Concepto de cohete nuclear concebido.
La estructura externa e interna de las baterías térmicas de isótopos.
Reactor nuclear espacial TOPAZ
El Apolo 14 se coloca en la superficie lunar de las baterías calientes de isótopos.
De acuerdo a las noticias Xinhua hace unos días, la compañía puso en marcha el desarrollo de los satélites espaciales nacionales rusos en órbita para cargar 'realizar un seguimiento de la planta de energía nuclear "con un láser, siendo interrogado. De hecho, en el espacio, la energía nuclear ha sido ampliamente utilizado, y se espera que se convierta en el futuro en el espacio Detecta la fuente central de poder.
La energía química, la energía solar tiene limitaciones
Tanto si se está llevando a astronautas al espacio tripulado nave espacial, o varios tipos de satélites, sondas y otros vehículos aéreos no tripulados, están equipadas con una gran cantidad de equipos electrónicos, el suministro estable y adecuada de la electricidad es esencial para el funcionamiento normal de la nave espacial.
nave espacial temprano, la mayor parte del uso de las baterías químicas como fuente de energía. El principio básico de estos productos químicos y baterías que utilizamos en las baterías de la vida cotidiana, baterías de teléfonos móviles, son básicamente los mismos, capaces de suministro continuo de energía no es mucho tiempo, cuando la energía de la batería se agota, Sin ningún sitio para cargar la nave espacial tendrá que dejar de trabajar. nuestro satélite 'Oriente es rojo' sólo trabajan 28 días en el espacio, está limitada por energía de la batería.
Ahora metrópoli nave espacial que se extiende a cabo un dispositivo en forma de alas cuando se trabaja en la pista. Por ejemplo, sabemos de la nave espacial Shenzhou, el módulo de propulsión en la parte trasera hay un par de tales 'alas' de 'alas' de la nave espacial windsurf célula solar, su función no es volar, sino para convertir la energía solar en energía eléctrica. con el desarrollo de la tecnología de energía solar, paneles solares de eficiencia de suministro de energía se han vuelto cada vez más exigente, el trabajo se ha convertido en cerca de la tierra De la nave espacial, y aunque la energía solar es inagotable, pero si quieres volar como la Mosca Espacial a los "Horizontes" de Plutón y los "viajeros" que salen volando del sistema solar, La energía solar no es suficiente para apoyar el trabajo de las naves espaciales, y a medida que aumenta la distancia al sol, los rayos del sol se volverán cada vez más débiles y los paneles solares generarán cada vez menos electricidad.
De hecho, el sol da energía de la luz y el calor requerido, proviene de las reacciones nucleares en el interior del Sol. En la actualidad, la humanidad ha dominado el uso de la tecnología nuclear para producir electricidad, el establecimiento de una serie de plantas de energía nuclear, será necesaria la energía nuclear para convertir la energía eléctrica en nuestra vida diaria En el espacio, la energía nuclear también se ha utilizado ampliamente y se espera que se convierta en una fuente central de exploración espacial en el futuro.
Exploración del espacio profundo de la batería caliente del isótopo de la fuente de alimentación convencional
los requisitos de energía de la nave espacial, además de proporcionar un suministro estable de energía, sino que también requiere de su pequeño tamaño, peso ligero, capaz de un funcionamiento fiable durante un largo período de tiempo, no tiene la culpa. Para lograr este requisito, se eligieron los Estados Unidos y la Unión Soviética dos ruta técnica diferente: en ese momento, los soviéticos utilizan un reactor de la planta nuclear de energía nuclear del tamaño de la planta, y equipado con un satélite, mientras que los estadounidenses son más potente funcionalidad prefieren seguro y fiable, sencilla batería térmica isótopo estructura.
principio isotópico de batería térmica no es complicado, y su configuración básica es similar a una estufa de carbón. batería calor isotópica es generalmente cilíndrica, el combustible nuclear cilíndrica intermedia, el calor puede ser generado por reacción de desintegración espontánea, tal como un bloque quema de nido de abeja. Y batería térmica isótopo fue capaz de convertir el calor en energía eléctrica descargada de combustible, porque el paquete no es generalmente una pared exterior de pila de combustible. esto se llama "termopar" significa una pared exterior, hecha de un material semiconductor especial. cuando el termopar cuando la temperatura no es el mismo en ambos lados, se puede generar electricidad hacia el exterior la conversión de energía térmica en energía eléctrica. este fenómeno se conoce como una tensión por la diferencia de temperatura 'efecto Seebeck', que se encuentra en el físico alemán John Thomas El nombre de Seebeck A medida que la descomposición del combustible nuclear continúa, la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la celda térmica de isótopos puede persistir, produciendo energía estable a través del termopar.
En la naturaleza, puede producir la descomposición espontánea del isótopo tiene una gran cantidad, que en realidad seleccionado como uno de la batería térmica de isótopos de combustible nuclear también tiene algo de la tensión. En primer lugar, la tasa de descomposición de este elemento no puede ser demasiado rápido. Descomposición demasiado rápida de los elementos de el corto tiempo que se dará a conocer la mayor parte de su energía, no a largo plazo el trabajo de apoyo nave espacial. en segundo lugar, la masa de energía por unidad de combustible nuclear debe ser lo suficientemente grande como para que la nave espacial sólo puede llevar una pequeña cantidad de necesidades de combustible nuclear, que puede ser más peso a la carga útil de montaje misión. en tercer lugar, cuando la descomposición de combustible tipo de rayo de radiación termopar nuclear sea absorbido es fácilmente posible.
Los científicos siguen después de los tres exploración estándar de ello, el plutonio 238 emerger y convertirse en la batería térmica más grande de isótopos aeroespacial combustible nuclear. La vida media del plutonio-238 tiene un 87,7 años, por gramo de plutonio-238 de energía de potencia de lanzamiento de 0,54 vatios, puede cumplir con los dos primeros Aún más encomiable es que el plutonio 238 en la descomposición, la radiación genera casi todo el termopar fácil de absorber los rayos α, pero no tan fuerte penetración, pero no es fácil que los termopares absorban los rayos β. , decaimiento de radiación 238 plutonio puede ser casi absorbido termopar en sí, de modo que sin proporcionar una capa de blindaje externa adicional RTG, para bloquear peligro de radiación de rayos β a otro equipo.
Menos una fuente de plutonio 238, y el proceso de preparación es más compleja, y por lo tanto de alto costo y baja productividad. En la actualidad, el año de EE.UU. Nacional sólo puede producir 1,5 kilogramos de plutonio 238. Sin embargo, debido a sus excelentes propiedades, son todavía incapaces de encontrar una alternativa integral a su otro Isótopos.
Después del 29 de junio de 1961, primera nave de propulsión nuclear del mundo 'tránsito' 4A de navegación por satélite militares lanzaron con éxito y en órbita, energía de la batería de salida de calor de isótopos que utiliza sólo 2,6 vatios., La tecnología de la batería térmica de isótopos Próspero, con la excepción de los 'Horizontes' y 'viajeros' mencionados anteriormente, la sonda 'Cassini' que recientemente completó su misión a Saturno, la sonda 'Galileo' que recorrió Júpiter, aterrizando Mars Rover Curiosity también utiliza baterías térmicas de isótopo, que son capaces de entregar cientos de vatios a aproximadamente un kilovatio de potencia.
Además de la fuente de alimentación, la batería a veces usan isótopos de generación de energía térmica 'calor residual', a ser un verdadero 'horno' a 'calentar' al espacio ártico en una nave espacial, los instrumentos de la nave no se congelan en una película "rescate Marte", la trama, el protagonista Matt Damon también tuvo una aventura abandonada excavado en Marte isótopo coche batería térmica, para darse calor.
Potencia espacial de gran potencia del reactor nuclear espacial
Aunque muchas ventajas isótopo baterías térmicas, pero también tiene sus debilidades inherentes. En un aspecto, menor es su eficiencia de conversión de energía, típicamente menos de 10% de la radiación solamente ser convertida en energía eléctrica. Por otro lado, la salida de potencia máxima en un general Kilowatts, el poder de más naves espaciales será impotente y, con el agotamiento del combustible nuclear, la producción de la batería caliente de isótopos seguirá disminuyendo.
La Unión Soviética en la década de 1960 ha diseñado y fabricado con éxito la energía de la batería térmica de isótopos, pero tal vez la lucha contra la naturaleza étnica desean una más potente fuente de alimentación, el uso de la energía nuclear de la nave espacial soviética casi todos los usos del reactor nuclear de espacio del reactor nuclear como un espacio estrecho versión de la planta de energía nuclear, se calienta por la fisión nuclear sustancia reacción en cadena de promover el generador de turbina para producir vapor. sino que también puede controlar el funcionamiento de las barras de control del reactor a través del tapón. en el suelo y el vapor de agua se utiliza generalmente para promover diferentes turbinas, reactores nucleares generalmente se utilizan motor de vapor vapor espacio de metal. sesenta del siglo pasado, la Unión Soviética desarrollado con éxito un espacio BES-5 reactores nucleares, la potencia de salida de 3 kilovatios, y más tarde desarrollan una potencia de 6 kW TOPAZ reactor .
Mientras que los soviéticos promover con éxito espacio de tecnología de reactores nucleares, también creó accidentalmente el primer espacio a gran escala desde el accidente nuclear. BES-5 reactor se monta en un gran número de 'satélites de vigilancia radar de tipo mar' (RORSAT). Esta órbita del satélite altura de tan solo 250 km, se utiliza para hacer 'exploración' una Tierra rápida para controlar los movimientos de la marina de Estados Unidos. RORSAT cuando un satélite está a punto de llegar a la vida laboral, se expulsará su reactor equipado a 950 km apos altitud desechados apos ferroviarios allí, abandonó el reactor nuclear será siempre flotando en el espacio, para evitar la contaminación nuclear de la Tierra, mientras que el resto del cuerpo será después el satélite perdió poder y se estrelló en la Tierra bajo la influencia de la resistencia atmosférica. Sin embargo, en enero de 1978 24, cuyo nombre en código 'universo 954' de un satélite fuera de control RORSAT fallidos para expulsar adecuadamente el reactor 'desprenderse pista', pero cayó a la Tierra junto con los reactores nucleares, radioactivos propagación de combustible nuclear en el territorio de Canadá. Canadá el gobierno había invertido una gran cantidad de mano de obra y recursos, encontrar y eliminar repartidos en miles de millas cuadradas de materiales radiactivos. Por esta razón, Canadá y la Unión Soviética Dado que la demanda internacional, la Unión Soviética obligado a pagar $ 6,041 millones de dólares en pérdidas económicas. Después de eso, el diseño de satélites Unión Soviética RORSAT se modificó, la instalación de un dispositivo de propulsión de repuesto en el reactor, todavía deja en el reactor normal de fracaso principal del dispositivo de propulsión se dejó caer en la pista. al mismo tiempo, se enfrentó con el potencial de riesgo espacio de accidente nuclear, el presidente de Estados Unidos Jimmy Carter firmó una orden que prohíbe el trabajo en las proximidades de la Tierra de la NASA usos de la energía nuclear.
El uso de reactores de fisión nuclear, aunque hay un riesgo, pero es actualmente la única fuente de la capacidad de utilización eficiente del espacio la energía nuclear de un gran número de futuro, para transmitir energía más potente rendimiento más potente de vuelo del cohete, de la energía nuclear, pero también se basan en los reactores nucleares espaciales. en la actualidad, el argumento técnico más plenamente programa cohete de propulsión nuclear es principalmente de dos formas. la primera es un cohete termonuclear, utilizando el calor generado por un reactor nuclear, el hidrógeno líquido del depósito de combustible se calienta a una temperatura de cerca de 10.000 grados centígrados después de la expulsión para promover una fuerte cohete flujo de aire. en este punto, no como cohetes de hidrógeno líquido ahora se utilizan como actuar como combustible, pero sólo actúa como un propulsor para generar el impulso. se estima que, en el momento de llevar el mismo peso de propelente, tal cohete con La capacidad duplicará el uso actual de cohetes de combustible químico. Otro programa de cohetes nucleares más avanzado y efectivo es la tecnología emergente de propulsión eléctrica y la tecnología nuclear combinada con cohetes de energía nuclear. Este cohete utiliza por primera vez la energía nuclear. Ionización de calor generada de hidrógeno líquido y otros propelentes al estado del plasma. Después de eso, reutilizar la energía del reactor nuclear, con electromagnético Acelerar el plasma, lo que resulta en gran empuje debida al plasma bajo la acción de la fuerza electromagnética se puede acelerar a velocidades extremadamente altas, incluso cerca de la velocidad de la luz, por lo que este cohete puede conseguir con la suficiente rapidez de movimiento y energía, acelerar el Star Trek deseada Velocidad
