Kernraketenmotor - ein Raketentriebwerk, dessen Prinzip auf einer Kernreaktion oder einem radioaktiven Zerfall beruht, während Energie freigesetzt wird, die das Arbeitsfluid erwärmt, bei dem es sich um Reaktionsprodukte oder eine andere Substanz wie Wasserstoff handeln kann.
Werfen wir einen Blick auf die Optionen und Prinzipien der Aktion …
Es gibt verschiedene Arten von Raketentriebwerken, die das oben beschriebene Funktionsprinzip verwenden: Nuklear-, Radioisotop- und Thermonuklearmotoren. Mit Kernraketenmotoren können spezifische Impulswerte erzielt werden, die signifikant höher sind als diejenigen, die mit chemischen Raketentriebwerken erzielt werden können. Der hohe Wert des spezifischen Impulses erklärt sich aus der hohen Geschwindigkeit des Abflusses des Arbeitsmediums - ca. 8-50 km / s. Die Schubkraft eines Kernmotors ist vergleichbar mit der von Chemiemotoren, wodurch es in Zukunft möglich sein wird, alle Chemiemotoren durch Kernmotoren zu ersetzen.
Das Haupthindernis für einen vollständigen Austausch ist die radioaktive Kontamination der Umwelt durch Atomraketenmotoren.
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Sie werden in zwei Typen unterteilt - Fest- und Gasphase. Bei dem ersten Motortyp wird spaltbares Material in Stangenanordnungen mit einer entwickelten Oberfläche platziert. Auf diese Weise können Sie das gasförmige Arbeitsmedium effizient erwärmen. In der Regel fungiert Wasserstoff als Arbeitsmedium. Die Abflussrate wird durch die maximale Temperatur des Arbeitsmediums begrenzt, die wiederum direkt von der maximal zulässigen Temperatur der Strukturelemente abhängt und 3000 K nicht überschreitet. In Gasphasen-Kernraketenmotoren befindet sich spaltbare Materie in einem gasförmigen Zustand. Seine Retention im Arbeitsbereich erfolgt durch Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes. Bei dieser Art von Kernraketenmotoren sind Strukturelemente keine Abschreckung, daher kann die Geschwindigkeit des Arbeitsmediums 30 km / s überschreiten. Sie können unabhängig von der Leckage von spaltbarem Material als Motoren der ersten Stufe eingesetzt werden.
In den 70ern. XX Jahrhundert In den USA und der Sowjetunion wurden Atomraketenmotoren mit spaltbarer Festphasenmasse aktiv getestet. In den Vereinigten Staaten wurde im Rahmen des NERVA-Programms ein Programm zur Schaffung eines experimentellen Atomraketenmotors entwickelt.
Die Amerikaner entwickelten einen flüssigen wasserstoffgekühlten Graphitreaktor, der erhitzt, verdampft und durch eine Raketendüse ausgestoßen wurde. Die Wahl des Graphits wurde durch seine Temperaturbeständigkeit bestimmt. Nach diesem Projekt sollte der spezifische Impuls des resultierenden Motors doppelt so hoch sein wie der entsprechende Indikator, der für chemische Motoren typisch ist, mit einem Schub von 1100 kN. Der Nerva-Reaktor sollte als Teil der dritten Stufe der Saturn V-Trägerrakete funktionieren. Aufgrund des Abschlusses des Mondprogramms und des Fehlens anderer Aufgaben für Raketentriebwerke dieser Klasse wurde der Reaktor jedoch nie in der Praxis getestet.
Ein Gasphasen-Kernraketenmotor befindet sich derzeit in der theoretischen Entwicklung. In einem Gasphasen-Kernmotor soll Plutonium verwendet werden, dessen sich langsam bewegender Gasstrom von einem schnelleren Fluss von kühlendem Wasserstoff umgeben ist. An den umlaufenden Raumstationen MIR und ISS wurden Experimente durchgeführt, die Impulse für die Weiterentwicklung von Gasphasenmotoren geben können.
Heute kann man sagen, dass Russland seine Forschung auf dem Gebiet der nuklearen Antriebssysteme leicht "eingefroren" hat. Die Arbeit russischer Wissenschaftler konzentriert sich mehr auf die Entwicklung und Verbesserung von Grundeinheiten und Baugruppen von Kernkraftwerken sowie deren Vereinigung. Die vorrangige Richtung der weiteren Forschung in diesem Bereich ist die Schaffung von Kernkraftantrieben, die in zwei Betriebsarten betrieben werden können. Der erste ist der Modus eines Atomraketenmotors und der zweite ist der Modus der Installation von Stromerzeugung zur Stromversorgung der an Bord des Raumfahrzeugs installierten Ausrüstung.
