не думает, что быть гетеросексуалом или атеистом — это главное.
      • –6
        Атеистами они останутся до первой серьёзной нештатки.
        • –3
          День тридцатый. Со словами «Довольно изврата!» командир корабля выкопал труп стюардессы обратно. (с)
          • 0
            Это откуда?)))
            • 0
              из анекдота
  • +7
    Интересно.
    Учитывая, что ни о каком положительном выходе термоядерной реакции речи не идёт, получается обыкновенный электротермический ракетный двигатель с импульсным нагревом рабочего тела до огромных температур.
    Хотелось бы конкретных цифр в сравнении с остальными электрореактивными двигателями: плазменными, ионными, термическими. На сколько он эффективнее их.
    • +5
      Почему нет положительного выхода?
      Написано же, что термоядерная реакция инициируется магнитным полем. И в результате реакции разгоняется рабочее тело.
      Задачи удержать плазму здесь нет, в отличие от наземного реактора.
      • 0
        Судя по описанию, тут вообще не идет речь об управляемой термоядерной реакции. По сути, речь идет об импульсном термоядерном двигателе, взрыволете, грубо говоря. Основной интерес в том, что раньше максимум замахивались на ядерный взрыволет, термоядерный не планировался.
        • +2
          А как же звездолёт «Дедал»?
          По сути тот же импульсный термоядерный реактор с инерциальным удержанием. Только инициируемый лазерами.
      • +1
        Судя по оригинальному описанию, основное отличие от термоядерных электростанций — то что не надо собственно электричество получать. Они же его планируют питать от солнечных батарей.
        Удерживать плазму не нужно не потому что он в космосе, а потому что используется инерциальный синтез.
        Основной вопрос чем круче того же VASIMR-а, ведь у него скорость истечения до 300 км/с, а использует то же электричество.
        Может КПД выше, или удельная тяга.
        • 0
          У VASIMR довольно малая тяга (0.5 Н на данный момент). Но это не является основной проблемой. Его проблема, как и всех подобных систем, в том, что он использует внешний источник энергии для разгона рабочего тела. У двигателя на ядерном топливе эффективная мощность может быть от 1 ГВт и выше. Так как мощность = тяга * удельный импульс, то видно, что с низкой мощностью быстро и далеко не улетишь. Если принять, что КПД у VASIMR будет 90%, то, мало того, что придётся ставить огромный ядерный реактор только для того, чтобы его запитать, так ещё и придётся как-то отводить оставшиеся сотни мегаватт тепла.
    • +1
      У всех плазменных и ионных двигателей есть проблема — малая тяга (ньютоны в лучшем случая), но большая скорость истечения (сотни км/с). Аналогично, у химических двигателей малая скорость истечения продуктов сгорания (максимум до 5 км/с), но большая тяга (сотни тонн). Из формулы Циолковского видим, что для достижения высокой конечной скорости корабля, необходимой для путешествия к дальним планетам, необходим высокий удельный импульс двигателя, если мы не хотим, чтобы 99.9999% ракеты занимало топливо. Для того, чтобы путешествие не длилось много лет, необходима высокая тяга двигателя. Двигатель на ядерном топливе может иметь и большой импульс и большую тягу одновременно, благодаря чему можно будет летать на другие планеты и быстро и без миллионов тонн топлива на борту.
      • 0
        В том-то и дело, что непонятно, какую долю тут занимает сама термоядерная реакция.
        Если они собираются добиться большого Q (хотя бы больше 1) при такой малой массе, то это революция в термоядерных реакторах и им надо электростанции делать, а не двигатели.
        Если же эффективность меньше 1, то мощность двигателя будет ограничена солнечными батареями, которые инициируют реакцию. И тут как раз возникает вопрос, а не проще ли сразу разгонять реактивную массу, как в других электрореактивных двигателях.
  • +2
    Передача 11 летней давности, русские физики рассказывают об открытии в термоядерной реакции на котором базируеться разработка данного двигателя www.youtube.com/watch?v=q2SgZwgQJcc
    • +2
      Русский ионный двигатель существовал в рамках PoC еще в начале 80-х. Достроен не был. Сейчас роскомос пытается возродить технологии времен начала 70-х, так что шансов на то, что ионный двигатель доведут до ума — немного.
      • 0
        Вы ничего не перепутали? Ионные двигатели в СССР применялись на космических аппаратах с 70х годов. Это хорошо отработанная серийная технология.
  • –1
    WARP 1. Engage!
    • +8
      Это не варп. Варп они, впрочем, тоже строят.
  • +3
    Наконец то что то новое в космической программе
  • +2
    Так и до анамезона догребут…
    • 0
      Скорее до алькубьерра
  • 0
    мало интересуюсь Марсом и вообще далек от космических и астрономических тем, можете поясните, почему ученые так стремятся обосновать там колонию? Насколько я понял, кислорода там нет, значит придется пользоваться привезенным с собой, так не проще ли для начало освоить ту же Луну на практике построек и транспортировок, прежде чем соваться так далеко?
    • –6
      Ну как это зачем?
      Только на разработку двигателей для такой затеи освоено хрен знает сколько лярдов денег.
      А терраформирование марса для жизни человека, это вообще бездонная бочка финансирования.
      Ну или же поставки туда необходимого такая-же бочка )))
      • 0
        то есть, распил?)
        • +1
          Ну да.
          Только у народ походу походу с юмором очень туго…
    • +5
      We do as we must — because we can. Научный интерес в первую очередь. Кроме Марса колонизировать нечего.
      • 0
        а Луна?
        • 0
          Что такое луна и что такое Марс? На луне никогда не было своей жизни. На Марсе — как минимум могла быть. Ну и попутно что-нибудь интересное откопать можно.
        • +3
          На Марсе как минимум:
          1. Гравитация больше, чем на Луне (т.е. теоретически, меньше вреда здоровью).
          2. Есть какая-никакая а атмосфера, а не голый вакуум.
          3. Нашли воду. Т.е. теоретически, не нужно с собой тащить (и периодически таскать) тонны несжимаемой жидкости.
          • +1
            Чандраян нашел воду и на Луне — примерно полмиллиарда тонн, по нынешним оценкам.
            • +5
              А добывать её как?
              На Марсе же, в некоторых местах достаточно просто «копнуть на пару метров».

              UPD: Почитал матчасть, на Луне в принципе тоже достаточно «копнуть на пару метров» в некоторых местах. Раньше полагал, что она там где-то в глубине только есть.
              • 0
                В кратерах на полюсах, куда Солнце никогда не светит
          • 0
            Воды должно быть везде дофига — основные запасы воды в солнечной системе — это астероиды в поясе Койпера, которые в молодые годы активно летали и падали на все планеты и иже с ними: и на Землю и на Луну и на Марс.

            Что Марс что Луна практически не имеют магнитного поля, а следовательно и защиты от жесткого излучения. Атмосфера на Марсе почти никакая — больше проблем чем пользы.

            Единственный реальный плюс — гравитация, но это палка о двух концах. И то если говорить о людях — то да это плюс, а если говорить о какой-то пользе с экспансии — добычи каких-то элементов, например, то минус потому что доставка обратно.

            То есть Марс лучше для колонии, которая при нынешних условиях и технологиях будет там мизерной и дорогой. И по хорошему надо долго и дорого ее терраформировать — разогревать ядро ( глубинными термоядерными взрывами? ), запускать биоценоз ( его бы научиться считать сначала, а то все тыкаются наугад, причем на всех масштабах ) и долго ждать пока атмосфера увеличиться и углекислый газ потихоньку преобразуется в кислород, свяжется метан и прочее, прочее.
        • 0
          У луны низкая сила тяжести (что влечет серьезные проблемы со здоровьем) и полное отсуствие атмосферы (то есть никакая биозащита). Думаю, луна станет шахтой и «аэродромом подскока» для дальнейших колонизаций. И планы по колонизации луны уже озвучены, все технологии, в общем-то, уже есть, это вопрос исключительно времени (дополировать технику и накопить ресурсы для первого шага)
          • 0
            > это вопрос исключительно времени

            И еще очень большого количества денежных вложений, которые не окупятся в ближайшие 10-20 лет.
            • +1
              Этого сейчас никто не знает. Может не окупятся, а может и окупятся. Было время, когда ученые всерьез считали, что разгон человека до 60кмч перенести невозможно.
              • 0
                Если решат всерьез заниматься разработкой астероидов и попутно колонизацией — то точно окупится. Но не быстро. Тут некоторое время назад был топик по этому поводу — частная компания разрабатывает планы по добыче редких металлов с астероидов, там срок окупаемости порядка 30-50 лет называли.
    • +8
      А где вы тут прочитали что Марс будут колонизировать раньше Луны? :)

      Но вообще, в плане колонизации, Марс предпочтиельнее как минимум по след причинам:
      1) изза удаленности от солнца уровень солнченой радиации меньше чем на луне (домик для жителей попроще)
      2) сила тяжести не 0.16 земной а 0.6 земной (меньше биологических проблем связанных с пониженной гравитацией)
      3) большие запасы воды чем на луне (один из ценнейших ресурсов для колонизации)
      • +2
        благодарю, теперь хоть понятнее стало) а потом на марсе откроют врата в ад и понесется…
      • 0
        1) Не сильно меньше. Луна ближе к Солнцу всего лишь на 25%, чем Марс.
        2) Ускорение свобдного падения на Марсе — 0.38 земного
        3) Это да, хотя существует мнение что на Луне тоже есть немало.
        • 0
          > 1) Не сильно меньше. Луна ближе к Солнцу всего лишь на 25%, чем Марс.

          Пропорционально квадрату расстояния, если мне память не изменяет. Так что довольно существенно.
          • 0
            Да, пропорционально квадрату — почти в два раза. Но это значит, грубо говоря, что на Луне вы схватите опасную дозу за неделю, а на Марсе — за две. Т.е. в любом случае плохо.

            Коме того, бывают мощные солнечные выбросы, смертельно опасные что на Луне, что на Марсе.

            Но на мой взгляд колонизация Луны все же практичнее — как форпост для запуска кораблей в дальний космос, как научная база, как производственная площадка там где нужен глубокий вакуум. Безатмосферная обсерватория, наконец.

            Ценность Марса разве что в большей пригодности для жизни, всё-таки какая-никакая атмосфера. С промышленной точки зрения смысла ноль — даже если там есть что ценное, везти на Землю далеко.

            • 0
              > Т.е. в любом случае плохо.

              Плохо то оно плохо, но таки позволит получить лучшую защиту при одинаковых габаритах (ну т.е. например, закопаться в грунт не на 10 метров, а на 5). Не забывайте, что на Марсе еще и чуть-чуть атмосферы есть, т.е. не ноль давления за бортом, соотв. индивидуальная защита личного состава попроще будет.

              > Ценность Марса разве что в большей пригодности для жизни, всё-таки какая-никакая атмосфера. С промышленной точки зрения смысла ноль — даже если там есть что ценное, везти на Землю далеко.

              Так с этим никто и не спорит, с промышленной т.зр. в данный момент эффективнее вообще металлические астероиды выслеживать и ловить.
            • 0
              Так в том и дело, что ни о какой колонизации Луны не идёт. Она может использоваться как площадка, но не как место жизни (по аналогии со станциями МИР, МКС).
              • 0
                Ну это смотря что считать колонизацией :) Если проживание людей с целью проживания — то да, врят ли Луна интересна в этом отношении.
                • 0
                  Марс хотя бы теоретически можно использовать для проживания, Луну — только при мощной подкормки с Земли. Поэтому Луну можно рассматривать как плацдарм, не более. О колонизации речи быть не может (без каких-нибудь биосинтезаторов с минимумом потерь вещества).
                  • 0
                    А что Марс может дать по сравнению с Луной? Все равно разворачивать герметичное поселение закрытого цикла.
                    • 0
                      Менее мощные щиты, скорее всего возможно гидропоника и более сложные способы добычи ресурсов. Теоретически мне кажется возможным даже с/х. Должно быть достаточно много ресурсов.
                      • 0
                        Гидропоника есть даже на МКС (исследовательская), насчет ресурсов пока маловато данных чтобы сказать что на Марсе есть что-то полезное и легкодоступное (как и на Луне). Открытое с/х при марсианском давлении (~0.05 атм) ну никак не возможно. В герметичных помещениях — да, но это возможно и на Луне. Остается только толщина защиты — да, на Луне в среднем солнечная радиация в два раза сильнее.
                        Но у Луны есть гигантский плюс — до нее лететь всего 2-3 дня :) С учетом того что самодостаточную колонию ни там ни там основать нереально на нашем техническом уровне, вопрос снабжения выходит на первый план. Такие вот мысли.

                        Да, Марс выглядит в долгосрочной перспективе интереснее. И я всей душой желаю успеха проекту Mars One, но для меня логичнее выглядит таки Луна.
    • +10
      Резервные копии надо хранить в пространственном удалении от оригинала. Луна слишком близко.
      • +2
        ну так, а тренироваться на кошках?
    • +1
      Луна, даже в самой отдаленной перспективе, никакой кандидат на терраморфинг. Да и паршивая атмосфера Марса лучше «никакой» атмосферы Луны. Плюс у Луны происходжение, в общем-то земное, а от Марса ждут каких-нибудь новых откровений.

      Плюс худо-бедно её можно колонизировать и текущими средствами. Колонизация Марса — задача принципиально иного уровня, химическими ракетами там уже определенно не обойтись.
      • +3
        Земное происхождение луны — вопрос спорный, селенологи вас за это закидают разными вещами.
        • 0
          Основная теория на данный день (если я ничего не путаю) подразумевает выброс именно земного вещества после столкновения с Тейей.
          • +1
            Это неподтвержденная теория. Так же, как теория образования луны в процессе аккреации земли и теория захвата пролетающего планетоида.
  • +1
    Спасибо за статью. Будущее здесь.
    • –2
      Будущее там. Здесь соборность.
  • +8
    Как-то я вот не очень понял про «использование магнетизма для сжатия литиевых или алюминиевых частей вокруг дейтерий-тритийного топливного ядра для инициации термоядерного синтеза».

    Есть такая штука — термоядерная бомба, собранная по схеме Теллера-Улама.

    И в этой штуке для сжатия «дейтерид-тритийного ядра» используется ядерный взрыв. Ядерный взрыв нужен для того, чтобы обеспечить необходимое давление и температуру, при которых дейтерий будет соединяться с тритием с последующим получением гелия и нейтрона.

    Отсюда несколько вопросов:
    + Что значит «использует магнетизм»? Магнетизм какой природы? Насколько мне известно, алюминий немагнитный металл (про литий не знаю).
    + Какой мощности должны быть устройства, обеспечивающие сжатие «на основе магнетизма», сопоставимое по силе давления с ядерным взрывом?
    + Откуда возьмётся температура, достаточная для протекания реакции?
    + Не очень понятно, как будет проистекать реакция синтеза, почему реактор не должен просто взорваться?
    + «и так как весь процесс основан на магнетизме» — опять чудесный магнетизм. А откуда брать энергию для «магнетизма»? А как охлаждать «магниты» в космосе, который идеальный теплоизолятор?
    • +11
      Да это мурзилка какая-то — для гиков, которые фантастику осилили, а физику нет.

      Дейтерий-тритиевая реакция в магнитном поле — это как раз схема, по которой работают опытные термоядерные электростанции, в частности, ITER. Конструктивно он представляет собой гигантский токамак стоимостью 12 миллиардов евро, заключенный в стальную оболочку весом в 3800 тонн (муахаха, самая крупная ракета-носитель способна вывести на орбиту 100 тонн груза, а тут один корпус двигателя в 38 раз тяжелее) толщиной от 50 до 250 мм. Внутри этой оболочки предполагается создать вакуум и нагреть дейтерий-тритиевую плазму до температуры в 100 миллионов кельвинов (муахаха второй раз, от фотоэлементов будем нагревать, ага), чтобы запустить реакцию синтеза. Результатом реакции является огромное количество энергии в виде высокоэнергетических нейтронов, которые, в отличие от плазмы, магнитным полем не отклоняются и бомбардируют стальную оболочку. Каким-то неназванным образом эти нейтроны, очевидно, предполагается направить в одну сторону для получения реактивной тяги.

      Вероятность реализации подобного двигателя в обозримом будущем представляется мне нулевой, а смысл подобного действа и вовсе отрицательным.
      • 0
        Тут же планируется реактор не с магнитным удержанием плазмы, а с инерциальным. Только для импульсного разогрева мишени используется магнитное поле, а не лазеры, или что-то еще.
        Да и условия зажигания как для электростанций им не обязательно выполнять, так как обратно электричество получать никто не собирается.
        • +3
          Что ж они со своей замечательной задумкой-то не сделали сначала термоядерную электростанцию на Земле? Обогатились бы!
          • 0
            Насколько я знаю, в термоядерных электростанциях основная проблема — удержание плазмы и «порча стенок», грубо говоря. У двигателя таких проблем не будет, так как рабочее вещество улетает с огромным импульсом, а срок жизни нужен не такой уж и большой.
            • 0
              А куда эта проблема делась в космосе, я не очень понял? Поток нейтронов всё так же бьёт во всех направлениях, добиться направленного пучка очень не просто (нейтрон не заряжен), я полагаю, практически невозможно. И плазму удерживать ничем не проще.
              • +1
                1. Размещаем рабочую зону (т.е. то место, где идет реакция) подальше от капсулы с экипажем.

                Ну т.е. получается нечто такое

                2. Между капсулой и двигателем размещаем запасы воды.
              • 0
                В космосе можно не строить стенок вообще О_о Чисто магнитное поле. Помните историю с лампочками для лунного модуля?
                • 0
                  А куда в этой схеме пропали магниты, создающие это самое магнитное поле?
                  • 0
                    Ну дык они же вроде как не касаются плазмы непосредственно. Их только от излучения защитить. Да и количество плазмы там намного меньше чем в токамаке.
                • 0
                  А что за история с лампочками, можно линк?
                  • +3
                    Линк не найду. Просто суть в том, что при испытания лунного модуля постоянно разбивались лампы прожекторов. Не держали вибрационную нагрузку. Мучались мучались, потом догнали, что на Луне то вакуум и стекло в принципе нафиг не нужно.
                    • 0
                      в обычных лампочках при вибронагрузке разрушается спираль, но эту проблему, наверное, решить проще, чем с колбами.
          • 0
            Самому интересно. Вполне возможно, что они и не собираются получить Q для практического применения в качестве источника для электричества. Им достаточно дополнительного тепла для разгона рабочего тела.
            Но, больше похоже на запоздалую первоапрельскую шутку.
        • 0
          Условие зажигания Лоусона нужно для осуществления самой термоядерной реакции, а не для получения электричества
          • 0
            Нет.
            При выполнении критерия Лоусона энергия, выделяющаяся при управляемом термоядерном синтезе, превышает энергию, вводимую в систему.

            То есть если критерий Лоусона не выполняется, то реакция может идти, но «профита» особо не будет, ну разве что на несколько десятков процентов тепла будет выделяться больше, но это не покроет расходов на нагрев.
            • 0
              Реакция может идти даже при комнатной температуре, только с маленькой вероятностью. В том и смысл идеи, чтобы извлекать лишнюю энергию (сверх необходимой для поддержания нагрева, т.е. выполнять критерий) и преобразовывать ее в движение «алюминиевых частей». Или я что-то не так понял?
      • –3
        А вообще, эта статья явственно напомнила мне картинку.

      • 0
        … 3800 тонн (муахаха, самая крупная ракета-носитель способна вывести на орбиту 100 тонн груза, а тут один корпус двигателя в 38 раз тяжелее)

        нестыковочка, в статье написано что весь корабль будет весить 150 тонн, из них треть — полезный груз
        и неизвестно куда они воду экранирующую посчитали, в полезный груз или в конструкцию внесли.
  • 0
    К стыду своему не могу найти формулу, по которой можно рассчитать ускорение при полёте в режиме 3 / 24 / 3.
    Сведующие люди, подскажите, пожалуйста, формулу — очень хочется узнать какие перегрузки испытают путешественники при условии 30 дней на полёт. При условии, что ускоряться и замедляться корабль будет равномерно. а так же при условии выбора оптимальной даты старта (расстояние 78 300 000 км).

    Так же интересно, окажет ли ощутимое воздействие гравитация Солнца и других планет. Или ей можно пренебречь?

    Спасибо.

    • 0
      30 дней до Марса — звучит очень круто.
      • 0
        Мимо… :/
      • 0
        Почти название известной рок-группы) Только у них секунды.
        • 0
          Точно! Я и не заметил. Теперь понятно почему так круто звучит :)
    • +1
      Посчитаем:
      V = s / t
      a = V / t
      s = a * t2
      s + s + x = 78 300 000
      x = V * 8t
      V = a * t
      2a * 2 + 8a * 2 = 78 300 000
      a = sqrt(7 830 000) = 2 798 км / сутки2 = 32, 386 м/с2 = 3,8 g
      Расчёты примерные (на коленке), могут быть ошибки, но вряд ли значительные.
      • +6
        Там всё гораздо сложнее. На самом деле, летательный аппарат требуется не разогнать, а затормозить, поскольку стартует он с земной орбиты (скорость движения Земли по орбите 30 км/с), а прибывает на орбиту Марса (скорость движения Марса по орбите 24 км/с).

        Обычно летают по траектории Гомана-Цандера



        Здесь зелёная линия — орбита Земли, красная — Марса, жёлтая — космического аппарата.

        Такая траектория гарантирует, что космический аппарат мягко догонит Марс и будет сближаться с почти нулевой относительно Марса скоростью, что облегчает посадку.

        Иные траектории будут требовать очень существенных кратковременных разгонов и торможений, которые, скорее всего, будут создавать гораздо более серьезные, чем 4g, нагрузки.
        • +2
          На самом деле, летательный аппарат требуется не разогнать, а затормозить,
          — с чего бы это? чтобы улететь от Земли, надо разогнаться, а затормозится в апогее он сам
          • +2
            В данном контексте следует, кажется, говорить уж не об апогее, а об афелии.
            • 0
              Да, или об апогелии
          • 0
            >а затормозится в апогее он сам
            Каким образом?
            • 0
              Скорость движения по эллиптической орбите некоторым образом зависит от расстояния до центра притяжения (второй закон Кеплера)
      • +2
        Не, такой расчёт не годится, смотрим:


        подставляем скорость



        посчитаем ускорение



        Вот это ускорение, с таким только сухпаёк возить, впрочем тоже полезно.
        • 0
          а почему вы сутки² в знаменателе умножаете на секунды/сутки, а не (секунды/сутки)²?
      • +2
        A = (4 * D) / T^2
        T = transit time (seconds) = 86400 * 30 = 2592000 c
        D = distance (meters) = 56 * 10^9
        A = acceleration (m/s2) = (4 * 56 * 10^9)/(2592000 ^ 2) = 0,033 m/c^2

        Это если лететь по самой короткой траектории, половину пути ускоряясь, половину замедляясь.
  • +1
    Не совсем понятно есть ли положительный выход от реакции. Если да, то ставим на земле и получаем термоядерный реактор. Мы же можем просто на выход поставить турбины, теплосъёмники и прочее. 30 км/с это много но вполне можно использовать. Если же он не даёт выхода и затраты энергии больше энергии синтеза, то чем он лучше того же ионного двигателя? Скорости истечения у многих электрических движков выше. Разве что абсолютная величина мощности больше, у электрических с этим проблемы
  • +1
    30-90 дней — такие сроки делают реальными туристические полеты до Марса и обратно, хоть даже без посадки.
  • +1
    Насколько он эффективнее, чем ВАЗИМР?
  • 0
    Если повезет, то еще при моей жизни люди смогут слетать в отпуск на марс. Правда за огромные деньги но тем ни менее.
  • 0
    Еще интересно, какая будет масса биологической защиты такого двигателя, раз с ним предполагается отправлять пилотируемые миссии.
    • 0
      Пять метров воды :)
  • 0
    Доставка на орбиту, как я понимаю, традиционными РД.
    От орбиты Земли до орбиты Марса — да.
    А обратно как, с Марса, любопытно?
    • 0
      А зачем обратно то?
      Грузы можно и спускаемым аппаратом с орбиты скинуть. А с планеты — никак, там же экспедицию вроде в один конец планируют.
  • +2
    выложили бы на Kickstarter, пол-хабра скинется, чтобы такую мегаштуку запустить )
    • +3
      Я не уверен что у всей аудитории хабра есть достаточно денег для запуска подобной «мегаштуки».
  • 0
    Спасибо за статью. Очень хочется верить что конструкторы действительно преодолеют те технические трудности, о которых говорилось выше, и ещё при моей жизни первый человек ступит на Марс.
    Один вопрос: примерный удельный импульс был озвучен, а какая, собственно, тяга у этого двигателя?
  • 0
    На таком пепелаце можно и на Титан на раз два три летать. Вот только что у него с ускорением? Для комфортного полета нужно поддержание стабильного 1g без рывков, а иначе экипаж даже трех дней на таком корабле не протянет.
    • 0
      В гелевой капсуле для избежания прямого воздействия на кости и во сне для избежания дискомфорта и снижения активности — протянет. Суточные три жэ еще в 60х тестировали.
  • +1
    Для тестирования не обязательно сразу человека на Марс отправлять на подобном двигателе. Можно отправить робота, по типу Curiosity. И научную миссию продолжит, ну и новый движок протестит.
    • +2
      Кстати, как вариант — «межпланетная автоматическая баржа»: груз собирается на околоземной орбите, стыкуется с таким носителем и летит хоть к Марсу, хоть к Титану
  • +2
    Почему бы не дать ссылку на оригинальную статью с кучей подробностей, вместо того, чтобы публиквать перевод пересказа?

    Вот статья на сайте университета:
    www.washington.edu/news/2013/04/04/rocket-powered-by-nuclear-fusion-could-send-humans-to-mars/
    • 0
      Или сразу на список публикаций MSNW (LCC), которые и разрабатывают этот «двигатель»: msnwllc.com/propulsion-publications
  • 0
    Был же проект «Космического лифта»? Вот на «лифте» поднять на околоземную топливо и все необходимое, и там уже осуществить «крупноузловую сборку» и запуск непосредственно на термоядерной реакции…
    • 0
      «Космический лифт» видится куда более фантастическим явлением, чем «термоядерный двигатель». Не в ближайшие 50 лет точно.
      • 0
        Ну почему же… Если в районе ~2020-2030 наступит технологическая сингулярность, то вполне возможно и в ближайшие 50 лет.
  • 0
    Литиевые и алюминиевые частицы, а не части наверное.
  • +2
    >> При помощи FDR время полета до Марса может сократиться до 30-90 дней, по сравнению с 8 месяцами полета на «химической» тяге

    Ребятам из Марс-500, наверное, обидно :)
  • +1
    Прочитав этот пост, я решил найти более подробную информацию о данном проекте, после чего родился следующий пост: Ракета на термоядерном топливе от MSNW, где рассмотрена работа этого двигателя и схема предлагаемой миссии на Марс.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разное