A fúziós hajtású űrhajó csak egy évtizede lehet



A fúziós hajtású űrhajó sokáig nem csak sci-fi álom lehet.

A Közvetlen fúziós meghajtó (DFD) motor először 2028-ban repülhet, vagy ha minden terv szerint megy, akkor a koncepció fejlesztői azt mondták.

Ez nagy hír lenne az űrventilátorok számára; a minivan-méretű DFD 22 000 lb-ot kaphat. (10 000 kilogramm) robotterület a Saturnba mindössze két év alatt, vagy egészen a végéig Plútó öt éven belül a projektcsapat tagjai elmondták. (A NASA Cassini missziója 6,75 év múlva a Saturnba került, és az ügynökség új Horizons-próbája 9,5 évre került a Plutóba.)

Összefüggő: Superfast űrhajó meghajtási koncepciók (képek)

A motor pedig erőteljes áramforrásként működik, ami azt jelenti, hogy a technológia a földön kívüli alkalmazások széles skáláját kínálja.

Például a DFD segíthet a NASA tervezett hold-pályája űrállomásának, amely az úgynevezett a kapuvalamint a Hold és a Mars alapjait, a projekt csapattagját, Stephanie Thomas-t, a New Jersey-i Plainsboro-i Princeton Műholdrendszerek alelnökét mondta a múlt hónap végén a NASA jövőbeli helyszíni műveletei munkacsoportjának bemutatása során.

A DFD a Princeton Field-Reversed Configuration (PFRC), a 2000-es évek elején a Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) Samuel Cohen által feltárt fúziós reaktor koncepciója. A DFD alapvetően egy nyitott végű PFRC-reaktor, amelyen keresztül a kipufogógáz-áramlás nyomást hoz létre, Thomas kifejtette.

A DFD belseje mágnesesen tartalmaz forró plazmát hélium-3 és deutérium, egy speciális "nehéz" típusú hidrogén, amelynek a magjában egy neutron van (szemben a "normál" hidrogénnel, amely nem rendelkezik neutronokkal). Ezeknek az elemeknek az atomjai ebben a plazmában megolvadnak, sok energiát generálnak – és nagyon kevés veszélyes sugárzás, Thomas azt mondta.

A fuzionáló plazma felmelegíti a hűvös hajtóanyagot, amely a zárt területen kívül áramlik. Ez a hajtóanyag egy fúvókát irányít a motor hátsó részén, amely nyomást nyújt.

Ez a hő sok energiát jelent – valószínűleg 1 és 10 megawatt között, Thomas azt mondta. A DFD a "Brayton ciklus" motorral használja a hatalmat, hogy a hő nagy részét villamos energiává alakítsa.

Ez azt jelenti, hogy a DFD küldetése nagy mennyiségű tudományos munkát tudna elvégezni a rendeltetési helyének elérése után. Például egy fúziós berendezéssel ellátott Pluto orbiter le tudta ereszteni a földet a törpe bolygó felszínén, és nagyfelbontású videót küldhet vissza a Földre, Thomas azt mondta.

Nukleáris fúzió legendásan nehezen használható; senki sem sikerült bizonyítania egy teljes körű, kereskedelmi szempontból életképes fúziós reaktort. (Ahogy a régi vicc megy: "A fúzió az energiaforrás a jövőnek, és mindig lesz.") De Thomas és csapata úgy gondolja, hogy a koncepciójuk valóban nagy esélye van a sikerre.

"A DFD különbözik a többi fúziós-reaktor koncepciótól" – mondta a koncepció kis méretének, a tiszta működésnek, az alacsony sugárzásnak és az egyedi plazmafűtési eljárásnak (amely rádióhullámú antennát alkalmaz).

A DFD csapat a közelmúltban biztosította a különböző ügynökségek finanszírozását, hogy továbbfejlessze a koncepciót. Például a 2016 és 2019 közötti munkát a NASA Innovatív Fejlesztési Koncepciók programjának két finanszírozási fordulója segítette, amelynek célja, hogy támogassa a fejlesztést. potenciálisan forradalmi térfény-technológia.

A DFD ebben az évben kapott egy Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) díjat, amely a jövő év folyamán további fejlesztéseket fog finanszírozni.

A csapat már bemutatott néhány alapvető fogalmat a PFRC-1 kísérletben, amely 2008 és 2011 között a PPPL-en futott, és a PFRC-2, amely most működik. A kutatók még nem értek el fúziót, de reméljük, hogy a 2020-as évek közepén ezt a PFRC-4-el fogják tenni.

A repülési prototípus röviddel ezután következik be. Egy tényleges misszió a sikeres demonstrációs repülés sarkán lehet – talán már 2028-ban, Thomas azt mondta.

Mike Wall könyve az idegen élet kereséséről, "Kint"(Grand Central Publishing, 2018; Karl Tate), most ki van. Kövesse őt a Twitteren @michaeldwall. Kövess minket a Twitteren @Spacedotcom vagy Facebook.