सर्गेव एलेक्सी, 9 "ए" कक्षा एमओयू "माध्यमिक स्कूल नंबर 84"

वैज्ञानिक सलाहकार: , वैज्ञानिक और नवीन गतिविधियों के लिए गैर-लाभकारी साझेदारी के उप निदेशक "टॉम्स्क परमाणु केंद्र"

पर्यवेक्षक: , भौतिकी के शिक्षक, समझौता ज्ञापन "माध्यमिक विद्यालय संख्या 84" ZATO सेवरस्क

परिचय

एक अंतरिक्ष यान बोर्ड पर प्रणोदन प्रणाली को जोर या गति उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रणोदन प्रणाली द्वारा उपयोग किए जाने वाले जोर के प्रकार के अनुसार, उन्हें रासायनिक (सीआरडी) और गैर-रासायनिक (एनसीआरडी) में विभाजित किया गया है। HRD को लिक्विड (LRE), सॉलिड फ्यूल (RDTT) और कंबाइंड (KRD) में बांटा गया है। बदले में, गैर-रासायनिक प्रणोदन प्रणाली को परमाणु (एनआरई) और इलेक्ट्रिक (ईपी) में विभाजित किया गया है। महान वैज्ञानिक कॉन्स्टेंटिन एडुआर्डोविच त्सोल्कोवस्की ने एक सदी पहले एक प्रणोदन प्रणाली का पहला मॉडल बनाया था जो ठोस और तरल ईंधन पर चलता था। इसके बाद, 20वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, मुख्य रूप से एलआरई और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजनों का उपयोग करके हजारों उड़ानें भरी गईं।

हालांकि, वर्तमान में, अन्य ग्रहों के लिए उड़ानों के लिए, सितारों का उल्लेख नहीं करने के लिए, तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन का उपयोग अधिक से अधिक लाभहीन होता जा रहा है, हालांकि कई रॉकेट इंजन विकसित किए गए हैं। सबसे अधिक संभावना है, एलआरई और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन की संभावनाएं पूरी तरह से समाप्त हो गई हैं। यहां कारण यह है कि सभी रासायनिक रॉकेट इंजनों का विशिष्ट आवेग कम है और 5000 मीटर/सेकेंड से अधिक नहीं है, जिसके लिए प्रणोदन प्रणाली के दीर्घकालिक संचालन की आवश्यकता होती है और तदनुसार, पर्याप्त उच्च गति विकसित करने के लिए ईंधन के बड़े भंडार, या, जैसा कि अंतरिक्ष यात्रियों में प्रथागत है, Tsiolkovsky संख्या के बड़े मूल्य, t यानी एक ईंधन वाले रॉकेट के द्रव्यमान का अनुपात एक खाली के द्रव्यमान के लिए। इस प्रकार, RN Energia, जो 100 टन पेलोड को निम्न कक्षा में रखता है, का प्रक्षेपण द्रव्यमान लगभग 3,000 टन है, जो Tsiolkovsky संख्या को 30 की सीमा में एक मान देता है।

मंगल की उड़ान के लिए, उदाहरण के लिए, त्सोल्कोवस्की संख्या और भी अधिक होनी चाहिए, जो 30 से 50 तक के मूल्यों तक पहुंचती है। यह अनुमान लगाना आसान है कि लगभग 1,000 टन के पेलोड के साथ, अर्थात्, न्यूनतम द्रव्यमान जो आवश्यक सब कुछ प्रदान करने के लिए आवश्यक है। पृथ्वी पर वापसी की उड़ान के लिए ईंधन की आपूर्ति को ध्यान में रखते हुए मंगल पर जाने वाले चालक दल के लिए, अंतरिक्ष यान का प्रारंभिक द्रव्यमान कम से कम 30,000 टन होना चाहिए, जो स्पष्ट रूप से तरल के उपयोग के आधार पर आधुनिक अंतरिक्ष यात्रियों के विकास के स्तर से परे है। प्रणोदक रॉकेट इंजन और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन।

इस प्रकार, मानव चालक दल को निकटतम ग्रहों तक पहुंचने के लिए, रासायनिक प्रणोदन से भिन्न सिद्धांतों पर चलने वाले इंजनों पर प्रक्षेपण यान विकसित करना आवश्यक है। इस संबंध में सबसे आशाजनक इलेक्ट्रिक जेट इंजन (ईपी), थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन और परमाणु जेट इंजन (एनजे) हैं।

1. बुनियादी अवधारणाएं

रॉकेट इंजन एक जेट इंजन है जो संचालन के लिए पर्यावरण (वायु, पानी) का उपयोग नहीं करता है। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला रासायनिक रॉकेट इंजन। अन्य प्रकार के रॉकेट इंजन विकसित और परीक्षण किए जा रहे हैं - इलेक्ट्रिक, परमाणु और अन्य। अंतरिक्ष स्टेशनों और वाहनों में, संपीड़ित गैसों पर चलने वाले सबसे सरल रॉकेट इंजन भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। वे आमतौर पर काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में नाइट्रोजन का उपयोग करते हैं। /एक/

प्रणोदन प्रणाली का वर्गीकरण

2. रॉकेट इंजन का उद्देश्य

उनके उद्देश्य के अनुसार, रॉकेट इंजनों को कई मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जाता है: त्वरण (शुरू), ब्रेक लगाना, अनुरक्षक, नियंत्रण और अन्य। रॉकेट इंजन मुख्य रूप से रॉकेट (इसलिए नाम) पर उपयोग किए जाते हैं। इसके अलावा, रॉकेट इंजन का उपयोग कभी-कभी विमानन में किया जाता है। एस्ट्रोनॉटिक्स में रॉकेट इंजन मुख्य इंजन हैं।

सैन्य (लड़ाकू) मिसाइलों में आमतौर पर ठोस प्रणोदक इंजन होते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि इस तरह के इंजन को कारखाने में फिर से भर दिया जाता है और रॉकेट के भंडारण और सेवा की पूरी अवधि के लिए रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है। ठोस प्रणोदक इंजन अक्सर अंतरिक्ष रॉकेट के बूस्टर के रूप में उपयोग किए जाते हैं। विशेष रूप से व्यापक रूप से, इस क्षमता में, उनका उपयोग संयुक्त राज्य अमेरिका, फ्रांस, जापान और चीन में किया जाता है।

तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन में ठोस प्रणोदक की तुलना में उच्च प्रणोदक विशेषताएं होती हैं। इसलिए, उनका उपयोग अंतरिक्ष रॉकेटों को पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में और अंतरग्रहीय उड़ानों में लॉन्च करने के लिए किया जाता है। रॉकेट के लिए मुख्य तरल प्रणोदक मिट्टी के तेल, हेप्टेन (डाइमिथाइलहाइड्राज़िन), और तरल हाइड्रोजन हैं। ऐसे ईंधन के लिए, एक ऑक्सीकरण एजेंट (ऑक्सीजन) की आवश्यकता होती है। ऐसे इंजनों में नाइट्रिक एसिड और तरलीकृत ऑक्सीजन का उपयोग ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है। ऑक्सीकरण गुणों के मामले में नाइट्रिक एसिड तरलीकृत ऑक्सीजन से नीच है, लेकिन भंडारण, ईंधन भरने और रॉकेट के उपयोग के दौरान एक विशेष तापमान शासन को बनाए रखने की आवश्यकता नहीं होती है।

अंतरिक्ष उड़ानों के लिए इंजन स्थलीय से भिन्न होते हैं, जिसमें वे सबसे छोटे संभव द्रव्यमान और आयतन के साथ अधिक से अधिक शक्ति का उत्पादन करते हैं। इसके अलावा, वे असाधारण रूप से उच्च दक्षता और विश्वसनीयता, एक महत्वपूर्ण परिचालन समय जैसी आवश्यकताओं के अधीन हैं। उपयोग की जाने वाली ऊर्जा के प्रकार के अनुसार, अंतरिक्ष यान प्रणोदन प्रणाली को चार प्रकारों में विभाजित किया जाता है: थर्मोकेमिकल, परमाणु, विद्युत, सौर-नौकायन। इनमें से प्रत्येक प्रकार के अपने फायदे और नुकसान हैं और कुछ स्थितियों में इसका उपयोग किया जा सकता है।

वर्तमान में, अंतरिक्ष यान, कक्षीय स्टेशन और मानव रहित पृथ्वी उपग्रहों को शक्तिशाली थर्मोकेमिकल इंजन से लैस रॉकेटों द्वारा अंतरिक्ष में लॉन्च किया जाता है। लघु लो थ्रस्ट इंजन भी हैं। यह शक्तिशाली इंजनों की एक कम प्रति है। उनमें से कुछ आपके हाथ की हथेली में फिट हो सकते हैं। ऐसे इंजनों का जोर बल बहुत कम होता है, लेकिन यह अंतरिक्ष में जहाज की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त होता है।

3. थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन।

यह ज्ञात है कि आंतरिक दहन इंजन में, भाप बॉयलर की भट्टी - जहाँ भी दहन होता है, वायुमंडलीय ऑक्सीजन सबसे अधिक सक्रिय भाग लेती है। बाहरी अंतरिक्ष में हवा नहीं होती है, और बाहरी अंतरिक्ष में रॉकेट इंजन के संचालन के लिए दो घटकों - ईंधन और ऑक्सीडाइज़र का होना आवश्यक है।

तरल थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन में, अल्कोहल, मिट्टी के तेल, गैसोलीन, एनिलिन, हाइड्राज़िन, डाइमिथाइलहाइड्राज़िन, तरल हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है। ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में तरल ऑक्सीजन, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, नाइट्रिक एसिड का उपयोग किया जाता है। यह संभव है कि भविष्य में तरल फ्लोरीन का उपयोग ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाएगा, जब इस तरह के एक सक्रिय रसायन के भंडारण और उपयोग के तरीकों का आविष्कार किया जाएगा।

तरल प्रणोदक जेट इंजनों के लिए ईंधन और ऑक्सीडाइज़र को अलग-अलग, विशेष टैंकों में संग्रहित किया जाता है और दहन कक्ष में पंप किया जाता है। जब उन्हें दहन कक्ष में जोड़ा जाता है, तो 3000 - 4500 डिग्री सेल्सियस तक का तापमान विकसित होता है।

दहन उत्पाद, विस्तार करते हुए, 2500 से 4500 m/s की गति प्राप्त करते हैं। इंजन हाउसिंग से शुरू होकर, वे जेट थ्रस्ट बनाते हैं। इसी समय, गैसों के बहिर्वाह का द्रव्यमान और गति जितनी अधिक होगी, इंजन का जोर बल उतना ही अधिक होगा।

यह एक सेकंड में जलाए गए ईंधन के एक इकाई द्रव्यमान द्वारा बनाए गए जोर की मात्रा से इंजन के विशिष्ट जोर का अनुमान लगाने के लिए प्रथागत है। इस मान को रॉकेट इंजन का विशिष्ट आवेग कहा जाता है और इसे सेकंड में मापा जाता है (किलो थ्रस्ट / किग्रा जला हुआ ईंधन प्रति सेकंड)। सबसे अच्छे ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन में 190 s तक का विशिष्ट आवेग होता है, अर्थात एक सेकंड में 1 किलो ईंधन जलने से 190 किलो का जोर पैदा होता है। हाइड्रोजन-ऑक्सीजन रॉकेट इंजन में 350 s का विशिष्ट आवेग होता है। सैद्धांतिक रूप से, एक हाइड्रोजन-फ्लोरीन इंजन 400 s से अधिक का विशिष्ट आवेग विकसित कर सकता है।

तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन की आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली योजना निम्नानुसार काम करती है। संपीड़ित गैस पाइपलाइनों में गैस के बुलबुले की घटना को रोकने के लिए क्रायोजेनिक ईंधन के साथ टैंकों में आवश्यक दबाव बनाती है। पंप रॉकेट इंजनों को ईंधन की आपूर्ति करते हैं। बड़ी संख्या में इंजेक्टरों के माध्यम से ईंधन को दहन कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है। इसके अलावा, एक ऑक्सीकरण एजेंट को नोजल के माध्यम से दहन कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है।

किसी भी कार में, ईंधन के दहन के दौरान, बड़े ताप प्रवाह बनते हैं जो इंजन की दीवारों को गर्म करते हैं। यदि आप कक्ष की दीवारों को ठंडा नहीं करते हैं, तो यह जल्दी से जल जाएगा, चाहे वह किसी भी सामग्री से बना हो। एक तरल-प्रणोदक जेट इंजन को आमतौर पर प्रणोदक घटकों में से एक के साथ ठंडा किया जाता है। इसके लिए चेंबर को टू-वॉल बनाया गया है। ठंडा ईंधन घटक दीवारों के बीच की खाई में बहता है।

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2 - मुख्य दहन कक्ष;

3 - पावर फ्रेम;

4 - गैस जनरेटर;

5 - टरबाइन पर हीट एक्सचेंजर;

6 - ऑक्सीडाइज़र पंप;

7 - ईंधन पंप

तरल ऑक्सीजन और तरल हाइड्रोजन पर चलने वाले इंजन द्वारा एक बड़ा जोर बल बनाया जाता है। इस इंजन की जेट स्ट्रीम में गैसें 4 किमी/सेकेंड से कुछ अधिक की गति से दौड़ती हैं। इस जेट का तापमान लगभग 3000°C होता है और इसमें अत्यधिक गर्म जलवाष्प होती है, जो हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के दहन के दौरान बनती है। तरल जेट इंजन के लिए विशिष्ट ईंधन का मुख्य डेटा तालिका संख्या 1 . में दिया गया है

लेकिन ऑक्सीजन, इसके फायदों के साथ, एक खामी है - सामान्य तापमान पर यह एक गैस है। यह स्पष्ट है कि रॉकेट में गैसीय ऑक्सीजन का उपयोग करना असंभव है, क्योंकि इस मामले में इसे बड़े पैमाने पर सिलेंडरों में उच्च दबाव में संग्रहित करना होगा। इसलिए, पहले से ही Tsiolkovsky, जो रॉकेट ईंधन के एक घटक के रूप में ऑक्सीजन का प्रस्ताव करने वाले पहले व्यक्ति थे, ने तरल ऑक्सीजन को एक घटक के रूप में बताया जिसके बिना अंतरिक्ष उड़ानें संभव नहीं होंगी। ऑक्सीजन को द्रव में बदलने के लिए इसे -183°C तक ठंडा करना होगा। हालांकि, तरलीकृत ऑक्सीजन आसानी से और जल्दी से वाष्पित हो जाती है, भले ही इसे विशेष गर्मी-अछूता वाले जहाजों में संग्रहीत किया गया हो। इसलिए, रॉकेट को लंबे समय तक सुसज्जित रखना असंभव है, जिसका इंजन ऑक्सीडाइज़र के रूप में तरल ऑक्सीजन का उपयोग करता है। लॉन्च से ठीक पहले ऐसे रॉकेट के ऑक्सीजन टैंक को भरना जरूरी है। यदि यह अंतरिक्ष और अन्य नागरिक रॉकेटों के लिए संभव है, तो सैन्य रॉकेटों के लिए जिन्हें लंबे समय तक तत्काल लॉन्च के लिए तैयार रखने की आवश्यकता है, यह अस्वीकार्य है। नाइट्रिक एसिड में यह नुकसान नहीं है और इसलिए यह "शेष" ऑक्सीकरण एजेंट है। यह रॉकेट प्रौद्योगिकी में इसकी मजबूत स्थिति की व्याख्या करता है, विशेष रूप से सैन्य, काफी कम जोर देने के बावजूद यह प्रदान करता है। रसायन विज्ञान के लिए ज्ञात सबसे शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट, फ्लोरीन के उपयोग से तरल-प्रणोदक जेट इंजन की दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि होगी। हालांकि, विषाक्तता और कम क्वथनांक (-188 डिग्री सेल्सियस) के कारण तरल फ्लोरीन का उपयोग और भंडारण करना बहुत असुविधाजनक है। लेकिन यह रॉकेट वैज्ञानिकों को नहीं रोकता है: प्रयोगात्मक फ्लोरीन इंजन पहले से मौजूद हैं और प्रयोगशालाओं और प्रयोगात्मक स्टैंडों पर परीक्षण किए जा रहे हैं। तीस के दशक में वापस, अपने लेखन में, सोवियत वैज्ञानिक ने अंतरग्रहीय उड़ानों में ईंधन के रूप में हल्की धातुओं का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा, जिससे अंतरिक्ष यान बनाया जाएगा - लिथियम, बेरिलियम, एल्यूमीनियम, आदि। विशेष रूप से पारंपरिक ईंधन के लिए एक योजक के रूप में, जैसे हाइड्रोजन- ऑक्सीजन। ऐसी "ट्रिपल रचनाएं" रासायनिक ईंधन के लिए उच्चतम संभव बहिर्वाह वेग प्रदान करने में सक्षम हैं - 5 किमी/सेकेंड तक। लेकिन यह व्यावहारिक रूप से रसायन विज्ञान के संसाधनों की सीमा है। वह इससे ज्यादा कुछ नहीं कर सकती। यद्यपि प्रस्तावित विवरण में अभी भी तरल रॉकेट इंजनों का प्रभुत्व है, यह कहा जाना चाहिए कि मानव जाति के इतिहास में पहली बार ठोस ईंधन - ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन पर थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन बनाया गया था। ईंधन - उदाहरण के लिए, विशेष बारूद - सीधे दहन कक्ष में स्थित होता है। ठोस ईंधन से भरे जेट नोजल वाला एक दहन कक्ष - यही संपूर्ण डिज़ाइन है। ठोस ईंधन का दहन मोड ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन (शुरू, मार्चिंग या संयुक्त) के उद्देश्य पर निर्भर करता है। सैन्य मामलों में उपयोग किए जाने वाले ठोस-प्रणोदक रॉकेटों के लिए, स्टार्टिंग और सस्टेनर इंजन की उपस्थिति विशेषता है। लॉन्च सॉलिड प्रोपेलेंट रॉकेट इंजन बहुत कम समय के लिए उच्च थ्रस्ट विकसित करता है, जो रॉकेट को लॉन्चर और उसके प्रारंभिक त्वरण को छोड़ने के लिए आवश्यक है। एक मार्चिंग सॉलिड प्रोपेलेंट रॉकेट इंजन को उड़ान पथ के मुख्य (क्रूज़िंग) खंड में निरंतर रॉकेट उड़ान गति बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उनके बीच अंतर मुख्य रूप से दहन कक्ष के डिजाइन और ईंधन चार्ज की दहन सतह की प्रोफाइल में हैं, जो ईंधन जलने की गति निर्धारित करते हैं, जिस पर ऑपरेटिंग समय और इंजन जोर निर्भर करता है। इस तरह के रॉकेटों के विपरीत, पृथ्वी के उपग्रहों, कक्षीय स्टेशनों और अंतरिक्ष यान के साथ-साथ इंटरप्लेनेटरी स्टेशनों को लॉन्च करने के लिए अंतरिक्ष प्रक्षेपण वाहन, रॉकेट के प्रक्षेपण से लेकर पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में या किसी इंटरप्लेनेटरी पर किसी वस्तु के प्रक्षेपण तक केवल शुरुआती मोड में काम करते हैं। प्रक्षेपवक्र। सामान्य तौर पर, ठोस रॉकेट इंजनों के तरल ईंधन इंजनों पर कई फायदे नहीं होते हैं: वे निर्माण में आसान होते हैं, लंबे समय तक संग्रहीत किए जा सकते हैं, हमेशा कार्रवाई के लिए तैयार होते हैं, और अपेक्षाकृत विस्फोट-सबूत होते हैं। लेकिन विशिष्ट प्रणोद के संदर्भ में, ठोस प्रणोदक इंजन तरल वाले से 10-30% कम होते हैं।

4. इलेक्ट्रिक रॉकेट मोटर्स

ऊपर चर्चा किए गए लगभग सभी रॉकेट इंजन जबरदस्त थ्रस्ट विकसित करते हैं और अंतरिक्ष यान को पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में स्थापित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और उन्हें अंतरग्रहीय उड़ानों के लिए अंतरिक्ष की गति में तेजी लाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक पूरी तरह से अलग मामला है - अंतरिक्ष यान के लिए प्रणोदन प्रणाली पहले से ही कक्षा में या एक इंटरप्लानेटरी प्रक्षेपवक्र पर लॉन्च हो चुकी है। यहां, एक नियम के रूप में, कम-शक्ति वाले मोटर्स (कई किलोवाट या यहां तक ​​​​कि वाट) की आवश्यकता होती है जो सैकड़ों और हजारों घंटे काम कर सकते हैं और बार-बार चालू और बंद हो सकते हैं। वे आपको कक्षा में या किसी दिए गए प्रक्षेपवक्र के साथ उड़ान बनाए रखने की अनुमति देते हैं, ऊपरी वायुमंडल और सौर हवा द्वारा बनाई गई उड़ान के प्रतिरोध की भरपाई करते हैं। इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन में, काम कर रहे तरल पदार्थ को विद्युत ऊर्जा से गर्म करके एक निश्चित गति से त्वरित किया जाता है। बिजली सौर पैनलों या परमाणु ऊर्जा संयंत्र से आती है। काम कर रहे तरल पदार्थ को गर्म करने के तरीके अलग-अलग होते हैं, लेकिन वास्तव में इसका उपयोग मुख्य रूप से विद्युत चाप द्वारा किया जाता है। यह बहुत विश्वसनीय साबित हुआ और बड़ी संख्या में समावेशन को सहन करता है। इलेक्ट्रिक आर्क इंजन में हाइड्रोजन का उपयोग कार्यशील द्रव के रूप में किया जाता है। एक विद्युत चाप की सहायता से, हाइड्रोजन को बहुत अधिक तापमान तक गर्म किया जाता है और यह प्लाज्मा में बदल जाता है - सकारात्मक आयनों और इलेक्ट्रॉनों का विद्युत रूप से तटस्थ मिश्रण। थ्रस्टर से प्लाज्मा बहिर्वाह वेग 20 किमी/सेकेंड तक पहुंच जाता है। जब वैज्ञानिक इंजन कक्ष की दीवारों से प्लाज्मा के चुंबकीय अलगाव की समस्या को हल करते हैं, तो प्लाज्मा के तापमान में उल्लेखनीय वृद्धि करना और बहिर्वाह वेग को 100 किमी / सेकंड तक लाना संभव होगा। सोवियत संघ में वर्षों में पहला इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन विकसित किया गया था। प्रसिद्ध गैस गतिशील प्रयोगशाला (जीडीएल) में नेतृत्व में (बाद में वह सोवियत अंतरिक्ष रॉकेट और एक शिक्षाविद के लिए इंजन के निर्माता बन गए)। / 10 /

5. अन्य प्रकार के इंजन

परमाणु रॉकेट इंजनों की और भी विदेशी परियोजनाएं हैं, जिनमें विखंडनीय सामग्री तरल, गैसीय या यहां तक ​​कि प्लाज्मा अवस्था में है, लेकिन प्रौद्योगिकी और प्रौद्योगिकी के मौजूदा स्तर पर इस तरह के डिजाइनों का कार्यान्वयन अवास्तविक है। सैद्धांतिक या प्रयोगशाला स्तर पर, रॉकेट इंजन की निम्नलिखित परियोजनाएं हैं:

छोटे परमाणु आवेशों के विस्फोटों की ऊर्जा का उपयोग करते हुए पल्स परमाणु रॉकेट इंजन;

थर्मोन्यूक्लियर रॉकेट इंजन जो ईंधन के रूप में हाइड्रोजन के एक समस्थानिक का उपयोग कर सकते हैं। ऐसी प्रतिक्रिया में हाइड्रोजन की ऊर्जा दक्षता 6.8*1011 kJ/kg है, यानी परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं की उत्पादकता से अधिक परिमाण के लगभग दो आदेश;

सौर सेल इंजन - जो सूर्य के प्रकाश (सौर हवा) के दबाव का उपयोग करते हैं, जिसका अस्तित्व 1899 में एक रूसी भौतिक विज्ञानी द्वारा प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध किया गया था। गणना से, वैज्ञानिकों ने स्थापित किया है कि 500 ​​मीटर के व्यास के साथ एक पाल से लैस 1 टन वजन वाला उपकरण लगभग 300 दिनों में पृथ्वी से मंगल ग्रह पर उड़ सकता है। हालांकि, सूर्य से दूरी के साथ सौर पाल की दक्षता तेजी से घटती है।

6. परमाणु रॉकेट इंजन

तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन के मुख्य नुकसानों में से एक गैसों के बहिर्वाह के सीमित वेग से जुड़ा है। परमाणु रॉकेट इंजनों में, काम करने वाले पदार्थ को गर्म करने के लिए परमाणु "ईंधन" के अपघटन के दौरान जारी विशाल ऊर्जा का उपयोग करना संभव लगता है। परमाणु रॉकेट इंजन के संचालन का सिद्धांत लगभग थर्मोकेमिकल इंजन के संचालन के सिद्धांत के समान है। अंतर इस तथ्य में निहित है कि काम कर रहे तरल पदार्थ को अपनी रासायनिक ऊर्जा के कारण नहीं, बल्कि इंट्रान्यूक्लियर प्रतिक्रिया के दौरान जारी "विदेशी" ऊर्जा के कारण गर्म किया जाता है। काम कर रहे तरल पदार्थ को एक परमाणु रिएक्टर से गुजारा जाता है, जिसमें परमाणु नाभिक (उदाहरण के लिए, यूरेनियम) की विखंडन प्रतिक्रिया होती है, और साथ ही यह गर्म होता है। परमाणु रॉकेट इंजन एक ऑक्सीडाइज़र की आवश्यकता को समाप्त करते हैं और इसलिए केवल एक तरल का उपयोग किया जा सकता है। एक काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में, उन पदार्थों का उपयोग करने की सलाह दी जाती है जो इंजन को एक बड़े कर्षण बल को विकसित करने की अनुमति देते हैं। हाइड्रोजन इस स्थिति को पूरी तरह से संतुष्ट करता है, इसके बाद अमोनिया, हाइड्राज़िन और पानी होता है। जिन प्रक्रियाओं में परमाणु ऊर्जा जारी की जाती है, उन्हें रेडियोधर्मी परिवर्तनों, भारी नाभिकों की विखंडन प्रतिक्रियाओं और प्रकाश नाभिक की संलयन प्रतिक्रियाओं में विभाजित किया जाता है। तथाकथित समस्थानिक ऊर्जा स्रोतों में रेडियोआइसोटोप परिवर्तन का एहसास होता है। कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिकों की विशिष्ट द्रव्यमान ऊर्जा (वह ऊर्जा जो 1 किलो वजन का पदार्थ छोड़ सकती है) रासायनिक ईंधन की तुलना में बहुत अधिक है। इस प्रकार, 210Ро के लिए यह 5*10 8 KJ/kg के बराबर है, जबकि सबसे अधिक ऊर्जा कुशल रासायनिक ईंधन (ऑक्सीजन के साथ बेरिलियम) के लिए यह मान 3*10 4 KJ/kg से अधिक नहीं है। दुर्भाग्य से, अंतरिक्ष प्रक्षेपण वाहनों पर ऐसे इंजनों का उपयोग करना अभी तर्कसंगत नहीं है। इसका कारण समस्थानिक पदार्थ की उच्च लागत और संचालन की कठिनाई है। आखिरकार, आइसोटोप लगातार ऊर्जा जारी करता है, तब भी जब इसे एक विशेष कंटेनर में ले जाया जाता है और जब रॉकेट शुरू में खड़ा होता है। परमाणु रिएक्टर अधिक ऊर्जा कुशल ईंधन का उपयोग करते हैं। इस प्रकार, 235यू (यूरेनियम का विखंडनीय समस्थानिक) की विशिष्ट द्रव्यमान ऊर्जा 6.75 * 10 9 kJ / किग्रा है, जो लगभग 210Р के समस्थानिक की तुलना में अधिक परिमाण का एक क्रम है। इन इंजनों को "चालू" और "बंद" किया जा सकता है, परमाणु ईंधन (233U, 235U, 238U, 239Pu) आइसोटोप की तुलना में बहुत सस्ता है। ऐसे इंजनों में, न केवल पानी का उपयोग कार्यशील द्रव के रूप में किया जा सकता है, बल्कि अधिक कुशल कार्यशील पदार्थ - शराब, अमोनिया, तरल हाइड्रोजन भी किया जा सकता है। द्रव हाइड्रोजन वाले इंजन का विशिष्ट प्रणोद 900 s है। ठोस परमाणु ईंधन पर चलने वाले रिएक्टर के साथ परमाणु रॉकेट इंजन की सबसे सरल योजना में, कार्यशील द्रव को एक टैंक में रखा जाता है। पंप इसे इंजन चैंबर में पहुंचाता है। नोजल की मदद से छिड़काव किया जाता है, काम करने वाला तरल पदार्थ गर्मी पैदा करने वाले परमाणु ईंधन के संपर्क में आता है, गर्म होता है, फैलता है और तेज गति से नोजल के माध्यम से बाहर की ओर निकल जाता है। ऊर्जा भंडार के मामले में परमाणु ईंधन किसी भी अन्य प्रकार के ईंधन से आगे निकल जाता है। फिर एक स्वाभाविक प्रश्न उठता है - इस ईंधन पर प्रतिष्ठानों में अभी भी अपेक्षाकृत छोटा विशिष्ट जोर और एक बड़ा द्रव्यमान क्यों है? तथ्य यह है कि एक ठोस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन का विशिष्ट जोर विखंडनीय सामग्री के तापमान से सीमित होता है, और बिजली संयंत्र ऑपरेशन के दौरान मजबूत आयनीकरण विकिरण का उत्सर्जन करता है, जिसका जीवित जीवों पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है। इस तरह के विकिरण के खिलाफ जैविक सुरक्षा का बहुत महत्व है और यह अंतरिक्ष यान पर लागू नहीं होता है। सोवियत संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका में 1950 के दशक के मध्य में ठोस परमाणु ईंधन का उपयोग करने वाले परमाणु रॉकेट इंजनों का व्यावहारिक विकास लगभग एक साथ पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण के साथ शुरू हुआ। काम उच्च गोपनीयता के माहौल में किया गया था, लेकिन यह ज्ञात है कि ऐसे रॉकेट इंजनों को अभी तक अंतरिक्ष यात्रियों में वास्तविक उपयोग नहीं मिला है। अब तक, सब कुछ पृथ्वी के मानव रहित कृत्रिम उपग्रहों, अंतरग्रहीय अंतरिक्ष यान और विश्व प्रसिद्ध सोवियत "लूनर रोवर" पर अपेक्षाकृत कम बिजली के समस्थानिक स्रोतों के उपयोग तक सीमित रहा है।

7. परमाणु जेट इंजन, संचालन का सिद्धांत, परमाणु रॉकेट इंजन में आवेग प्राप्त करने के तरीके।

एनआरई को इसका नाम इस तथ्य के कारण मिला कि वे परमाणु ऊर्जा के उपयोग के माध्यम से जोर पैदा करते हैं, यानी वह ऊर्जा जो परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप जारी होती है। एक सामान्य अर्थ में, इन प्रतिक्रियाओं का अर्थ है परमाणु नाभिक की ऊर्जा अवस्था में कोई भी परिवर्तन, साथ ही कुछ नाभिकों का दूसरों में परिवर्तन, नाभिक की संरचना की पुनर्व्यवस्था या उनमें निहित प्राथमिक कणों की संख्या में परिवर्तन से जुड़ा हुआ है। - न्यूक्लियंस। इसके अलावा, परमाणु प्रतिक्रियाएं, जैसा कि ज्ञात है, या तो अनायास (यानी, अनायास) या कृत्रिम रूप से प्रेरित हो सकती हैं, उदाहरण के लिए, जब कुछ नाभिक दूसरों (या प्राथमिक कणों द्वारा) पर बमबारी करते हैं। ऊर्जा के संदर्भ में विखंडन और संलयन की परमाणु प्रतिक्रियाएं रासायनिक प्रतिक्रियाओं से क्रमशः लाखों और दसियों लाख गुना अधिक होती हैं। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि अणुओं में परमाणुओं की रासायनिक बंधन ऊर्जा नाभिक में न्यूक्लियंस की परमाणु बंधन ऊर्जा से कई गुना कम होती है। रॉकेट इंजन में परमाणु ऊर्जा का उपयोग दो तरह से किया जा सकता है:

1. जारी की गई ऊर्जा का उपयोग कार्यशील तरल पदार्थ को गर्म करने के लिए किया जाता है, जो तब एक पारंपरिक रॉकेट इंजन की तरह, नोजल में फैलता है।

2. परमाणु ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और फिर काम कर रहे तरल पदार्थ के कणों को आयनित और तेज करने के लिए उपयोग किया जाता है।

3. अंत में, आवेग स्वयं विखंडन उत्पादों द्वारा निर्मित होता है, जो DIV_ADBLOCK349"> प्रक्रिया में बनता है

एलआरई के अनुरूप, एनआरई के मूल कार्यशील द्रव को प्रणोदन प्रणाली के टैंक में एक तरल अवस्था में संग्रहीत किया जाता है और एक टर्बोपंप इकाई का उपयोग करके आपूर्ति की जाती है। इस इकाई के घूर्णन के लिए एक टरबाइन और एक पंप से युक्त गैस का उत्पादन रिएक्टर में ही किया जा सकता है।

ऐसी प्रणोदन प्रणाली का आरेख चित्र में दिखाया गया है।

विखंडन रिएक्टर के साथ कई एनआरई हैं:

सॉलिड फ़ेज़

गैस फेज़

फ्यूजन रिएक्टर के साथ एनआरई

पल्स यार्ड और अन्य

एनआरई के सभी संभावित प्रकारों में से, सबसे विकसित थर्मल रेडियोआइसोटोप इंजन और एक ठोस-चरण विखंडन रिएक्टर वाला इंजन है। लेकिन अगर रेडियोआइसोटोप एनआरई की विशेषताएं हमें अंतरिक्ष यात्रियों (कम से कम निकट भविष्य में) में उनके व्यापक आवेदन की उम्मीद करने की अनुमति नहीं देती हैं, तो ठोस-चरण एनआरई के निर्माण से अंतरिक्ष यात्रियों के लिए बड़ी संभावनाएं खुलती हैं। इस प्रकार के एक विशिष्ट एनआरई में लगभग 1-2 मीटर की ऊंचाई और व्यास के साथ सिलेंडर के रूप में एक ठोस-चरण रिएक्टर होता है (यदि ये पैरामीटर करीब हैं, तो आसपास के स्थान में विखंडन न्यूट्रॉन का रिसाव न्यूनतम है)।

रिएक्टर में एक सक्रिय क्षेत्र होता है; इस क्षेत्र के आसपास एक परावर्तक; शासकीय निकाय; पावर केस और अन्य तत्व। कोर में परमाणु ईंधन होता है - विखंडनीय सामग्री (समृद्ध यूरेनियम), ईंधन तत्वों में संलग्न, और एक मॉडरेटर या मंदक। चित्र में दिखाया गया रिएक्टर सजातीय है - इसमें मॉडरेटर ईंधन तत्वों का हिस्सा होता है, जिसे सजातीय रूप से ईंधन के साथ मिलाया जाता है। मॉडरेटर को परमाणु ईंधन से अलग भी रखा जा सकता है। इस मामले में, रिएक्टर को विषमांगी कहा जाता है। मंदक (वे हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, दुर्दम्य धातु - टंगस्टन, मोलिब्डेनम) का उपयोग विखंडनीय पदार्थों को विशेष गुण प्रदान करने के लिए किया जाता है।

सॉलिड-फेज रिएक्टर के ईंधन तत्वों को चैनलों से छेदा जाता है जिसके माध्यम से एनआरई का कार्यशील द्रव प्रवाहित होता है, धीरे-धीरे गर्म होता है। चैनलों का व्यास लगभग 1-3 मिमी है, और उनका कुल क्षेत्रफल कोर के क्रॉस सेक्शन का 20-30% है। पावर हाउसिंग के अंदर एक विशेष ग्रिड द्वारा कोर को निलंबित कर दिया जाता है ताकि रिएक्टर के गर्म होने पर इसका विस्तार हो सके (अन्यथा यह थर्मल स्ट्रेस के कारण ढह जाएगा)।

कोर बहने वाले तरल पदार्थ, थर्मल तनाव और कंपन से महत्वपूर्ण हाइड्रोलिक दबाव बूंदों (कई दसियों वायुमंडल तक) की कार्रवाई से जुड़े उच्च यांत्रिक भार का अनुभव करता है। रिएक्टर को गर्म करने के दौरान कोर के आकार में वृद्धि कई सेंटीमीटर तक पहुंच जाती है। सक्रिय क्षेत्र और परावर्तक को एक मजबूत पावर हाउसिंग के अंदर रखा जाता है, जो काम कर रहे तरल पदार्थ के दबाव और जेट नोजल द्वारा बनाए गए जोर को मानता है। मामले को एक मजबूत कवर द्वारा बंद किया गया है। यह नियामक निकायों को चलाने के लिए वायवीय, वसंत या विद्युत तंत्र को समायोजित करता है, एनआरई के लिए अंतरिक्ष यान के लिए लगाव बिंदु, एनआरई को काम कर रहे तरल पदार्थ की आपूर्ति पाइपलाइनों से जोड़ने के लिए फ्लैंगेस। एक टर्बोपंप इकाई भी कवर पर स्थित हो सकती है।

8 - नोजल,

9 - नोजल का विस्तार,

10 - टरबाइन के लिए काम करने वाले पदार्थ का चयन,

11 - पावर कोर,

12 - नियंत्रण ड्रम

13 - टर्बाइन निकास (रवैया को नियंत्रित करने और जोर बढ़ाने के लिए प्रयुक्त),

14 - रिंग ड्राइव नियंत्रण ड्रम)

1957 की शुरुआत में, लॉस एलामोस प्रयोगशाला के काम की अंतिम दिशा निर्धारित की गई थी, और ग्रेफाइट में बिखरे हुए यूरेनियम ईंधन के साथ ग्रेफाइट परमाणु रिएक्टर बनाने का निर्णय लिया गया था। इस दिशा में बनाए गए कीवी-ए रिएक्टर का परीक्षण 1959 में पहली जुलाई को किया गया था।

अमेरिकी ठोस चरण परमाणु जेट इंजन एक्सई प्राइमएक परीक्षण बेंच पर (1968)

रिएक्टर के निर्माण के अलावा, लॉस एलामोस प्रयोगशाला नेवादा में एक विशेष परीक्षण स्थल के निर्माण पर जोरों पर थी, और संबंधित क्षेत्रों में अमेरिकी वायु सेना से कई विशेष आदेश भी किए (व्यक्तिगत टीएनआरई का विकास) इकाइयां)। लॉस एलामोस प्रयोगशाला की ओर से, व्यक्तिगत घटकों के निर्माण के लिए सभी विशेष आदेश फर्मों द्वारा किए गए: एरोजेट जनरल, नॉर्थ अमेरिकन एविएशन का रॉकेटडाइन डिवीजन। 1958 की गर्मियों में, रोवर कार्यक्रम का सारा नियंत्रण अमेरिकी वायु सेना से नए संगठित राष्ट्रीय वैमानिकी और अंतरिक्ष प्रशासन (NASA) को सौंप दिया गया। 1960 की गर्मियों के मध्य में AEC और NASA के बीच एक विशेष समझौते के परिणामस्वरूप, G. फ़िंगर के नेतृत्व में ऑफ़िस ऑफ़ स्पेस न्यूक्लियर इंजन का गठन किया गया, जिसने भविष्य में रोवर कार्यक्रम का नेतृत्व किया।

परमाणु जेट इंजनों के छह "हॉट टेस्ट" के परिणाम बहुत उत्साहजनक थे, और 1961 की शुरुआत में रिएक्टर फ़्लाइट टेस्ट (RJFT) पर एक रिपोर्ट तैयार की गई थी। फिर, 1961 के मध्य में, Nerva प्रोजेक्ट (अंतरिक्ष रॉकेट के लिए एक परमाणु इंजन का उपयोग) शुरू किया गया था। एयरोजेट जनरल को सामान्य ठेकेदार के रूप में चुना गया था, और वेस्टिंगहाउस को रिएक्टर के निर्माण के लिए जिम्मेदार उप-ठेकेदार के रूप में चुना गया था।

10.2 TNRD रूस में काम करता है

American" href="/text/category/americanetc/" rel="bookmark">अमेरिकी रूसी वैज्ञानिकों ने अनुसंधान रिएक्टरों में व्यक्तिगत ईंधन तत्वों के सबसे किफायती और कुशल परीक्षणों का उपयोग किया। Salyut", डिजाइन ब्यूरो ऑफ केमिकल ऑटोमेशन, IAE, NIKIET और एनपीओ "लुच" (पीएनआईटीआई) अंतरिक्ष परमाणु रॉकेट इंजन और हाइब्रिड परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की विभिन्न परियोजनाओं को विकसित करने के लिए बनाया गया था। लुच", एमएआई) बनाया गया था यार्ड आरडी 0411और न्यूनतम आयाम का परमाणु इंजन आरडी 0410क्रमशः 40 और 3.6 टन का जोर।

नतीजतन, एक रिएक्टर, एक "ठंडा" इंजन और गैसीय हाइड्रोजन पर परीक्षण के लिए एक बेंच प्रोटोटाइप का निर्माण किया गया। अमेरिकी के विपरीत, 8250 m/s से अधिक के विशिष्ट आवेग के साथ, सोवियत TNRE, अधिक गर्मी प्रतिरोधी और उन्नत ईंधन तत्वों और कोर में उच्च तापमान के उपयोग के कारण, यह संकेतक 9100 मीटर / के बराबर था। एस और उच्चतर। NPO Luch के संयुक्त अभियान के TNRD के परीक्षण के लिए बेंच बेस, सेमलिपलाटिंस्क -21 शहर से 50 किमी दक्षिण-पश्चिम में स्थित था। उन्होंने 1962 में काम करना शुरू किया। सालों में परीक्षण स्थल पर एनआरई प्रोटोटाइप के पूर्ण पैमाने पर ईंधन तत्वों का परीक्षण किया गया। उसी समय, निकास गैस बंद उत्सर्जन प्रणाली में प्रवेश कर गई। परमाणु इंजन "बाइकाल -1" के पूर्ण पैमाने पर परीक्षण के लिए बेंच कॉम्प्लेक्स सेमलिपलाटिंस्क -21 शहर से 65 किमी दक्षिण में स्थित है। 1970 से 1988 तक, रिएक्टरों के लगभग 30 "हॉट स्टार्ट" किए गए। इसी समय, 16.5 किग्रा / सेकंड तक की हाइड्रोजन प्रवाह दर पर बिजली 230 मेगावाट से अधिक नहीं थी और इसका तापमान 3100 K के रिएक्टर आउटलेट पर था। सभी लॉन्च सफल, दुर्घटना-मुक्त और योजना के अनुसार थे।

सोवियत TYARD RD-0410 - दुनिया में एकमात्र काम करने वाला और विश्वसनीय औद्योगिक परमाणु रॉकेट इंजन

वर्तमान में, लैंडफिल पर इस तरह के काम को रोक दिया गया है, हालांकि उपकरण अपेक्षाकृत संचालन योग्य स्थिति में बनाए रखा गया है। एनपीओ लुच का बेंच बेस दुनिया में एकमात्र प्रायोगिक परिसर है जहां महत्वपूर्ण वित्तीय और समय लागत के बिना एनआरई रिएक्टरों के तत्वों का परीक्षण करना संभव है। यह संभव है कि रूस और कजाकिस्तान के विशेषज्ञों की नियोजित भागीदारी के साथ अंतरिक्ष अनुसंधान पहल कार्यक्रम के हिस्से के रूप में चंद्रमा और मंगल की उड़ानों के लिए TNRE पर TNRE पर काम फिर से शुरू करने से सेमिपाल्टिंस्क की गतिविधियों को फिर से शुरू किया जाएगा। आधार और 2020 के दशक में "मार्टियन" अभियान का कार्यान्वयन।

मुख्य विशेषताएं

हाइड्रोजन पर विशिष्ट आवेग: 910 - 980 सेकंड(सिद्धांत। 1000 . तक सेकंड).

· एक कार्यशील निकाय (हाइड्रोजन) की समाप्ति की गति: 9100 - 9800 मीटर/सेकंड।

· प्राप्त करने योग्य जोर: सैकड़ों और हजारों टन तक।

· अधिकतम कार्य तापमान: 3000°С - 3700°С (अल्पकालिक समावेश)।

· सेवा जीवन: कई हजार घंटे तक (आवधिक सक्रियण)। /5/

11.डिवाइस

सोवियत ठोस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन RD-0410 . का उपकरण

1 - काम कर रहे तरल पदार्थ के टैंक से रेखा

2 - टर्बोपंप यूनिट

3 - नियंत्रण ड्रम ड्राइव

4 - विकिरण सुरक्षा

5 - नियंत्रण ड्रम

6 - मंदबुद्धि

7 - ईंधन विधानसभा

8 - रिएक्टर पोत

9 - आग तल

10 - नोजल कूलिंग लाइन

11- नोजल कक्ष

12 - नोक

12. कार्य सिद्धांत

संचालन के अपने सिद्धांत के अनुसार, TNRE एक उच्च तापमान रिएक्टर-हीट एक्सचेंजर है, जिसमें एक काम कर रहे तरल पदार्थ (तरल हाइड्रोजन) को दबाव में पेश किया जाता है, और जैसे ही इसे उच्च तापमान (3000 डिग्री सेल्सियस से अधिक) तक गर्म किया जाता है, यह है एक ठंडा नोजल के माध्यम से बाहर निकाल दिया। नोजल में गर्मी की वसूली बहुत फायदेमंद है, क्योंकि यह हाइड्रोजन के बहुत तेजी से हीटिंग की अनुमति देता है और, थर्मल ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा का उपयोग करके, विशिष्ट आवेग को 1000 सेकंड (9100-9800 मीटर/सेकेंड) तक बढ़ाने के लिए।

परमाणु रॉकेट इंजन रिएक्टर

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14. वर्किंग बॉडी

अतिरिक्त रूप से पेश किए गए कार्यात्मक योजक (हेक्सेन, हीलियम) के साथ तरल हाइड्रोजन का उपयोग TNRE में सबसे कुशल शीतलक के रूप में एक कार्यशील तरल के रूप में किया जाता है जो विशिष्ट आवेग के उच्च मूल्यों को प्राप्त करने की अनुमति देता है। हाइड्रोजन के अलावा हीलियम, आर्गन और अन्य अक्रिय गैसों का उपयोग किया जा सकता है। लेकिन हीलियम का उपयोग करने के मामले में, प्राप्त करने योग्य विशिष्ट आवेग तेजी से गिर जाता है (दो के कारक से) और शीतलक की लागत तेजी से बढ़ जाती है। आर्गन हीलियम की तुलना में बहुत सस्ता है और इसका उपयोग TNRE में किया जा सकता है, लेकिन इसके थर्मोफिजिकल गुण हीलियम से बहुत कम हैं, और इससे भी अधिक हाइड्रोजन (4 गुना कम विशिष्ट आवेग)। TNRE में और भी खराब थर्मल और आर्थिक (उच्च लागत) संकेतकों के कारण भारी अक्रिय गैसों का उपयोग नहीं किया जा सकता है। कार्यशील द्रव के रूप में अमोनिया का उपयोग, सिद्धांत रूप में, संभव है, लेकिन उच्च तापमान पर, अमोनिया के अपघटन के दौरान बनने वाले नाइट्रोजन परमाणु TNRE तत्वों के उच्च तापमान क्षरण का कारण बनते हैं। इसके अलावा, प्राप्त करने योग्य विशिष्ट आवेग इतना छोटा है कि यह कुछ रासायनिक ईंधन से कम है। सामान्य तौर पर, अमोनिया का उपयोग अव्यावहारिक है। काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में हाइड्रोकार्बन का उपयोग भी संभव है, लेकिन सभी हाइड्रोकार्बन में सबसे अधिक स्थिरता के कारण केवल मीथेन का उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोकार्बन ज्यादातर काम कर रहे तरल पदार्थ के लिए कार्यात्मक योजक के रूप में दिखाए जाते हैं। विशेष रूप से, हाइड्रोजन में हेक्सेन के जुड़ने से परमाणु-भौतिक रॉकेट इंजन के संचालन में सुधार होता है और कार्बाइड ईंधन के जीवन में वृद्धि होती है।

कार्य निकायों की तुलनात्मक विशेषताएं YRD

काम करने वाला शरीर	घनत्व, जी/सेमी3	विशिष्ट जोर (हीटिंग कक्ष में संकेतित तापमान पर, °K), सेकंड
	0.071 (तरल)
	0.682 (तरल)
	1,000 (तरल)			नहीं। आंकड़े	नहीं। आंकड़े	नहीं। आंकड़े

(नोट: ताप कक्ष में दबाव 45.7 एटीएम है, काम कर रहे तरल पदार्थ की रासायनिक संरचना के साथ 1 एटीएम के दबाव में विस्तार) /6/

15.लाभ

रासायनिक रॉकेट इंजनों पर TNRD का मुख्य लाभ एक उच्च विशिष्ट आवेग, एक महत्वपूर्ण ऊर्जा आरक्षित, एक कॉम्पैक्ट प्रणाली और बहुत अधिक जोर (दसियों, सैकड़ों और हजारों टन वैक्यूम में प्राप्त करने की क्षमता) प्राप्त करना है। सामान्य तौर पर, विशिष्ट आवेग निर्वात में हासिल किया गया दो-घटक रासायनिक रॉकेट ईंधन (केरोसिन-ऑक्सीजन, हाइड्रोजन-ऑक्सीजन) की तुलना में 3-4 गुना अधिक है, और जब उच्चतम गर्मी तीव्रता पर 4-5 गुना से संचालित होता है। वर्तमान में, संयुक्त राज्य अमेरिका में और रूस ऐसे इंजनों के विकास और निर्माण में काफी अनुभव है, और यदि आवश्यक हो (विशेष कार्यक्रम अंतरिक्ष अन्वेषण) ऐसे इंजन थोड़े समय में उत्पादित किए जा सकते हैं और उनकी उचित लागत होगी। अंतरिक्ष यान में तेजी लाने के लिए टीएनआरडी का उपयोग करने के मामले में अंतरिक्ष में, और बड़े ग्रहों (बृहस्पति, यूरेनस, शनि, नेपच्यून) के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का उपयोग करते हुए गड़बड़ी युद्धाभ्यास के अतिरिक्त उपयोग के अधीन सौर के अध्ययन की प्राप्त करने योग्य सीमाएं सिस्टम का काफी विस्तार होता है, और दूर के ग्रहों तक पहुंचने में लगने वाला समय काफी कम हो जाता है। इसके अलावा, TNRD का उपयोग विशाल ग्रहों की कम कक्षाओं में काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में या उनके वातावरण में काम करने के लिए उनके दुर्लभ वातावरण का उपयोग करने वाले वाहनों के लिए सफलतापूर्वक किया जा सकता है। /आठ/

16. नुकसान

TNRD का मुख्य नुकसान मर्मज्ञ विकिरण (गामा विकिरण, न्यूट्रॉन) के एक शक्तिशाली प्रवाह की उपस्थिति है, साथ ही अत्यधिक रेडियोधर्मी यूरेनियम यौगिकों, प्रेरित विकिरण के साथ दुर्दम्य यौगिकों और काम कर रहे तरल पदार्थ के साथ रेडियोधर्मी गैसों को हटाना है। इस संबंध में, लॉन्च साइट पर और वातावरण में पर्यावरण की स्थिति में गिरावट से बचने के लिए जमीनी लॉन्च के लिए टीएनआरडी अस्वीकार्य है। /14/

17. TJARD की विशेषताओं में सुधार। हाइब्रिड टीएनआरडी

किसी भी रॉकेट या सामान्य रूप से किसी भी इंजन की तरह, एक ठोस-चरण परमाणु जेट इंजन में प्राप्त करने योग्य महत्वपूर्ण विशेषताओं पर महत्वपूर्ण सीमाएं होती हैं। ये सीमाएं इंजन संरचनात्मक सामग्री के अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान की सीमा से अधिक तापमान सीमा में संचालित करने के लिए डिवाइस (TNRD) की असंभवता का प्रतिनिधित्व करती हैं। क्षमताओं का विस्तार करने और TNRD के मुख्य ऑपरेटिंग मापदंडों में उल्लेखनीय रूप से वृद्धि करने के लिए, विभिन्न हाइब्रिड योजनाओं को लागू किया जा सकता है जिसमें TNRD गर्मी और ऊर्जा के स्रोत की भूमिका निभाता है और काम करने वाले निकायों को तेज करने के लिए अतिरिक्त भौतिक तरीकों का उपयोग किया जाता है। सबसे विश्वसनीय, व्यावहारिक रूप से व्यवहार्य, और विशिष्ट आवेग और जोर के मामले में उच्च विशेषताओं वाला एक हाइब्रिड योजना है जिसमें आयनित काम करने वाले तरल पदार्थ (हाइड्रोजन और विशेष योजक) को तेज करने के लिए एक अतिरिक्त एमएचडी सर्किट (मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक सर्किट) होता है। /तेरह/

18. यार्ड से विकिरण का खतरा।

एक कार्यरत एनआरई विकिरण का एक शक्तिशाली स्रोत है - गामा और न्यूट्रॉन विकिरण। विशेष उपाय किए बिना, विकिरण अंतरिक्ष यान में काम कर रहे तरल पदार्थ और संरचना के अस्वीकार्य हीटिंग का कारण बन सकता है, धातु संरचनात्मक सामग्री का उत्सर्जन, प्लास्टिक का विनाश और रबर भागों की उम्र बढ़ने, विद्युत केबलों के इन्सुलेशन का उल्लंघन और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की विफलता। विकिरण सामग्री की प्रेरित (कृत्रिम) रेडियोधर्मिता का कारण बन सकता है - उनकी सक्रियता।

वर्तमान में, एनआरई के साथ अंतरिक्ष यान के विकिरण संरक्षण की समस्या को सैद्धांतिक रूप से हल माना जाता है। परीक्षण बेंचों और प्रक्षेपण स्थलों पर परमाणु रॉकेट इंजनों के रखरखाव से संबंधित मूलभूत मुद्दों को भी सुलझा लिया गया है। यद्यपि एक कार्यरत एनआरई परिचालन कर्मियों के लिए खतरा पैदा करता है, "एनआरई ऑपरेशन की समाप्ति के एक दिन बाद ही, एनआरई से 50 मीटर की दूरी पर बिना किसी व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण के कई दसियों मिनट तक रहना संभव है और सुरक्षा का सबसे सरल साधन रखरखाव कर्मियों को परीक्षण के तुरंत बाद कार्य क्षेत्र यार्ड में प्रवेश करने की अनुमति देता है।

प्रक्षेपण परिसरों और पर्यावरण के प्रदूषण का स्तर, जाहिरा तौर पर, अंतरिक्ष रॉकेट के निचले चरणों में परमाणु रॉकेट इंजन के उपयोग में बाधा नहीं होगा। पर्यावरण और संचालन कर्मियों के लिए विकिरण खतरे की समस्या को काफी हद तक इस तथ्य से कम किया जाता है कि हाइड्रोजन, एक काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में इस्तेमाल किया जाता है, रिएक्टर से गुजरते समय व्यावहारिक रूप से सक्रिय नहीं होता है। इसलिए एनआरई जेट एलआरई जेट से ज्यादा खतरनाक नहीं है। / 4 /

निष्कर्ष

अंतरिक्ष यात्रियों में परमाणु रॉकेट इंजन के विकास और उपयोग की संभावनाओं पर विचार करते समय, किसी को विभिन्न प्रकार के परमाणु रॉकेट इंजनों की प्राप्त और अपेक्षित विशेषताओं से आगे बढ़ना चाहिए, जो वे अंतरिक्ष यात्रियों को दे सकते हैं, उनका आवेदन, और अंत में, से। अंतरिक्ष में ऊर्जा आपूर्ति की समस्या और सामान्य रूप से ऊर्जा के विकास के साथ परमाणु रॉकेट इंजन की समस्या के बीच घनिष्ठ संबंध की उपस्थिति।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एनआरई के सभी संभावित प्रकारों में, सबसे विकसित थर्मल रेडियोआइसोटोप इंजन और एक ठोस-चरण विखंडन रिएक्टर वाला इंजन है। लेकिन अगर रेडियोआइसोटोप एनआरई की विशेषताएं हमें अंतरिक्ष यात्रियों (कम से कम निकट भविष्य में) में उनके व्यापक आवेदन की उम्मीद करने की अनुमति नहीं देती हैं, तो ठोस-चरण एनआरई के निर्माण से अंतरिक्ष यात्रियों के लिए बड़ी संभावनाएं खुलती हैं।

उदाहरण के लिए, 40,000 टन के प्रारंभिक द्रव्यमान (यानी, सबसे बड़े आधुनिक प्रक्षेपण वाहनों की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक) के साथ एक उपकरण प्रस्तावित किया गया है, जिसमें इस द्रव्यमान का 1/10 पेलोड पर गिर रहा है, और 2/3 परमाणु पर शुल्क। यदि प्रत्येक 3 सेकंड में एक चार्ज उड़ा दिया जाता है, तो उनकी आपूर्ति परमाणु रॉकेट इंजन के निरंतर संचालन के 10 दिनों के लिए पर्याप्त होगी। इस समय के दौरान, डिवाइस 10,000 किमी / सेकंड की गति तक पहुंच जाएगा और भविष्य में, 130 वर्षों के बाद, यह स्टार अल्फा सेंटौरी तक पहुंच सकता है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में अद्वितीय विशेषताएं होती हैं, जिनमें व्यावहारिक रूप से असीमित ऊर्जा खपत, पर्यावरण से स्वतंत्र संचालन और बाहरी प्रभावों (ब्रह्मांडीय विकिरण, उल्कापिंड क्षति, उच्च और निम्न तापमान, आदि) का प्रतिरोध शामिल है। हालांकि, परमाणु रेडियोआइसोटोप प्रतिष्ठानों की अधिकतम शक्ति कई सौ वाट के क्रम के मूल्य तक सीमित है। यह प्रतिबंध परमाणु रिएक्टर बिजली संयंत्रों के लिए मौजूद नहीं है, जो पृथ्वी के निकट अंतरिक्ष में भारी अंतरिक्ष यान की लंबी अवधि की उड़ानों के दौरान, सौर मंडल के दूर के ग्रहों की उड़ानों के दौरान और अन्य मामलों में उनके उपयोग की लाभप्रदता को पूर्व निर्धारित करता है।

विखंडन रिएक्टरों के साथ सॉलिड-फेज और अन्य एनआरई के फायदे सौर मंडल के ग्रहों के लिए मानवयुक्त उड़ानों (उदाहरण के लिए, मंगल पर एक अभियान के दौरान) जैसे जटिल अंतरिक्ष कार्यक्रमों के अध्ययन में पूरी तरह से प्रकट हुए हैं। इस मामले में, आरडी के विशिष्ट आवेग में वृद्धि से गुणात्मक रूप से नई समस्याओं को हल करना संभव हो जाता है। इन सभी समस्याओं को आधुनिक एलआरई की तुलना में दोगुने विशिष्ट आवेग के साथ एक ठोस-चरण एनआरई के उपयोग से बहुत सुविधा होती है। इस मामले में, उड़ान के समय को काफी कम करना भी संभव हो जाता है।

सबसे अधिक संभावना है, निकट भविष्य में, ठोस-चरण एनआरई सबसे आम आरडी में से एक बन जाएगा। सॉलिड-फेज एनआरई का उपयोग लंबी दूरी की उड़ानों के लिए वाहनों के रूप में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, नेप्च्यून, प्लूटो जैसे ग्रहों और यहां तक ​​कि सौर मंडल से बाहर उड़ान भरने के लिए। हालांकि, तारों के लिए उड़ानों के लिए, विखंडन के सिद्धांतों पर आधारित एनआरई उपयुक्त नहीं है। इस मामले में, एनआरई या, अधिक सटीक रूप से, थर्मोन्यूक्लियर जेट इंजन (टीआरडी) संलयन प्रतिक्रियाओं और फोटोनिक जेट इंजन (पीआरडी) के सिद्धांत पर काम कर रहे हैं, जिसमें पदार्थ और एंटीमैटर की विनाश प्रतिक्रिया गति का स्रोत है, आशाजनक हैं। हालांकि, सबसे अधिक संभावना है कि मानवता इंटरस्टेलर स्पेस में यात्रा करने के लिए एक अलग, जेट से अलग, आंदोलन की विधि का उपयोग करेगी।

अंत में, मैं आइंस्टीन के प्रसिद्ध वाक्यांश को फिर से लिखूंगा - सितारों की यात्रा करने के लिए, मानवता को कुछ ऐसा करना चाहिए जो एक निएंडरथल के लिए परमाणु रिएक्टर की जटिलता और धारणा में तुलनीय हो!

साहित्य

स्रोत:

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अनुबंध

ठोस चरण परमाणु जेट इंजन की मुख्य विशेषताएं

निर्माता देश	यन्त्र	निर्वात में जोर, kN	विशिष्ट आवेग, सेकंड		परियोजना कार्य, वर्ष
	NERVA/लोक्स मिश्रित चक्र

रूस ने परमाणु ऊर्जा संयंत्र (एनपीपी) के लिए शीतलन प्रणाली का परीक्षण किया है, जो भविष्य के एक अंतरिक्ष यान के प्रमुख तत्वों में से एक है, जो अंतरग्रहीय उड़ानें करने में सक्षम होगा। अंतरिक्ष में परमाणु इंजन की आवश्यकता क्यों है, यह कैसे काम करता है, और रोस्कोस्मोस इस विकास को मुख्य रूसी अंतरिक्ष ट्रम्प कार्ड क्यों मानता है, इज़वेस्टिया कहते हैं।

परमाणु का इतिहास

यदि आप अपने दिल पर हाथ रखते हैं, तो कोरोलेव के समय से, अंतरिक्ष में उड़ानों के लिए उपयोग किए जाने वाले लॉन्च वाहनों में मौलिक परिवर्तन नहीं हुए हैं। ऑपरेशन का सामान्य सिद्धांत - ऑक्सीडाइज़र के साथ ईंधन के दहन पर आधारित रासायनिक, समान रहता है। इंजन, नियंत्रण प्रणाली, ईंधन के प्रकार बदल रहे हैं। अंतरिक्ष यात्रा का आधार वही रहता है - जेट प्रणोदन किसी रॉकेट या अंतरिक्ष यान को आगे की ओर धकेलता है।

यह अक्सर सुना जाता है कि एक बड़ी सफलता की जरूरत है, दक्षता बढ़ाने के लिए जेट इंजन को बदलने में सक्षम विकास और चंद्रमा और मंगल के लिए उड़ानें अधिक यथार्थवादी बनाने के लिए। तथ्य यह है कि वर्तमान में, अंतरग्रहीय अंतरिक्ष यान का लगभग अधिकांश द्रव्यमान ईंधन और ऑक्सीकारक है। लेकिन क्या होगा अगर हम रासायनिक इंजन को पूरी तरह से छोड़ दें और परमाणु इंजन की ऊर्जा का उपयोग करना शुरू कर दें?

परमाणु प्रणोदन प्रणाली बनाने का विचार नया नहीं है। यूएसएसआर में, परमाणु रॉकेट इंजन बनाने की समस्या पर एक विस्तृत सरकारी डिक्री पर 1958 में वापस हस्ताक्षर किए गए थे। फिर भी, ऐसे अध्ययन किए गए जिनसे पता चला कि, पर्याप्त शक्ति के परमाणु रॉकेट इंजन का उपयोग करके, आप प्लूटो (जो अभी तक अपनी ग्रह स्थिति नहीं खोई है) और छह महीने में वापस (दो वहाँ और चार पीछे), 75 खर्च कर सकते हैं यात्रा पर टन ईंधन।

वे यूएसएसआर में एक परमाणु रॉकेट इंजन के विकास में लगे हुए थे, लेकिन वैज्ञानिकों ने वास्तविक प्रोटोटाइप के लिए अभी से संपर्क करना शुरू किया। यह पैसे के बारे में नहीं है, विषय इतना जटिल हो गया है कि कोई भी देश अब तक एक कामकाजी प्रोटोटाइप बनाने में सक्षम नहीं है, और ज्यादातर मामलों में सब कुछ योजनाओं और चित्रों के साथ समाप्त हो गया। संयुक्त राज्य अमेरिका में, जनवरी 1965 में मंगल की उड़ान के लिए प्रणोदन प्रणाली का परीक्षण किया गया था। लेकिन परमाणु इंजन पर मंगल को जीतने की NERVA परियोजना KIWI परीक्षणों से आगे नहीं बढ़ी, और यह वर्तमान रूसी विकास की तुलना में बहुत सरल थी। चीन ने अपनी अंतरिक्ष विकास योजनाओं में 2045 के करीब एक परमाणु इंजन के निर्माण को शामिल किया है, जो कि बहुत, बहुत जल्द नहीं है।

रूस में, अंतरिक्ष परिवहन प्रणालियों के लिए एक मेगावाट वर्ग के परमाणु विद्युत प्रणोदन प्रणाली (एनपीपी) की परियोजना पर काम का एक नया दौर 2010 में शुरू हुआ। परियोजना रोस्कोस्मोस और रोसाटॉम द्वारा संयुक्त रूप से बनाई जा रही है, और इसे हाल के समय की सबसे गंभीर और महत्वाकांक्षी अंतरिक्ष परियोजनाओं में से एक कहा जा सकता है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए प्रमुख ठेकेदार अनुसंधान केंद्र है। एम.वी. केल्डिश।

परमाणु आंदोलन

विकास की अवधि के दौरान, भविष्य के परमाणु इंजन के एक या दूसरे हिस्से की तैयारी के बारे में समाचार प्रेस में लीक हो रहे हैं। उसी समय, सामान्य तौर पर, विशेषज्ञों को छोड़कर, कुछ लोग कल्पना करते हैं कि यह कैसे और किस कारण से काम करेगा। दरअसल, एक अंतरिक्ष परमाणु इंजन का सार पृथ्वी पर जैसा ही है। परमाणु प्रतिक्रिया की ऊर्जा का उपयोग टर्बोजेनरेटर-कंप्रेसर को गर्म करने और संचालित करने के लिए किया जाता है। सीधे शब्दों में कहें तो, एक परमाणु प्रतिक्रिया का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, लगभग एक पारंपरिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र के समान ही। और बिजली की मदद से इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन काम करते हैं। इस इंस्टालेशन में, ये हाई-पावर आयन थ्रस्टर्स हैं।

आयन थ्रस्टर्स में, विद्युत क्षेत्र में उच्च गति के लिए त्वरित आयनित गैस के आधार पर जेट थ्रस्ट बनाकर जोर बनाया जाता है। आयन इंजन अभी भी हैं, अंतरिक्ष में उनका परीक्षण किया जा रहा है। अब तक, उन्हें केवल एक ही समस्या है - उनमें से लगभग सभी में बहुत कम जोर है, हालांकि वे बहुत कम ईंधन की खपत करते हैं। अंतरिक्ष यात्रा के लिए, ऐसे इंजन एक बढ़िया विकल्प हैं, खासकर यदि आप अंतरिक्ष में बिजली प्राप्त करने की समस्या को हल करते हैं, जो एक परमाणु स्थापना करेगा। इसके अलावा, आयन इंजन लंबे समय तक काम कर सकते हैं, आयन इंजनों के सबसे आधुनिक नमूनों के निरंतर संचालन की अधिकतम अवधि तीन वर्ष से अधिक है।

यदि आप आरेख को देखें, तो आप देख सकते हैं कि परमाणु ऊर्जा अपना उपयोगी कार्य तुरंत शुरू नहीं करती है। सबसे पहले, हीट एक्सचेंजर गरम किया जाता है, फिर बिजली उत्पन्न होती है, इसका उपयोग पहले से ही आयन इंजन के लिए जोर बनाने के लिए किया जाता है। काश, मानवता ने अभी तक सरल और अधिक कुशल तरीके से आंदोलन के लिए परमाणु प्रतिष्ठानों का उपयोग करना नहीं सीखा है।

यूएसएसआर में, परमाणु स्थापना वाले उपग्रहों को नौसेना मिसाइल ले जाने वाले विमानन के लिए लीजेंड लक्ष्य पदनाम परिसर के हिस्से के रूप में लॉन्च किया गया था, लेकिन ये बहुत छोटे रिएक्टर थे, और उनका काम केवल उपग्रह पर लटकाए गए उपकरणों के लिए बिजली उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त था। सोवियत अंतरिक्ष यान में तीन किलोवाट की स्थापना क्षमता थी, लेकिन अब रूसी विशेषज्ञ एक मेगावाट से अधिक की क्षमता के साथ एक स्थापना बनाने पर काम कर रहे हैं।

ब्रह्मांडीय मुद्दे

स्वाभाविक रूप से, अंतरिक्ष में परमाणु स्थापना में पृथ्वी की तुलना में बहुत अधिक समस्याएं होती हैं, और उनमें से सबसे महत्वपूर्ण शीतलन है। सामान्य परिस्थितियों में इसके लिए पानी का उपयोग किया जाता है, जो इंजन की गर्मी को बहुत कुशलता से अवशोषित करता है। अंतरिक्ष में, यह नहीं किया जा सकता है, और परमाणु इंजनों को एक कुशल शीतलन प्रणाली की आवश्यकता होती है - और उनसे गर्मी को बाहरी अंतरिक्ष में हटा दिया जाना चाहिए, अर्थात यह केवल विकिरण के रूप में किया जा सकता है। आमतौर पर, इस उद्देश्य के लिए, पैनल रेडिएटर्स का उपयोग अंतरिक्ष यान में किया जाता है - धातु से बना होता है, जिसके माध्यम से शीतलक घूमता है। काश, ऐसे रेडिएटर, एक नियम के रूप में, बड़े वजन और आयाम होते हैं, इसके अलावा, वे किसी भी तरह से उल्कापिंडों से सुरक्षित नहीं होते हैं।

अगस्त 2015 में, MAKS एयर शो में, परमाणु ऊर्जा प्रणोदन प्रणालियों के ड्रॉप कूलिंग का एक मॉडल दिखाया गया था। इसमें, बूंदों के रूप में छितराया हुआ तरल, खुले स्थान में उड़ता है, ठंडा होता है, और फिर स्थापना में एकत्र किया जाता है। ज़रा एक विशाल अंतरिक्ष यान की कल्पना करें, जिसके केंद्र में एक विशाल शॉवर इंस्टालेशन है, जिसमें से पानी की अरबों सूक्ष्म बूंदें निकलती हैं, अंतरिक्ष में उड़ती हैं, और फिर एक अंतरिक्ष वैक्यूम क्लीनर के विशाल मुंह में चूसा जाता है।

हाल ही में, यह ज्ञात हुआ कि परमाणु प्रणोदन प्रणाली के ड्रॉप कूलिंग सिस्टम का परीक्षण स्थलीय परिस्थितियों में किया गया था। इसी समय, स्थापना के निर्माण में शीतलन प्रणाली सबसे महत्वपूर्ण चरण है।

अब भारहीन परिस्थितियों में इसके प्रदर्शन का परीक्षण करने की बात है, और उसके बाद ही स्थापना के लिए आवश्यक आयामों में शीतलन प्रणाली बनाने का प्रयास करना संभव होगा। ऐसा प्रत्येक सफल परीक्षण रूसी विशेषज्ञों को परमाणु प्रतिष्ठान के निर्माण के थोड़ा करीब लाता है। वैज्ञानिक जल्दी में हैं, क्योंकि ऐसा माना जाता है कि अंतरिक्ष में परमाणु इंजन के प्रक्षेपण से रूस को अंतरिक्ष में अपने नेतृत्व की स्थिति हासिल करने में मदद मिल सकती है।

परमाणु अंतरिक्ष युग

मान लीजिए यह सफल हो जाता है, और कुछ वर्षों में एक परमाणु इंजन अंतरिक्ष में काम करना शुरू कर देगा। यह कैसे मदद करेगा, इसका उपयोग कैसे किया जा सकता है? सबसे पहले, यह स्पष्ट करने योग्य है कि आज जिस रूप में परमाणु प्रणोदन प्रणाली मौजूद है, वह केवल बाहरी अंतरिक्ष में ही काम कर सकती है। यह किसी भी तरह से पृथ्वी और भूमि से इस रूप में उड़ान नहीं भर सकता है, अब तक पारंपरिक रासायनिक रॉकेट के बिना ऐसा करना असंभव है।

अंतरिक्ष में क्यों? ठीक है, मानवता मंगल और चंद्रमा के लिए जल्दी से उड़ान भरती है, और बस? निश्चित रूप से उस तरह से नहीं। वर्तमान में, पृथ्वी की कक्षा में संचालित होने वाली कक्षीय कारखानों और कारखानों की सभी परियोजनाएँ काम के लिए कच्चे माल की कमी के कारण ठप पड़ी हैं। अंतरिक्ष में कुछ भी बनाने का कोई मतलब नहीं है जब तक कि धातु अयस्क जैसे आवश्यक कच्चे माल की एक बड़ी मात्रा में कक्षा में डालने का कोई तरीका न मिल जाए।

लेकिन उन्हें पृथ्वी से क्यों उठाएं, अगर, इसके विपरीत, आप उन्हें अंतरिक्ष से ला सकते हैं। सौर मंडल में एक ही क्षुद्रग्रह बेल्ट में, कीमती धातुओं सहित विभिन्न धातुओं के विशाल भंडार हैं। और इस मामले में, परमाणु रस्साकशी का निर्माण सिर्फ एक जीवनरक्षक बन जाएगा।

एक विशाल प्लेटिनम या सोने के असर वाले क्षुद्रग्रह को कक्षा में लाएँ और इसे सही जगह पर उकेरना शुरू करें। विशेषज्ञों के अनुसार, इस तरह का उत्पादन, मात्रा को ध्यान में रखते हुए, सबसे अधिक लाभदायक में से एक हो सकता है।

क्या परमाणु टग के लिए कोई कम शानदार उपयोग है? उदाहरण के लिए, इसका उपयोग उपग्रहों को वांछित कक्षाओं में पहुंचाने या अंतरिक्ष यान को अंतरिक्ष में वांछित बिंदु पर लाने के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, चंद्र कक्षा में। वर्तमान में, इसके लिए ऊपरी चरणों का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, रूसी फ्रीगेट। वे महंगे, जटिल और डिस्पोजेबल हैं। एक न्यूक्लियर टग उन्हें पृथ्वी की निचली कक्षा में ले जाने में सक्षम होगा और जहां भी जरूरत होगी, उन्हें पहुंचाएगा।

अंतर्ग्रहीय यात्रा के लिए भी यही सच है। माल और लोगों को मंगल की कक्षा में पहुंचाने के त्वरित तरीके के बिना, उपनिवेश बनने की कोई संभावना नहीं है। मौजूदा पीढ़ी के लॉन्च व्हीकल ऐसा बहुत महंगे और लंबे समय तक करेंगे। अब तक, अन्य ग्रहों के लिए उड़ान भरते समय उड़ान की अवधि सबसे गंभीर समस्याओं में से एक बनी हुई है। मंगल की उड़ान के महीनों और एक बंद अंतरिक्ष यान कैप्सूल में वापस आना कोई आसान काम नहीं है। एक परमाणु टग यहां भी मदद कर सकता है, इस समय को काफी कम कर सकता है।

आवश्यक और पर्याप्त

फिलहाल यह सब साइंस फिक्शन जैसा लगता है, लेकिन वैज्ञानिकों के मुताबिक प्रोटोटाइप के परीक्षण में कुछ साल ही बचे हैं। मुख्य चीज जो आवश्यक है वह न केवल विकास को पूरा करने के लिए है, बल्कि देश में अंतरिक्ष यात्रियों के आवश्यक स्तर को बनाए रखने के लिए भी है। फंडिंग में गिरावट के साथ भी, रॉकेटों को उतारना जारी रखना चाहिए, अंतरिक्ष यान का निर्माण किया जाना चाहिए, और सबसे मूल्यवान विशेषज्ञों को काम करना चाहिए।

अन्यथा, उपयुक्त बुनियादी ढांचे के बिना एक परमाणु इंजन कारण में मदद नहीं करेगा; अधिकतम दक्षता के लिए, न केवल विकास को बेचना, बल्कि नए अंतरिक्ष यान की सभी क्षमताओं को दिखाते हुए इसे स्वतंत्र रूप से उपयोग करना बहुत महत्वपूर्ण होगा।

इस बीच, देश के सभी निवासी जो काम से बंधे नहीं हैं, वे केवल आकाश की ओर देख सकते हैं और आशा करते हैं कि रूसी अंतरिक्ष यात्री सफल होंगे। और एक परमाणु रस्साकशी, और वर्तमान क्षमताओं का संरक्षण। मैं अन्य परिणामों पर विश्वास नहीं करना चाहता।

संशयवादियों का तर्क है कि परमाणु इंजन का निर्माण विज्ञान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण प्रगति नहीं है, बल्कि केवल "भाप बॉयलर का आधुनिकीकरण" है, जहां यूरेनियम कोयले और जलाऊ लकड़ी के बजाय ईंधन के रूप में कार्य करता है, और हाइड्रोजन एक के रूप में कार्य करता है। कार्यात्मक द्रव। क्या एनआरई (परमाणु जेट इंजन) इतना आशाजनक नहीं है? आइए इसे जानने की कोशिश करते हैं।

पहला रॉकेट

पृथ्वी के निकट अंतरिक्ष के विकास में मानव जाति के सभी गुणों को रासायनिक जेट इंजनों के लिए सुरक्षित रूप से जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। ऐसी बिजली इकाइयों का संचालन एक ऑक्सीडाइज़र में ईंधन के दहन की रासायनिक प्रतिक्रिया की ऊर्जा को जेट स्ट्रीम की गतिज ऊर्जा में और इसके परिणामस्वरूप, एक रॉकेट पर आधारित होता है। इस्तेमाल किया जाने वाला ईंधन केरोसिन, तरल हाइड्रोजन, हेप्टेन (तरल-ईंधन रॉकेट इंजन (एलटीई) के लिए) और अमोनियम परक्लोरेट, एल्यूमीनियम और लौह ऑक्साइड (ठोस प्रणोदक (आरडीटीटी) के लिए) का बहुलक मिश्रण है।

यह सर्वविदित है कि आतिशबाजी के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले पहले रॉकेट चीन में दूसरी शताब्दी ईसा पूर्व में दिखाई दिए। वे पाउडर गैसों की ऊर्जा की बदौलत आकाश में उठे। जर्मन बंदूकधारी कोनराड हास (1556), पोलिश जनरल काज़िमिर सेमेनोविच (1650), रूसी लेफ्टिनेंट जनरल अलेक्जेंडर ज़ासीडको के सैद्धांतिक शोध ने रॉकेट प्रौद्योगिकी के विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया।

पहले तरल-प्रणोदक रॉकेट इंजन के आविष्कार के लिए एक पेटेंट एक अमेरिकी वैज्ञानिक रॉबर्ट गोडार्ड द्वारा प्राप्त किया गया था। उनका उपकरण, 5 किलो वजन और लगभग 3 मीटर की लंबाई के साथ, 1926 में 2.5 सेकंड के लिए गैसोलीन और तरल ऑक्सीजन पर चल रहा था। 56 मीटर की उड़ान भरी।

गति की खोज में

सीरियल केमिकल जेट इंजन के निर्माण पर गंभीर प्रायोगिक कार्य पिछली शताब्दी के 30 के दशक में शुरू हुआ था। सोवियत संघ में, वी.पी. ग्लुशको और एफ.ए. ज़ेंडर को रॉकेट इंजन निर्माण का अग्रदूत माना जाता है। उनकी भागीदारी के साथ, बिजली इकाइयाँ RD-107 और RD-108 विकसित की गईं, जिसने USSR को अंतरिक्ष अन्वेषण में चैंपियनशिप प्रदान की और मानवयुक्त अंतरिक्ष अन्वेषण के क्षेत्र में रूस के भविष्य के नेतृत्व की नींव रखी।

तरल प्रणोदक इंजन के आधुनिकीकरण के साथ, यह स्पष्ट हो गया कि जेट स्ट्रीम की सैद्धांतिक अधिकतम गति 5 किमी/सेकंड से अधिक नहीं हो सकती है। यह निकट-पृथ्वी के अंतरिक्ष का अध्ययन करने के लिए पर्याप्त हो सकता है, लेकिन अन्य ग्रहों के लिए उड़ानें, और इससे भी अधिक तारे, मानव जाति के लिए एक अवास्तविक सपना बना रहेगा। नतीजतन, पिछली शताब्दी के मध्य में, वैकल्पिक (गैर-रासायनिक) रॉकेट इंजन की परियोजनाएं दिखाई देने लगीं। सबसे लोकप्रिय और आशाजनक प्रतिष्ठान थे जो परमाणु प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा का उपयोग करते थे। सोवियत संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका में परमाणु अंतरिक्ष इंजन (एनआरई) के पहले प्रयोगात्मक नमूनों का परीक्षण 1970 में किया गया था। हालांकि, चेरनोबिल आपदा के बाद, जनता के दबाव में, इस क्षेत्र में काम निलंबित कर दिया गया था (1988 में यूएसएसआर में, यूएसए में - 1994 से)।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का कार्य थर्मोकेमिकल वाले के समान सिद्धांतों पर आधारित है। अंतर केवल इतना है कि काम कर रहे तरल पदार्थ का ताप क्षय या परमाणु ईंधन के संलयन की ऊर्जा द्वारा किया जाता है। ऐसे इंजनों की ऊर्जा दक्षता रासायनिक इंजनों की तुलना में बहुत अधिक होती है। उदाहरण के लिए, 1 किलो सर्वोत्तम ईंधन (ऑक्सीजन के साथ बेरिलियम का मिश्रण) द्वारा जारी की जा सकने वाली ऊर्जा 3 × 107 J है, जबकि Po210 पोलोनियम समस्थानिक के लिए यह मान 5 × 1011 J है।

परमाणु इंजन में जारी ऊर्जा का उपयोग विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है:

नोजल के माध्यम से उत्सर्जित कार्यशील तरल पदार्थ को गर्म करना, जैसा कि एक पारंपरिक रॉकेट इंजन में होता है, एक विद्युत में परिवर्तित होने के बाद, काम कर रहे तरल पदार्थ के कणों को आयनित और तेज करता है, विखंडन या संलयन उत्पादों द्वारा सीधे एक आवेग पैदा करता है। यहां तक ​​​​कि साधारण पानी भी कार्य कर सकता है एक काम कर रहे तरल पदार्थ, लेकिन शराब का उपयोग अधिक प्रभावी होगा, अमोनिया या तरल हाइड्रोजन। रिएक्टर के लिए ईंधन के एकत्रीकरण की स्थिति के आधार पर, परमाणु रॉकेट इंजन को ठोस-, तरल- और गैस-चरण में विभाजित किया जाता है। सॉलिड-फेज विखंडन रिएक्टर के साथ सबसे विकसित एनआरई, जो ईंधन के रूप में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में उपयोग की जाने वाली ईंधन छड़ (ईंधन तत्व) का उपयोग करता है। अमेरिकी परियोजना Nerva के ढांचे में इस तरह के पहले इंजन ने 1966 में लगभग दो घंटे काम करने के बाद जमीनी परीक्षण परीक्षण पास किया।

प्रारुप सुविधाये

किसी भी परमाणु अंतरिक्ष इंजन के केंद्र में एक रिएक्टर होता है जिसमें एक सक्रिय क्षेत्र और एक बेरिलियम परावर्तक होता है जिसे एक बिजली भवन में रखा जाता है। यह सक्रिय क्षेत्र में है कि दहनशील पदार्थ के परमाणुओं का विखंडन होता है, एक नियम के रूप में, यूरेनियम U238, U235 समस्थानिकों से समृद्ध होता है। परमाणु क्षय की प्रक्रिया को कुछ गुण देने के लिए, मॉडरेटर भी यहां स्थित हैं - दुर्दम्य टंगस्टन या मोलिब्डेनम। यदि मॉडरेटर को ईंधन तत्वों की संरचना में शामिल किया जाता है, तो रिएक्टर को सजातीय कहा जाता है, और यदि अलग से रखा जाता है - विषम। परमाणु इंजन में एक कार्यशील द्रव आपूर्ति इकाई, नियंत्रण, छाया विकिरण सुरक्षा और एक नोजल भी शामिल है। रिएक्टर के संरचनात्मक तत्वों और घटकों, उच्च तापीय भार का अनुभव करते हुए, काम कर रहे तरल पदार्थ द्वारा ठंडा किया जाता है, जिसे बाद में एक टर्बोपंप इकाई द्वारा ईंधन असेंबलियों में इंजेक्ट किया जाता है। यहां इसे लगभग 3000˚С तक गर्म किया जाता है। नोजल के माध्यम से समाप्त होने पर, कार्यशील द्रव जेट थ्रस्ट बनाता है।

विशिष्ट रिएक्टर नियंत्रण एक पदार्थ से बने नियंत्रण छड़ और रोटरी ड्रम होते हैं जो न्यूट्रॉन (बोरॉन या कैडमियम) को अवशोषित करते हैं। छड़ों को सीधे कोर में या परावर्तक के विशेष निचे में रखा जाता है, और रोटरी ड्रम को रिएक्टर की परिधि पर रखा जाता है। छड़ों को हिलाने या ड्रमों को घुमाने से, प्रति इकाई समय में विखंडनीय नाभिकों की संख्या बदल जाती है, जिससे रिएक्टर की ऊर्जा रिलीज के स्तर को समायोजित किया जाता है, और, परिणामस्वरूप, इसकी तापीय शक्ति।

न्यूट्रॉन और गामा विकिरण की तीव्रता को कम करने के लिए, जो सभी जीवित चीजों के लिए खतरनाक है, प्राथमिक रिएक्टर सुरक्षा के तत्वों को बिजली निर्माण में रखा गया है।

दक्षता में सुधार

एक तरल-चरण परमाणु इंजन सिद्धांत और उपकरण में ठोस-चरण वाले के समान होता है, लेकिन ईंधन की तरल अवस्था प्रतिक्रिया के तापमान को बढ़ाना संभव बनाती है, और, परिणामस्वरूप, बिजली इकाई का जोर। तो यदि रासायनिक इकाइयों (एलटीई और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन) के लिए अधिकतम विशिष्ट आवेग (जेट विस्फोट वेग) 5,420 मीटर/सेकेंड है, ठोस चरण परमाणु और 10,000 मीटर/सेकेंड के लिए यह सीमा से बहुत दूर है, तो औसत मूल्य का गैस-चरण एनआरई के लिए यह सूचक 30,000 - 50,000 मीटर/सेकेंड की सीमा में है।

दो प्रकार की गैस-चरण परमाणु इंजन परियोजनाएं हैं:

एक खुला चक्र, जिसमें एक प्लाज्मा बादल के अंदर एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा रखे गए काम कर रहे तरल पदार्थ से एक परमाणु प्रतिक्रिया होती है और सभी उत्पन्न गर्मी को अवशोषित करती है। तापमान कई दसियों हजार डिग्री तक पहुंच सकता है। इस मामले में, सक्रिय क्षेत्र गर्मी प्रतिरोधी पदार्थ (उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज) से घिरा हुआ है - एक परमाणु दीपक जो विकिरणित ऊर्जा को स्वतंत्र रूप से प्रसारित करता है। दूसरे प्रकार की स्थापना में, प्रतिक्रिया तापमान के पिघलने बिंदु तक सीमित होगा बल्ब सामग्री। साथ ही, परमाणु अंतरिक्ष इंजन की ऊर्जा दक्षता कुछ हद तक कम हो जाती है (विशिष्ट आवेग 15,000 मीटर/सेकेंड तक), लेकिन दक्षता और विकिरण सुरक्षा बढ़ जाती है।

व्यावहारिक उपलब्धियां

औपचारिक रूप से, अमेरिकी वैज्ञानिक और भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन को परमाणु ऊर्जा संयंत्र का आविष्कारक माना जाता है। रोवर कार्यक्रम के ढांचे के भीतर अंतरिक्ष यान के लिए परमाणु इंजन के विकास और निर्माण पर बड़े पैमाने पर काम की शुरुआत 1955 में लॉस एलामोस रिसर्च सेंटर (यूएसए) में की गई थी। अमेरिकी आविष्कारकों ने सजातीय परमाणु रिएक्टर वाले पौधों को प्राथमिकता दी। "कीवी-ए" का पहला प्रायोगिक नमूना अल्बुकर्क (न्यू मैक्सिको, यूएसए) में परमाणु केंद्र में संयंत्र में इकट्ठा किया गया था और 1959 में परीक्षण किया गया था। रिएक्टर को नोजल के साथ स्टैंड पर लंबवत रखा गया था। परीक्षणों के दौरान, खर्च किए गए हाइड्रोजन का एक गर्म जेट सीधे वातावरण में उत्सर्जित किया गया था। और यद्यपि रेक्टर ने केवल 5 मिनट के लिए कम शक्ति पर काम किया, सफलता ने डेवलपर्स को प्रेरित किया।

सोवियत संघ में, इस तरह के शोध के लिए एक शक्तिशाली प्रोत्साहन परमाणु ऊर्जा संस्थान में 1959 में आयोजित "तीन महान के" की बैठक द्वारा दिया गया था - परमाणु बम के निर्माता IV कुरचटोव, रूसी कॉस्मोनॉटिक्स के मुख्य सिद्धांतकार एमवी केल्डीश और सोवियत मिसाइलों के सामान्य डिजाइनर एसपी क्वीन। अमेरिकी मॉडल के विपरीत, सोवियत RD-0410 इंजन, जिसे खिमावटोमैटिक एसोसिएशन (वोरोनिश) के डिजाइन ब्यूरो में विकसित किया गया था, में एक विषम रिएक्टर था। 1978 में सेमलिपलाटिंस्क शहर के पास एक प्रशिक्षण मैदान में आग का परीक्षण किया गया था।

यह ध्यान देने योग्य है कि काफी सैद्धांतिक परियोजनाएं बनाई गईं, लेकिन मामला व्यावहारिक कार्यान्वयन में कभी नहीं आया। इसका कारण सामग्री विज्ञान में बड़ी संख्या में समस्याओं की उपस्थिति, मानव और वित्तीय संसाधनों की कमी थी।

एक नोट के लिए: एक महत्वपूर्ण व्यावहारिक उपलब्धि परमाणु इंजन के साथ विमान के उड़ान परीक्षण का संचालन था। यूएसएसआर में, प्रायोगिक रणनीतिक बॉम्बर टीयू -95 एलएएल यूएसए में सबसे आशाजनक था - बी -36।

ओरियन परियोजना या पल्स एनआरई

अंतरिक्ष में उड़ानों के लिए, एक स्पंदित परमाणु इंजन को पहली बार 1945 में पोलिश मूल के एक अमेरिकी गणितज्ञ, स्टैनिस्लाव उलम द्वारा उपयोग करने का प्रस्ताव दिया गया था। अगले दशक में, इस विचार को टी. टेलर और एफ. डायसन द्वारा विकसित और परिष्कृत किया गया। लब्बोलुआब यह है कि रॉकेट के तल पर पुशिंग प्लेटफॉर्म से कुछ दूरी पर विस्फोटित छोटे परमाणु आवेशों की ऊर्जा इसे एक महान त्वरण प्रदान करती है।

1958 में शुरू हुई ओरियन परियोजना के दौरान, लोगों को मंगल की सतह या बृहस्पति की कक्षा तक पहुंचाने में सक्षम रॉकेट को ऐसे ही इंजन से लैस करने की योजना बनाई गई थी। आगे के डिब्बे में तैनात चालक दल को एक भिगोने वाले उपकरण द्वारा विशाल त्वरण के हानिकारक प्रभावों से बचाया जाएगा। विस्तृत इंजीनियरिंग कार्य का परिणाम उड़ान की स्थिरता का अध्ययन करने के लिए जहाज के बड़े पैमाने के मॉडल के मार्च परीक्षण थे (परमाणु शुल्क के बजाय पारंपरिक विस्फोटकों का उपयोग किया गया था)। उच्च लागत के कारण, परियोजना को 1965 में बंद कर दिया गया था।

जुलाई 1961 में सोवियत शिक्षाविद ए। सखारोव द्वारा "विस्फोटक" बनाने के लिए इसी तरह के विचार व्यक्त किए गए थे। जहाज को कक्षा में स्थापित करने के लिए, वैज्ञानिक ने पारंपरिक तरल-प्रणोदक इंजनों का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा।

वैकल्पिक परियोजनाएं

बड़ी संख्या में परियोजनाएं सैद्धांतिक अनुसंधान से आगे नहीं बढ़ी हैं। उनमें से कई मूल और बहुत ही आशाजनक थे। पुष्टिकरण विखंडनीय टुकड़ों पर आधारित परमाणु ऊर्जा संयंत्र का विचार है। इस इंजन की डिज़ाइन सुविधाएँ और व्यवस्था बिना किसी कार्यशील द्रव के करना संभव बनाती है। जेट स्ट्रीम, जो आवश्यक प्रणोदन विशेषताओं को प्रदान करती है, खर्च किए गए परमाणु सामग्री से बनती है। रिएक्टर एक सबक्रिटिकल परमाणु द्रव्यमान (परमाणुओं का विखंडन गुणांक एक से कम है) के साथ घूर्णन डिस्क पर आधारित है। सक्रिय क्षेत्र में स्थित डिस्क के क्षेत्र में घूमते समय, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू हो जाती है और उच्च ऊर्जा वाले परमाणुओं को इंजन नोजल में भेजा जाता है, जिससे जेट स्ट्रीम बनता है। बचे हुए पूरे परमाणु ईंधन डिस्क के अगले चक्करों में प्रतिक्रिया में भाग लेंगे।

आरटीजी (रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटर) पर आधारित पृथ्वी के निकट अंतरिक्ष में कुछ कार्य करने वाले जहाजों के लिए एक परमाणु इंजन की परियोजनाएं काफी व्यावहारिक हैं, लेकिन इस तरह के इंस्टॉलेशन इंटरप्लानेटरी के लिए बहुत आशाजनक नहीं हैं, और इससे भी ज्यादा इंटरस्टेलर उड़ानें हैं।

न्यूक्लियर फ्यूजन इंजन में अपार संभावनाएं हैं। पहले से ही विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास के वर्तमान चरण में, एक पल्स इंस्टॉलेशन काफी संभव है, जिसमें ओरियन प्रोजेक्ट की तरह, रॉकेट के नीचे थर्मोन्यूक्लियर चार्ज का विस्फोट किया जाएगा। हालांकि, कई विशेषज्ञ नियंत्रित परमाणु संलयन के कार्यान्वयन को निकट भविष्य की बात मानते हैं।

यार्ड के फायदे और नुकसान

अंतरिक्ष यान के लिए बिजली इकाइयों के रूप में परमाणु इंजनों का उपयोग करने के निर्विवाद लाभों में उनकी उच्च ऊर्जा दक्षता शामिल है, जो एक उच्च विशिष्ट आवेग और अच्छा कर्षण प्रदर्शन (वैक्यूम में एक हजार टन तक), स्वायत्त संचालन के दौरान एक प्रभावशाली ऊर्जा आरक्षित प्रदान करता है। वैज्ञानिक और तकनीकी विकास का वर्तमान स्तर ऐसी स्थापना की तुलनात्मक कॉम्पैक्टनेस सुनिश्चित करना संभव बनाता है।

एनआरई का मुख्य दोष, जिसके कारण डिजाइन और अनुसंधान कार्य में कमी आई है, उच्च विकिरण खतरा है। ग्राउंड फायर टेस्ट करते समय यह विशेष रूप से सच है, जिसके परिणामस्वरूप रेडियोधर्मी गैसें, यूरेनियम के यौगिक और इसके समस्थानिक काम कर रहे तरल पदार्थ और मर्मज्ञ विकिरण के विनाशकारी प्रभाव के साथ वातावरण में प्रवेश कर सकते हैं। उन्हीं कारणों से, पृथ्वी की सतह से सीधे परमाणु इंजन से लैस अंतरिक्ष यान को लॉन्च करना अस्वीकार्य है।

वर्तमान और भविष्य

रूसी विज्ञान अकादमी के शिक्षाविद के आश्वासन के अनुसार, Keldysh केंद्र अनातोली कोरोटीव के सामान्य निदेशक, निकट भविष्य में रूस में एक मौलिक रूप से नए प्रकार का परमाणु इंजन बनाया जाएगा। दृष्टिकोण का सार यह है कि अंतरिक्ष रिएक्टर की ऊर्जा को काम करने वाले तरल पदार्थ के प्रत्यक्ष ताप और जेट स्ट्रीम के गठन के लिए नहीं, बल्कि बिजली उत्पन्न करने के लिए निर्देशित किया जाएगा। स्थापना में प्रणोदक की भूमिका प्लाज्मा इंजन को सौंपी जाती है, जिसका विशिष्ट जोर वर्तमान में मौजूदा रासायनिक रॉकेट वाहनों के जोर से 20 गुना अधिक है। परियोजना का प्रमुख उद्यम राज्य निगम "रोसाटॉम" JSC "NIKIET" (मास्को) का एक उपखंड है।

2015 में NPO Mashinostroeniya (Reutov) के आधार पर फुल-स्केल मॉक-अप टेस्ट सफलतापूर्वक पास किए गए। इस वर्ष के नवंबर को परमाणु ऊर्जा संयंत्र के उड़ान डिजाइन परीक्षणों की शुरुआत तिथि के रूप में नामित किया गया है। सबसे महत्वपूर्ण तत्वों और प्रणालियों का परीक्षण करना होगा, जिसमें आईएसएस बोर्ड भी शामिल है।

नए रूसी परमाणु इंजन का संचालन एक बंद चक्र में होता है, जो आसपास के अंतरिक्ष में रेडियोधर्मी पदार्थों के प्रवेश को पूरी तरह से बाहर कर देता है। पावर प्लांट के मुख्य तत्वों का द्रव्यमान और समग्र विशेषताएं मौजूदा घरेलू प्रोटॉन और अंगारा लॉन्च वाहनों के साथ इसका उपयोग सुनिश्चित करती हैं।

अलेक्जेंडर लोसेव

20वीं शताब्दी में रॉकेट और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी का तेजी से विकास सैन्य-रणनीतिक, राजनीतिक और, कुछ हद तक, दो महाशक्तियों - यूएसएसआर और यूएसए के वैचारिक लक्ष्यों और हितों के कारण था, और सभी राज्य अंतरिक्ष कार्यक्रम एक थे। उनकी सैन्य परियोजनाओं को जारी रखना, जहां मुख्य कार्य संभावित विरोधी के साथ रक्षा क्षमता और रणनीतिक समानता सुनिश्चित करने की आवश्यकता थी। उस समय उपकरण बनाने की लागत और संचालन की लागत का कोई मौलिक महत्व नहीं था। लॉन्च वाहनों और अंतरिक्ष यान के निर्माण के लिए भारी संसाधन आवंटित किए गए थे, और 1961 में यूरी गगारिन की 108 मिनट की उड़ान और 1969 में चंद्रमा की सतह से नील आर्मस्ट्रांग और बज़ एल्ड्रिन का टेलीविजन प्रसारण केवल वैज्ञानिक और तकनीकी की जीत नहीं थे। सोचा, उन्हें शीत युद्ध की लड़ाई में रणनीतिक जीत के रूप में भी माना जाता था।

लेकिन सोवियत संघ के पतन के बाद और विश्व नेतृत्व की दौड़ से बाहर हो जाने के बाद, इसके भू-राजनीतिक विरोधियों, मुख्य रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका को अब पूरी दुनिया को पश्चिमी की श्रेष्ठता साबित करने के लिए प्रतिष्ठित, लेकिन बेहद महंगी अंतरिक्ष परियोजनाओं को लागू करने की आवश्यकता नहीं थी। आर्थिक प्रणाली और वैचारिक अवधारणाएं।
90 के दशक में, अतीत के मुख्य राजनीतिक कार्यों ने अपनी प्रासंगिकता खो दी, ब्लॉक टकराव को वैश्वीकरण द्वारा बदल दिया गया, दुनिया में व्यावहारिकता प्रबल हो गई, इसलिए अधिकांश अंतरिक्ष कार्यक्रमों को बंद कर दिया गया या स्थगित कर दिया गया, केवल आईएसएस बड़े पैमाने की परियोजनाओं से बना रहा। भूतकाल। इसके अलावा, पश्चिमी लोकतंत्र ने राज्य के सभी महंगे कार्यक्रमों को चुनावी चक्रों पर निर्भर बना दिया है।
सत्ता हासिल करने या बने रहने के लिए आवश्यक मतदाता समर्थन राजनेताओं, संसदों और सरकारों को लोकलुभावनवाद की ओर झुकता है और तत्काल समस्याओं को हल करता है, इसलिए अंतरिक्ष अन्वेषण पर खर्च साल दर साल कम होता जाता है।
अधिकांश मौलिक खोजें बीसवीं शताब्दी के पूर्वार्ध में की गई थीं, और आज विज्ञान और प्रौद्योगिकी कुछ हद तक पहुंच गई है, इसके अलावा, दुनिया भर में वैज्ञानिक ज्ञान की लोकप्रियता में कमी आई है, और गणित, भौतिकी और शिक्षण की गुणवत्ता में कमी आई है। अन्य प्राकृतिक विज्ञान खराब हो गए हैं। पिछले दो दशकों से अंतरिक्ष क्षेत्र सहित, ठहराव का यही कारण था।
लेकिन अब यह स्पष्ट हो गया है कि दुनिया पिछली सदी की खोजों के आधार पर अगले तकनीकी चक्र के अंत के करीब पहुंच रही है। इसलिए, कोई भी शक्ति जिसके पास वैश्विक तकनीकी व्यवस्था में बदलाव के समय मौलिक रूप से नई होनहार प्रौद्योगिकियां होंगी, कम से कम अगले पचास वर्षों के लिए विश्व नेतृत्व को स्वचालित रूप से सुरक्षित कर देगी।

एक काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में हाइड्रोजन के साथ एक परमाणु रॉकेट इंजन का प्रमुख उपकरण

यह संयुक्त राज्य अमेरिका में महसूस किया गया है, जहां गतिविधि के सभी क्षेत्रों में अमेरिकी महानता को पुनर्जीवित करने के लिए एक पाठ्यक्रम लिया गया है, और चीन में, अमेरिकी आधिपत्य को चुनौती देने के लिए, और यूरोपीय संघ में, जो अपने वजन को बनाए रखने के लिए अपनी पूरी ताकत के साथ प्रयास कर रहा है। वैश्विक अर्थव्यवस्था।
वहां एक औद्योगिक नीति है और वे गंभीरता से अपने स्वयं के वैज्ञानिक, तकनीकी और उत्पादन क्षमता के विकास में लगे हुए हैं, और अंतरिक्ष क्षेत्र नई प्रौद्योगिकियों के परीक्षण के लिए और नींव रखने वाली वैज्ञानिक परिकल्पनाओं को साबित करने या अस्वीकार करने के लिए सबसे अच्छा परीक्षण मैदान बन सकता है। भविष्य की मौलिक रूप से भिन्न, अधिक उन्नत तकनीक बनाने के लिए।
और यह उम्मीद करना बिल्कुल स्वाभाविक है कि संयुक्त राज्य अमेरिका पहला ऐसा देश होगा जहां हथियारों, परिवहन और संरचनात्मक सामग्री के साथ-साथ बायोमेडिसिन और दूरसंचार के क्षेत्र में अद्वितीय नवीन तकनीकों का निर्माण करने के लिए गहन अंतरिक्ष अन्वेषण परियोजनाओं को फिर से शुरू किया जाएगा।
सच है, संयुक्त राज्य अमेरिका को भी क्रांतिकारी प्रौद्योगिकियों के निर्माण के पथ पर सफलता की गारंटी नहीं है। आधी सदी पुराने रासायनिक-प्रणोदक रॉकेट इंजनों में सुधार, जैसा कि एलोन मस्क का स्पेसएक्स कर रहा है, या आईएसएस पर पहले से लागू किए गए लोगों के समान लंबी-लंबी जीवन समर्थन प्रणाली का निर्माण करने का एक उच्च जोखिम है।
क्या रूस, जिसका अंतरिक्ष उद्योग में ठहराव हर साल अधिक ध्यान देने योग्य होता जा रहा है, भविष्य के तकनीकी नेतृत्व की दौड़ में महाशक्तियों के क्लब में बने रहने के लिए सफलता प्राप्त कर सकता है, न कि विकासशील देशों की सूची में?
हां, निश्चित रूप से, रूस कर सकता है, और इसके अलावा, अंतरिक्ष उद्योग के पुराने अंडरफंडिंग के बावजूद, परमाणु ऊर्जा और परमाणु रॉकेट इंजन प्रौद्योगिकियों में पहले से ही एक महत्वपूर्ण कदम आगे बढ़ाया जा चुका है।
अंतरिक्ष यात्रियों का भविष्य परमाणु ऊर्जा का उपयोग है। यह समझने के लिए कि परमाणु प्रौद्योगिकी और अंतरिक्ष कैसे संबंधित हैं, जेट प्रणोदन के मूल सिद्धांतों पर विचार करना आवश्यक है।
तो, मुख्य प्रकार के आधुनिक अंतरिक्ष इंजन रासायनिक ऊर्जा के सिद्धांतों पर बनाए जाते हैं। ये ठोस-प्रणोदक बूस्टर और तरल-प्रणोदक रॉकेट इंजन हैं, उनके दहन कक्षों में, ईंधन घटकों (ईंधन और ऑक्सीडाइज़र), एक एक्ज़ोथिर्मिक भौतिक-रासायनिक दहन प्रतिक्रिया में प्रवेश करते हुए, एक जेट स्ट्रीम बनाते हैं जो इंजन नोजल से हर बार टन पदार्थ निकालती है। दूसरा। जेट के कार्यशील द्रव की गतिज ऊर्जा रॉकेट को आगे बढ़ाने के लिए पर्याप्त प्रतिक्रियाशील बल में परिवर्तित हो जाती है। ऐसे रासायनिक इंजनों का विशिष्ट आवेग (प्रयुक्त ईंधन के द्रव्यमान के लिए उत्पादित जोर का अनुपात) ईंधन घटकों, दहन कक्ष में दबाव और तापमान और इंजन नोजल के माध्यम से निकाले गए गैसीय मिश्रण के आणविक भार पर निर्भर करता है।
और दहन कक्ष के अंदर पदार्थ का तापमान और दबाव जितना अधिक होगा, और गैस का आणविक भार जितना कम होगा, विशिष्ट आवेग उतना ही अधिक होगा, और इसलिए इंजन की दक्षता। विशिष्ट आवेग गति की मात्रा है, और इसे मीटर प्रति सेकंड, साथ ही गति में मापने के लिए प्रथागत है।
रासायनिक इंजनों में, ईंधन मिश्रण ऑक्सीजन-हाइड्रोजन और फ्लोरीन-हाइड्रोजन (4500-4700 m/s) उच्चतम विशिष्ट आवेग देते हैं, लेकिन मिट्टी के तेल और ऑक्सीजन द्वारा संचालित रॉकेट इंजन, जैसे सोयुज और मिसाइल "फाल्कन" मास्क, साथ ही इंजन नाइट्रोजन टेट्रोक्साइड और नाइट्रिक एसिड (सोवियत और रूसी "प्रोटॉन", फ्रेंच "एरियन", अमेरिकी "टाइटन") के मिश्रण के रूप में एक ऑक्सीडाइज़र के साथ असममित डाइमिथाइलहाइड्राज़िन (यूडीएमएच) पर। उनकी दक्षता हाइड्रोजन-ईंधन वाले इंजनों की तुलना में 1.5 गुना कम है, लेकिन 3000 मीटर / सेकंड और शक्ति का आवेग पृथ्वी के निकट कक्षाओं में टन पेलोड लॉन्च करने के लिए आर्थिक रूप से लाभदायक बनाने के लिए पर्याप्त है।
लेकिन अन्य ग्रहों के लिए उड़ानों के लिए मॉड्यूलर आईएसएस सहित मानव जाति द्वारा पहले बनाई गई किसी भी चीज़ की तुलना में बहुत बड़े अंतरिक्ष यान की आवश्यकता होती है। इन जहाजों में, चालक दल के दीर्घकालिक स्वायत्त अस्तित्व, और ईंधन की एक निश्चित आपूर्ति और युद्धाभ्यास और कक्षा सुधार के लिए मुख्य इंजनों और इंजनों की सेवा जीवन दोनों को सुनिश्चित करना आवश्यक है, जो अंतरिक्ष यात्रियों की डिलीवरी के लिए प्रदान करते हैं। दूसरे ग्रह की सतह पर विशेष लैंडिंग मॉड्यूल, और मुख्य परिवहन जहाज पर उनकी वापसी, और फिर और पृथ्वी पर अभियान की वापसी।
संचित इंजीनियरिंग और तकनीकी ज्ञान और इंजनों की रासायनिक ऊर्जा से चंद्रमा पर वापस लौटना और मंगल पर पहुंचना संभव हो जाता है, इसलिए इस बात की अत्यधिक संभावना है कि अगले दशक में मानवता लाल ग्रह की यात्रा करेगी।
यदि हम केवल उपलब्ध अंतरिक्ष प्रौद्योगिकियों पर भरोसा करते हैं, तो मंगल या बृहस्पति और शनि के उपग्रहों के लिए मानवयुक्त उड़ान के लिए रहने योग्य मॉड्यूल का न्यूनतम द्रव्यमान लगभग 90 टन होगा, जो कि 1970 के दशक के चंद्र जहाजों की तुलना में 3 गुना अधिक है। , जिसका अर्थ है कि मंगल पर आगे की उड़ान के लिए संदर्भ कक्षाओं में उनके प्रवेश के लिए लॉन्च वाहन अपोलो चंद्र परियोजना या सोवियत वाहक एनर्जिया (लॉन्च वजन 2400 टन) के सैटर्न -5 (प्रक्षेपण वजन 2965 टन) से कहीं बेहतर होंगे। कक्षा में 500 टन तक वजनी इंटरप्लानेटरी कॉम्प्लेक्स बनाना जरूरी होगा। रासायनिक रॉकेट इंजन के साथ एक इंटरप्लेनेटरी जहाज पर उड़ान के लिए केवल एक दिशा में 8 महीने से 1 वर्ष तक का समय लगेगा, क्योंकि आपको जहाज के अतिरिक्त त्वरण के लिए ग्रहों के गुरुत्वाकर्षण बल का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण युद्धाभ्यास करना होगा, और ईंधन की एक बड़ी आपूर्ति।
लेकिन रॉकेट इंजनों की रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करके मानवता मंगल या शुक्र की कक्षा से आगे नहीं उड़ पाएगी। हमें अंतरिक्ष यान की उड़ान की अन्य गति और गति की अन्य अधिक शक्तिशाली ऊर्जा की आवश्यकता है।

आधुनिक परमाणु रॉकेट इंजन परियोजना प्रिंसटन सैटेलाइट सिस्टम

गहरे स्थान का पता लगाने के लिए, रॉकेट इंजन के थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात और दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि करना आवश्यक है, जिसका अर्थ है कि इसके विशिष्ट आवेग और सेवा जीवन को बढ़ाना। और इसके लिए, इंजन कक्ष के अंदर कम परमाणु द्रव्यमान के साथ काम कर रहे तरल पदार्थ की गैस या पदार्थ को पारंपरिक ईंधन मिश्रण के रासायनिक दहन तापमान से कई गुना अधिक तापमान पर गर्म करना आवश्यक है, और यह परमाणु प्रतिक्रिया का उपयोग करके किया जा सकता है .
यदि, एक पारंपरिक दहन कक्ष के बजाय, एक परमाणु रिएक्टर को एक रॉकेट इंजन के अंदर रखा जाता है, जिसके सक्रिय क्षेत्र में तरल या गैसीय रूप में एक पदार्थ की आपूर्ति की जाती है, तो यह कई हजार डिग्री तक के उच्च दबाव में गर्म होना शुरू हो जाएगा। जेट थ्रस्ट बनाते हुए, नोजल चैनल के माध्यम से बाहर निकाला जाना है। ऐसे परमाणु जेट इंजन का विशिष्ट आवेग रासायनिक घटकों पर आधारित पारंपरिक इंजन की तुलना में कई गुना अधिक होगा, जिसका अर्थ है कि इंजन और लॉन्च वाहन दोनों की दक्षता कई गुना बढ़ जाएगी। इस मामले में, ईंधन के दहन के लिए एक ऑक्सीडाइज़र की आवश्यकता नहीं होती है, और हल्के हाइड्रोजन गैस का उपयोग एक पदार्थ के रूप में किया जा सकता है जो जेट थ्रस्ट बनाता है, लेकिन हम जानते हैं कि गैस का आणविक भार जितना कम होगा, गति उतनी ही अधिक होगी, और यह महत्वपूर्ण रूप से होगा बेहतर प्रदर्शन इंजन शक्ति के साथ रॉकेट के द्रव्यमान को कम करें।
एक पारंपरिक इंजन की तुलना में एक परमाणु इंजन बेहतर होगा, क्योंकि रिएक्टर ज़ोन में, हल्की गैस को 9 हजार डिग्री केल्विन से अधिक तापमान तक गर्म किया जा सकता है, और इस तरह की सुपरहीट गैस का एक जेट सामान्य रासायनिक इंजनों की तुलना में बहुत अधिक विशिष्ट आवेग प्रदान करेगा। दे सकते हो। लेकिन यह सिद्धांत रूप में है।
खतरा यह भी नहीं है कि इस तरह के एक परमाणु स्थापना के साथ एक प्रक्षेपण यान के प्रक्षेपण के दौरान, वायुमंडल के रेडियोधर्मी संदूषण और लॉन्च पैड के आसपास की जगह हो सकती है, मुख्य समस्या यह है कि उच्च तापमान पर इंजन स्वयं अंतरिक्ष यान के साथ पिघल सकता है . डिजाइनर और इंजीनियर इसे समझते हैं और कई दशकों से उपयुक्त समाधान खोजने की कोशिश कर रहे हैं।
परमाणु रॉकेट इंजन (एनआरई) का पहले से ही अंतरिक्ष में निर्माण और संचालन का अपना इतिहास है। परमाणु इंजनों का पहला विकास 1950 के दशक के मध्य में शुरू हुआ, यानी मानवयुक्त अंतरिक्ष उड़ान से पहले, और लगभग एक साथ यूएसएसआर और यूएसए में, और एक रॉकेट में काम करने वाले पदार्थ को गर्म करने के लिए परमाणु रिएक्टरों का उपयोग करने का विचार। इंजन का जन्म पहले रिएक्टरों के साथ 40 के दशक के मध्य में हुआ था, यानी 70 साल से भी पहले।
हमारे देश में, थर्मल भौतिक विज्ञानी विटाली मिखाइलोविच इवलेव एनआरई के निर्माण के सर्जक बने। 1947 में, उन्होंने एक परियोजना प्रस्तुत की जिसे S. P. Korolev, I. V. Kurchatov और M. V. Keldysh द्वारा समर्थित किया गया था। मूल रूप से क्रूज मिसाइलों के लिए ऐसे इंजनों का उपयोग करने की योजना बनाई गई थी, और फिर उन्हें बैलिस्टिक मिसाइलों पर रखा गया था। सोवियत संघ के प्रमुख रक्षा डिजाइन ब्यूरो, साथ ही अनुसंधान संस्थानों एनआईआईटीपी, सीआईएएम, आईएई, वीएनआईआईएनएम ने विकास किया।
सोवियत परमाणु इंजन RD-0410 को 60 के दशक के मध्य में वोरोनिश "डिज़ाइन ब्यूरो ऑफ़ केमिकल ऑटोमेशन" द्वारा इकट्ठा किया गया था, जहाँ अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के लिए अधिकांश तरल-प्रणोदक रॉकेट इंजन बनाए गए थे।
RD-0410 में हाइड्रोजन का उपयोग एक कार्यशील तरल पदार्थ के रूप में किया गया था, जो तरल रूप में "कूलिंग जैकेट" से होकर गुजरता था, नोजल की दीवारों से अतिरिक्त गर्मी को हटाता था और इसे पिघलने से रोकता था, और फिर रिएक्टर कोर में प्रवेश करता था, जहाँ इसे गर्म किया जाता था। 3000K तक और चैनल नोजल के माध्यम से बाहर निकाल दिया जाता है, इस प्रकार थर्मल ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित कर देता है और 9100 m/s का एक विशिष्ट आवेग पैदा करता है।
संयुक्त राज्य अमेरिका में, एनआरई परियोजना 1952 में शुरू की गई थी, और पहला ऑपरेटिंग इंजन 1966 में बनाया गया था और इसे NERVA (रॉकेट वाहन अनुप्रयोग के लिए परमाणु इंजन) नाम दिया गया था। 60 - 70 के दशक में, सोवियत संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका ने एक-दूसरे के आगे झुकने की कोशिश नहीं की।
सच है, हमारे RD-0410 और अमेरिकी NERVA दोनों ठोस-चरण NRE थे (यूरेनियम कार्बाइड पर आधारित परमाणु ईंधन एक ठोस अवस्था में रिएक्टर में था), और उनका ऑपरेटिंग तापमान 2300–3100K की सीमा में था।
रिएक्टर की दीवारों के विस्फोट या पिघलने के जोखिम के बिना कोर के तापमान को बढ़ाने के लिए, परमाणु प्रतिक्रिया के लिए स्थितियां बनाना आवश्यक है जिसके तहत ईंधन (यूरेनियम) गैसीय अवस्था में चला जाता है या प्लाज्मा में बदल जाता है और दीवारों को छुए बिना, एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के कारण रिएक्टर के अंदर रखा जाता है। और फिर रिएक्टर कोर में प्रवेश करने वाला हाइड्रोजन गैस चरण में यूरेनियम के "चारों ओर बहता है", और प्लाज्मा में बदलकर, बहुत तेज गति से नोजल चैनल के माध्यम से बाहर निकाल दिया जाता है।
इस प्रकार के इंजन को गैस-चरण YRD कहा जाता है। ऐसे परमाणु इंजनों में गैसीय यूरेनियम ईंधन का तापमान 10,000 से 20,000 डिग्री केल्विन तक हो सकता है, और विशिष्ट आवेग 50,000 मीटर/सेकेंड तक पहुंच सकता है, जो कि सबसे कुशल रासायनिक रॉकेट इंजन से 11 गुना अधिक है।
खुले और बंद प्रकार के गैस-चरण एनआरई की अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में निर्माण और उपयोग अंतरिक्ष रॉकेट इंजन के विकास में सबसे आशाजनक दिशा है और वास्तव में मानवता को सौर मंडल के ग्रहों और उनके उपग्रहों का पता लगाने की आवश्यकता है।
गैस-चरण एनआरई परियोजना पर पहला अध्ययन 1957 में यूएसएसआर में थर्मल प्रोसेस के अनुसंधान संस्थान (एमवी केल्डिश के नाम पर एनआरसी) में शुरू हुआ, और गैस-चरण परमाणु रिएक्टरों के आधार पर परमाणु अंतरिक्ष बिजली संयंत्रों को विकसित करने का निर्णय लिया गया था। 1963 में शिक्षाविद वीपी ग्लुशको (NPO Energomash) द्वारा, और फिर CPSU की केंद्रीय समिति और USSR के मंत्रिपरिषद के एक प्रस्ताव द्वारा अनुमोदित किया गया।
दो दशकों के लिए सोवियत संघ में एक गैस-चरण एनआरई का विकास किया गया था, लेकिन, दुर्भाग्य से, अपर्याप्त धन और परमाणु ईंधन और हाइड्रोजन प्लाज्मा, न्यूट्रॉन के थर्मोडायनामिक्स के क्षेत्र में अतिरिक्त मौलिक अनुसंधान की आवश्यकता के कारण कभी पूरा नहीं हुआ था। भौतिकी और मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स।
सोवियत परमाणु वैज्ञानिकों और डिजाइन इंजीनियरों को कई समस्याओं का सामना करना पड़ा, जैसे कि महत्वपूर्णता प्राप्त करना और गैस-चरण परमाणु रिएक्टर के संचालन की स्थिरता सुनिश्चित करना, कई हजार डिग्री तक गर्म हाइड्रोजन की रिहाई के दौरान पिघले हुए यूरेनियम के नुकसान को कम करना, थर्मल सुरक्षा नोजल और चुंबकीय क्षेत्र जनरेटर, यूरेनियम विखंडन उत्पादों का संचय, रासायनिक रूप से प्रतिरोधी संरचनात्मक सामग्री का विकल्प, आदि।
और जब सोवियत मंगल -94 कार्यक्रम के लिए एनर्जिया लॉन्च वाहन बनाया जाने लगा, तो मंगल पर पहली मानवयुक्त उड़ान, परमाणु इंजन परियोजना को अनिश्चित काल के लिए स्थगित कर दिया गया। 1994 में मंगल ग्रह पर हमारे अंतरिक्ष यात्रियों को उतारने के लिए सोवियत संघ के पास पर्याप्त समय नहीं था, और सबसे महत्वपूर्ण राजनीतिक इच्छाशक्ति और आर्थिक दक्षता थी। यह एक निर्विवाद उपलब्धि होगी और अगले कुछ दशकों में उच्च प्रौद्योगिकी में हमारे नेतृत्व का प्रमाण होगा। लेकिन अंतरिक्ष, कई अन्य चीजों की तरह, यूएसएसआर के अंतिम नेतृत्व द्वारा धोखा दिया गया था। इतिहास को बदला नहीं जा सकता, दिवंगत वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को वापस नहीं किया जा सकता है, और खोए हुए ज्ञान को बहाल नहीं किया जा सकता है। बहुत सी चीजों को फिर से बनाना होगा।
लेकिन अंतरिक्ष परमाणु ऊर्जा ठोस और गैस चरण एनआरई के क्षेत्र तक ही सीमित नहीं है। जेट इंजन में पदार्थ का गर्म प्रवाह बनाने के लिए, आप विद्युत ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं। इस विचार को पहली बार 1903 में कॉन्स्टेंटिन एडुआर्डोविच त्सोल्कोवस्की ने अपने काम "द स्टडी ऑफ वर्ल्ड स्पेस विद रिएक्टिव इंस्ट्रूमेंट्स" में व्यक्त किया था।
और यूएसएसआर में पहला इलेक्ट्रोथर्मल रॉकेट इंजन 1930 के दशक में वैलेंटाइन पेट्रोविच ग्लुशको द्वारा बनाया गया था, जो यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के भविष्य के शिक्षाविद और एनपीओ एनर्जिया के प्रमुख थे।
इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन के संचालन के सिद्धांत भिन्न हो सकते हैं। वे आमतौर पर चार प्रकारों में विभाजित होते हैं:

• इलेक्ट्रोथर्मल (हीटिंग या इलेक्ट्रिक आर्क)। उनमें, गैस को 1000-5000K के तापमान पर गर्म किया जाता है और एनआरई की तरह ही नोजल से बाहर निकाला जाता है।
• इलेक्ट्रोस्टैटिक इंजन (कोलाइडल और आयनिक), जिसमें काम करने वाले पदार्थ को पहले आयनित किया जाता है, और फिर सकारात्मक आयनों (इलेक्ट्रॉनों से रहित परमाणु) को इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में त्वरित किया जाता है और नोजल चैनल के माध्यम से भी बाहर निकाल दिया जाता है, जिससे जेट थ्रस्ट बनता है। स्थिर प्लाज्मा इंजन भी इलेक्ट्रोस्टैटिक इंजन से संबंधित हैं।
• मैग्नेटोप्लाज्मा और मैग्नेटोडायनामिक रॉकेट इंजन। वहां, चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों को लंबवत रूप से प्रतिच्छेद करते हुए एम्पीयर बल द्वारा गैसीय प्लाज्मा को त्वरित किया जाता है।
• पल्स रॉकेट इंजन, जो इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज में काम कर रहे तरल पदार्थ के वाष्पीकरण से उत्पन्न होने वाली गैसों की ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

इन इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजनों का लाभ काम करने वाले तरल पदार्थ की कम खपत, 60% तक की दक्षता और उच्च कण प्रवाह दर है, जो अंतरिक्ष यान के द्रव्यमान को काफी कम कर सकता है, लेकिन एक माइनस भी है - कम जोर घनत्व , और, तदनुसार, कम शक्ति, साथ ही प्लाज्मा बनाने के लिए काम कर रहे तरल पदार्थ (अक्रिय गैसों या क्षार धातु वाष्प) की उच्च लागत।
सभी सूचीबद्ध प्रकार के इलेक्ट्रिक मोटर्स को व्यवहार में लागू किया गया है और 1960 के दशक के मध्य से सोवियत और अमेरिकी दोनों वाहनों पर अंतरिक्ष में बार-बार उपयोग किया गया है, लेकिन उनकी कम शक्ति के कारण, वे मुख्य रूप से कक्षा सुधार इंजन के रूप में उपयोग किए जाते थे।
1968 से 1988 तक, यूएसएसआर ने बोर्ड पर परमाणु प्रतिष्ठानों के साथ कोस्मोस उपग्रहों की एक पूरी श्रृंखला लॉन्च की। रिएक्टरों के प्रकार नामित किए गए थे: "बुक", "पुखराज" और "येनिसी"।
येनिसी परियोजना के रिएक्टर में 135 kW तक की तापीय शक्ति और लगभग 5 kW की विद्युत शक्ति थी। ऊष्मा वाहक सोडियम-पोटेशियम पिघला हुआ था। यह परियोजना 1996 में बंद कर दी गई थी।
एक वास्तविक टिकाऊ रॉकेट मोटर के लिए, ऊर्जा के एक बहुत शक्तिशाली स्रोत की आवश्यकता होती है। और ऐसे अंतरिक्ष इंजनों के लिए ऊर्जा का सबसे अच्छा स्रोत परमाणु रिएक्टर है।
परमाणु ऊर्जा उच्च तकनीक वाले उद्योगों में से एक है जहां हमारा देश अपनी अग्रणी स्थिति बनाए रखता है। और रूस में एक मौलिक रूप से नया रॉकेट इंजन पहले से ही बनाया जा रहा है, और यह परियोजना 2018 में सफलतापूर्वक पूरा होने के करीब है। उड़ान परीक्षण 2020 के लिए निर्धारित हैं।
और अगर गैस-चरण एनआरई भविष्य के दशकों का विषय है, जिस पर हमें मौलिक शोध के बाद वापस लौटना होगा, तो इसका वर्तमान विकल्प एक मेगावाट-श्रेणी का परमाणु ऊर्जा संयंत्र (एनपीपी) है, और इसे पहले ही उद्यमों द्वारा बनाया जा चुका है। 2009 से Rosatom और Roscosmos की।
NPO Krasnaya Zvezda, जो वर्तमान में दुनिया में अंतरिक्ष परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का एकमात्र डेवलपर और निर्माता है, साथ ही N.I के नाम पर अनुसंधान केंद्र भी है। एम. वी. केल्डीश, निकिट उन्हें। N. A. Dollezhala, अनुसंधान संस्थान NPO Luch, Kurchatov Institute, IRM, IPPE, NIIAR और NPO Mashinostroeniya।
परमाणु ऊर्जा संयंत्र में एक उच्च तापमान वाला गैस-कूल्ड फास्ट-न्यूट्रॉन परमाणु रिएक्टर शामिल है, जिसमें थर्मल ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने की एक प्रणाली है, अंतरिक्ष में अतिरिक्त गर्मी को हटाने के लिए रेफ्रिजरेटर-एमिटर की एक प्रणाली, एक उपकरण-असेंबली कम्पार्टमेंट, ए मार्चिंग प्लाज्मा या आयन इलेक्ट्रिक मोटर्स का ब्लॉक और एक पेलोड रखने के लिए एक कंटेनर।
एक शक्ति प्रणोदन प्रणाली में, एक परमाणु रिएक्टर विद्युत प्लाज्मा इंजन के संचालन के लिए बिजली के स्रोत के रूप में कार्य करता है, जबकि कोर से गुजरने वाले रिएक्टर का गैस शीतलक विद्युत जनरेटर और कंप्रेसर के टरबाइन में प्रवेश करता है और रिएक्टर में वापस आ जाता है। एक बंद लूप, और एनआरई की तरह अंतरिक्ष में नहीं फेंका जाता है, जो डिजाइन को अधिक विश्वसनीय और सुरक्षित बनाता है, और इसलिए मानवयुक्त अंतरिक्ष यात्रियों के लिए उपयुक्त है।
यह योजना बनाई गई है कि चंद्रमा की खोज या बहुउद्देश्यीय कक्षीय परिसरों के निर्माण के दौरान कार्गो की डिलीवरी सुनिश्चित करने के लिए पुन: प्रयोज्य अंतरिक्ष टग के लिए एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र का उपयोग किया जाएगा। लाभ न केवल परिवहन प्रणाली के तत्वों का पुन: प्रयोज्य उपयोग होगा (जिसे एलोन मस्क अपनी स्पेसएक्स अंतरिक्ष परियोजनाओं में हासिल करने की कोशिश कर रहे हैं), बल्कि रासायनिक जेट इंजन वाले रॉकेटों की तुलना में तीन गुना अधिक कार्गो वितरित करने की संभावना भी होगी। परिवहन प्रणाली के प्रक्षेपण द्रव्यमान को कम करके तुलनीय शक्ति। स्थापना का विशेष डिजाइन इसे लोगों और पृथ्वी पर पर्यावरण के लिए सुरक्षित बनाता है।
2014 में, इस परमाणु विद्युत प्रणोदन संयंत्र के लिए पहला मानक डिजाइन ईंधन तत्व (ईंधन तत्व) Elektrostal में OJSC Mashinostroitelny Zavod में इकट्ठा किया गया था, और 2016 में एक रिएक्टर कोर बास्केट सिम्युलेटर का परीक्षण किया गया था।
अब (2017 में), मॉक-अप पर स्थापना और परीक्षण घटकों और असेंबली के संरचनात्मक तत्वों के निर्माण के साथ-साथ टर्बोमाचिन ऊर्जा रूपांतरण प्रणाली और पावर यूनिट प्रोटोटाइप के स्वायत्त परीक्षण के लिए काम चल रहा है। कार्यों का समापन अगले 2018 के अंत के लिए निर्धारित है, हालांकि, 2015 के बाद से, शेड्यूल से बैकलॉग जमा होना शुरू हो गया।
इसलिए, जैसे ही यह स्थापना बनाई जाती है, रूस परमाणु अंतरिक्ष प्रौद्योगिकियों के पास दुनिया का पहला देश बन जाएगा, जो न केवल सौर मंडल के विकास के लिए भविष्य की परियोजनाओं का आधार बनेगा, बल्कि स्थलीय और अलौकिक ऊर्जा भी बनाएगा। अंतरिक्ष परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उपयोग करके पृथ्वी या अंतरिक्ष मॉड्यूल में बिजली के रिमोट ट्रांसमिशन के लिए सिस्टम बनाने के लिए किया जा सकता है। और यह भविष्य की उन्नत तकनीक भी बनेगी, जिसमें हमारा देश अग्रणी स्थान पर होगा।
प्लाज्मा इलेक्ट्रिक मोटर विकसित होने के आधार पर, लंबी दूरी की मानव अंतरिक्ष उड़ान के लिए शक्तिशाली प्रणोदन प्रणाली बनाई जाएगी और सबसे पहले, मंगल ग्रह की खोज के लिए, जिसकी कक्षा केवल 1.5 महीने में पहुंचा जा सकता है, और अधिक नहीं पारंपरिक रासायनिक जेट इंजनों की तरह एक वर्ष से भी अधिक।
और भविष्य हमेशा ऊर्जा में क्रांति के साथ शुरू होता है। बाकि और कुछ भी नही। ऊर्जा प्राथमिक है और यह ऊर्जा खपत का परिमाण है जो तकनीकी प्रगति, रक्षा क्षमता और लोगों के जीवन की गुणवत्ता को प्रभावित करता है।

नासा प्रायोगिक प्लाज्मा रॉकेट इंजन

सोवियत खगोल वैज्ञानिक निकोलाई कार्दाशेव ने 1964 में सभ्यताओं के विकास के लिए एक पैमाना प्रस्तावित किया था। इस पैमाने के अनुसार, सभ्यताओं के तकनीकी विकास का स्तर उस ऊर्जा की मात्रा पर निर्भर करता है जो ग्रह की जनसंख्या अपनी आवश्यकताओं के लिए उपयोग करती है। इसलिए मैं जिस सभ्यता को टाइप करता हूं वह ग्रह पर उपलब्ध सभी संसाधनों का उपयोग करती है; टाइप II सभ्यता - अपने तारे की ऊर्जा प्राप्त करती है, जिस प्रणाली में यह स्थित है; और एक प्रकार III सभ्यता अपनी आकाशगंगा की उपलब्ध ऊर्जा का उपयोग करती है। मानवता अभी तक इस पैमाने पर एक प्रकार की सभ्यता में विकसित नहीं हुई है। हम पृथ्वी ग्रह की कुल संभावित ऊर्जा आपूर्ति का केवल 0.16% उपयोग करते हैं। इसका मतलब है कि रूस और पूरी दुनिया में विकास की गुंजाइश है और ये परमाणु प्रौद्योगिकियां हमारे देश के लिए न केवल अंतरिक्ष में, बल्कि भविष्य की आर्थिक समृद्धि का भी रास्ता खोल देंगी।
और, शायद, वैज्ञानिक और तकनीकी क्षेत्र में रूस के लिए एकमात्र विकल्प अब परमाणु अंतरिक्ष प्रौद्योगिकियों में क्रांतिकारी सफलता हासिल करना है ताकि नेताओं के पीछे कई वर्षों को एक "कूद" में पार किया जा सके और तुरंत एक नए के मूल में हो मानव सभ्यता के विकास के अगले चक्र में तकनीकी क्रांति। ऐसा अनोखा मौका किसी न किसी देश को सदियों में एक बार ही मिलता है।
दुर्भाग्य से, रूस, जिसने पिछले 25 वर्षों में मौलिक विज्ञान और उच्च और माध्यमिक शिक्षा की गुणवत्ता पर उचित ध्यान नहीं दिया है, इस अवसर को हमेशा के लिए खोने का जोखिम उठाता है यदि कार्यक्रम में कटौती की जाती है और वर्तमान वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को प्रतिस्थापित नहीं किया जाता है। शोधकर्ताओं की एक नई पीढ़ी द्वारा। रूस को 10-12 वर्षों में जिन भू-राजनीतिक और तकनीकी चुनौतियों का सामना करना पड़ेगा, वे बीसवीं शताब्दी के मध्य के खतरों की तुलना में बहुत गंभीर होंगी। भविष्य में रूस की संप्रभुता और अखंडता को बनाए रखने के लिए, इन चुनौतियों का जवाब देने और अभी मौलिक रूप से कुछ नया बनाने में सक्षम विशेषज्ञों को प्रशिक्षण देना तत्काल आवश्यक है।
रूस को विश्व बौद्धिक और तकनीकी केंद्र में बदलने में केवल 10 साल हैं, और यह शिक्षा की गुणवत्ता में गंभीर बदलाव के बिना नहीं किया जा सकता है। एक वैज्ञानिक और तकनीकी सफलता के लिए, शिक्षा प्रणाली (स्कूल और विश्वविद्यालय दोनों) में दुनिया की तस्वीर, वैज्ञानिक मौलिकता और वैचारिक अखंडता के एक व्यवस्थित दृष्टिकोण पर लौटना आवश्यक है।
जहां तक ​​अंतरिक्ष उद्योग में मौजूदा ठहराव का सवाल है, यह भयानक नहीं है। भौतिक सिद्धांत जिन पर आधुनिक अंतरिक्ष प्रौद्योगिकियां आधारित हैं, पारंपरिक उपग्रह सेवा क्षेत्र द्वारा आने वाले लंबे समय तक मांग में रहेंगे। स्मरण करो कि मानव जाति 5.5 हजार वर्षों से पाल का उपयोग कर रही है, और भाप का युग लगभग 200 वर्षों तक चला, और केवल बीसवीं शताब्दी में दुनिया तेजी से बदलने लगी, क्योंकि एक और वैज्ञानिक और तकनीकी क्रांति थी जिसने नवाचारों की एक लहर शुरू की थी। और तकनीकी पैटर्न में बदलाव, जिसने अंततः विश्व अर्थव्यवस्था और राजनीति को बदल दिया। मुख्य बात इन परिवर्तनों के मूल में होना है।

रूस परमाणु अंतरिक्ष ऊर्जा के क्षेत्र में अग्रणी रहा है और अभी भी बना हुआ है। RSC Energia और Roskosmos जैसे संगठनों के पास परमाणु ऊर्जा स्रोत से लैस अंतरिक्ष यान के डिजाइन, निर्माण, प्रक्षेपण और संचालन का अनुभव है। एक परमाणु इंजन कई वर्षों तक विमान को संचालित करना संभव बनाता है, जिससे उनकी व्यावहारिक उपयुक्तता में काफी वृद्धि होती है।

ऐतिहासिक कालक्रम

इसी समय, सौर मंडल के दूर के ग्रहों की कक्षाओं में एक शोध उपकरण की डिलीवरी के लिए इस तरह के परमाणु स्थापना के संसाधन में 5-7 साल की वृद्धि की आवश्यकता होती है। यह साबित हो गया है कि एक अनुसंधान अंतरिक्ष यान के हिस्से के रूप में लगभग 1 मेगावाट की शक्ति के साथ एक परमाणु प्रणोदन प्रणाली वाला एक परिसर इन ग्रहों के प्राकृतिक उपग्रहों की सतह पर सबसे दूर के ग्रहों, ग्रहीय रोवर्स के कृत्रिम उपग्रहों के त्वरित वितरण की अनुमति देगा। और धूमकेतु, क्षुद्रग्रह, बुध और बृहस्पति और शनि के उपग्रहों से मिट्टी का वितरण।

पुन: प्रयोज्य टग (एमबी)

अंतरिक्ष में परिवहन संचालन की दक्षता बढ़ाने के सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक परिवहन प्रणाली के तत्वों का पुन: प्रयोज्य उपयोग है। कम से कम 500 kW की शक्ति वाले अंतरिक्ष यान के लिए एक परमाणु इंजन एक पुन: प्रयोज्य टग बनाना संभव बनाता है और इस तरह एक बहु-लिंक अंतरिक्ष परिवहन प्रणाली की दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि करता है। इस तरह की प्रणाली बड़े वार्षिक कार्गो प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए एक कार्यक्रम में विशेष रूप से उपयोगी है। एक उदाहरण लगातार बढ़ते रहने योग्य आधार और प्रयोगात्मक तकनीकी और औद्योगिक परिसरों के निर्माण और रखरखाव के साथ चंद्रमा अन्वेषण कार्यक्रम होगा।

कार्गो टर्नओवर की गणना

आरएससी एनर्जिया के डिजाइन अध्ययनों के अनुसार, आधार के निर्माण के दौरान, लगभग 10 टन वजन वाले मॉड्यूल को चंद्रमा की सतह पर, 30 टन तक चंद्रमा की कक्षा में पहुंचाया जाना चाहिए। , और कामकाज और विकास सुनिश्चित करने के लिए वार्षिक कार्गो प्रवाह। आधार 400-500 टन है।

हालांकि, परमाणु इंजन के संचालन का सिद्धांत ट्रांसपोर्टर को जल्दी से फैलाने की अनुमति नहीं देता है। परिवहन के लंबे समय के कारण और, तदनुसार, पृथ्वी के विकिरण बेल्ट में पेलोड द्वारा बिताया गया महत्वपूर्ण समय, परमाणु-संचालित टगों का उपयोग करके सभी कार्गो को वितरित नहीं किया जा सकता है। इसलिए, एनईपी के आधार पर सुनिश्चित किए जा सकने वाले कार्गो प्रवाह का अनुमान केवल 100-300 टन/वर्ष है।

आर्थिक दक्षता

इंटरऑर्बिटल ट्रांसपोर्ट सिस्टम की आर्थिक दक्षता के लिए एक मानदंड के रूप में, पृथ्वी की सतह से लक्ष्य कक्षा तक पेलोड (पीजी) के एक यूनिट द्रव्यमान के परिवहन की विशिष्ट लागत के मूल्य का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। RSC Energia ने एक आर्थिक और गणितीय मॉडल विकसित किया है जो परिवहन प्रणाली में मुख्य लागत घटकों को ध्यान में रखता है:

• कक्षा में टग मॉड्यूल के निर्माण और प्रक्षेपण के लिए;
• एक काम कर रहे परमाणु स्थापना की खरीद के लिए;
• परिचालन लागत, साथ ही आर एंड डी लागत और संभावित पूंजीगत लागत।

लागत संकेतक एमबी के इष्टतम मापदंडों पर निर्भर करते हैं। इस मॉडल का उपयोग करते हुए, लगभग 1 मेगावाट की शक्ति के साथ परमाणु प्रणोदन प्रणोदन पर आधारित पुन: प्रयोज्य टग और उन्नत तरल प्रणोदन प्रणालियों पर आधारित एक डिस्पोजेबल टग का उपयोग करने की तुलनात्मक आर्थिक दक्षता का अध्ययन कार्यक्रम में 100 के कुल द्रव्यमान के साथ एक पेलोड वितरित करने के लिए किया गया था। t/वर्ष पृथ्वी से चंद्रमा की कक्षा तक 100 किमी की ऊंचाई के साथ। प्रोटॉन-एम लॉन्च वाहन की वहन क्षमता और परिवहन प्रणाली के निर्माण के लिए दो-लॉन्च योजना के बराबर एक ही लॉन्च वाहन का उपयोग करते समय, परमाणु-संचालित टग का उपयोग करके पेलोड के एक यूनिट द्रव्यमान को वितरित करने की इकाई लागत डीएम -3 प्रकार के तरल इंजन वाले रॉकेट पर आधारित डिस्पोजेबल टगबोट का उपयोग करते समय की तुलना में तीन गुना कम होगा।

निष्कर्ष

अंतरिक्ष के लिए एक कुशल परमाणु इंजन पृथ्वी की पर्यावरणीय समस्याओं को हल करने में योगदान देता है, मंगल पर मानवयुक्त उड़ान, अंतरिक्ष में वायरलेस पावर ट्रांसमिशन की एक प्रणाली का निर्माण, बढ़ी हुई सुरक्षा के साथ लागू करना, विशेष रूप से खतरनाक रेडियोधर्मी कचरे को जमीन पर आधारित परमाणु ऊर्जा से दफनाना , एक रहने योग्य चंद्र आधार बनाना और चंद्रमा की औद्योगिक खोज शुरू करना, क्षुद्रग्रह-धूमकेतु के खतरे से पृथ्वी की सुरक्षा सुनिश्चित करना।