Неверно ли объяснение BBC о ядерном тепловом электродвигателе?

В новом материале BBC News «Новая технология двигателя, которая может быстрее доставить нас на Марс» говорится:

После того, как Orion будет подключен к транспортному средству, ядерная электрическая ракета будет использоваться для доставки капсулы экипажа и транспортного модуля на Марс, где они соединятся с марсианским орбитальным аппаратом и посадочным модулем, ожидающими на орбите Марса.

В ядерной тепловой электроракете небольшой ядерный реактор нагревает жидкий водород. Газообразная форма элемента расширяется и выбрасывается из двигателя.

«Если мы сможем сократить время перехода [на Марс] на 30–60 дней, это уменьшит воздействие радиации на экипаж», — говорит г-н Кэссиди. «Мы рассматриваем ядерную тепловую энергию как ключевую технологию, потому что она может обеспечить более быстрое время транзита».

Дейл Томас вместе с UAH заключил контракт с NASA на разработку космической ракеты с ядерным тепловым двигателем. Он считает, что ядерная термоэлектрическая технология является наиболее близкой к готовой к использованию новой технологией двигателей.

«По некоторым траекториям, которые мы проходим в моей лаборатории, мы можем сократить время перехода до трех месяцев, что все еще очень долго, но это примерно треть времени, которое требуется химическому двигателю, чтобы добраться туда», — говорит он. .

Насколько я понимаю, описание «... небольшой ядерный реактор нагревает жидкий водород. Газообразная форма элемента расширяется и выбрасывается из двигателя». является «нормальной» ядерной силовой установкой и на самом деле не использует электричество.

Я думаю, что в ядерном тепловом электродвигателе ядерный источник тепловой энергии будет использоваться для производства электричества, которое затем будет использоваться для ионизации и электростатического ускорения реакционной массы, а не полагаться на расширение внутри сопла для создания тяги. При том же количестве электроэнергии это принесло бы гораздо большую отдачу, хотя источники питания и катушки, используемые для поддержания плазмы, могут быть огромным штрафом за вес.

Вопрос: ошибается ли Би-би-си (опять ?) или, возможно, я ошибаюсь, и ядерный источник тепла используется для производства электричества, которое затем используется для нагревания водорода, чтобы он расширялся через сопло?


1 , 2 , у первого все еще есть проблемы, второй BBC быстро исправила, и я соответственно исправил.

Тот факт, что они используют H вместо Xe, должен быть намеком на то, что это не чисто ионный двигатель...
@Antzi, так как это теоретический дизайн, могут происходить и другие вещи. Из импульсного аргумента вы хотите получить ион с наименьшим отношением массы к заряду, и протоны превзойдут Xe. + 1 с коэффициентом 131 в пересчете на удельный массовый импульс при заданном ускоряющем напряжении. Я где-то писал об этом в каком-то посте, но сейчас не могу найти.
@Antzi Я забыл закончить эту мысль: «Но из аргумента о потенциале ионизации ксенон предпочтительнее, потому что 1) водороду в качестве H2 требуется 1/2 от 4,5 эВ для каждого обнаженного нейтрального H, а затем отдельно 13,6 эВ для его ионизации, тогда как Xe является одноатомным и для ионизации требуется всего 12,1 эВ. Для сравнения, одноатомному ему требуется 24,6 эВ для ионизации, и он захочет быстро украсть электрон почти из всего, к чему прикасается, прежде чем его можно будет извлечь ».
@Antzi Если у них есть ядерная энергия вместо солнечной, у них может быть избыток доступной электроэнергии, и поэтому более легкая, менее эффективная, но более мощная радиочастотная система может ионизировать водород, который всегда является наиболее желательной реакционной массой. ионизированные атомы при заданном высоком напряжении с точки зрения импульса. Не знаю насчет реактивности ионов с материалом сетки...

Ответы (1)

Приведенное описание соответствует ядерной тепловой ракете типа NERVA /Timberwind , но оно также применимо к более сложному гибридному ядерно-теплоэлектрическому двигателю, описанному ниже на этой странице.(раздел под названием «Настоящий гибрид»). В этой схеме водород совершает два прохода через реактор: на первом проходе он нагревается для привода турбины для выработки электроэнергии, а на втором проходе нагревается и выбрасывается через сопло, как в обычном НТР, но там электромагнитный. кольцо акселератора для дальнейшего ускорения выхлопа, более или менее, как вы догадались. Согласно этой записи, часть NTR двигателя достигла удельного импульса за 800 с, а электрический ускоритель увеличил его до более чем 1000 с. Тягово-весовое отношение будет в области NTR, а не в области ионных двигателей.

Однако я не уверен, что это та технология, над которой работает UAH. В этом гривневом пресс-релизе, похоже, речь идет о возне с составом топлива в обычном НТР.

Ошибается ли Би-би-си (снова?) или, возможно, я ошибаюсь, и ядерный источник тепла используется для производства электричества, которое затем используется для нагрева водорода, чтобы он расширялся через сопло?

Описание BBC сильно отредактировано, поскольку оно больше не отличает NTER от NTR, но само по себе оно не является неправильным .

Это не электрический ускоритель, это нагреватель на основе радиочастот, который может нагревать топливо до температуры, превышающей точку плавления любого компонента нагревателя. Кроме того, криогенный водород используется для регенеративного охлаждения холодной стороны теплового двигателя. В целом концепция аналогична space.stackexchange.com/questions/46314/…