Новый тип ядерного двигателя, основанный на центробежной силе, может значительно повысить эффективность космических полетов. Пока NASA и DARPA готовятся к запуску своего первого ядерного теплового двигателя на твердом топливе в 2027 году, ученые уже разрабатывают более совершенные концепции, способные сделать межпланетные путешествия быстрее и экономичнее. Одной из таких передовых идей является центробежный ядерный тепловой двигатель (CNTR).
Согласно публикации в издании Popular Mechanics, ключевое отличие этого двигателя от стандартных систем, таких как проект DRACO, заключается в использовании жидкого уранового топлива. Специальный вращающийся на высокой скорости реактор, или центрифуга, удерживает расплавленный уран у стенок, образуя жидкий слой. Через этот слой пропускается газообразный водород, который нагревается до экстремальных температур и с силой выбрасывается через сопло, создавая тягу.
Главное преимущество такого подхода — его эффективность. Этот показатель, измеряемый удельным импульсом, у центробежного двигателя может достигать 1500 секунд. Для сравнения, у двигателя DRACO, который будет использовать твердое урановое топливо, этот параметр составляет около 900 секунд. Таким образом, новая технология почти в два раза эффективнее преобразует топливо в тягу, что является колоссальным скачком для космических технологий.
Несмотря на очевидные преимущества, концепция центробежного двигателя сталкивается с серьезными инженерными трудностями, из-за которых она пока остается на стадии теоретических расчетов. В недавней статье, опубликованной в журнале Acta Astronautica, ученые из Университета Алабамы в Хантсвилле и Университета штата Огайо подробно описали эти проблемы. Одна из них — сложность моделирования взаимодействия пузырьков водорода с жидким ураном.
Основная же задача, которую предстоит решить инженерам, — это гарантировать, что из сопла будет выходить только нагретый водород, а не частицы самого ядерного топлива. Любая утечка урана приведет к замедлению ядерной реакции и снижению общей эффективности двигателя. Также необходимо разработать систему для постоянного удаления из топлива нежелательных элементов, образующихся в ходе реакции, таких как ксенон и самарий.
Хотя ученые работают над проектами центробежных двигателей уже не первый год, эти устройства все еще находятся на этапе компьютерного моделирования и далеки от создания рабочего прототипа. К тому времени, когда они могут стать реальностью, космические аппараты с ядерными двигами первого поколения, вероятно, уже будут активно перемещаться по Солнечной системе. Однако, как и первые химические ракеты, они станут лишь отправной точкой в новой главе освоения космоса человеком.
