Concept de fusée nucléaire conçu.
La structure externe et interne des batteries thermiques isotopiques.
Réacteur nucléaire spatial TOPAZ.
Apollo 14 placé sur la surface lunaire isotope batterie thermique.
Selon Xinhua Nouvelles Agence nouvelles il y a quelques jours, la société a lancé le développement des satellites spatiaux nationaux russes en orbite pour suivre les charger » centrale nucléaire « avec un laser, remise en question. En fait, dans l'espace, l'énergie nucléaire a été largement utilisé, et devrait devenir à l'avenir dans l'espace Détectez la source d'énergie principale.
L'énergie chimique, l'énergie solaire a ses propres limites
Que ce soit transporte des astronautes dans l'espace vaisseau spatial habité de ou différents types de satellites, sondes et autres véhicules aériens sans pilote, sont équipés d'un grand nombre d'équipements électroniques, l'approvisionnement stable et adéquat de l'électricité est essentiel pour le fonctionnement normal de l'engin spatial.
Début engins spatiaux, la plupart de l'utilisation des batteries chimiques comme source d'énergie. Le principe de base de ces produits chimiques et les batteries que nous utilisons dans les batteries de la vie quotidienne, les batteries de téléphone portable, sont fondamentalement les mêmes, capables de l'alimentation continue est pas longtemps quand la puissance de la batterie est épuisée, avec nulle part pour charger le vaisseau spatial devra cesser de fonctionner. notre satellite « Dongfanghong » ne fonctionne que 28 jours dans l'espace, est limité par la puissance de la batterie.
Le vaisseau spatial d'aujourd'hui, orbital travaillent la majeure partie de l'étirement d'un dispositif semblable à la forme comme le vaisseau spatial Shenzhou bien connu, à l'arrière du module de propulsion a une paire de tels «ailes». Est une planche à voile solaire dont la fonction n'est pas de voler, mais de convertir l'énergie solaire en énergie électrique. Avec l'amélioration continue de la technologie de l'énergie solaire, les panneaux solaires sont devenus de plus en plus efficaces et travaillent près de la terre De l'engin spatial, et bien que l'énergie solaire soit inépuisable, mais si vous voulez voler comme Spacefly aux "Horizons" de Pluton et aux "voyageurs" qui volent hors du système solaire, L'énergie solaire n'est pas suffisante pour soutenir le travail des engins spatiaux et, à mesure que la distance au soleil augmente, les rayons du soleil s'affaiblissent et les panneaux solaires génèrent de moins en moins d'électricité.
En fait, la réaction nucléaire interne du soleil provient du fait que le soleil émet de la lumière et de la chaleur et que l'homme a maîtrisé la technologie de l'énergie nucléaire et a établi un certain nombre de centrales nucléaires pour convertir l'énergie nucléaire en énergie électrique. Dans l'espace, l'énergie nucléaire a également été largement utilisée et devrait devenir une source essentielle d'exploration spatiale à l'avenir.
Isotope batterie chaude exploration de l'espace profond de l'alimentation électrique grand public
Les exigences de puissance de l'engin spatial, en plus de fournir une alimentation électrique stable, mais aussi de petite taille, poids léger, peuvent fonctionner de manière fiable sur une longue période de temps, sans défaillance.Pour satisfaire à cette exigence, les États-Unis et l'Union soviétique Deux voies techniques différentes: à l'époque, les Soviétiques miniaturisaient les réacteurs nucléaires utilisés sur les centrales nucléaires terrestres et les équipaient de puissants satellites, tandis que les Américains préféraient les batteries thermiques isotopiques sûres et à structure simple.
principe Isotopique de la batterie thermique est pas compliqué, et sa configuration de base est similaire à un poêle à charbon. batterie de chaleur Isotopique est généralement cylindrique, combustible nucléaire cylindrique intermédiaire, la chaleur peut être produite par la réaction de désintégration spontanée, comme un bloc de combustion de nids d'abeilles. Et isotope pile thermique est capable de convertir la chaleur en énergie électrique combustible déchargé, car l'emballage est généralement pas une paroi extérieure de la pile à combustible. ceci est appelé « thermocouple » désigne une paroi extérieure, constituée d'un matériau semi-conducteur spécial. lorsque le thermocouple lorsque la température n'est pas la même des deux côtés, il peut produire de l'électricité convertir à l'extérieur de l'énergie thermique en énergie électrique. ce phénomène est appelé une tension par la différence de température « effet Seebeck », qui se trouve dans le physicien allemand John Thomas Nommé d'après Seebeck Au fur et à mesure que la désintégration du combustible nucléaire se poursuit, la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule thermique isotopique peut persister, produisant une énergie stable à travers le thermocouple.
Dans la nature, peut produire la désintégration spontanée de l'isotope a beaucoup, ce qui en fait choisi comme l'un de l'isotope combustible nucléaire batterie thermique a également une partie du stress. Tout d'abord, le taux de décroissance de cet élément ne peut pas être trop rapide. Décomposition trop rapide d'éléments en le court laps de temps, il libérera la majeure partie de leur énergie, pas le travail des engins spatiaux de soutien à long terme. en second lieu, doit être suffisamment grande énergie par unité de masse de combustible nucléaire de sorte que le vaisseau spatial ne peut transporter une petite quantité de besoins de combustible nucléaire, qui peut être Troisièmement, le type de rayonnement émis pendant la désintégration du combustible nucléaire devrait être aussi facilement absorbé par le thermocouple que possible.
Les scientifiques suivent après les trois dépistage norme à ce sujet, le plutonium 238 émerger et de devenir la plus grande batterie thermique des isotopes de l'aérospatiale du combustible nucléaire. La demi-vie du plutonium-238 a 87,7 ans, par gramme de plutonium-238 de l'énergie électrique libérée de 0,54 watts, peut rencontrer les deux premiers l'article est plus précieux exigences, au moment de la désintégration du plutonium 238, la quasi-totalité du rayonnement produit facilement absorbé thermocouple α rayons, au lieu de la façon de générer de la force de pénétration relativement forte, pas facilement absorbée thermocouple β rayons. tel , 238 désintégration de rayonnement de plutonium peut être absorbée presque thermocouple lui-même, de sorte que, sans fourniture d'une couche de blindage externe supplémentaire RTG, pour bloquer β risque de rayonnement de rayons à un autre appareil.
Moins d'une source de plutonium 238, et le processus de préparation est plus complexe, et donc coût élevé et une faible productivité. À l'heure actuelle, l'année nationale des États-Unis ne peut produire 1,5 kg de plutonium 238. Toutefois, en raison de ses excellentes propriétés, sont encore incapables de trouver une alternative complète à l'autre Isotopes
Après le 29 Juin 1961, premier satellite de navigation militaire « transit » 4A engins spatiaux à propulsion nucléaire du monde et a lancé avec succès en orbite, la puissance de la batterie de sortie de chaleur isotopique utilise seulement 2,6 watts., La technologie de la batterie thermique Isotope se développer, en plus des numéros « New Vision » et « Voyager » No. mission, a récemment complété a été mentionné précédemment, écrasé dans vaisseau spatial Cassini 'Saturne, autour de vaisseau spatial Galileo Jupiter, atterrissage rover « curieux » comme la surface de Mars, sont également utilisés isotope pile thermique. isotopes sortie de la batterie à la chaleur de celui-ci utilisé peut avoir des centaines de watts à environ un kilowatt de puissance.
En plus de l'alimentation, la batterie parfois utiliser isotope production d'énergie thermique « chaleur perdue », être un véritable « four » à « chauffage » à l'espace arctique dans un vaisseau spatial, les instruments du vaisseau spatial ne sont pas figées dans un film « sauvetage Mars, » l'intrigue, le protagoniste Matt Damon avait aussi une aventure abandonnée creusée sur batterie de voiture thermique isotope Mars, pour vous donner chaud.
Espace énergie nucléaire puissance aérospatiale
Bien que de nombreux avantages isotopes batteries thermiques, mais a aussi ses faiblesses inhérentes. Dans un aspect, plus son efficacité de conversion de puissance, généralement moins de 10% du rayonnement ne soit convertie en énergie électrique. D'autre part, la puissance de sortie maximale en général kilowatt, pour plus des besoins en énergie engin spatial ne fera rien pour aider. de plus, la consommation de combustible nucléaire, isotope puissance de la batterie thermique continuera à diminuer.
L'Union soviétique dans les années 1960 a avec succès conçu et fabriqué l'isotope puissance de la batterie thermique, mais la lutte contre peut-être la nature ethnique désirent une alimentation plus puissante, l'utilisation de l'énergie nucléaire du vaisseau spatial soviétique presque toutes les utilisations du réacteur nucléaire spatial réacteur nucléaire comme un espace étroit version de la centrale nucléaire, est chauffé par la substance de réaction en chaîne de fission nucléaire, de promouvoir le générateur de turbine pour produire de la vapeur. il peut aussi commander le fonctionnement des barres de commande du réacteur à travers le bouchon. sur le sol et la vapeur d'eau est généralement utilisé pour promouvoir turbines différentes, les réacteurs nucléaires sont généralement utilisés machine à vapeur de vapeur de l'espace de métal. soixante du siècle dernier, l'Union soviétique développé avec succès un espace BES-5 réacteurs nucléaires, la puissance de sortie de 3 kilowatts, et ensuite développé une puissance de sortie de 6 kW réacteur TOPAZ .
Alors que les Soviétiques promouvoir avec succès l'espace technologie des réacteurs nucléaires, a également créé accidentellement le premier espace à grande échelle de l'accident nucléaire. BES-5 réacteur a été monté sur un grand nombre de « satellites de surveillance des océans de type radar » (RORSAT). Cette orbite par satellite hauteur de seulement 250 km, utilisé pour faire un « balayage » de la Terre rapide pour surveiller les mouvements des États-Unis Marine. RORSAT lorsqu'un satellite est sur le point d'atteindre la durée de vie, il éjecte son réacteur équipé à 950 km d'altitude apos de aPOS ferroviaires mis au rebut là, abandonné réacteur nucléaire sera toujours flottant dans l'espace, afin d'éviter la contamination nucléaire de la Terre, tandis que le reste du corps sera après que le satellite a perdu le pouvoir et a percuté la Terre sous l'influence de la traînée atmosphérique. Cependant, en Janvier 1978 24, le nom de code « univers 954 » d'un satellite RORSAT emballement n'a pas réussi à éjecter correctement le réacteur à « se défaire piste », mais est tombé à la Terre en même temps que les réacteurs nucléaires, la propagation du combustible nucléaire radioactifs sur le territoire du Canada. Canada Le gouvernement a dû dépenser beaucoup de main-d'œuvre et de ressources pour trouver et enlever des matières radioactives réparties sur des milliers de kilomètres carrés. À cette fin, le Canada et l'Union soviétique Depuis la poursuite internationale, l'Union soviétique tenu de payer 6.041.000 $ des pertes économiques. Après cela, la conception par satellite Union soviétique RORSAT a été modifié, l'installation d'un dispositif de propulsion de secours sur le réacteur, laisse encore la principale défaillance du dispositif de propulsion normal du réacteur est tombé dans la piste. en même temps, face au potentiel de risque d'accident nucléaire de l'espace, le président américain Jimmy Carter a signé un décret interdisant le travail à proximité de la Terre de la NASA utilise de l'énergie nucléaire.
L'utilisation de réacteurs à fission nucléaire, bien qu'il y ait un risque, mais il est actuellement la seule source de la capacité d'énergie nucléaire d'utilisation efficace de l'espace d'un grand nombre de l'avenir, pour transmettre la puissance plus puissant, plus puissant performances de vol de fusée de l'énergie nucléaire, mais aussi compter sur l'espace des réacteurs nucléaires. à l'heure actuelle, l'argument technique plus complète du programme de fusée à propulsion nucléaire est principalement de deux manières. la première est une fusée thermonucléaire, en utilisant la chaleur produite par un réacteur nucléaire, l'hydrogène liquide à partir du réservoir de carburant est chauffé à une température de près de 10 000 degrés Celsius après éjection de promouvoir une fusée d'air fort. à ce stade, non pas comme des fusées d'hydrogène liquide maintenant utilisé comme agir comme carburant, mais seulement agit comme un agent propulseur pour générer l'élan. on estime que, au moment de porter le même poids de propulseur, cette fusée transportant la possibilité d'utiliser que les fusées de carburant chimiques doublent maintenant. Un autre programme de fusée nucléaire plus avancé et efficace, la nouvelle technologie de propulsion électrique et sucé la technologie nucléaire à l'énergie nucléaire pour pousser la fusée ensemble. cette première utilisation de fusée nucléaire Génération de l'ionisation de la chaleur de l'hydrogène liquide et d'autres propulseurs à l'état de plasma.Après cela, réutiliser la puissance du réacteur nucléaire, avec électromagnétique L'accélération du plasma, ce qui énorme poussée due au plasma sous l'action de la force électromagnétique peut être accélérée à des vitesses extrêmement élevées, même proche de la vitesse de la lumière, de sorte que cette fusée peut rapidement obtenir assez d'élan et d'énergie, d'accélérer le Star Trek désiré Vitesse
