Reeds in die vroeë stadiums van die ontwikkeling van die vuurpyl- en ruimtebedryf verskyn die eerste voorstelle vir die gebruik van verskillende kerntegnologieë. Verskeie tegnologieë en eenhede is voorgestel en uitgewerk, maar slegs sommige het die werklike werking bereik. In die toekoms word die bekendstelling van fundamenteel nuwe oplossings verwag.
Die eerste in die ruimte
In 1954 is die eerste radio -isotoop termo -elektriese generator (RTG of RTG) in die VSA geskep. Die hoofelement van 'n RTG is 'n radioaktiewe isotoop wat natuurlik verval met die vrystelling van termiese energie. Met behulp van 'n termoelement word termiese energie omgeskakel in elektriese energie wat aan verbruikers verskaf word.
Die grootste voordeel van die RTG is die moontlikheid van langdurige werking met stabiele eienskappe en sonder onderhoud. Die lewensduur word bepaal deur die halfleeftyd van die geselekteerde isotoop. Terselfdertyd word so 'n kragopwekker gekenmerk deur lae doeltreffendheid en uitsetvermoë, en benodig dit ook biologiese beskerming en toepaslike veiligheidsmaatreëls. RTG's vind egter toepassing op 'n aantal gebiede met spesiale vereistes.
In 1961 in die VSA is 'n RTG van die SNAP 3B-tipe geskep met 96 g plutonium-238 in 'n kapsule. In dieselfde jaar het die Transit 4A -satelliet, toegerus met so 'n kragopwekker, in 'n wentelbaan gegaan. Dit het die eerste ruimtetuig in die baan van die aarde geword wat kernsplitsingsenergie gebruik het. In 1965 het die USSR die Kosmos-84-satelliet gelanseer, sy eerste Orion-1 RTG-toestel met behulp van polonium-210.
Daarna het die twee supermoondhede aktief RTG's gebruik om ruimtetegnologie vir verskillende doeleindes te skep. Byvoorbeeld, 'n aantal Mars -rovers in die afgelope dekades is aangedryf deur die verval van radioaktiewe elemente. Net so word die kragtoevoer van missies wat van die son af wegbeweeg, voorsien.
Vir meer as 'n halwe eeu het RTG's hul vermoëns op 'n aantal gebiede bewys, insluitend in die ruimtebedryf, hoewel hulle 'n gespesialiseerde hulpmiddel vir spesifieke take gebly het. In so 'n rol dra radio -isotoopopwekkers egter by tot die ontwikkeling van die bedryf, navorsing, ens.
Kernraket
Kort na die aanvang van ruimteprogramme het die voorste lande begin om die kwessie van die skep van 'n kernraketmotor uit te werk. Verskillende argitekture is voorgestel met verskillende werksbeginsels en verskillende voordele. Byvoorbeeld, in die Amerikaanse projek Orion is 'n ruimtetuig voorgestel wat 'n skokgolf van kernkragkoppe met 'n lae krag gebruik om te versnel. Daar is ook ontwerpe van 'n meer bekende voorkoms uitgewerk.
In die vyftiger- en sestigerjare het NASA en verwante organisasies die NERVA -motor (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) ontwikkel. Die belangrikste komponent daarvan was 'n oop siklus kernreaktor. Die werkvloeistof in die vorm van vloeibare waterstof moes uit die reaktor verhit word en deur die spuitstuk gegooi word, wat stootkrag veroorsaak. 'N Kernmotor van hierdie aard was beter as die ontwerpprestasie van tradisionele chemiese brandstofstelsels, hoewel dit gevaarliker was in werking.
Die NERVA -projek is op die proef gestel van verskillende komponente en die hele samestelling. Tydens die toetse is die enjin 28 keer aangeskakel en amper 2 uur gewerk. Die eienskappe is bevestig; daar was geen noemenswaardige probleme nie. Die projek is egter nie verder ontwikkel nie. Aan die begin van die sestiger- en sewentigerjare is die Amerikaanse ruimteprogram ernstig ingekort en is die NERVA -enjin laat vaar.
In dieselfde tydperk is soortgelyke werk in die USSR uitgevoer. 'N Beloftevolle projek het voorgestel dat 'n enjin met 'n reaktor gebruik word wat die werkvloeistof in die vorm van vloeibare waterstof verhit. In die vroeë sestigerjare is 'n reaktor vir so 'n enjin geskep, en later is begin met die res van die eenhede. Die toets en ontwikkeling van verskillende toestelle het lank voortgegaan.
In die sewentigerjare het die voltooide RD-0410-enjin 'n reeks vuurtoetse geslaag en die hoofkenmerke bevestig. Vanweë die hoë kompleksiteit en risiko's is die projek egter nie verder ontwikkel nie. Die huishoudelike vuurpyl- en ruimtebedryf het steeds 'chemiese' enjins gebruik.
Ruimte sleepbote
In die loop van verdere navorsings- en ontwerpwerk in die Verenigde State en in ons land het hulle tot die gevolgtrekking gekom dat dit nie goedkoop is om enjins van die NERVA- of RD-0410-tipe te gebruik nie. In 2003 het NASA begin met die toets van 'n fundamenteel nuwe argitektuur vir 'n ruimtetuig met 'n kernkragsentrale. Die projek het die naam Prometheus gekry.
Die nuwe konsep het die konstruksie van 'n ruimtetuig voorgestel met 'n volwaardige reaktor aan boord, wat elektrisiteit verskaf, sowel as 'n ioonstraal-enjin. So 'n apparaat kan van toepassing wees op langafstandnavorsingsopdragte. Die ontwikkeling van "Prometheus" was egter baie duur, en die resultate word eers in die verre toekoms verwag. In 2005 is die projek gesluit weens 'n gebrek aan vooruitsigte.
In 2009 het die ontwikkeling van 'n soortgelyke produk in Rusland begin. Die "Transport and Power Module" (TEM) of "space sleep" sal 'n kernkragaanleg van 'n megawatt-klas ontvang, tesame met 'n ID-500-ioon-enjin. Daar word voorgestel dat die ruimtetuig in 'n baan om die aarde saamgestel word en gebruik word vir die vervoer van verskillende vragte, die versnelling van ander ruimtetuie, ens.
Die TEM -projek is baie kompleks, wat die koste en tydsberekening daarvan beïnvloed. Boonop was daar talle organisatoriese probleme. Nietemin, teen die middel van die tiende, is individuele komponente van die TEM uitgehaal vir toetsing. Die werk gaan voort en kan in die toekoms lei tot die ontstaan van 'n regte "ruimtetuig". Die konstruksie van so 'n apparaat word beplan vir die tweede helfte van die twintigerjare; ingebruikneming - in 2030
By gebrek aan ernstige probleme en die tydige uitvoering van alle planne, kan die TEM die wêreld se eerste produk van sy klas word wat in diens geneem word. Terselfdertyd is daar 'n sekere tydsduur, terwyl die moontlikheid van tydige voorkoms van mededingers uitgesluit word.
Perspektiewe en beperkings
Kerntegnologieë is van groot belang vir die vuurpyl- en ruimtevaartbedryf. In die eerste plek kan kragsentrales van verskillende klasse nuttig wees. RTG's het reeds aansoek gevind en is in sommige gebiede stewig gevestig. Vanweë hul groot afmetings en massa word volwaardige kernreaktors nog nie gebruik nie, maar daar is reeds ontwikkelings op skepe met sulke toerusting.
Die leidende ruimte- en kernmagte het etlike dekades lank 'n aantal oorspronklike idees uitgewerk en getoets, hul lewensvatbaarheid bepaal en die belangrikste toepassingsgebiede gevind. Sulke prosesse duur tot vandag toe voort en sal waarskynlik binnekort nuwe resultate van praktiese aard gee.
Daar moet op gelet word dat kerntegnologieë nie wydverspreid in die ruimtesektor geword het nie, en dit is onwaarskynlik dat hierdie situasie sal verander. Terselfdertyd blyk dit op sekere gebiede en projekte nuttig en belowend te wees. En dit is in hierdie nisse dat die beskikbare potensiaal reeds verwesenlik word.
