Apro questo topic per riportare tutte le notizie relative allo sviluppo della
propulsione nucleare per lo spazio di cui avevo già illustrato una parte in un' altra discussione,
in questo modo possiamo venire a conoscenza e discutere di questi progetti senza andare OT altrove. Vi chiedo di fare altrettanto qui.
Cominciando dando un' occhiata a quello che non ora ma
una generazione fa si sarebbe potuto fare, con il
motore nucleare termico NERVA sviluppato negli
Anni '60 si sarebbe potuto
mandare l' Uomo su Marte negli Anni '70 con un progetto di Von Braun,
stabilire basi permanenti sulla Luna e stazioni spaziali nella sua orbita, e
portare in orbita due o tre volte il carico di un Saturn.
C' erano i piani pronti, ma dopo uno sviluppo in cui chiedevano risultati sempre maggiori e sempre raggiunti o superati il Congresso e l' allora Presidente Nixon hanno chiuso tutto per non aprire una nuova costosa corsa allo spazio (ammesso sia quello il vero motivo).
E così la propulsione nucleare venne abbandonata nonostante i progetti sperimentali fossero di
grande successo e avessero
superato i loro obiettivi.
https://en.wikipedia.org/wiki/NERVASarebbe stato un enorme passo avanti rispetto a quello che (non) abbiamo fatto a tuttoggi dopo mezzo secolo. Ma a qualcuno non stava bene...
La tecnologia migliorò ulteriormente
drammaticamente le prestazioni con il successivo progetto dell' Air Force
Timberwind tra gli
Anni '80 e '90:
laddove il motore NERVA pesava 6803 kg il progetto Timberwind raggiungeva un terzo della potenza con soli 1650 kg e migliorava l' impulso specifico da 930 a 1000 secondi.
https://en.wikipedia.org/wiki/Project_TimberwindOggi con la tecnologia disponibile sarebbe possibile una missione interstellare viaggiando al 5% della velocità della luce con un razzo a tecnologia nucleare diretta a fissione:
https://en.wikipedia.org/wiki/Fission-fragment_rocket:
The efficiency of the system is surprising; specific impulses of greater than 100,000s are possible using existing materials.
This is high performance, although not that which the technically daunting antimatter rocket could achieve, and the weight of the reactor core and other elements would make the overall performance of the fission-fragment system lower. Nonetheless, the system provides the sort of performance levels that would make an interstellar precursor mission possible.
A newer design proposal by Rodney L. Clark and Robert B. Sheldon theoretically increases efficiency and decreases complexity of a fission fragment rocket at the same time over the bundle proposal.[2] In their design, nanoparticles of fissionable fuel (or even fuel that will naturally radioactively decay) are kept in a vacuum chamber subject to an axial magnetic field (acting as a magnetic mirror) and an external electric field. As the nanoparticles ionize as fission occurs, the dust becomes suspended within the chamber. The incredibly high surface area of the particles makes radiative cooling simple. The axial magnetic field is too weak to affect the motions of the dust particles but strong enough to channel the fragments into a beam which can be decelerated for power, allowed to be emitted for thrust, or a combination of the two. With exhaust velocities of 3% - 5% the speed of light and efficiencies up to 90%, the rocket should be able to achieve over 1,000,000 sec Isp.
Per chi si chiedesse cosa sia un fission-fragment rocket, è una tecnologia
nucleare diretta per un
reattore a fissione come quelli delle attuali centrali che espelle i prodotti della reazione per fornire la spinta.
Grazie alla
sorprendente efficienza del
90% si raggiungerebbe il
3-5% della velocità della luce e un
impulso specifico di 1 MILIONE di secondi (!).
Altro che vele solari... E altro che motori elettrici con l' efficienza massima del 40-60% e qualunque altra cosa si sta pensando di realizzare ora.
Con un
motore a fusione che sarà possibile nel prossimo futuro previsto dal
progetto britannico Daedalus si raggiungerebbe il
12% della velocità della luce arrivando
alla stella di Barnard, a 5.9 anni luce da noi,
in meno di 50 anni.
https://en.wikipedia.org/wiki/Project_DaedalusConsideriamo che è già prevista la costruzione del
primo reattore a fusione sperimentale in Francia tra pochi decenni.
Quali sono i progetti che vengono messi in atto?
(1) I
russi hanno deciso di affidarsi comunque alla tecnologia
nucleare per creare l' energia, nell' ordine dei Megawatt,
per il motore ionico per la loro
missione umana su Marte di 30 giorni, raggiungibile così in 6 settimane invece di 8 mesi con la propulsione chimica (a mio avviso semplicemente impossibile):
https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_propulsionAnatolij Perminov, head of the Russian Federal Space Agency, announced that it is going to develop a
nuclear-powered spacecraft for deep space travel.
Preliminary design was done by 2013, and 9 more years are planned for development (in space assembly).
The price is set at 17 billion rubles (600 million dollars). The nuclear propulsion would have mega-watt class, provided necessary funding, Roscosmos Head stated.
This system would consist of a space nuclear power and the matrix of ion engines. "...Hot inert gas temperature of 1500 °C from the reactor turns turbines. The turbine turns the generator and compressor, which circulates the working fluid in a closed circuit. The working fluid is cooled in the radiator. The generator produces electricity for the same ion (plasma) engine..."
According to him, the propulsion will be able to support human mission to Mars, with cosmonauts staying on the Red planet for 30 days.
This journey to Mars with nuclear propulsion and a steady acceleration would take six weeks, instead of eight months by using chemical propulsion – assuming thrust of 300 times higher than that of chemical propulsion.
Per i motivi sopra esposti sono un sostenitore della tecnologia nucleare diretta invece di quella elettrica, ma è comunque un passo avanti per quanto minore.
(2) E' notizia di oggi che
la Boeing ha creato un motore a fusione-fissione a laser per aviazione, razzi e propulsione spaziale:
http://www.tomshw.it/news/boeing-brevetta-la-fantascienza-un-motore-a-fusione-fissione-alimentato-a-laser-68383Esso
combina la fusione a confinamento inerziale, la fissione, e una turbina che genera energia elettrica.
I laser comprimono il materiale e provocano la fusione degli atomi di idrogeno
Dentro al motore c'è una camera di fusione, con potenti laser concentrati su un unico punto in cui si trova una sfera di combustibile composta da una miscela di deuterio e trizio.
Il principio di funzionamento è quello della fusione a confinamento inerziale: i laser, che verrebbero accesi tutti nello stesso momento, riscaldarebbero e comprimerebbero il materiale creando una pressione tale da farlo implodere e provocare la fusione degli atomi di idrogeno.
I gas caldi prodotti dalla fusione verrebbero spinti nella parte posteriore del motore da un ugello, creando la spinta.
Non finisce qui.
Uno dei sottoprodotti della fusione dell'idrogeno è la produzione di neutroni veloci.
Attorno alla camera di fusione vi è uno scudo rivestito con materiale fissile (per esempio l'uranio-238).
Quando i neutroni colpiscono il materiale fissile causano una reazione di fissione che a sua volta genererebbe l'energia elettrica che alimenta i laser.
L' articolo non fornisce dati sulla velocità massima, ma l' unico altro progetto per un razzo che trae la spinta dalla fusione nucleare, il sopraccitato progetto Daedalus, raggiunge il 12% della velocità della luce.
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