Doğrudan Fusion Drive - Direct Fusion Drive

Princeton alanı tersine çevrilmiş konfigürasyonun bir dönen manyetik alan darbesi (PFRC 2 ) test sırasında cihaz

Doğrudan Fusion Drive (DFD) kavramsal bir düşük radyoaktivite, nükleer füzyon roket motoru ikisini de üretmek için tasarlandı itme ve gezegenler arası uzay aracı için elektrik gücü. Konsept şuna dayanmaktadır: Princeton ters çevrilmiş konfigürasyon reaktörü 2002 yılında Samuel A. Cohen tarafından icat edildi ve şu anda modelleniyor ve deneysel olarak test ediliyor Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı ABD Enerji Bakanlığı tesisidir ve Princeton Satellite Systems tarafından modellenmiş ve değerlendirilmiştir. 2018 itibariyle konsept, Faz II'ye taşındı[açıklama gerekli ] tasarımı daha da ilerletmek için.

Prensip

Direct Fusion Drive (DFD), bir elektrik üretim adımından geçmeden füzyondan itme kuvveti üretme kabiliyetiyle adlandırılan, füzyonla çalışan kavramsal bir uzay aracı motorudur. DFD, yeni bir manyetik hapsetme ve ısıtma sistemi kullanır. helyum-3 (He-3) ve döteryum (D), yüksek özgül güç, değişken itme ve özel dürtü ve düşük radyasyonlu bir uzay aracı tahrik sistemi üretmek için.[1] Füzyon ne zaman olur? atom çekirdeği bir tür sıcak (100 keV veya 1.120.000,00 K) içeren plazma, elektronları ve iyonları içeren elektrik yüklü parçacıkların bir koleksiyonudur, birleşir (veya sigorta ) birlikte, muazzam miktarda enerji açığa çıkarır. DFD sisteminde, plazma doğrusal bir solenoid bobinin içindeki simit benzeri bir manyetik alan içinde hapsedilir ve dönen bir manyetik alan tarafından füzyon sıcaklıklarına kadar ısıtılır.[1] Plazmadan yayılan Bremsstrahlung ve senkrotron radyasyonu yakalanır ve iletişim, uzay aracı istasyonlarının tutulması ve plazmanın sıcaklığının korunması için elektriğe dönüştürülür.[2] Bu tasarım, özel olarak şekillendirilmiş bir Radyo dalgaları Plazmayı ısıtmak için (RF) "anten".[3] Tasarım ayrıca şarj edilebilir bir pil veya döteryum DFD'yi başlatmak veya yeniden başlatmak için oksijen yardımcı güç ünitesi.[1]

Yakalanan yayılan enerji, bor içeren bir yapıda plazmanın dışında akan bir He-Xe sıvısına 1.500 K (1.230 ° C; 2.240 ° F) kadar ısıtır. Bu enerji kapalı bir döngüden geçirilir Brayton çevrimi jeneratör, bobinlere enerji vermek, RF ısıtıcıyı çalıştırmak, bataryayı şarj etmek, iletişim ve istasyon tutma işlevlerinde kullanılmak üzere elektriğe dönüştürür.[1] Kenar plazma akışına itici eklenmesi değişken itme ve belirli bir dürtü, kanalize edildiğinde ve bir manyetik nozul; nozuldan geçen bu momentum akışı ağırlıklı olarak iyonlar manyetik nozül boyunca ve ötesine genişledikçe ve böylece bir iyon itici.[1]

Geliştirme

Deneysel araştırma cihazının yapımı ve ilk operasyonlarının çoğu ABD Enerji Bakanlığı tarafından finanse edildi. Son çalışmalar - Aşama I ve Aşama II - finanse edilmektedir. NASA Gelişmiş Kavramlar Enstitüsü (NIAC) programı.[3] Konsept üzerine bir dizi makale 2001 ve 2008 yılları arasında yayınlandı; ilk deneysel sonuçlar 2007'de bildirildi. 2012'de başlayarak uzay aracı görevleriyle ilgili çok sayıda çalışma (Faz I) yayınlandı. 2017'de ekip, "Bu yöntemle elektron ısıtma çalışmaları teorik tahminleri ve iyon ısıtmayı ölçmek için deneyleri aştı ikinci nesil makinede devam ediyor. "[1] 2018 itibariyle konsept, tasarımı daha da ilerletmek için Faz II'ye geçti.[4][5] Tam boyutlu birim yaklaşık 2 m çapında ve 10 m uzunluğunda olacaktır.[6]

Stephanie Thomas, Princeton Satellite Systems'in başkan yardımcısı ve aynı zamanda Direct Fusion Drive'ın Baş Araştırmacısıdır.[7]

Öngörülen performans

Analizler, Direct Fusion Drive'ın 5-10 arasında üreteceğini öngörüyor Newton[1] her biri için itme MW üretilen füzyon gücünün,[5] Birlikte özgül dürtü (BENsp) yaklaşık 10.000 saniye ve 200 kW elektrik gücü olarak kullanılabilir.[4] Füzyon gücünün yaklaşık% 35'i itme gücüne,% 30'u elektrik gücüne,% 25'i ısınmaya gider ve% 10'u RF ısıtma için yeniden dolaştırılır.[1]

Modelleme, bu teknolojinin, yaklaşık 1.000 kg (2.200 lb) kütleye sahip bir uzay aracını potansiyel olarak Plüton 4 yıl içinde.[4] DFD, tek bir entegre cihazda hem güç hem de tahrik sağladığından, aynı zamanda varışta yüklere 2 MW kadar güç sağlar ve cihaz seçimi için seçenekleri genişletir, lazer / optik iletişim,[1][4] ve hatta yörüngeden iniş aracına 50 kW'a kadar güç aktarın. lazer 1080 nm dalga boyunda çalışan ışın.[1]

Tasarımcılar, bu teknolojinin gezegensel görevlerin bilim kapasitesini kökten genişletebileceğini düşünüyor.[4] Bu ikili güç / itme teknolojisinin bir Plüton yörünge ve iniş görevi,[1][4] bir bütünleşme yanı sıra Orion uzay aracı taşımak için mürettebatlı Mars görevi nispeten kısa sürede[8][9] (Mevcut teknoloji ile 9 yerine 4 ay).[6]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b c d e f g h ben j k Füzyon Özellikli Plüton Yörünge Aracı ve İniş - Faz I Nihai Raporu. (PDF) Stephanie Thomas, Princeton Uydu Sistemleri. 2017.
  2. ^ [1]. Yosef S. Razin, Gary Pajer, Mary Breton, Eric Ham, Joseph Mueller, Michael Paluszek, Alan H. Glasser, Samuel A. Cohen. Acta Astronautica. Cilt 105, Sayı 1, Aralık 2014, Sayfalar 145-155. doi:10.1016 / j.actaastro.2014.08.008.
  3. ^ a b Doğrudan Fusion Drive Dörtlü Grafik. Princeton Uydu Sistemleri. Erişim: 18 Temmuz 2018.
  4. ^ a b c d e f Hall, Loura (5 Nisan 2017). "Füzyon Özellikli Pluto Yörünge Aracı ve İniş Aracı". NASA. Alındı 14 Temmuz, 2018.
  5. ^ a b Nükleer ve Gelecekteki Uçuş Tahrik Sistemi - Doğrudan Füzyon Tahrikinin İtme Modelini Oluşturma. Stephanie J. Thomas, Michael Paluszek, Samuel A. Cohen, Alexander Glasser. 2018 Ortak Tahrik Konferansı, Cincinnati, Ohio. doi:10.2514/6.2018-4769
  6. ^ a b Direct Fusion Drive (DFD) Uzay Yolculuğunda Nasıl Devrim Yapacak?. Zain Husain, Kahverengi Uzaylı. 1 Ekim 2016.
  7. ^ Direct Fusion Drive teknik animasyonu. Princeton Uydu Sistemleri. 18 Temmuz 2018'de erişildi.
  8. ^ Direct Fusion Drive to Mars - Bir FISO Konuşması. Princeton Uydu Sistemleri. 8 Ağustos 2013. Erişim: 18 Temmuz 2018.
  9. ^ Fusion Power ile Mars'a mı gidiyorsunuz? Olabilirdi. Michael D. Lemonick, Zaman. 11 Eylül 2013.

Dış bağlantılar