Расчет удельного импульса ядерной тепловой ракеты использует 1 а.е.м., это неправильно?

Судя по параметрам из статьи о ядерной тепловой ракете в Википедии , это, кажется, рисует несколько шаткое мировоззрение. Рассмотрим эти цитаты:

Текущие (2010 г.) эталонные конструкции с тягой 25 000 фунтов (NERVA-производные ракеты или NDR) основаны на Pewee и имеют удельный импульс 925 секунд .

а также

Тепловыделяющие элементы ядерной тепловой ракеты с твердой сердцевиной вряд ли будут распространяться на большую площадь, поскольку элементы рассчитаны на очень высокие температуры (до 3500 К ) и высокое давление (до 200 атм).

Я серьезно сомневаюсь, что какие-либо из этих фактических параметров реалистичны, но это не важно, я просто хочу поговорить о них в академическом смысле. Думаю, я понимаю общую идею того, как температуру можно превратить в конкретный импульс:

3 2 к Т знак равно 1 2 м в 2

я с п знак равно 3 к Т м грамм

Если я использую указанную выше температуру, я могу воспроизвести их удельный импульс. Вроде так , а гугл выдает 950 секунд. Я уверен, что есть некоторые другие факторы, которые могли бы легко уменьшить это значение на 25. Но чтобы получить это, мне пришлось подключить м знак равно 1  аму .

Это явно не может быть правильным! Ядерная тепловая ракета нагревает криогенный водород для производства газообразного водорода , двухатомного газа с формулой ЧАС 2 , нет ЧАС 1 . Молекулярная масса двухатомного газа, очевидно, 2  аму , и нет никакого способа получить этот конкретный импульс (или что-то близкое), используя эту массу.

Так что же здесь происходит? Демонстрировали ли инженеры НАСА в 60-х годах, что нагревание газообразного водорода приведет к диссоциации молекулы, или какой-то школьник вслепую подставил числа в уравнение, не задумываясь?

Ответы (2)

Да

они рассматривали диссоциацию водорода

Согласно этому источнику :

В предыдущих испытаниях использовалась максимальная температура 2750° K, что меньше расчетной температуры 3000+° K для NCPS. Установка NTREES предназначена для испытаний топливных элементов и материалов в горячем потоке водорода, достигая давления до 1000 фунтов на квадратный дюйм и температуры почти 5000 ° F (2760 ° C) — условия, которые имитируют космические ядерные двигательные установки для обеспечения базовых условий. критически важные для исследовательской группы данные.

В этих условиях водород диссоциирует на атомарный водород.

внешний источник

при 5000°К около 95% молекул в образце водорода диссоциируют на атомы

Ваш первый источник дает температуру почти вдвое меньше вашего второго источника. Как вы думаете, это из-за того, что высокое давление снижает T диссоциации?
@AlanSE да, второй источник - это эксперимент в лаборатории. Высокая температура снижает температуру диссоциации водорода

Часть водорода будет диссоциирована. Для реакционной массы, которая не диссоциирует, а проходит через двигатель в виде двухатомного водорода, кроме трех поступательных степеней свободы, в колебательную и вращательную энергию молекулы водорода вкладывается еще и тепловая энергия. Таким образом, запасенная энергия составляет 6/2 кТ, а не 3/2 кТ, как в первой формуле, которую вы цитируете. (Энергия вибрации и вращения преобразуется в кинетическую энергию выхлопных газов по мере того, как водород охлаждается при расширении через сопло. Однако часть его не преобразуется в кинетическую энергию из-за отсутствия времени. Это известно как «замороженный поток». потери". Потери замерзшего потока зависят от деталей двигателя.)