پشتیبانی آمریکا از اولین ترکیب موتورهای شیمیایی سریع و پیشرانه الکتریکی هسته ای
در آینده، ممکن است یک سفینه فضایی وجود داشته باشد که بتواند با سرعت و چالاکی بی‌سابقه، بدون محدودیت سوخت مانور دهد.
نیروی فضایی ایالات متحده تأمین مالی ۳۵ میلیون دلاری را برای ایجاد یک سفینه فضایی جدید که می‌تواند "بدون پشیمانی مانور دهد" تأمین کرده است.
دانشگاه میشیگان رهبری تیمی از محققان و موسسات را برای توسعه این سفینه پیشرفته بر عهده دارد.
این تیم می‌خواهد بهترین‌های دو جهان را ترکیب کند: قدرت موشک‌های شیمیایی با کارایی پیشرانه الکتریکی. کلید این کشف در یک منبع قدرت پیشرفته نهفته است: یک ریزراکتور هسته‌ای.
این فناوری قدرت پایداری را که برای پیشرانه الکتریکی با سرعت بالا لازم است، فراهم می‌کند.
طبق بیانیه مطبوعاتی، این برای اولین بار می‌تواند موشک‌های شیمیایی سریع را با پیشرانه الکتریکی کارآمد که توسط یک ریزراکتور هسته‌ای قدرت می‌گیرد، به هم بیاورد.
استفاده از ریزراکتور را بررسی می‌کنیم
سیستم‌های پیشرانه سفینه فضایی به‌طور کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند: موشک‌های شیمیایی و پیشرانه الکتریکی.
موشک‌های شیمیایی نیروی تراست قدرتمندی ارائه می‌دهند اما به سرعت سوخت مصرف می‌کنند. پیشرانه الکتریکی، در حالی که سوخت کارآمدی دارد، کندتر و حجیم‌تر است و معمولاً توسط پنل‌های خورشیدی تامین می‌شود.
در شرایطی که مانور سریع لازم است، مانند جلوگیری از برخورد، سرعت فراهم شده توسط پیشرانه شیمیایی ممکن است ضروری باشد.
با این حال، پیشرانه الکتریکی ممکن است به طور پتانسیل سرعت‌های بسیار بالاتری را ارائه دهد.
برای مثال، یک پیشران هال ۱۰۰ کیلوواتی که در دانشگاه میشیگان توسعه یافته است، می‌تواند به سرعت‌های چشمگیری دست یابد. با این حال، چالش در ارائه قدرت لازم برای کارکرد این پیشران‌ها قرار دارد.
این محدودیت به‌طور فعلی استفاده کاربردی از پیشرانه الکتریکی برای مانورهای با سرعت بالا را محدود می‌کند.
"ایستگاه فضایی حدود ۱۰۰ کیلووات قدرت تولید می‌کند، اما سلول‌های خورشیدی به اندازه دو زمین فوتبال هستند و این برای برخی از برنامه‌های انرژی زیادی که نیروی فضایی به آنها علاقه دارد، بسیار بزرگند" بنیامین جرنز، استادیار مهندسی هوافضا و مدیر موسسه گفت.
پژوهشگران استفاده از ریزراکتورهای هسته‌ای را برای تأمین انرژی سیستم‌های پیشرانه الکتریکی سریع‌تر و کارآمدتر بررسی می‌کنند.
تیم‌های متعدد طراحی ترکیب‌های گوناگون
طبق بیانیه مطبوعاتی، آنها فناوری‌هایی را برای تبدیل حرارت از یک ریزراکتور به برق قابل استفاده توسعه خواهند داد، این برق سپس برای تراست پیشرانه‌های الکتریکی استفاده می‌شود.
طراحی سیستم پیشرانه شامل یک موشک شیمیایی برای مانورهای سریع و یک ریزراکتور برای تأمین قدرت برای پیشرانه الکتریکی کارآمدتر است.
برای ساده‌سازی فرآیند سوخت‌گیری، پژوهشگران در حال کاوش در سوخت‌هایی هستند که می‌توانند هم برای موشک‌های شیمیایی و هم پیشرانه الکتریکی استفاده شوند. این سوخت‌های دو منظوره فرآیند سوخت‌گیری سفینه را با حذف نیاز به تانک‌های سوخت و پروپیلانت مجزا ساده می‌کنند.
این پروژه جاه‌طلبانه شامل همکاری دانشگاه‌ها و صنایع است.
شرکت Ultra Safe Nuclear Corp یک ریزراکتور طراحی خواهد کرد و مهندسان دانشگاه میشیگان منبع حرارتی را برای آزمایش سایر اجزای سیستم خواهند ساخت.
علاوه بر این، آنها روش‌های مختلفی برای استخراج انرژی حرارتی از رآکتور و تبدیل آن به برق بررسی می‌کنند، از جمله سلول‌های انتشار حرارتی و فتوولتائیک حرارتی.
همچنین، دانشگاه کرنل نیز موظف شده است تا پنل‌های سبک‌وزنی را برای نشر حرارت اضافی به فضا طراحی کند. دانشگاه ویسکانسین یک ماژول پردازش قدرت برای تبدیل برق استخراج شده به منظور برآورده‌سازی نیازهای قدرت بالای موتور الکتریکی فراهم خواهد کرد.
