En el espacio profundo en un motor Z
Hace medio siglo, incluso antes del comienzo de la era espacial, los científicos de los principales países llegaron a la conclusión de que no existen perspectivas serias para los tipos existentes de motores de cohetes. La potencia específica de los motores de combustible líquido y sólido es suficiente para los propósitos existentes, pero demasiado pequeña para un futuro lejano. La salida del actual "punto muerto" se convirtió en motores de cohetes nucleares (YARD). Sin embargo, a pesar de mucha investigación, ambos conceptos de tales motores no han alcanzado una aplicación práctica. Todo terminó en unas cuantas pruebas.Hace un tiempo apareció noticias sobre la reanudación del trabajo en esta dirección, tanto en Rusia como en Estados Unidos. En los Estados Unidos, científicos de la Universidad de Alabama, la NASA, Boeing y el laboratorio de Oak Ridge participan simultáneamente en este programa. El nuevo motor de cohete está previsto para hacer lo que se llama. sistema de impulsos Esto significa que durante la operación, pequeñas porciones de la sustancia radiactiva se expulsarán de una boquilla especial. Después de la expulsión, una porción de uranio, plutonio u otro material con propiedades adecuadas explota y da un impulso a la nave, golpeando una placa especial que rodea la boquilla de expulsión. Dado que se libera una enorme cantidad de energía durante una explosión nuclear, la NRE pulsada se considera actualmente la clase más prometedora en términos de potencia específica y la relación entre el consumo de combustible y el empuje. Sin embargo, un sistema de este tipo tiene varios defectos característicos: la necesidad de garantizar la resistencia adecuada de la placa, que absorbe el impulso de una explosión, la liberación de productos de fisión radioactivos, así como el cálculo correcto de la potencia de la carga nuclear y el momento de su explosión. En este sentido, todo el trabajo sobre NRE pulsada se ha limitado hasta ahora únicamente a los cálculos teóricos.
Una nueva propuesta del personal del laboratorio de Oak-Ridge es capaz de resolver al menos un problema de los motores de cohetes nucleares: garantizar la distancia correcta para no socavar la carga y, como resultado, el consumo efectivo de combustible. La tecnología propuesta se llama pinzamiento en Z (compresión en Z). Su esencia radica en la creación de un "capullo" de plasma, dentro del cual habrá una explosión de combustible. Con este fin, se propone equipar la "boquilla" del motor con un sistema de generación de plasma, así como una serie de equipos relacionados. Gracias a él, inmediatamente después de la liberación de una carga nuclear o termonuclear de un sistema de motor, se pasa una descarga eléctrica especialmente de alta potencia a través del plasma resultante. La descarga provoca la formación de un potente campo magnético que captura la carga de combustible. Este último, habiendo sufrido tal impacto, se contrae y alcanza una densidad crítica. Al final del suministro de electricidad, según los cálculos, se produce una explosión. El combustible para el motor Z actualmente se propone utilizar una mezcla de deuterio e isótopo de litio Li6. Así, el motor propuesto se basa en reacciones termonucleares.
Vale la pena señalar que la descripción anterior se aplica solo a un ciclo de operación de la perspectiva ZD compresión YARD. Durante la operación del motor, tales ciclos deben repetirse continuamente, la frecuencia depende de la potencia requerida. Los cálculos actuales muestran que la velocidad máxima de una nave espacial con motor Z puede alcanzar la marca de cien mil kilómetros por hora e incluso pasar a través de ella. Es cierto que esto requerirá una cantidad suficientemente grande de combustible de deuterio-litio. En defensa del proyecto, vale la pena argumentar que el combustible cuesta menos en términos de peso: los motores de cohetes químicos tradicionales capaces de acelerar el vehículo a tales velocidades serían completamente inaceptables en tamaño y consumo de combustible. El motor de compresión Z no tiene tales problemas, pero, como siempre sucede, no carece de defectos. En primer lugar, es la complejidad del diseño. A primera vista, parece que tal YARD es relativamente simple, pero incluso crear una losa que absorba los golpes de las explosiones es en sí misma una tarea bastante difícil, porque esta parte tendrá que soportar cientos y miles de explosiones de potencia suficientemente alta. Además, la compresión Z requiere una enorme cantidad de energía que una nave espacial también debe tomar de algún lugar. Por lo tanto, ahorrar en combustible directo conlleva dificultades con otros elementos del sistema.
Sin embargo, varias organizaciones científicas estadounidenses tomaron este proyecto de inmediato y, al parecer, no lo abandonarán. Como mínimo, hasta que se obtenga un máximo de información, a partir de la cual será posible obtener la apariencia de un motor prometedor y una lista de sus ventajas y desventajas de carácter tecnológico. Naturalmente, las nuevas tecnologías requieren equipos científicos nuevos y únicos. La instalación de Z-machine fue elegida como la plataforma principal para la investigación de Z-compresión. De hecho, fue en honor a este dispositivo que se nombró el principio subyacente al concepto prometedor de un motor nuclear. El acelerador de energía de impulsos llamado "máquina Z" se encuentra en el territorio del Laboratorio Nacional de Sandia (Nuevo México). De hecho, es un complejo de una gran cantidad de condensadores potentes que pueden almacenar energía y entregarla al mando. Tales dispositivos han existido por mucho tiempo y son utilizados por científicos, pero en el proyecto del motor Z se usará el acelerador de Sandia. La razón de esto es su poder. Para mantener y comprimir porciones de combustible termonuclear, se requieren energías colosales, que están simplemente más allá de la potencia de otros aceleradores. La máquina Z es capaz de entregar un impulso eléctrico de ternas 210 durante un nanosegundo (mil millonésima parte de un segundo). Se espera que la compresión Z se pueda lograr a capacidades más bajas, pero el stock no daña.
El acelerador de potencia Z-machine, incluso aparte del proyecto del nuevo YARD, es de gran interés. Por el momento es el dispositivo más poderoso de esta clase. Además, la unidad del laboratorio de Sandia tiene características aceptables: la carga de los condensadores del sistema dura varias horas y no utiliza las redes de transmisión "comunes" existentes. En este caso, la máquina Z genera una potencia de registro de pulsos ultracortos. El propósito de crear un acelerador de pulso era estudiar el proceso de fusión termonuclear y, en el futuro, estudiar las posibilidades de controlarlo. Es por este motivo que los autores del proyecto de instalación previeron la posibilidad de acumular enormes cargas. Cabe destacar que durante la descarga de los condensadores, se forman relámpagos alrededor de los conductores del acelerador.
El proyecto de un motor de cohete nuclear que funciona según el principio de compresión Z es bastante interesante, pero al mismo tiempo fantástico. Hasta la fecha, la humanidad aún no ha realizado ningún experimento con NRE pulsado, especialmente con aquellos basados en reacciones termonucleares. Sin embargo, el motor terminado todavía está lejos. Hasta ahora, los científicos enfrentan el desafío de estudiar cuidadosamente las características de las reacciones termonucleares en una pequeña cantidad de materia, así como probar la posibilidad práctica de la compresión Z. Además, deberá crear una fuente de energía que se ocupará de la generación de la energía eléctrica necesaria para el motor, así como diseñar un sistema viable y altamente protegido para suministrar combustible termonuclear a la parte de trabajo del motor. En este momento, todas estas tareas parecen más que difíciles. Con suerte, los estadounidenses los enfrentarán y la humanidad recibirá una nueva tecnología que puede dar un poderoso impulso a la astronáutica y garantizar vuelos masivos a otros planetas.
En los materiales de los sitios:
http://dailytechinfo.org/
http://nasa.gov/
http://ornl.gov/
http://sandia.gov/
http://astronautix.com/
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