С помощью ядерного синтеза полет в космос может занять в 3 раза меньше времени, чем с использованием современных технологий. Исходя из этого, Pulsar Fusion начала строительство самого большого в мире ракетного двигателя на ядерном синтезе. Термоядерная камера длиной 9,8 м достигнет температур выше, чем в центре Солнца, когда она будет запущена в следующем году. Испытания на орбите запланированы на 2027 год.
Pulsar Fusion занимается разработкой ракетных двигателей на основе ядерного синтеза уже около десяти лет. Сейчас компания находится на третьем этапе разработки проекта и планирует провести первые статические испытания уже в следующем году, а испытания на орбите — в 2027 году.
Для достижения тяги, необходимой для старта ракеты, в термоядерной камере должна быть достигнута температура в сотни миллионов градусов — необходимый параметр для реакций ядерного синтеза. Поскольку эти температуры выше, чем в ядре Солнца, камера временно станет самым горячим местом в Солнечной системе.
Энергия, выделяемая термоядерным двигателем, позволяет ракете развивать скорость от 110 до 350 км/с. «Наши нынешние спутниковые двигатели, которые мы производим сегодня на Pulsar, имеют скорость истечения до 40 км/с. С помощью термоядерного синтеза мы надеемся достичь более чем в 10 раз большей скорости», — пояснил Ричард Динан, генеральный директор, в пресс-релизе. Пульсар Фьюжн.
Если все пойдет по плану, Pulsar Fusion может совершить революцию в космических путешествиях. При достигнутой первым аппаратом скорости время полета к Марсу сократится в 3 раза (2-3 месяца вместо 6-8), а до Сатурна и Плутона можно будет добраться за 2 и 4 года соответственно. Для сравнения, путь до Сатурна с сегодняшними технологиями займет около 8 лет, т.е в 4 раза больше. Если технология окажется жизнеспособной, она может развиться в сторону еще более короткого времени полета.
Тяга 100 Ньютонов
В двигателе, разработанном Pulsar Fusion, используется двигатель прямого синтеза (DFD). Это инновационная концепция, которая обеспечивает устойчивую термоядерную энергию за счет использования компактного термоядерного реактора.
Обратите внимание: NASA инвестирует в футуристический телескоп, который будет строить сам себя в космосе.
Вместо преобразования высвобождаемой энергии в электричество заряженные частицы непосредственно создают тягу. Эта особенность делает термоядерный двигатель более эффективным, чем топливные двигатели, поскольку он работает на изотопах. Кроме того, отсутствует полезная нагрузка в виде топлива, которое для традиционных агрегатов может составлять несколько десятков тонн.Двигатель DFD может развивать мощность в мегаваттном диапазоне, обеспечивая тягу от 10 до 101 ньютона. В то же время эта мощность может быть использована для привода космического корабля, куда может быть встроен двигатель. Таким образом, технология может обеспечить исследование космоса на большие расстояния за короткое время, а также невероятно высокое соотношение масс между полезной нагрузкой и топливом.
Компьютерное моделирование показало, что двигатель может привести в движение космический корабль весом около одной тонны на очень высоких скоростях. Реакции синтеза также легче проводить в космосе, чем на Земле, поскольку холод и вакуум в космосе особенно благоприятны.
Однако перед компанией стоит еще серьезная задача — стабилизация реакций в термоядерной камере. По словам Джеймса Ламберта, финансового директора Pulsar Fusion, «задача состоит в том, чтобы научиться сдерживать и удерживать сверхгорячую плазму в электромагнитном поле".
Достижение стабильности путем автоматического обучения
Поведение плазмы более-менее сравнимо с поведением погодной системы, т.е крайне непредсказуемо – особенно при нагреве до сотен миллионов градусов. Фактически магнитогидродинамика и гирокинетика плазмы делают ее особенно восприимчивой к изменениям состояния. «Ученые не могут контролировать турбулентную плазму, потому что, когда она нагревается до сотен миллионов градусов, реакция просто останавливается», — объясняет Динан.
Как и в случае с Солнцем, ядерный синтез заключается в удержании сверхгорячей плазмы в мощном электромагнитном поле. Трудность термоядерного синтеза заключается в стабилизации этой плазмы в электромагнитном поле, которое одновременно и колоссально, и ограничено очень малой площадью, и на длительное время. Этот этап необходим для того, чтобы образовавшаяся плазма высокой плотности обеспечивала необходимую мощность двигателя.
Чтобы решить эту проблему, инженеры Pulsar Fusion использовали машинное обучение для определения оптимальных параметров стабилизации. Для этого они сначала получили данные от реактора Princeton Reverse Field Configuration (PFRC) и интегрировали их в компьютерное моделирование, чтобы лучше предсказать поведение плазмы в условиях электромагнитного удержания. PFRC является одним из серии экспериментов по физике плазмы, направленных на оценку оптимальной конфигурации самых мощных термоядерных реакторов. Технология специально предназначена для использования в двигателях DFD.
Помимо космических полетов, технология Pulsar Fusion может использоваться в некоторых современных экспериментальных системах ядерного синтеза.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: При использовании ядерного синтеза полет в космос может занимать в 3 раза меньше времени, чем при использовании современных технологий.