Lub sijhawm tshiab ntawm kev tshawb nrhiav qhov chaw tom qab fusion foob pob hluav taws cav

2024 Tus sau: Seth Attwood | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-16 16:06

NASA thiab Elon Musk npau suav ntawm Mars, thiab manned deep space missions will be a reality. Tej zaum koj yuav xav tsis thoob, tab sis niaj hnub foob pob hluav taws ya me ntsis sai dua lub foob pob hluav taws yav dhau los.

Cov dav hlau ceev ceev tau yooj yim dua rau ntau yam laj thawj, thiab txoj hauv kev zoo tshaj plaws kom nrawm yog los ntawm cov foob pob hluav taws nuclear. Lawv muaj ntau yam zoo dua li cov pa roj foob pob hluav taws lossis cov foob pob hluav taws xob hnub ci niaj hnub, tab sis nyob rau hauv 40 xyoo dhau los, Tebchaws Meskas tau tshaj tawm yim lub foob pob hluav taws xob nuclear xwb.

Txawm li cas los xij, nyob rau xyoo tas los no, cov kev cai lij choj hais txog kev mus ncig hauv thaj chaw nuclear tau hloov pauv, thiab kev ua haujlwm ntawm cov foob pob hluav taws tom ntej tau pib.

Vim li cas thiaj xav tau kev ceev?

Thaum thawj theem ntawm kev ya mus rau hauv qhov chaw, yuav tsum muaj lub tsheb tso tawm - nws yuav siv lub nkoj mus rau hauv lub orbit. Cov cav loj no khiav ntawm cov roj hluav taws xob - thiab feem ntau thaum nws los txog rau lub foob pob hluav taws, lawv txhais tau tias. Lawv tsis mus qhov twg los tau sai sai - ib yam li lub zog ntawm lub ntiajteb txawj nqus.

Tab sis thaum lub nkoj nkag mus rau qhov chaw, txhua yam tau nthuav ntau dua. Txhawm rau kov yeej lub ntiajteb txawj nqus thiab nkag mus rau hauv qhov chaw sib sib zog nqus, lub nkoj xav tau kev nrawm ntxiv. Qhov no yog qhov uas nuclear systems tau los ua si. Yog hais tias astronauts xav tshawb nrhiav ib yam dab tsi dhau lub hli los yog ntau tshaj li Mars, lawv yuav tsum maj mam. Lub cosmos loj heev, thiab qhov kev ncua deb yog loj heev.

Muaj ob lub laj thawj vim li cas lub foob pob hluav taws ceev tau zoo dua rau kev mus ncig hauv qhov chaw deb: kev nyab xeeb thiab sijhawm.

Ntawm txoj kev mus rau Mars, astronauts ntsib cov hluav taws xob ntau heev, fraught nrog teeb meem kev noj qab haus huv loj, suav nrog mob qog noj ntshav thiab muaj menyuam. Kev tiv thaiv hluav taws xob tuaj yeem pab tau, tab sis nws hnyav heev thiab lub luag haujlwm ntev dua, yuav tsum muaj kev tiv thaiv muaj zog dua. Yog li ntawd, txoj hauv kev zoo tshaj los txo cov koob tshuaj hluav taws xob yog kom yooj yim mus rau koj lub hom phiaj sai dua.

Tab sis kev nyab xeeb ntawm cov neeg coob tsis yog qhov txiaj ntsig xwb. Qhov dav dav dav dua peb npaj, sai dua peb xav tau cov ntaub ntawv los ntawm kev ua haujlwm tsis muaj neeg siv. Nws siv Voyager 2 12 xyoo kom ncav cuag Neptune - thiab thaum nws ya los ntawm, nws snapped ib co duab zoo kawg. Yog tias Voyager muaj lub cav muaj zog dua, cov duab thiab cov ntaub ntawv no yuav tshwm sim hauv cov kws tshawb fawb hnub qub ntau dua.

Yog li kev ceev yog qhov zoo dua. Tab sis vim li cas cov tshuab nuclear sai dua?

Niaj hnub no systems

Tau kov yeej lub zog ntawm lub ntiajteb txawj nqus, lub nkoj yuav tsum xav txog peb yam tseem ceeb.

Ntiv- dab tsi acceleration lub nkoj yuav tau txais.

Qhov hnyav efficiency- Ntau npaum li cas thrust lub kaw lus tuaj yeem tsim tau rau ib tus nqi roj.

Kev siv zog tshwj xeeb- Lub zog npaum li cas ntawm cov roj muab tawm.

Niaj hnub no, feem ntau cov tshuaj xyaw xyaw yog cov pa roj-fueled foob pob ua ntxaij thiab hnub ci-powered hluav taws xob foob pob hluav taws.

Chemical propulsion systems muab ntau lub zog, tab sis tsis muaj txiaj ntsig tshwj xeeb, thiab roj foob pob hluav taws tsis muaj zog heev. Lub Saturn 5 foob pob hluav taws uas nqa cov neeg nyob hauv lub hli mus rau lub hli xa 35 lab newtons ntawm lub zog ntawm kev tawm mus thiab nqa 950,000 nkas loos (4,318,787 liters) roj. Feem ntau ntawm nws tau nkag mus rau hauv lub foob pob hluav taws mus rau hauv lub orbit, yog li cov kev txwv yog pom tseeb: txhua qhov chaw koj mus, koj xav tau ntau cov roj hnyav.

Electric propulsion systems tsim thrust siv hluav taws xob los ntawm lub hnub ci vaj huam sib luag. Txoj hauv kev zoo tshaj plaws kom ua tiav qhov no yog siv lub teb hluav taws xob kom nrawm ions, piv txwv li, hauv Hall induction thruster. Cov khoom siv no tau siv los ua lub zog satellites, thiab lawv qhov hnyav hnyav yog tsib npaug ntawm cov tshuab tshuaj. Tab sis tib lub sij hawm lawv muab tawm ntau dua thrust - txog 3 newtons. Qhov no tsuas yog txaus kom ceev lub tsheb ntawm 0 mus rau 100 kilometers ib teev nyob rau hauv li ob teev thiab ib nrab teev. Lub hnub yog qhov tseem ceeb ntawm lub zog tsis muaj zog, tab sis qhov ntxiv lub nkoj txav deb ntawm nws, qhov tsis muaj txiaj ntsig nws yog.

Ib qho ntawm cov laj thawj vim li cas cov foob pob hluav taws nuclear tshwj xeeb tau cog lus yog lawv qhov kev siv zog tsis txaus ntseeg. Uranium roj siv nyob rau hauv nuclear reactors muaj lub zog cov ntsiab lus 4 lab lub sij hawm ntawm hydrazine, ib yam tshuaj foob pob ua ntxaij roj. Thiab nws yooj yim dua kom tau txais qee qhov uranium rau hauv qhov chaw tshaj li nws ntau pua txhiab nkas loos roj.

Yuav ua li cas yog traction thiab hnyav efficiency?

Ob txoj kev xaiv nuclear

Rau qhov chaw mus ncig, engineers tau tsim ob lub ntsiab ntawm nuclear systems.

Thawj yog lub cav thermonuclear. Cov tshuab no muaj zog heev thiab muaj txiaj ntsig zoo. Lawv siv lub me me nuclear fission reactor - zoo li cov nyob rau hauv nuclear submarines - kom sov cov pa roj (xws li hydrogen). Cov roj no tau nrawm dua los ntawm lub foob pob hluav taws nozzle los muab kev thawb. NASA cov kws tshaj lij tau suav tias qhov kev mus rau Mars siv lub tshuab thermonuclear yuav yog 20-25% sai dua lub foob pob hluav taws nrog lub tshuab tshuaj.

Fusion cav muaj ntau tshaj li ob npaug ntawm cov tshuaj. Qhov no txhais tau hais tias lawv xa ob zaug lub zog rau tib tus nqi roj - txog li 100,000 Newtons ntawm thrust. Qhov no yog txaus kom ceev lub tsheb mus rau ib tug ceev ntawm 100 kilometers ib teev nyob rau hauv txog ib feem peb ntawm ib tug thib ob.

Qhov thib ob yog lub tshuab hluav taws xob hluav taws xob nuclear (NEPE). Tsis muaj ib qho ntawm cov no tseem tau tsim, tab sis lub tswv yim yog siv lub zog fission reactor los tsim hluav taws xob, uas yuav ua rau lub zog hluav taws xob zoo li Hall motor. Qhov ntawd yuav ua tau zoo heev - kwv yees li peb zaug ntau dua li lub cav fusion. Txij li thaum lub zog ntawm lub tshuab hluav taws xob nuclear loj heev, ob peb lub tshuab hluav taws xob sib cais tuaj yeem ua haujlwm tib lub sijhawm, thiab lub zog thawb yuav tig mus ua cov khoom.

Nuclear foob pob hluav taws lub cev muaj zog yog tej zaum qhov kev xaiv zoo tshaj plaws rau kev ua haujlwm ntev heev: lawv tsis xav tau lub hnub ci zog, muaj txiaj ntsig zoo thiab muab kev txhawb zog siab. Tab sis rau tag nrho lawv qhov kev cia siab, lub zog hluav taws xob nuclear tseem muaj ntau yam teeb meem uas yuav tsum tau daws ua ntej muab tso rau hauv kev ua haujlwm.

Vim li cas tseem tsis muaj nuclear-powered missiles?

Cov tshuab thermonuclear tau kawm txij li xyoo 1960, tab sis lawv tseem tsis tau ya mus rau hauv qhov chaw.

Raws li tsab cai lij choj ntawm xyoo 1970, txhua qhov haujlwm ntawm qhov chaw nuclear raug txiav txim siab cais thiab tsis tuaj yeem mus ntxiv yam tsis muaj kev pom zoo los ntawm ntau lub koomhaum tseemfwv thiab tus thawj tswj hwm nws tus kheej. Ua ke nrog qhov tsis muaj nyiaj txiag rau kev tshawb fawb rau hauv nuclear missile systems, qhov no tau cuam tshuam rau kev txhim kho ntxiv ntawm nuclear reactors siv nyob rau hauv qhov chaw.

Tab sis qhov ntawd txhua yam hloov pauv thaum Lub Yim Hli 2019 thaum Trump cov thawj coj tau tshaj tawm tsab ntawv sau tseg rau thawj tswj hwm. Thaum hais txog kev nyab xeeb siab tshaj plaws ntawm kev xa tawm nuclear, cov lus qhia tshiab tseem tso cai rau kev ua haujlwm nuclear nrog cov khoom siv hluav taws xob tsawg tsawg yam tsis muaj kev cuam tshuam nrog kev pom zoo. Kev lees paub los ntawm lub koom haum txhawb nqa xws li NASA tias lub luag haujlwm yog ua raws li cov lus pom zoo txog kev nyab xeeb yog txaus. Lub luag haujlwm loj nuclear mus dhau cov txheej txheem ib yam li yav dhau los.

Nrog rau qhov kev hloov kho ntawm cov cai no, NASA tau txais $ 100 lab los ntawm 2019 pob nyiaj siv rau kev txhim kho cov tshuab thermonuclear. Lub Chaw Haujlwm Saib Xyuas Kev Tshawb Fawb Txog Kev Tshawb Fawb tseem tab tom tsim lub tshuab thev naus laus zis thev naus laus zis rau kev ua haujlwm ruaj ntseg hauv tebchaws dhau lub ntiaj teb lub ntiaj teb.

Tom qab 60 xyoo ntawm stagnation, nws muaj peev xwm hais tias ib tug nuclear foob pob hluav taws yuav mus rau hauv qhov chaw nyob rau hauv ib xyoo caum. Qhov kev ua tiav zoo kawg no yuav coj mus rau lub sijhawm tshiab ntawm kev tshawb nrhiav chaw. Tus txiv neej yuav mus rau Mars, thiab kev sim kev tshawb fawb yuav ua rau kev tshawb pom tshiab thoob plaws lub hnub ci thiab dhau mus.