Впечатление художника, показывающее различные компоненты полностью собранной ядерно-электрической двигательной установки. Фото предоставлено: НАСА
Путешествие на Марс и обратно не для слабонервных. Мы не говорим здесь о днях, неделях или месяцах. Но есть технология, которая могла бы помочь экипажу совершить это путешествие туда и обратно за относительно короткие два года.
Одним из вариантов, который изучает НАСА, является ядерно-электрическая двигательная установка, при которой ядерный реактор производит электричество, которое ионизирует или положительно заряжает, а также электрически ускоряет газообразное топливо, чтобы обеспечить тягу космического корабля.
Исследователи из Исследовательского центра НАСА в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, работают над системой, которая могла бы помочь приблизить ядерно-электрическую двигательную установку к реальности.
Модульные радиаторы для атомных электродвигателей (MARVL) направлены на то, чтобы разбить важнейший элемент ядерно-электрической силовой установки, ее систему отвода тепла, на более мелкие компоненты, которые можно собирать роботизированно и автономно в космосе.
«Таким образом, мы избегаем попыток уместить всю систему в один обтекатель ракеты», — сказала Аманда Старк, инженер по теплопередаче в НАСА в Лэнгли и главный исследователь MARVL. «Это, в свою очередь, позволяет нам немного ослабить дизайн и действительно оптимизировать его».
Облегчение конструкции имеет решающее значение, поскольку, как упомянул Старк, предыдущие идеи предусматривали размещение всей системы ядерно-электрических излучателей под обтекателем ракеты или носовым обтекателем, который закрывает и защищает полезную нагрузку. В полностью разложенном виде радиатор, рассеивающий тепло, будет размером с футбольное поле. Вы можете себе представить, с какой проблемой столкнутся инженеры, аккуратно складывая такую огромную систему в носовую часть ракеты.
Технология MARVL открывает мир возможностей. Вместо того, чтобы упаковывать всю систему в существующую ракету, у исследователей будет возможность отправить части системы в космос наиболее разумным способом, а затем собрать их за пределами планеты.
Проект «Модульные радиаторы в сборе для атомных электродвигателей» (MARVL) направлен на то, чтобы разбить важнейший элемент ядерно-электрической силовой установки, ее систему отвода тепла, на более мелкие компоненты, которые можно собирать роботизированно и автономно в космосе. Это художественная визуализация того, как могла бы выглядеть полностью собранная система. Фото предоставлено: НАСА
В космосе роботы будут соединять пластины радиатора ядерно-электрической двигательной установки, через которые будет течь жидкометаллический теплоноситель, например, натриево-калиевый сплав.
Хотя это по-прежнему представляет собой техническую проблему, это именно та техническая задача, над которой специалисты по космической сборке НАСА в Лэнгли работали десятилетиями. Технология MARVL может стать важной первой вехой. Вместо того, чтобы быть дополнением к существующей технологии, компонент космической сборки будет использовать и влиять на конструкцию самого космического корабля, для которого он предназначен.
«Существующие транспортные средства ранее не рассматривались в процессе проектирования в космосе, поэтому у нас есть возможность сказать: «Мы собираемся построить этот автомобиль в космосе». Как нам это сделать? И как выглядит машина? если мы сделаем это? «Я думаю, что это расширит наши представления о ядерных двигательных установках», — сказала Джулия Клайн, наставник проекта в Исследовательском управлении НАСА в Лэнгли, которая руководила участием центра в разработке Плана технической готовности ядерно-электрических двигателей в качестве предшественника MARVL. Этот план технической готовности был реализован в рамках проекта агентства по созданию космических ядерных двигателей в Центре космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и ключевых результатах исследований.
Управление космических технологий НАСА признало проект MARVL частью Инициативы ранней карьеры и дало команде два года на продвижение этой концепции. Старк и ее товарищи по команде работают с внешним партнером, компанией Boyd Lancaster, Inc., над разработкой системы управления температурным режимом. В команду также входят инженеры-конструкторы радиаторов из Исследовательского центра Гленна НАСА в Кливленде и инженеры по гидродинамике из Космического центра НАСА Кеннеди во Флориде. Через два года команда надеется перенести конструкцию MARVL на небольшую наземную демонстрацию.
Идея роботизированного создания ядерной двигательной установки в космосе стимулирует воображение.
«Один из наших наставников заметил: «Вот почему я хотел работать в НАСА над такими проектами», — сказал Старк, — «и это здорово, потому что мне так повезло участвовать в этом, и я чувствую то же самое».
Дополнительную поддержку MARVL обеспечивает проект агентства «Космическая ядерная двигательная установка». Продолжающиеся усилия проекта продолжают совершенствовать технологии для лунных операций и исследований околоземного пространства, научных миссий в дальний космос и исследований человека с использованием ядерной электрической и ядерной тепловой силовой установки.
