परमाणु रॉकेट अवधारणा अवधारणा
आइसोटोप थर्मल बैटरी की बाहरी और आंतरिक संरचना
TOPAZ अंतरिक्ष परमाणु रिएक्टर
अपोलो 14 चंद्रमा की सतह आइसोटोप गर्मी बैटरी पर रखा।
सिन्हुआ समाचार एजेंसी खबर कुछ दिन पहले के अनुसार, कंपनी की कक्षा में रूस राष्ट्रीय अंतरिक्ष उपग्रहों का विकास 'चार्ज एक लेजर के साथ परमाणु ऊर्जा संयंत्र "ट्रैक करने के लिए शुरू की, पूछताछ की जा रही। वास्तव में, अंतरिक्ष में, परमाणु ऊर्जा व्यापक रूप से इस्तेमाल किया गया है, और अंतरिक्ष में भविष्य में हो जाने की उम्मीद है शक्ति का मुख्य स्रोत पता लगाओ
रासायनिक ऊर्जा, सौर ऊर्जा की सीमाएं हैं
यह अंतरिक्ष आबाद अंतरिक्ष यान, या उपग्रहों, जांच और अन्य मानव रहित हवाई वाहन के विभिन्न प्रकार में अंतरिक्ष यात्रियों को ले जा रहा है या नहीं, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का एक बहुत से लैस हैं, बिजली की स्थिर और पर्याप्त आपूर्ति अंतरिक्ष यान के सामान्य ऑपरेशन के लिए आवश्यक है।
प्रारंभिक अंतरिक्ष यान, एक शक्ति के स्रोत के रूप में रासायनिक बैटरी के उपयोग की सबसे। इन रसायनों और बैटरी हम रोजमर्रा की जिंदगी बैटरी में उपयोग के बुनियादी सिद्धांत, सेल फोन बैटरी, मूलतः एक ही, निरंतर बिजली की आपूर्ति करने में सक्षम लंबी नहीं है जब बैटरी पावर बाहर चलाता है, कर रहे हैं अंतरिक्ष यान को चार्ज करने के कहीं नहीं के साथ काम करना बंद करना होगा। हमारे 'Dongfanghong' उपग्रह केवल अंतरिक्ष में 28 दिन काम करते हैं, बैटरी शक्ति द्वारा सीमित है।
अब अंतरिक्ष यान महानगर के लिए एक उपकरण पंख जब ट्रैक पर काम कर जैसे आकार सामान्य से अधिक समय। उदाहरण के लिए, हम Shenzhou अंतरिक्ष यान के बारे में पता, रियर में प्रणोदन मॉड्यूल इस तरह के अंतरिक्ष यान 'पंख' के 'पंख' की एक जोड़ी है सौर सेल विंडसर्फिंग, अपनी भूमिका के लिए उड़ान भरने के लिए नहीं है, लेकिन विद्युत ऊर्जा में सौर ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए है। सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, बिजली की आपूर्ति दक्षता सौर पैनलों तेजी से मांग बन गए हैं, काम पृथ्वी के करीब हो गया है अंतरिक्ष यान के विद्युत ऊर्जा के मुख्य स्रोत है। हालांकि सौर ऊर्जा अक्षय, लेकिन आप 'नए क्षितिज' संख्या का एक प्लूटो फ़्लायबाय के रूप में की तरह हो सकता है और सौर मंडल 'मल्लाह' अब तक के दरवाजे से कोई स्थान नहीं यात्रा के बाहर उड़ करना चाहते हैं, सौर ऊर्जा अंतरिक्ष यान के काम का समर्थन करने के लिए अपर्याप्त है। सूर्य से बढ़ती दूरी के साथ, सूरज की रोशनी कमजोर हो जाएगा, सौर पैनलों द्वारा उत्पादित बिजली और कम से कम हो जाएगा।
वास्तव में, सूरज, प्रकाश और गर्मी ऊर्जा के लिए आवश्यक देता है सूरज के अंदर परमाणु प्रतिक्रियाओं से आता है। वर्तमान में, मानव जाति परमाणु प्रौद्योगिकी के उपयोग में महारत हासिल है बिजली, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के एक नंबर की स्थापना के निर्माण करने के लिए, परमाणु ऊर्जा की आवश्यकता होगी हमारे दैनिक जीवन में विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने अंतरिक्ष में, परमाणु ऊर्जा भी व्यापक रूप से इस्तेमाल किया गया है, और भविष्य के अंतरिक्ष की खोज में मुख्य शक्ति के स्रोत बनने के लिए उम्मीद है।
डीप स्पेस आइसोटोप थर्मल बैटरी शक्ति मुख्यधारा
एक स्थिर बिजली की आपूर्ति प्रदान करने के लिए अंतरिक्ष यान ऊर्जा आवश्यकताओं के अलावा, लेकिन यह भी अपने छोटे आकार, हल्के वजन, विश्वसनीय संचालन करने में सक्षम समय की एक लंबी अवधि में, गलती नहीं की आवश्यकता है। इस आवश्यकता को प्राप्त करने, संयुक्त राज्य अमेरिका और सोवियत संघ के चुने गए हैं दो अलग-अलग तकनीकी मार्ग: समय, सोवियत संघ, एक उपग्रह के साथ एक परमाणु रिएक्टर परमाणु ऊर्जा संयंत्र के लिए जमीन के आकार, और फिट का प्रयोग करेंगे जबकि अमेरिकियों अधिक शक्तिशाली कार्यक्षमता सुरक्षित और विश्वसनीय, सरल संरचना आइसोटोप थर्मल बैटरी पसंद करते हैं।
थर्मल बैटरी के समस्थानिक सिद्धांत जटिल नहीं है, और अपने मूल विन्यास एक कोयला स्टोव के समान है। समस्थानिक गर्मी बैटरी आम तौर पर बेलनाकार, मध्यवर्ती बेलनाकार परमाणु ईंधन, गर्मी सहज क्षय प्रतिक्रिया से इस तरह के मधुकोश का एक जलती हुई ब्लॉक के रूप में उत्पन्न किया जा सकता है। और आइसोटोप थर्मल बैटरी इलेक्ट्रिक ऊर्जा ईंधन छुट्टी दे दी में गर्मी कन्वर्ट करने के लिए है, क्योंकि आम तौर पर पैकेज ईंधन सेल के एक बाहरी दीवार नहीं है कर रहा था। कहा जाता है "थर्मोकपल" एक बाहरी दीवार, एक विशेष अर्धचालक सामग्री से बना। इसका मतलब है जब थर्मोकपल जब तापमान दोनों पक्षों पर एक ही नहीं है, यह बिजली उत्पन्न कर सकते हैं बाहर से विद्युत ऊर्जा में तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करने। इस घटना तापमान अंतर 'Seebeck प्रभाव' है, जो जर्मन भौतिकशास्त्री जॉन थॉमस में पाया जाता है के द्वारा एक वोल्टेज के रूप में जाना जाता है Seebeck नाम दिया है। जारी रखा परमाणु क्षय के साथ, आंतरिक और बाहरी गर्मी बैटरी आइसोटोप तापमान अंतर, लगातार हो सकता है इतना है कि स्थिर शक्ति थर्मोकपल द्वारा उत्पन्न।
प्रकृति में, उत्पादन कर सकते हैं आइसोटोप की सहज क्षय एक बहुत है, जो वास्तव परमाणु ईंधन आइसोटोप थर्मल बैटरी भी तनाव में पायी जाती है में से एक के रूप में चुना है। सबसे पहले, इस तत्व की क्षय की दर में तत्वों की बहुत तेजी से। बहुत तेजी से क्षय नहीं किया जा सकता कम समय में यह अपनी ऊर्जा, नहीं लंबी अवधि के समर्थन अंतरिक्ष यान काम के सबसे जारी करेंगे। दूसरा, प्रति यूनिट ऊर्जा परमाणु ईंधन की बड़े पैमाने पर इतना बड़ा होना चाहिए ताकि अंतरिक्ष यान केवल परमाणु ईंधन की जरूरत है की एक छोटी राशि ले जा सकता है, जो हो सकता है पेलोड बढ़ते मिशन। तीसरा, जब परमाणु ईंधन क्षय विकिरण रे प्रकार थर्मोकपल लीन हो के लिए और अधिक वजन आसानी से संभव है।
वैज्ञानिकों ने इसके बारे में तीन मानक स्क्रीनिंग के बाद का पालन करें, प्लूटोनियम 238 उभरने और सबसे बड़ा परमाणु ईंधन एयरोस्पेस आइसोटोप थर्मल बैटरी बन जाते हैं। प्लूटोनियम -238 का आधा जीवन एक 87.7 साल है, 0.54 वाट की प्लूटोनियम -238 जारी की शक्ति ऊर्जा के प्रति ग्राम, पहले दो पूरा कर सकते हैं अनुच्छेद आवश्यकताओं प्लूटोनियम 238 के क्षय के समय में, और अधिक मूल्यवान है, लगभग सभी उत्पन्न विकिरण आसानी से किरणों α थर्मोकपल अवशोषित बजाय कैसे अपेक्षाकृत मजबूत पैठ बल उत्पन्न करने की है, आसानी से नहीं किरणों β थर्मोकपल अवशोषित। इस तरह के , 238 प्लूटोनियम विकिरण क्षय लगभग, थर्मोकपल ही अवशोषित किया जा सकता है, ताकि अन्य उपकरणों के β रे विकिरण खतरा ब्लॉक करने के लिए, एक अतिरिक्त बाहरी परिरक्षण परत RTG प्रदान किए बिना।
कम प्लूटोनियम 238 का एक स्रोत है, और तैयारी की प्रक्रिया को और अधिक जटिल है, और इसलिए उच्च लागत और कम उत्पादकता है। वर्तमान में, अमेरिका के राष्ट्रीय साल केवल प्लूटोनियम 238 हालांकि के 1.5 किलोग्राम उत्पादन कर सकते हैं, अपने उत्कृष्ट गुणों के कारण, अभी भी अपने अन्य के लिए एक व्यापक विकल्प खोजने में असमर्थ हैं आइसोटोप।
29 जून, 1961 के बाद, दुनिया का पहला परमाणु संचालित अंतरिक्ष यान 'अंतरण' 4 ए सैन्य नेविगेशन उपग्रह सफलतापूर्वक शुरू की और कक्षा में, आइसोटोप गर्मी उत्पादन बैटरी शक्ति यह केवल 2.6 वाट का उपयोग करता है।, आइसोटोप थर्मल बैटरी प्रौद्योगिकी पनपने, 'नई विजन' नंबर और 'मल्लाह' नहीं कि पहले उल्लेख किया, हाल ही में पूरा मिशन के अलावा, शनि, 'कैसिनी' अंतरिक्ष यान से टकरा गया बृहस्पति 'गैलीलियो' अंतरिक्ष यान, लैंडिंग के आसपास मंगल ग्रह की सतह की तरह 'जिज्ञासु' रोवर, भी उपयोग किया जाता है आइसोटोप थर्मल बैटरी। उसके इस्तेमाल होने वाली बिजली का लगभग एक किलोवाट वाट के सैकड़ों हो सकता है गर्मी बैटरी उत्पादन आइसोटोप।
बिजली की आपूर्ति, बैटरी कभी कभी आइसोटोप थर्मल विद्युत उत्पादन का उपयोग 'बर्बाद गर्मी', एक अंतरिक्ष यान में आर्कटिक अंतरिक्ष के लिए 'हीटिंग' के लिए एक असली 'ओवन' होना करने के अलावा, अंतरिक्ष यान पर उपकरणों एक फिल्म में जमे हुए नहीं कर रहे हैं "मंगल ग्रह बचाव," साजिश, नायक मैट डैमन भी एक परित्यक्त साहसिक था मंगल ग्रह आइसोटोप थर्मल बैटरी कार पर खोदा, अपने आप को गर्म देने के लिए।
अंतरिक्ष परमाणु ऊर्जा एयरोस्पेस शक्ति
हालांकि कई फायदे थर्मल बैटरी आइसोटोप, लेकिन यह भी अपने निहित कमजोरियों है। एक पहलू है, कम अपनी शक्ति रूपांतरण दक्षता, आम तौर पर विकिरण को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जा केवल के 10% से कम है। दूसरी ओर, एक सामान्य रूप में अधिकतम बिजली उत्पादन किलोवाट, बड़े बिजली की जरूरतों अंतरिक्ष यान के लिए परमाणु ईंधन की खपत के साथ, मदद करने के लिए कुछ भी नहीं होगा। इसके अलावा, आइसोटोप थर्मल बैटरी बिजली उत्पादन में गिरावट जारी रहेगी।
1960 में सोवियत संघ को सफलतापूर्वक बनाया गया है और आइसोटोप थर्मल बैटरी शक्ति निर्मित किया गया है, लेकिन शायद लड़ जातीय प्रकृति की इच्छा एक अधिक शक्तिशाली बिजली की आपूर्ति, परमाणु ऊर्जा के उपयोग सोवियत अंतरिक्ष यान लगभग सभी एक संकीर्ण अंतरिक्ष की तरह अंतरिक्ष परमाणु रिएक्टर परमाणु रिएक्टर का उपयोग करता है परमाणु ऊर्जा संयंत्र के संस्करण, जमीन पर परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया पदार्थ से गरम किया जाता है टरबाइन जनरेटर भाप का उत्पादन करने को बढ़ावा देने के। यह भी प्लग के माध्यम से रिएक्टर नियंत्रण छड़ के संचालन को नियंत्रित कर सकते हैं। और जल वाष्प आम तौर पर बढ़ावा देने के लिए प्रयोग किया जाता है विभिन्न टर्बाइन, परमाणु रिएक्टरों आम तौर पर धातु अंतरिक्ष भाप भाप इंजन इस्तेमाल किया जाता है। पिछली सदी के साठ के दशक में सोवियत संघ को सफलतापूर्वक एक अंतरिक्ष BES -5 परमाणु रिएक्टरों उत्पादन शक्ति 3 किलोवाट के विकसित की है, और बाद में 6 किलोवाट रिएक्टर पुखराज की एक बिजली उत्पादन विकसित ।
सोवियत संघ को सफलतापूर्वक अंतरिक्ष परमाणु रिएक्टर प्रौद्योगिकी को बढ़ावा देने, वहीं यह भी गलती से परमाणु दुर्घटना से पहले बड़े पैमाने पर स्थान बनाया। BES-5 रिएक्टर 'रडार प्रकार सागर निगरानी उपग्रहों' की एक बड़ी संख्या (RORSAT)। यह उपग्रह कक्षा पर रखा गया था केवल 250 किमी, संयुक्त राज्य अमेरिका नौसेना। RORSAT की गतिविधियों की निगरानी करने के लिए जब एक उपग्रह के बारे में काम कर जीवन तक पहुँचने के लिए है एक त्वरित पृथ्वी 'स्कैन' करते थे की ऊंचाई, यह अपने रिएक्टर 950 किमी ऊंचाई apos खारिज रेल apos करने के लिए सुसज्जित निकालने वाले हैं वहाँ, परित्यक्त परमाणु रिएक्टर हमेशा अंतरिक्ष में तैरते किया जाएगा, पृथ्वी के परमाणु संदूषण से बचने के है, जबकि शरीर के बाकी के बाद उपग्रह सत्ता खो दिया और वायुमंडलीय खींचें के प्रभाव में पृथ्वी से टकरा गया होगा। हालांकि जनवरी 1978 24, कोड नाम एक भगोड़ा RORSAT उपग्रह की 'ब्रह्मांड 954' ठीक से रिएक्टर पर 'ट्रैक त्यागने' के लिए बेदखल करने में विफल रहा है, लेकिन पृथ्वी के लिए परमाणु रिएक्टरों, कनाडा के क्षेत्र पर रेडियोधर्मी परमाणु ईंधन प्रसार के साथ एक साथ गिर गया। कनाडा सरकार मानव शक्ति और संसाधनों का एक बहुत खर्च किया था, लगता है और रेडियोधर्मी सामग्री के वर्ग हजारों मील में फैला हुआ हटा दें। इस कारण से, कनाडा और सोवियत संघ के लिए अंतरराष्ट्रीय मुकदमा के बाद से, सोवियत संघ आर्थिक नुकसान में 6,041 मिलियन $ का भुगतान करने की आवश्यकता है। उसके बाद, सोवियत संघ RORSAT उपग्रह डिजाइन संशोधित किया गया था, रिएक्टर पर एक अतिरिक्त प्रणोदन डिवाइस की स्थापना, अभी भी मुख्य प्रणोदन उपकरण विफलता सामान्य रिएक्टर में जाने ट्रैक में गिरा दिया। एक ही समय में, अंतरिक्ष परमाणु दुर्घटना जोखिम की क्षमता के साथ सामना, अमेरिकी राष्ट्रपति जिमी कार्टर परमाणु ऊर्जा के उपयोग करता है पृथ्वी नासा के आसपास के क्षेत्र में काम करने पर रोक लगाने के एक आदेश पर हस्ताक्षर किए।
परमाणु विखंडन रिएक्टरों का उपयोग, हालांकि वहाँ एक जोखिम है, लेकिन यह अभी भविष्य की एक बड़ी संख्या के परमाणु ऊर्जा कुशल स्थान उपयोग क्षमता का एकमात्र स्रोत, शक्ति और अधिक शक्तिशाली और अधिक शक्तिशाली रॉकेट उड़ान परमाणु ऊर्जा के प्रदर्शन संचारित करने के लिए है, लेकिन यह भी अंतरिक्ष परमाणु रिएक्टरों पर भरोसा करते हैं। वर्तमान में, तकनीकी तर्क अधिक पूरी तरह से परमाणु संचालित रॉकेट कार्यक्रम को दो तरह से मुख्य रूप से है। पहले, एक थर्मोन्यूक्लियर रॉकेट है गर्मी एक परमाणु रिएक्टर द्वारा उत्पन्न का उपयोग कर, ईंधन टैंक से तरल हाइड्रोजन इंजेक्शन के बाद लगभग 10,000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया जाता है एक मजबूत हवा का प्रवाह रॉकेट बढ़ावा देने के लिए। इस बिंदु पर, नहीं के रूप में तरल हाइड्रोजन रॉकेट अब ईंधन के रूप में कार्य के रूप में इस्तेमाल किया, लेकिन केवल गति उत्पन्न करने के लिए एक प्रणोदक के रूप में कार्य करता है। यह अनुमान है कि, प्रणोदक का एक ही वजन ले जाने के समय में, इस तरह के रॉकेट ले जाने रासायनिक ईंधन रॉकेट से उपयोग करने की क्षमता अब दोगुना कर रहे हैं। एक और अधिक उन्नत और प्रभावी परमाणु रॉकेट कार्यक्रम, नए बिजली प्रणोदन प्रौद्योगिकी और परमाणु ऊर्जा के साथ परमाणु प्रौद्योगिकी चूसा एक साथ रॉकेट पुश करने के लिए। परमाणु रॉकेट के इस पहले प्रयोग प्रणोदक द्वारा उत्पन्न गर्मी तरल हाइड्रोजन और आयनित प्लाज्मा राज्य के लिए की तरह है। इसके बाद, रिएक्टर रीसायकल ऊर्जा विद्युत उत्सर्जित प्लाज्मा में तेजी, विद्युत चुम्बकीय बल की कार्रवाई के तहत प्लाज्मा के कारण बहुत बड़ा जोर है, जिसके परिणामस्वरूप अत्यंत उच्च गति, यहां तक कि प्रकाश की गति के करीब के लिए त्वरित किया जा सकता है, तो यह रॉकेट जल्दी से पर्याप्त गति और ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं वांछित स्टार ट्रेक करने के लिए तेजी लाने के गति।
