Fusion Engine Sunbird by mohl drasticky zkrátit dobu cestování na Mars

Zdá se to příliš dobré na to, aby to byla pravda, ale Pulsar Fusion se sídlem ve Velké Británii odhalil svůj nový samostatný jaderný tahač s raketou, který používá fúzní pohonný motor, který by mohl snížit cestu na Mars na méně než čtyři měsíce a Pluto na méně než čtyři roky.

Představte si téměř útunku, kde se na misi na Mars vydává kosmická loď velikosti SpaceX Starship. Za současných plánů by to znamenalo setkání s více raketami trajektem paliva ze Země k nádrži na lodi Mars na celoroční cestu na červenou planetu.

Věci se však nyní liší. Místo tankerů zanechávají malé, černé, polygonální moduly kosmickou stanici podobnou tyčinku. Dokojí se zádi lodi na Mars a jakmile jsou na poloze, jejich výfuky září modře, pak Violet, když se loď zrychluje rychleji a rychleji, samostatné jaderné fúzní motory spalují déle a s větším výkonem než cokoli, co předtím, když se loď sklouzne na přenosovou orbitu, která uvidí Mars v záznamu.

Sci -fi? Možná ne.

Společnost Pulsar Fusion byla založena v roce 2013 a byla na našem radaru někdy na našem radaru a na nových redakčních setkáních Atlas byla příčina hodně škrábání hlavy. Na jedné straně se zdálo, že se jedná o velmi vážnou společnost, která vyrábí plnou řadu elektrických rozvojových systémů, jakož i hybridní kapalina/pevný raketový motor a kosmické reaktory jaderné štěpné reakce, spolu s získáváním některých vážných vývojových peněz od britské vlády. Na druhé straně to také vydával zvuky o projektu jaderného motoru, který zněl tak šíleně, že to vypadalo, jako by to muselo být pro publicitu.

Volal Sunbird, nyní máme více podrobností o projektu Nuclear Fusion Rocket Project, který je tak daleko, že společnost očekává, že jej předvede koncem tohoto roku a zahájí orbitální testy v roce 2027.

To, co se Sunbird zdálo nemožné, když jsme o tom poprvé slyšeli, bylo to, že byl založen na fúzním raketovém motoru. Pokud někdo následoval pokusy o budování praktických komerčních fúzních reaktorů, bude si vědom, že cílem je přesně tam, kde byl v 50. letech 20. století – vždy v budoucnu 20 let. Pokud je tomu tak, jak by mohla Pulsar Fusion tvrdit, že staví něco, co by přimělo, aby Spacexova hvězdná loď vypadala jako zeppelin tažený koňmi?

Podle Richarda Dinana, generálního ředitele společnosti Pulsar Fusion, je odpověď, že Sunbird používá úplně jiný druh fúze, než to, co najdete v tokamak reaktoru – jeden s úplně jiným účelem v úplně odlišném prostředí, kde se slabosti stávají silnými stránkami

V reaktoru Tokamak je fúze založena na deuterium-deuterium (DD) nebo deuterium-trititium (DT) reakcích, kde vodíkové izotopy deuterium a tritium jsou vystaveny v ohrožení tlak a teploty, dokud se nezobrazí, že atomy vodíku jsou podrobeny hladině a neutrony a neutrony.

Protože tokamak musí běžet nepřetržitě a energie se shromažďuje jako teplo pro generování páry pro provoz turbíny, musí být reaktor postaven na gargantuanské stupnici s obřími magnetickými cívkami, kryogenními chladicími systémy, silně obrněné nádoby na zadržování a spoustu záření, aby se vypořádaly s erozí neutronu.

Pulsar Fusion

Na druhé straně se zdá, že sluneční pták byl navržen nepřítomně. Nebo spíše nepřítomnost s jasným účelem. Jeho reaktor Fusion pracuje na principu duálního přímého fúzního jednotky (DDFD), který se vrací zpět k návrhu prvního fúzního reaktoru, který byl dlouho opuštěn, s výjimkou laboratorního výzkumu.

V zásadě je to lineární reaktor, kde místo toho, aby se chodil v kruzích, je rovná komora s sevřeným bitím. Zahrnuje pulzní magnetická pole, která zrychlují plazmu do komory, kde se částice srazí a vytvářejí fúzi. Funguje to, ale bylo to brzy odmítnuto, protože má tendenci uniknout na koncích.

To, co by energetický inženýr považoval za vadu, raketový inženýr považuje za funkci.

Pulsar Fusion

V DDFD je tento únik ve skutečnosti požadován, protože se používá pro tah. Kromě toho není potřeba hodně z Tokamak Gear, protože se nepoužívá k generování tepla, nemusí reakci udržovat neurčitou a ani nepotřebuje téměř tolik stínění.

Je to proto, že Sunbird používá to, co se nazývá aneutronická fúze. Namísto spojování deuteria a tritia k výrobě helia a neutronů používá Sunbird směs deuteria a helia-3. Pro matematicky smýšlející a masochistiku, která je vyjádřena vzorcem D+3He → 4He (3,6 mev)+P+(14,7 mev). Přeloženo to znamená, že deuterium a helium-3 pojistka za vzniku stabilního izotopového helia-4, spoustu energie, alfa částice a pozitivně nabitý proton. V praxi existuje mnoho méně neutronů a plazma, která lze použít pro raketovou tah. Pozitivní náboj protonů znamená, že plazma může být snadno kontrolována.

To může znít trochu jako iontové trysky a varianty používané na dnešních hlubokých vesmírných misích a těch, které staví Pulsar Fusion, ale je zde obrovský rozdíl v měřítku, jako je porovnání ventilátoru Dyson provolené místnosti s motorem ultrafanského proudu Rolls-Royce.

Sunbird používá konvergující pár plazmatických toků omezených proprietární technologií, o které Pulsar Fusion opravdu nechce mluvit. To vše je masivní zjednodušení založené na neúplných znalostech, ale výslech je, že pokud to může Pulsar Fusion přimět, aby to fungovalo, má velmi vážné důsledky pro budoucnost kosmického cestování.

Největší věc je, že sluneční pták kombinuje vysoký tah s vysokým specifickým impulsem, což je míra účinnosti rakety. Čím vyšší je počet, tím větší je účinnost. Například chemická raketa může generovat milion liber síly, ale její specifický impuls, měřený v tom, kolik sekund trvá konzumovat jednotku paliva, je pouze 500 sekund.

To znamená hodně tahu, ale jen na krátkou dobu. Elektrický pohonný systém, jako je ion nebo hala, má specifický impuls až 5 000 sekund, ale tah pouze asi ekvivalentní hmotnosti listu nebo papíru nebo mince. Rakety využívající jaderné štěpení dělají lépe než chemické rakety se specifickým impulsem až 900 sekund, i když tah na experimentální varianty dosáhl pouze pouhých 75 000 lb.

Na druhé straně je Sunbird trochu překvapivý – alespoň na papíře. Jeho specifický impuls je až 15 000 sekund, což je trojnásobek iontového pohonu. Tah? Ne tolik na současných testovacích vizích pouze při 2,2 lb, ale teoretický limit je v rozmezí milionů liber.

Dlouhý příběh krátký: Sunbird kombinuje velmi vysokou účinnost s velmi vysokým tahem. Jo, a že plazma vystřelující z motoru může být procházena magnetohydrodynamickou cívkou za vzniku 2 MW elektřiny. To je docela dobré, vzhledem k tomu, že nejsilnějším systémem je v současné době solární pole na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS), která spravuje 120 kW.

Sluneční migrační přenosové vozidlo, jak se nazývá kompletní balíček, je modulární systém, který je navržen tak, aby působil spíše jako remorkér než integrovaný raketový motor, který je součástí kosmické lodi. Je navržen tak, aby byl umístěn na oběžné dráze na palivové mateřské lodi. Podle potřeby může ukotvit ve skupinách s jiným řemeslem a působit jako druh super high-tech kosmického přívěsného motoru. S jeho větším tahem a účinností by to mohlo zkrátit dobu cestování na Mars na pouhé tři měsíce a na Pluto na pouhé čtyři roky.

Sunbird by také mohl potenciálně pohánět mnohem větší užitečná zatížení a poskytnout jim nereeared o energetických hladinách pro dlouhodobé mise do hlubokého prostoru. Nemluvě o tom, že každý sluneční pták je opakovaně použitelný a může být umístěn nejen na oběžné dráze Země, ale kolem měsíce a dalších planet podle potřeby.

Tato technologie je v současné době vyvíjena pomocí Pulsar Fusion pomocí vakuových testovacích komor, které jsou velikostí dvoupodlažního sběrnice. Letos se očekávají demonstrace Země Sunbird s testy na oběžné dráze klíčových komponent v roce 2027.

„Očekávám, že od dnešního dne je Sunbird již úzce analyzován našimi globálními konkurenty,“ řekl Dinan. „Pulsar si vybudoval pověst pro dodávání skutečné technologie – nejen koncepty. Nedávno jsme si nedali jednu, ale dvě z největších komor pro testování vesmírného pohonu ve Velké Británii, ne -li ne celou Evropu. Pulsar je nyní mezinárodním kosmickému pohonu, která testuje powerhouse, a my máme ambiciózní plány na rychlé rozšíření.

Zdroj: Pulsar Fusion