Концепция ядерной ракеты.
Внешняя и внутренняя структура изотопных тепловых батарей.
Космический ядерный реактор «ТОПАЗ».
Apollo 14 Поставляется на лунной поверхности изотопных горячих батарей.
По данным информационного агентства Синьхуа, российская национальная космическая компания начала разработку лазерной орбитальной зарядной орбитальной атомной электростанции, была поставлена под вопрос, но на самом деле в космосе широко используется в ядерной энергетике и, как ожидается, станет местом в будущем Обнаружение основного источника энергии.
Химическая энергия, солнечная энергия имеет ограничения
Является ли это пилотируемым космическим кораблем, перевозящим космонавтов, путешествующих в космосе, или различными беспилотными летательными аппаратами, такими как спутники и детекторы, оснащено большое количество электронного оборудования. Основным условием нормальной работы космического корабля является стабильное и достаточное питание.
Ранние космические аппараты, большая часть использования химических батарей в качестве источника электричества. Основные принципы этих химических батарей и наша повседневная жизнь с использованием сухих батарей, аккумуляторов сотового телефона и т. Д. Могут продолжать поставлять время недолго. Когда мощность аккумулятора истощается, Из-за того, что перезаряжаться негде, космический корабль должен прекратить работать, а китайский спутник Dongfanghong-1, который работает только в космосе в течение 28 дней, ограничен его емкостью.
Сегодняшний космический корабль, орбитальная работа, большая часть которого простирается от подобных фигур устройств, таких как знаменитый космический корабль Шэньчжоу, в задней части двигательного модуля имеет пару таких «крыльев». Крылья космического корабля, Является ли солнечная батарея для виндсерфинга, чья функция не летать, а для преобразования солнечной энергии в электрическую. При непрерывном улучшении технологии солнечной энергии солнечные панели становятся все более эффективными и работают вблизи земли Из космических аппаратов, и хотя солнечная энергия неисчерпаема, но если вы хотите летать, как Spacefly, в «Горизонты» Плутона и «путешественников», которые вылетают из солнечной системы, Солнечной энергии недостаточно для поддержки работы космических аппаратов, и по мере увеличения расстояния до солнца лучи солнца станут слабее и слабее, а солнечные батареи будут генерировать все меньше и меньше электроэнергии.
Фактически, внутренняя ядерная реакция Солнца исходит из того, что солнце излучает свет и тепло, и в настоящее время человечество освоило технологию использования ядерной энергетики и создало ряд атомных электростанций для преобразования ядерной энергии в электричество, которое нам нужно в нашей повседневной жизни В космосе ядерная энергия также широко используется и, как ожидается, станет основным источником космических исследований в будущем.
Изотопная горячая батарея глубоководных исследований основного источника питания
Требования к мощности космических аппаратов в дополнение к обеспечению стабильного источника питания, а также требуют небольшого размера, небольшого веса, могут надежно работать в течение длительного периода времени без сбоев. Для достижения этого требования были выбраны Соединенные Штаты и Советский Союз Два различных технических маршрута: в то время Советы миниатюризировали ядерные реакторы, используемые на земных атомных электростанциях, и оснастили их мощными спутниками, в то время как американцы с большей вероятностью предпочли безопасные, простые конструкции изотопных тепловых батарей.
Изотопные термоэлектрические элементы в принципе не сложны, а их базовая структура аналогична конструкции печи с углем. Изотопные термоэлектрические элементы обычно имеют цилиндрическую форму, при этом ядерное топливо способно генерировать тепло через спонтанные реакции распада, такие как сжигаемый брикет. Причина, по которой изотопные термоэлементы способны преобразовывать тепло, выделяемое ядерным топливом, в электрическую энергию, объясняется тем, что внешние стенки батарей, которые заключают ядерное топливо, необычны, а устройство внешней стены, называемое термопарой, изготовлено из специальных полупроводниковых материалов. Когда термопары Когда температура не одинакова с обеих сторон, она может генерировать электричество наружу и преобразовывать тепловую энергию в электричество, явление, вызванное индуцированным напряжением температурным эффектом, называемое эффектом Зеебека, которым немецкий физик Томас Джон Названный в честь Зеебека. По мере того как распад ядерного топлива продолжается, разность температур внутри и снаружи изотопной тепловой ячейки может сохраняться, создавая стабильную энергию через термопару.
В природе существует много изотопов, которые могут спонтанно распадаться, и выбор того, какие изотопы использовать в качестве ядерного топлива для изотопной тепловой батареи, также является стрессом. Во-первых, скорость распада этого элемента не должна быть слишком быстрой. В краткосрочной перспективе большая часть их энергии будет выпущена и не сможет поддерживать долгосрочные работы космических аппаратов. Во-вторых, количество энергии, вырабатываемой на единицу массы ядерного топлива, должно быть достаточным, чтобы космический аппарат мог удовлетворить свои потребности, неся лишь небольшое количество ядерного топлива, Более высокий вес используется для переноса полезной нагрузки для выполнения задачи. В-третьих, тип излучения, исходящего от распада ядерного топлива, должен быть так же легко поглощен термопарой, насколько это возможно.
После того, как ученые проверили эти три критерия, плутоний 238 стал самым широко используемым ядерным топливом для аэрокосмических изотопных горячих батарей с периодом полураспада 87,77 года и мощностью 0,54 Вт на грамм плутония 238, удовлетворяющим первым двум Еще более похвально, что плутоний 238 в распаде, излучение, генерируемое почти всей термопарой, легко поглощает α-лучи, но не очень сильное проникновение, но также не легко поглощается лучом термопары. , Почти весь плутоний 238 поглощается самой термопарой во время распада, так что никакой дополнительной защиты от РТГ не требуется, чтобы бета-излучение не разрушило другие устройства.
Плутоний 238, который имеет меньше источников и является более сложным при его подготовке, поэтому является более дорогостоящим и менее производительным, и в настоящее время он производит только 1,5 кг плутония в год по всей территории Соединенных Штатов.238 Однако из-за его превосходных свойств до сих пор было трудно найти другие альтернативы, которые могут его полностью заменить изотопы.
29 июня 1961 года был запущен и успешно запущен на орбите первый в мире атомный космический корабль «Меридиан» 4А, на орбитальной орбите, использование выходной мощности изотопной тепловой батареи всего 2,6 Вт. После этого технология изотопных тепловых батарей Процветание, за исключением упоминавшихся ранее «Горизонтов» и «Путешественников», зонда «Кассини», который недавно завершил свою миссию в Сатурн, «зонд Галилео», который совершил поездку по Юпитеру, приземлился Маршрутизатор Curiosity также использует тепловые батареи с изотопным питанием, которые способны доставлять сотни ватт до примерно киловатт мощности.
В дополнение к питанию изотопные тепловые ячейки иногда используют «отработанное тепло» от выработки электроэнергии как «настоящую печь» для обогрева космических аппаратов в космосе и «нагревают» приборы на космическом корабле. В «Марсианском спасении» главный герой Мэтт Деймон однажды отважился вытащить заброшенную изотопную горячую батарею на ровере, чтобы согреться.
Космический ядерный реактор мощной космической энергии
Хотя преимуществ изотопных тепловых батарей много, у них есть свои собственные недостатки: с одной стороны, их эффективность преобразования энергии низка, и, как правило, только менее 10% энергии излучения преобразуется в электрическую энергию. С другой стороны, Kilowatts, мощность большего количества космических аппаратов будет бессильна, и с истощением ядерного топлива изотопный аккумулятор будет продолжать снижаться.
Советский Союз в 60-х годах прошлого века также успешно разрабатывал и производил изотопную энергию горячих батарей, но, возможно, боевая нация рождается с желанием более мощной державы, Советский Союз использует ядерную энергию почти для всех ядерных реакторов космического ядерного реактора ядерного реактора. Атомная электростанция также нагревает вещество путем цепных реакций деления ядерного топлива и генерирует пар для питания турбинного генератора для выработки электроэнергии. Он также может контролировать работу реактора путем подключения и отсоединения управляющих стержней и использования водяного пара на земле В отличие от турбин, космические ядерные реакторы обычно используют паровые двигатели с металлическим паром. В 1960-х годах Советский Союз успешно разработал космический ядерный реактор БЭС-5 мощностью 3 киловатт, а затем разработал реактор ТОПАЗ мощностью 6 киловатт ,
Первый крупномасштабный инцидент с ядерным воздушным пространством был случайно сделан, в то время как Советы преуспели в продвижении космической технологии ядерных реакторов. Реактор БЭС-5 был в основном собран на RORSAT, На высоте всего 250 км он используется для быстрого «сканирования» Земли для наблюдения за передвижениями ВМС США. Когда спутник RORSAT скоро достигнет своего срока службы, он запустит свой ядерный реактор на 950-километровый «трек падения», Если заброшенные ядерные реакторы будут всегда плавать в космосе, чтобы избежать ядерного загрязнения Земли, а остальные спутники будут падать на Землю под атмосферным сопротивлением после того, как они потеряют импульс, однако, в январе 1978 года 24-го года бесконтрольный спутник RORSAT под кодовым названием «Вселенная 954» не смог должным образом выбросить свои реакторы на «отброшенные орбиты» и вместо этого передал его вместе с ядерными реакторами для рассеивания радиоактивного ядерного топлива на канадской земле. Правительству пришлось потратить много сил и ресурсов для поиска и удаления радиоактивных материалов, распространяющихся на тысячи квадратных миль. С этой целью Канада и Советский Союз После международного судебного процесса, требующего, чтобы Советский Союз компенсировал экономический ущерб в размере 6,041 миллиона долларов США, Советский Союз изменил дизайн спутника RORSAT и установил резервное силовое устройство на реакторе, чтобы поддерживать реактор в нормальном режиме, когда основное силовое устройство потерпело неудачу В то же время, несмотря на потенциальный риск космических ядерных аварий, президент США Картер подписал распоряжение о запрете использования ядерной энергии космическим аппаратом США, работающим около Земли.
Ядерные реакторы ядерного деления, находясь под угрозой, являются единственными источниками эффективного, масштабного использования ядерной энергии в настоящее время в космосе, и в будущем потребуются запуск более мощных и мощных ядерных ракет, а также космических ядерных реакторов. В настоящее время в основном есть две технологически зарекомендовавшие себя ядерные ракеты: первая - это термоядерная ракета, которая использует тепло, вырабатываемое ядерным реактором, для нагрева жидкого водорода из топливного бака до температуры почти 10 000 градусов Цельсия до того, как его выбрасывают , Нажимая ракеты с сильным воздушным потоком. В этот момент жидкий водород не действовал как генерирующий импульс пропеллент, как это делали в настоящее время ракеты, действуя как импульсный генератор. По оценкам, эта ракета была перенесена с тем же весом пропеллента Емкость будет вдвое больше, чем использование химического топлива. Другая более совершенная и эффективная ядерная ракетная программа - это новая электрическая двигательная техника и ядерные технологии в сочетании с ядерными ракетами. Эта ракета впервые использует ядерную энергию Сгенерированная тепловая ионизация жидкого водорода и других пропеллентов в плазменное состояние. После этого повторно использовать мощность ядерного реактора с электромагнитным Ускорьте плазму, в результате получив огромный толчок. Потому что плазма в электромагнитной силе может быть ускорена до очень высокой скорости или даже близко к скорости света, поэтому эта ракета может быстро получить достаточный импульс и энергию для ускорения до Star Trek скорость.
