Можно ли запустить ракету с паром, используя ядерный реактор?

Идея состоит в том, чтобы использовать ядерный реактор для превращения воды в пар, перекачивая ее за пределы реакционной камеры через тепловые трубы.

То, что вы описываете, является NTR ( en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_thermal_rocket ), хотя пар является плохой рабочей жидкостью. LH2 намного эффективнее.
Было бы вполне возможно построить двигатель NTR с использованием пара, однако я думаю, что будет сложно запустить что-либо хотя бы с земли, поскольку у NTR характерно низкая тяга по отношению к весу.

Ответы (1)

Могли бы вы сделать ядерную тепловую ракету, используя воду в качестве реакционной массы? Конечно! Люди посмотрели на это, так как было бы неплохо иметь возможность заправлять ракеты в космосе из вещей, которые вы найдете (см. Ядерные тепловые ракеты, использующие местное внеземное топливо ) .

Сможете ли вы стартовать с Земли на такой ракете?

Ну, возможно.

Это того стоило?

Возможно, нет.

Давайте сначала предположим, что у вас может быть ядерная ракета с достаточной тяговооруженностью, чтобы оторваться от земли. Классический дизайн NERVA, возможно, не обладал этим свойством, но такие проекты, как Project Timberwind или DUMBO , оба предполагали, что это возможно ... последний даже предлагал лучшее отношение тяги к весу, чем главные двигатели космического корабля "Шаттл", использующие воду в качестве реакционной массы. Реальная мировая политика отложила эти проекты в долгий ящик (по крайней мере, частично из-за экологических опасений по поводу запуска ядерного реактора открытого цикла в биосфере, в которой мы живем).

В любом случае. Я вытащу кое-что из этого связанного ответа , который может вас заинтересовать. Важным показателем качества ракетного двигателя является « характеристическая скорость »:

с * ∝ Т т М ж

где Т т можно принять за температуру выхлопных газов, а М ж - молекулярная масса газовых частиц в выхлопных газах.

Проблема в том, что ваш выхлоп состоит из больших тяжелых молекул, таких как H 2 O, что ограничивает его скорость. Вы можете противостоять этому, увеличив рабочую температуру, но теперь вы столкнетесь с проблемами плавления двигателя.

Твердотопливная ядерная тепловая ракета имеет температуру в камере, очень похожую на температуру в современной водородно-кислородной ракете, и если ваш НТР работает на воде, то продукты его выхлопа будут такими же, а это означает, что вы получите те же характеристики ракеты. .

У нас нет одноступенчатых ракет LH/LOX. Для вашего водного НТР в конечном итоге потребуется что-то вроде устройства космических челноков из одноразовых ускорителей и массивного бака реактивной массы. Это много опасных ядерных материалов, радиоактивных выхлопов, неиспытанных технологий и огромных затрат ради небольшой выгоды! вместо этого было бы лучше использовать обычную ракету, чтобы отправить в космос высокоэффективную ядерную ракету с малой тягой.

Если бы вы были готовы немного расширить границы правдоподобия, вы могли бы представить NTR с газовым сердечником замкнутого цикла , который мог бы предложить эффективный SSTO при подпитке водой. Может быть. Техника, необходимая для создания такой штуки, прямо сейчас нам не по плечу, и, честно говоря, я ожидаю увидеть работающие термоядерные реакторы и электромагнитные пусковые системы до того, как кто-нибудь построит подобную ядерную лампочку.

Другая проблема заключается в том, что водяной пар высокой температуры вызывает коррозию и будет реагировать с горячим углеродом ( en.wikipedia.org/wiki/Water_gas ), поэтому вы не сможете использовать такие материалы, как графит, в реакторе без защитных покрытий, которые могут важные части реактора в водород и угарный газ, если они выходят из строя.
@ChristopherJamesHuff да, была проделана некоторая работа над NTR с твердым сердечником с недружественным топливом (таким как CO, и я думаю, что CO2 также вреден для графита при правильных обстоятельствах), хотя я не встречал никаких подробностей. Возможно, это одна из тех вещей, от которых отказались как от простого инженерного дела.
CO2 будет окислять C с образованием CO, а CO будет реагировать сам с собой с образованием C и CO2 ( en.wikipedia.org/wiki/Boudouard_reaction ), что эффективно превращает жизненно важные компоненты двигателя в сажу, которая оседает на других жизненно важных компонентах двигателя или выбрасывается. из выхлопа.
Почти наверняка был бы огромный общественный резонанс, если бы было предложено запускать ядерные реакторы в атмосферу на ракетах. Даже радиотермальные генераторы, используемые на таких зондах, как «Кассини», вызвали переполох.
@Slarty, во время запуска Mars 2020 было странно тише ... возможно, общественное мнение смягчается. Гораздо проще возразить против больших НТР, работающих в атмосфере, просто указав, что они на самом деле ничем не лучше приличной обычной ракетной техники. В конце концов, именно поэтому все проекты NTR с высокой тягой были отложены на полку, а альтернативы с низкой тягой для дальнего космоса хромали немного дольше, прежде чем получить топор.
Верно, но общественное мнение — штука непостоянная, достаточно одного инцидента, чтобы снова все вспыхнуло. Но, как вы говорите, это не идеальная установка для запуска ракеты, так что она мертва в воде.
Можно ли запустить ракету с паром, используя ядерный реактор?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v