Futuristické, „mimozemské“ jaderné fúzní rakety vyvinuté v celkovém tajemství by mohly revoluci v kosmickém cestování-pokud skutečně fungují
Postavení ve Velké Británii šokovalo komunitu pro průzkum vesmíru poté, co odhalila plány na použití románu jaderná fúze Pohonný systém k napájení orbitální flotily opakovaně použitelných „mimozemských“ raket, známých jako Sunbirds, které společnost říká, že by mohla revoluci v tom, jak prozkoumáme sluneční soustava – a dále.
Technologie za tímto ambiciózním projektem začne testovat letos a může se z ní stát do vesmíru do roku 2027, Richard DinanZakladatel a generální ředitel společnosti Pulsar Fusion, který vyrábí rakety, řekl Live Science. Společnost však stanovila žádnou časovou osu, kdy by se futuristická kosmická loď mohla stát skutečností. Jeden odborník řekl Live Science, že by to mohlo být alespoň o deset let pryč, ne -li více.
Fusion Pulsar, která také vyrábí tradiční plazmové vrh a vyvíjí jaderné štěpné motory, nejprve oznámila Projekt Sunbird 6. března po vývoji konceptu v „úplném tajemství“ za poslední desetiletí podle prohlášení e -mailu na živou vědu. Projekt byl poté plně odhalen veřejnosti 11. března na Space-Comm Expo v londýnském Excel Center.
Teoreticky budou navrhované rakety uloženy v masivních orbitálních satelitních dokech před nasazením a připevněny k jiné kosmické lodi a rychle je pohánějí do jejich destinací jako obří „vesmírné tahy“, což by masivně snižovalo náklady na vesmírné mise.
A Koncepční video Ukazuje, jak lze futuristické rakety použít k přepravě větší kosmické lodi na Mars a zpět pomocí dokovacích stanic na obou koncích cesty (viz níže).
Související: Jak fungují kosmické rakety bez vzduchu?
Základní technologií Sunbirds jsou motory Duel Direct Fusion Drive (DDFD), o kterých společnost tvrdí, že využijí nepolapitelné síly jaderné fúze a hypoteticky poskytují rychlosti výfuku mnohem vyšší, než je v současné době možné.
Pokud by to fungovalo, mohlo by to zkrátit potenciální čas na cestu na Mars na polovinu a podle Pulsar Fusion umožnit sondy dosáhnout Pluta za 4 roky. (Aktuální rekord na výlet do Pluto je 9,5 let, což bylo Nastaveno od NASA’s New Horizons Shipcaft v roce 2015.)
„Pokud budeme druhem, který se skutečně dostane na jiné planety, pak rychlosti výfuku jsou do značné míry nejdůležitější věcí,“ řekl Dinan během rozhovoru na Space-Comm Expo. „Pokud jde o to, co lze (teoreticky) produkovat při rychlostech výfuku, fúze je král.“
Fúze ve vesmíru
Na Zemi, používání jaderné fúze jako zdroje téměř bezplatné energie stále pravděpodobně desetiletí pryčCož na první pohled způsobuje, že myšlenka fúzních raket vypadá jako čistá sci -fi. Opak je však pravdivý, protože „bar je nižší pro Fusion ve vesmíru,“ řekl Dinan Live Science v rozhovoru na Space-Comm Expo.
Je to proto, že navrhovaná reakce potřebná ve vesmíru se liší od toho, co se fyziky pokoušejí na Zemi. V tradičních reaktorech jaderné fúze, známé jako tokamaky, je cílem spojit deuterium a tritium – jak těžké izotopy, nebo verze vodíku – za účelem vysílání konstantního proudu neutronů, které vytváří teplo (a zase energii), a také chová více paliva pro pokračující reakci.
Plánované palivo pro DDFD je však Deuterium a Helium-3Extrémně vzácný izotop helia s jedním méně neutronem než dominantní forma. V tomto případě by reakce čerpala protony a jejich náboj může být použit pro přímý pohon. Navrhovaná reakce by navíc musela vydržet pouze po krátkou dobu najednou, podobně jako Timescales již dosáhl na Zemi.
Důležitý je také tvar a měřítko reaktoru. Tokamaky jsou velké komory ve tvaru ořechu, které musí napodobovat vakuum prostoru a vydržet trvalé teploty odpovídající povrchu slunce. K tomu používají extrémně silné elektromagnety omezit plazmu do konstantní smyčky. DDFD je však lineární reaktor, který nemusí plně omezovat plazmu uvnitř. Ve vesmíru je také přirozené vakuum a teploty dosahující Absolutní nulacož zabrání přehřátí reaktoru.
Návrhy DDFD jsou však stále těsně střeženým tajemstvím a dosud nebyly řádně testovány, takže jejich přesná fungování a proveditelnost jsou nejasné.
Dinan řekl, že pochopil, proč by lidé mohli být zpočátku skeptičtí vůči proveditelnosti fúze ve vesmíru, ale dodal, že když se na to lidé logicky dívají, začne to dávat velký smysl. „To je v každém případě dosažitelné,“ dodal. „Pokud dokážeme udělat fúzi na Zemi, můžeme určitě udělat fúzi ve vesmíru.“
Ale ne každý souhlasí s tím, že to bude tak snadné.
„Jsem skeptický,“ Paulo LozanoProfesor astronautiky na MIT, který se specializuje na raketové pohony, řekl Live Science v e -mailu. „Fusion je složitá a byla z mnoha důvodů složitá a po dlouhou dobu, zejména v kompaktních zařízeních.“ Aniž by však viděl úplné návrhy slunečníků, dodal, že nemá „žádný technický základ k posouzení“.
Sunbirds jsou jdou
Pokud Pulsar dokáže ovládnout DDFD, je v plánu použít výsledné slunce jako „vesmírné remorkéry“, které mohou pohnout jakoukoli kosmickou loď z nízké oběžné dráhy (LEO) dále do vesmíru-hlavně proto, že fúze není životaschopným nebo bezpečným způsobem spouštění raket přímo ze zemského povrchu.
Takže místo toho, aby museli stavět obří rakety s masivními tryskami, aby úplně unikli gravitaci Země, jako SpaceX’s Temperamental Starship Rocket Dělá, sluncem umožní jakékoli kosmické lodi, díky níž se z něj stane Leo, aby unikl tahu naší planety. To by udělalo mise na Měsíc, Mars a za mnohem proveditelnějším – a levnější, řekl Dinan.
Pulsar také předpokládá, že slunce působí jako baterie, která může napájet systémy jakékoli kosmické lodi, ke které je během cesty připojeno. I když to není primární cíl.
Související: V roce 2024 se 10krát vesmírné mise velmi pokazily
Dalším velkým tahem Sunbirdů je to, že by vyžadovaly pouze malé množství paliva a mohly by být snadno doplněny a dobíjeny, zatímco jsou „posazeny“ na svých orbitálních dokovacích stanicích, což je potenciálně učiní mnohem opakovaněji než většina ostatních pohonných systémů, řekl Dinan.
Sunbirds bude pravděpodobně dlouhý asi 100 stop (30 metrů) a byli popsáni jako „výrazný mimozemský design“ v počáteční tiskové zprávě. Je to kvůli silnému pokovování z brnění „podobné tanku“, které jim doufejme umožní přežít bombardování kosmickým zářením a mikrometeority ve vesmíru, a proto vypadají „super divně“, řekl Dinan.
Každý sluneční pták by mohl stát na výrobu více než 90 milionů dolarů (70 milionů britských liber), hlavně kvůli tomu, jak drahý má získat helium-3, odhadoval Dinan. Množství peněz, které by tyto rakety mohly ušetřit potenciálního klienta, však znamená, že by to stálo za to náklady, dodal. „Pokud je tam dokážu rychleji, zaplatí za to.“
V budoucnu by bylo možné těžit z regolitu na Měsíci, což by bylo mnohem levnější než snažit se ho vyrobit na Zemi, řekl Lozano. To však v současné době není součástí Pulsarských plánů.
Další kroky
Pulsar letos provede první statické testy motoru DDFD uvnitř páru obřích vakuových komor, které byly nedávno postaveny v areálu společnosti v Anglii Bletchley. Tyto komory jsou největší svého druhu ve Velké Británii a možná největší v Evropě, řekl Dinan.
Tyto počáteční testy nebudou používat helium-3, protože je příliš drahé získat pro použití v prototypu, což znamená, že skutečná fúze nebude dosažena. Místo toho bude na svém místě použit „inertní plyn“ k testování, jak může motor teoreticky fungovat, řekl Dinan.
Dále plánuje Pulsar Fusion podstoupit orbitální demonstraci pro některé z „klíčových technologických složek“ v roce 2027, dodal. Dinan však neobjasnil, co to bude znamenat.
Pokud jsou nadcházející testy úspěšné, Pulsar začne získávat finanční prostředky na vytvoření prototypu Sunbird v plném měřítku a začne se snažit dosáhnout skutečné fúze pomocí helia-3. Dinan však říká, že neexistuje žádná časová osa pro vytvoření prvního prototypu Sunbird a je „příliš spekulativní“ na předvídání, kdy k tomu může dojít.
Lozano „optimisticky“ předpovídá, že plně funkční prototyp Sunbird je nejméně deset let pryč, ale dodal, že fyziky často žertují, že „fúze je v budoucnu 20 let a vždy bude“.
