Термоядерно-форсируемый ракетный двигатель от "RocketStar"

[fonzeppelin]

Американская компания-стартап «RocketStar» сообщила, что успешно испытала прототип ракетного двигателя, использующего термоядерную энергию.

Но, к сожалению, речь (пока) не идет о торчшипах, вроде изображенного выше звездолета «Льюис & Кларк» из романа Хайнлайна «Time For the Stars». Речь идет о значительно более скромном решении: термоядерно-форсируемом импульсном плазменном двигателе.

Импульсные плазменные двигатели известны весьма давно. Впервые их применили на советском космическом аппарате «Зонд-2» (изначально 3МВ-4), отправленном к Марсу еще в 1964 году. Хотя станция не сумела в полной мере выполнить полетную программу, в дальнейшем идея импульсных плазменных двигателей была успешно испытана на следующем космическом аппарате той же серии, «Зонд-3», направленном в облет Луны.

Концепция импульсного плазменного двигателя в общем-то проста. Через помещенное между анодом и катодом рабочее тело (советские двигатели, например, использовали в качестве такового брусок тефлона) пропускается мощный электрический разряд. Образующаяся вольтова дуга вызывает мгновенную сублимацию рабочего тела, превращая его в газ — который от высокой температуры дуги ионизируется, и становится горячей плазмой. Облачко плазмы, в свою очередь, разгоняется между анодом и катодом до высокой скорости посредством силы Лоренца, и выбрасывается наружу, создавая реактивную тягу.

Преимуществом такого двигателя является очень простая и дешевая конструкция, а также высокая скорость истечения. Скорость выхлопа у импульсного плазменного двигателя может достигать 20-70 км/с — в десять раз выше, чем у химических ракет. Однако... эффективность импульсного плазменного двигателя сравнительно невысока из-за высоких потерь тепла, в то время как энергопотребление значительно. Поэтому широкого распространения эта концепция не получила.

И вот компания «RocketStar» предложила интересный способ повысить эффективность плазменных «пульсаторов» за счет использования энергии термоядерного синтеза (конкретно, анейтронной реакции протон+бор-11).

Двигатель "FireStar Drive M1.5"

Рабочим телом (и частично — топливом) для двигателя «FireStar» является обыкновенная вода, насыщенная бором. Когда сквозь нее проходит мощный электрический разряд, молекулы воды расщепляются и ионизируются с высвобождением высокоэнергетических протонов. Которые, сталкиваясь в образовавшейся плазме с атомами бора-11 (наиболее распространенного, стабильного изотопа бора), сливаются с ними и образуют нестабильную возбужденную форму углерода-12 — практически немедленно распадающуюся на три высокоэнергетические альфа-частицы:

Следует сразу же отметить: в предлагаемой конфигурации, реакция протон+бор-11 будет крайне низкоэффективна. Только ничтожно малая часть протонов сольется с атомами бора, и суммарный энергетический выход такого синтеза будет значительно ниже затрат. Поэтому термоядерный реактор «RocketStar» не придумала. Что они предлагают, так это «форсировать» за счет термоядерной реакции плазменный выхлоп двигателя, увеличить его тягу и скорость истечения. Поскольку реакция протон+бор относится к анейтронным — ее продуктом являются только заряженные частицы — то двигателю не требуется мощная радиационная защита. 

Согласно данным Лаборатории Высокоэнергетических Электрических Двигателей (англ. High Power Electric Propulsion Laboratory — HPEPL) аэрокосмического факультета Технологического Университета Джорджии (США, штат, как легко понять, Джорджия), на испытаниях прототипа «FireStar Drive 1.5» наблюдалось как выделение высокоэнергетических частиц и гамма-лучей — что означало, что имеет место термоядерная реакция — так и тяга, находившаяся в пределах ожидаемого. По данным сотрудников лаборатории, термоядерный «форсаж» позволил увеличить тягу пульсирующего плазменного двигателя примерно на 50% по сравнению с аналогичным, использующим чистую воду (без бора, т.е. без термоядерной реакции).

В настоящее время, «RocketStar» продолжает стендовые испытания двигателей в вакуумных камерах. Их дальнейшей целью является испытание их термоядерно-форсируемого двигателя в Космосе. «RocketStar» уже заключила контракт с итальянской компанией «D-Orbit» об использовании их орбитального буксира ION Satellite Carrier как платформы для испытания двигателя. Запуск планируется на июль 2024 года, в качестве попутной нагрузки для ракеты «Falcon-9» компании «SpaceX»

Comments

[shkslj.livejournal.com]

Сколько мехов унутре дропшипа сего

[fon-rotbar.livejournal.com]

Думаете полетим?

[fon-rotbar.livejournal.com]

Трёх мехов облететь Луну не хвататет!

[lilibay.livejournal.com]

Больше бора - больше энергетический выход?

[fonzeppelin.livejournal.com]

Нет. Сечение реакции очень неважное, без обжима — ГОРАЗДО более мощного, чем для D-T реакции — никакого положительного выхода не будет.

[fonzeppelin.livejournal.com]

Блин, ну не знать классики!

[alex-barenberg.livejournal.com]

То есть они просто добавили воды бора и — хоп — термоядерный реактор, пусть и низкоэффективный? А что, так можно было? :)

[fonzeppelin.livejournal.com]

Нет. Это не реактор. Это способ за счет вяленького синтеза выжать немного более эффективности из ионного двигателя. Облучение протонами мишени из бора проводили еще в 1930-ых, и вполне себе наблюдали синтез (собственно, это была одна из первых наблюдаемых экспериментально термоядерных реакций). Но выделение энергии при такого рода "свободном" синтезе настолько мало, что в принципе не может перейти в плюс.

[alex-barenberg.livejournal.com]

Ну, это понятно, что сама реакция тут далека от положительного выхода. Но это научная оценка. А инженерная оценка дает плюс 50% тяги за те же деньги. Вот показательный пример разницы между научным и инженерным подходом! :)

[fonzeppelin.livejournal.com]

Ну-у, с другой стороны, когда Понс и Флейшман объявили о своем "открытии", инженеры радостно бросились оценивать перспективы использования холодного термоядерного синтеза, пока ученые требовали доказательств что синтез вообще имеет место...

[ecoross1.livejournal.com]

Эмммм. В общем, честно не понимаю перспективной космонавтики :)

[fonzeppelin.livejournal.com]

В плазме ионного двигателя за счет специального состава (вода + бор) зажигается слабенькая термоядерная реакция, которая БЕСПЛАТНО подогревает выхлоп еще немного. Ключевое слово — "бесплатно". Для поджига реакции используется энергия, которая так и так идет на ионизацию.

[ecoross1.livejournal.com]

Я в том плане — что мне знаний не хватит оценить проект :)

[fonzeppelin.livejournal.com]

А)

[vseilluzorno.livejournal.com]

я правильно понял, что когда топишь печку мокрыми дровами, лучше добавить 12 капель борной кислоты?
или весь эффект уйдет в свисток свечение зубов в ночи?

[doktorkurgan.livejournal.com]

Т.е., фактически, немного более продвинутый двигатель малой тяги.

Как установка для коррекции однозначно подойдет, как основной двигатель для дальних полетов — х/з.

[thagastan.livejournal.com]

Ну, torchship фигурировал и у Симмонса...

Но вот младший дядя в самом начале шестидесятых рисовал диплом по ионно-плазменному двигателю, но всю жизнь разрабатывал РСЗО 😸

[enivomes.livejournal.com]

Здравствуйте. Прошу Вас о помощи. Извините, что пишу здесь, больше негде.

Сейчас ищу любую работу, но пока ничего не находится. Готов на любую подрабoтку, а сейчас дома есть абсолютно нечего. :-( От голода почти теряю сознаниe. Одолжить просто не у кого. Одoлжите, пожалуйста, на еду рублей 100-200. Хоть на булку хлеба, хоть на килограмм картошки.

Eсли оставите контакты, тo я готов вернуть с первой зарплаты (переведу на карту или номер телефона). В этом случае оставьте свои контакты в личных сообщениях. Я верну 100%!

Пополнитe, пожaлуйстa, номeр тeлeфонa нa любую сумму: 8-952-133-65-10 (баланс номера телефона у оператора или по СБП)

Заранее Вам большое человеческое спасибо.

[polovtsev2.livejournal.com]

Судя по простой схеме этот двигатель можно сделать микроскопическим, изготовляемым без участия ручного труда с перспективой создания двигательной установки виде панелей из тысяч или большего количества маленьких исходных движков. Тогда можно будет обеспечивать необходимую тягу просто увеличением площади занимаемой такими панелями, а значит появится возможность создания маршевой двигательной установки любой мощности.

[alex-barenberg.livejournal.com]

Ядерный реактор на схеме условно не показан? Энергия "любой мощности" откуда?

[polovtsev2.livejournal.com]

1. Перечитайте ещё раз статью. Никакого "ядерного реактора" в прямом смысле этот двигатель не предусматривает. 2. В любом случае это вопрос не ко мне, а к автору поста. Мой комментарий о том, что сама схема двигателя предполагает его простое устройство "в железе", а значит возможность миниатюризации и изготовлении сразу очень большого количества экземпляров минимальным набором технологических операций.

[alex-barenberg.livejournal.com]

Тут нет никакого вопроса. Этот двигатель потребляет энергию, как и остальные. Только, путем хитрого хода, имеет с нее на 50% больше тяги.

[lionel-kostin.livejournal.com]

да хоть +500% если сама тяга на грани погрешности измерения ...

[fonzeppelin.livejournal.com]

В принципе ничего не мешает. Кроме одного: это ионный двигатель, и он требует внешнего источника питания. Т.е. ваша "панель любой мощности" должна получать энергию от источника соответствующей мощности.

[fonzeppelin.livejournal.com]

Именно.