Интересные космические проекты, ч.3

wim_winter — 31.03.2021 Третий проект, с которым я хотел бы вас познакомить, называется Fusion Driven Rocket (FDR) и развивается усилиями лаборатории динамики плазмы университета штата Вашингтон в Редмонде. Они также получили грант НАСА и уже прошли две его фазы, то есть работа продвинулась довольно-таки далеко. Вот здесь отчеты - по первой фазе и по второй.
Проект довольно интересный. Он немного похож на описанный ранее PuFF, но если там мишень из смеси дейтерия и трития помещалась на литиевый конус, то здесь происходит нечто куда более хитроумное.



Как видно на схеме, сначала формируется FRC-плазмоид. FRC здесь означает Field Reversed Configuration – относительно новая, реализованная в 90-х годах процедура получения плотных плазменных сгустков. Сама процедура заключается в том, что мы закручиваем верхний цилиндрический слой плазмоида таким образом, что создаваемое им магнитное поле формирует ловушку – плазмоид удерживает сам себя. Сейчас на использовании этой идеи развиваются несколько проектов по созданию термоядерных реакторов – путем всякого рода ухищрений типа поддержания раскручивания внешнего слоя при помощи нейтральных пучков время удержания стабильного плазмоида удалось увеличить до десятков миллисекунд, что очень и очень неплохо даже в сравнении с токамаками.

Эта схема имеет перед токамаками несколько преимуществ. Например, она не имеет ограничений на использование давления магнитного поля, плюс позволяет спокойно работать на реакциях типа слияния бора и водорода, а это очень здорово, так как такая реакция порождает существенно меньший поток нейтронов, губительных для любого оборудования, к тому же бор-11 и водород не радиоактивны, в отличие от трития.

Итак, работа двигателя начинается с формирования FRC-плазмоида, который летит вдоль магнитного поля в сторону сопла. Одновременно с этим из формирующих катушек вылетают плоские, длинные и тонкие ленты, которые встречаются с плазмоидом и под действием его магнитного поля оборачиваются вокруг него, формируя проводящую оболочку. Все то же самое магнитное поле порождает электрический ток, протекающий по оболочке, возникает сила Лоренца, которая сжимает получившийся «пирожок» до значений, которые запускают термоядерную реакцию.



Тонкость этой схемы заключается в том, что оболочка тут является не только частью мишени, обеспечивающей ее сжатие и запуск реакции синтеза. Попадая практически в центр микротермоядерного взрыва она испаряется, образуя облако ионизированной плазмы, которое выталкивается из магнитного сопла обеспечивая увеличение тяги. Иными словами, эти металлические полосы играют еще и роль топлива. Полосы эти делаются из лития или алюминия – их свойства в этом смысле более менее похожи, но у лития лучше поглощающие способности.

При выбросе расширяющейся плазмы из магнитного сопла возможно снятие с него весьма нехилого импульса напряжения, который может быть использован для перезаряда, например, инициирующих конденсаторов.

Отличительной особенностью предложенной схемы является выбор максимально консервативных и проверенных решений. Авторы практически не закладываются на развитие тех или иных элементов. Конденсаторы берутся такие, какие есть сейчас, то же самое относится к солнечным панелям и т.п.

Тем не менее, получаются довольно хорошие параметры двигателя – 5000 с удельного импульса при неплохой и, главное, управляемой тяге. Кроме того, у этой схемы заявлено весьма крутое массовое совершенство - 0,38 кг/кВт для "форсированной схемы" - полет на Марс за 30 суток.



Вообще, проект выглядит довольно хорошо проработанным, во всяком случае с теоретической точки зрения. Советую почитать отчет – там они рассмотрели буквально все, в том числе – довольно подробно расписали возможности по достижению Марса для различных траекторий. Вызывает уважение и довольно большой объем экспериментальных данных, они касаются как получения FRC-плазмоидов, так и отработке их «обертывания».

Будет очень любопытно понаблюдать за его развитием – насколько я понимаю, работа продолжается и вопрос о проверке идей в космосе стоит на повестке дня.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив