Ядерные ракеты с соленой водой движутся со скоростью, составляющей долю от скорости света
Уран.
Один элемент с двумя очень разными результатами. В одном сценарии он может опустошить нашу цивилизацию, превратив некогда великие города и природные пейзажи в пепельные и радиоактивные руины. Но в другом случае это работает как раз наоборот. В ядерной ракете с соленой водой (NSWR) аэрокосмического инженера Роберта Зубрина уран действует как топливо, которое позволяет нам стать межзвездным видом. Это мощная концепция, многообещающая и многообещающая, но при этом сохраняющая верность реальной науке. Не требует ни новой физики, ни экзотических материалов. Тем не менее, если когда-нибудь осознают, что NSWR сможет двигать нас со скоростью, составляющей часть скорости света. Из всех предложенных методов межзвездного путешествия NSWR, пожалуй, самый доступный и самый экстремальный.
Ракета основана на устойчивой ядерной реакции. Уран реакторного качества будет растворен в воде в виде 2% -ной смеси тетрабромида урана. Уран в смеси обогащен примерно до 20% по U-235, что дает ему большее количество делящегося материала, так что он может подвергаться ядерным реакциям. Эта урановая соль - или, в некоторых случаях, соль плутония - представляет собой «соленую» часть ракеты.
Таким образом, в целом наше топливо представляет собой смесь урана с морской водой, которая выдерживает мощную реакцию при прохождении через двигатель. Эта реакция происходит потому, что при определенных концентрациях соленая вода может достичь критической массы: она создает самоподдерживающуюся цепную реакцию, заставляя воду извергаться в горячую плазму, обеспечивающую тягу ракеты. Выхлоп этой ядерной ракеты может быть в 100 раз горячее, чем выхлоп обычной химической ракеты, температура сгорания которой достигает 5 800 ° F (3200 ° C). Но для более эффективных двигателей с большей тягой температура должна быть еще выше.
Такой двигатель - высокоэффективный и обеспечивающий большую тягу - желанен, но его сложно спроектировать. Вот почему в случае успеха NSWR станет самым мощным ракетным двигателем из когда-либо созданных, достигая выходной мощности около 700 ГВт.
Использование урана реакторного качества позволяет NSWR достигать планет во внешней Солнечной системе всего за несколько месяцев. Для сравнения, использование традиционной ракеты для достижения Сатурна сегодня займет от 3 до 7 лет для полета в один конец. Скорость истечения NSWR составляет около 60 000 м / с против 4500 м / с для традиционной ракеты. Впечатляет, но это все равно будет слишком медленно для наших мечтаний о далеких звездах. Чтобы NSWR мог двигаться со скоростью, составляющей часть скорости света, нам придется обменять реакторный уран на что-то гораздо более мощное: уран оружейного качества. Это уран, обогащенный до 90% по U-235 вместо 20% уровня обогащения, который мы использовали для исследования Солнечной системы.
Если бы 330-тонный космический корабль нес 3000 тонн морского топлива, уран с обогащением до 90% мог бы обеспечить ему скорость истечения 4700000 м / с, или чуть более 3% скорости света. Это позволит нам достичь Альфы Центавра за 120 лет.
Конечно, самый большой недостаток - это высокая температура и мощность ракеты. Выхлопное сопло, подвергающееся таким высоким температурам и излучению, должно быть изготовлено из чрезвычайно упругого материала. Точно так же топливный бак должен быть изготовлен из специальных поглощающих нейтроны стенок, например, из бора. Без бора, поглощающего лишние нейтроны, топливо могло бы подвергнуться неуправляемой ядерной реакции. Именно поэтому Зубрин предложил сделать резервуар из длинных трубок из карбида бора, по которым топливо закачивается в реакционную камеру и где затем может происходить деление. Для охлаждения и сопла, и камеры Зубрин интегрировал по их поверхности поток обычной воды.
А как насчет самой реакционной камеры? Какой материал мог выдержать такую энергичную реакцию? Зубрин утверждал, что он сконструировал ракету таким образом, чтобы наибольшее значение имел поток жидкости, а не материалы. Если бы скорость жидкости, проходящей через реакционную камеру, поддерживалась на соответствующем уровне, максимальное выделение энергии происходило бы в конце камеры, так что не было бы слишком большой нагрузки на сами материалы.