Термоядерный ракетный двигатель (ракетный синтез-двигатель)




Создание стабильного термоядерного реактора дало возможность осуществить проект, который был разработан в теории в конце 20-го века: проект термоядерного ракетного двигателя (ТЯРД) для космических кораблей. Известно, что эффективность любого реактивного двигателя в наибольшей степени зависит от скорости истечения реактивных газов. То есть – той скорости, с которой газы вылетают из дюзы двигателя. Химические ракетные двигатели, использовавшиеся на протяжении второй половины 20-го века, имели неустранимые ограничения из-за использовавшегося топлива. Ни двухкомпонентное ракетное топливо (кстати, весьма токсичное), ни экологическая водородно-кислородная смесь не давали достаточную скорость истечения для космических путешествий даже в пределах солнечной системы. А использование экзотических веществ, типа атомарного кислорода, больше походило на древнюю байку про человека, сидящего на пороховой бочке.

Однако термоядерный двигатель давал возможность использовать плазму в качестве ракетной тяги. Плазма имела высокую скорость истечения, причем превратить в плазму, теоретически, можно было любое вещество (хотя легче и удобнее всего – газ). Однако мощный плазменный поток из дюз, был, во-первых, неприемлем для старта с поверхности планеты, а во-вторых, подобное решение не избавляло корабль от необходимости нести сотни тонн сжиженного газа для путешествия.

Поэтому, конструкторы первого корабля на ТЯРД пошли на компромисс. Часть корабля были выведены на орбиту традиционными ракетами на химическом топливе, на орбитальной верфи был собран корабль, а его ТЯ двигатель выдавал гораздо менее плотный поток, чем выхлоп химического двигателя. Это позволило существенно сэкономить необходимый запас горючего, но за счет высокой скорости истечения плазмы давало достаточный импульс для разгона корабля в космосе.

И наконец, в 2027 году первый космический корабль с термоядерным РД – Columbia – начал успешный полет к Марсу. Это был триумф синтез-реактора Керни-Фушиды. В последующие годы при помощи кораблей с термоядерными двигателями были основаны колонии на Марсе, спутниках Сатурна и Нептуна, а также станции наблюдения за дальним космосом на Плутоне. Исследования планет Солнечной Системы дало ученым еще один подарок – были, наконец, найдены природные месторождения Гелия-3 – очень высокоэнергетического газа, распространенного во Вселенной, но отсутствовавшего на Земле (как тогда называлась Терра). Даже небольшое количество этого газа, при простом сгорании, давало эффективную ракетную тягу, а использовании его в термоядерном двигателе существенно увеличивало импульс при затрате того же объема топлива. Помимо этого, двигатель получал возможность работать в двух режимах: в планетарном режиме Гелий-3 просто сжигается без образования плазмы (это безопасно для окружения, но расход топлива увеличивается в десятки раз), а в экономном космическом режиме используется термоядерный реактор и плазма.

Современный ТЯ ракетный двигатель мало отличается по устройству от прототипа. У него есть камера сгорания, в которую поступает и воспламеняется сжиженный Гелий-3, форсажная система для сжатия раскаленного выхлопа и дюзы с изменяемым вектором тяги. Отличия заключается в наличии системы создания магнитных полей для направления плазмы и удержания ее от контакта с корпусом (это приводит к моментальному разрушению двигателя). В центре камеры сгорания ТЯ двигателя находится плазменная форсунка, подающая в камеру удерживаемый полем плазменный шнур. Гелий-3 обтекает плазменный сердечник, сам при этом превращаясь в высокотемпературную плазму, быстро “проскакивая” состояние простого горения. При этом происходит расширение газа и выброс плазменной струи через дюзы. При планетарном режиме газ просто воспламеняется в камере сгорания, что требует гораздо большее количество газа для создания достаточной для взлета или посадки корабля силы импульса двигателя. Использование в космическом режиме большего количества газа для энергичного плазмо-образования называется форсажем. Он применяется лишь в крайних случаях, т.к. сопровождается высокими перегрузками и чреват взрывом двигателя.

Следует различать термоядерные ракетные двигатели и прочие виды реактивных двигателей, работающие на Гелии-3, жидком или твердом химическом топливе. ТЯ двигатели устанавливают в качестве маршевого двигателя на шаттлы (DropShip’ы), аэрокосмические истребители и большие JumpShip’ы (их ТЯ двигатель вообще не имеет планетарного режима). Традиционные атмосферные истребители в кислородной атмосфере используют турбореактивные двигатели. Малые маневровые двигатели DropShip’ов и JumpShip’ов, прыжковые ускорители БатлМехов, бронекостюмов и пехоты – традиционные реактивные двигатели на Гелии-3 или жидком топливе. А боевые ракеты – вообще твердотопливные реактивные двигатели. Эти типы реактивных двигателей не являются ТЯРД.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-12-18 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: