Что такое 1 мегаватт в космосе?

В закладки

«На миссию к Красной планете при использовании ракет на химическом топливе надо с орбиты Земли отправить пусковую сборку с начальной массой не менее 3000 тонн.

Большую часть этого космического корабля займет реактивное топливо – горючее и окислитель, например жидкий кислород и водород. Тогда в миссию к Марсу можно отправить корабль с полезной массой около 100 тонн. Причем лететь эта миссия к Марсу будет по «классической» схеме, используя так называемую гомановскую эллиптическую траекторию, по которой путь к нашему соседу по Солнечной системе занимает около 230 суток.

В 1960-х годах в США просчитывали проект пилотируемой миссии к Марсу, при которой на орбите Земли собирали 1200-тонный пусковой корабль, который приводился в движение с помощью нагретого в ядерном реакторе водорода. В рамках подготовки американской марсианской миссии по проекту NERVA на земле была испытана целая серия ядерных реакторов, которые позволили достичь удельного импульса в пределе 850–950 секунд, против 450 секунд для лучших кислород-водородных химических жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Именно такое увеличение удельного импульса позволило почти втрое снизить стартовую массу корабля – ведь чем быстрее двигатель выбрасывает реактивную массу, тем эффективнее идет разгон и торможение.

Мощность реактора NERVA должна была быть просто громадной – более 4000 МВт в тепловом эквиваленте. Это позволило бы выбросить в реактивную струю весь имеющийся на борту водород в очень коротких импульсах разгона и торможения. Водород бы одновременно выступал и охладителем реактора, унося с собой избыточное тепло – но, тем не менее, активная зона реактора кратковременно нагревалась бы почти до 3000°С.

Впоследствии от идеи «ядерного ЖРД» все-таки отказались. Все дело в том, что он использует нагреваемый водород крайне неэффективно. Скорость истечения реактивной струи, которая, собственно говоря, единственно и важна для разгона или торможения космического корабля, в нем составляет всего 9–10 км/c, лишь вдвое выше, чем у лучших ЖРД.

Однако уже в 1980-х годах и в СССР, и в США появились первые работающие прототипы ионных и плазменных двигателей. Ионные двигатели имеют скорость истечения рабочего тела в пределе 20–50 км/c, а их плазменные «коллеги» (например, разрабатываемый сейчас в США двигатель VASIMR) обеспечивают скорость истечения рабочего тела в диапазоне от 30 до 300 км/c. В таком случае оказывается, что при полете к Марсу можно обойтись гораздо более скромными реакторами. Например, поставив на 100-тонный космический корабль реактор с полезной мощностью в 2 МВт и снабдив его всего лишь 50 тоннами реактивного топлива, мы будем лететь на Марс 250 дней, а если сможем поставить на 100-тонный корабль реактор с полезной мощностью в 50 МВт, то на том же топливе полет на Марс сократится лишь до 40 дней. «

Источник: Создание «ядерного буксира» откроет России дорогу на Марс https://vz.ru/society/2019/9/4/995757.html

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

15
Войдите, чтобы видеть ещё 84 комментария, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Весёлый Илон
Вечность назад

Біля орбіти Землі вже зараз можна збирати близько пів-Кіловата з квадратного метра поверхні. Це МВт з пластинки 100*20 метрів. Відповідно, 2 Мвт дасть поле 100*40м. І навіщо тягати з собою Ньоноксу?

Дмитрий Олегович
Вечность назад

> «На миссию к Красной планете при использовании ракет на химическом топливе надо с орбиты Земли отправить пусковую сборку с начальной массой не менее 3000 тонн. >Большую часть этого космического корабля займет реактивное топливо – горючее и окислитель, например жидкий кислород и водород. Тогда в миссию к Марсу можно отправить корабль с полезной массой около 100 тонн. Delta-V перелёта с околоземной орбиты к Марсу на двигателях высокой тяги (ЖРД) - 4,3 км/с.Переход с траектории к Марсу на его низкую орбиту - ещё 2,3 км/с. Итого 6,6 км/с. Причём 2,3 км/с на самом деле тратить не обязательно, можно воспользоваться аэродинамическим торможением в атмосфере Марса. Обратный перелёт - тоже 6,6 км/с, значительную часть которых можно сэкономить, если использовать аэродинамическое торможение в атмосфере Земли. Итого 13,2 км/с delta-V если вообще "не запариваться", а если грамотно тормозить об атмосферу, то можно где-то так в 9 км/с уложиться. При удельном импульсе 4,5 км/с и "сухой" массе корабля 100 т нам потребуется 1900 т топлива. Соответственно, стартовая масса корабля на низкой околоземной орбите будет 2000 т, а не 3000, о которых тут говорят. При использовании аэродинамического торможения можно уложиться в 750 т топлива и, соответственно, 850 т стартовой массы. > Однако уже в 1980-х годах и в СССР, и в США появились первые работающие прототипы ионных и плазменных двигателей. Плазменные двигатели начали использовать на борту космических аппаратов в середине 1960-х годов, а ионные - в самом-самом начале 1970-х. В 1980-х плазменные двигатели уже были не "первые работающие прототипы", а серийной продукцией, рутинно используемой на космических аппаратах. Подробнее я писал об этих двигателях в этих статьях: https://thealphacentauri.net/52657-plazmennye-raketnye-dvigateli-proshloe-nastoyashchee-i-budushchee/ https://thealphacentauri.net/61706-ionnye-raketnye-dvigateli-proshloe-nastoyashchee-i-budushchee/ > Причем лететь эта миссия к Марсу будет по «классической» схеме, используя так называемую гомановскую эллиптическую траекторию, по которой путь к нашему соседу по Солнечной системе занимает около 230 суток. > Например, поставив на 100-тонный космический корабль реактор с полезной мощностью в 2 МВт и снабдив его всего лишь 50 тоннами реактивного топлива, мы будем лететь на Марс 250 дней Отсюда становится очевидно, что мощность на уровне мегаватт не позволяете долететь до Марса быстрее, чем на химических двигателях. Дешевле, т.к. нужно запустить на орбиту в разы меньше груза - это да. Но не быстрее.

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
If you were unable to log in, try this link.