Идея использовать энергию атома для межзвездных космических полетов будоражит умы ученых с момента первого испытания ядерной бомбы. Существуют проекты атомолетов, одноступенчатого атомного самолета М-19, атомного взрыволета Project Orion и даже невероятная идея Георгия Иосифовича Покровского отправить Землю в плавание по бескрайним просторам космоса.
Инженеры Трой и Стивен Хоувы предлагают ядерно-плазменную ракету «пушечной» схемы сборки. Они ухватились за эту идею, так как она — наиболее простой и проверенный на Хиросиме способ выстрела урановой “пулей” в урановую мишень, расположенную на конце ствола. В результате вызывается самоподдерживающаяся реакция в выпущенном “снаряде”. Он после нагрева расплавляется и испаряется, преобразуясь в плазму, выброс которой происходит через магнитное сопло. Работа такой системы не требует сжатия урана и сложной конструкции двигательных зарядов и амортизаторов. Однако основной недостаток такой схемы — невысокая эффективность.
Цикл работы ядерно-плазменного двигателя Хоувов выглядит следующим образом:
- Выстрел уранового “снаряда” с помощью электромагнитного ускорителя вдоль уранового ствола со скоростью около 1,6 км/с.
- Для изготовления “снаряда” используется уран высокой пробы низкого обогащения. Он содержит от 5 до 20% урана-235. Для преобразования быстрых нейтронов в тепловые предназначен нейтронный замедлитель.
- Двухсекционный ствол изготовлен из низкообогащенного урана (большая секция) и высокообогащенного урана (меньшая секция, расположенная у дула). Здесь замедлитель не используется.
- При движении по секции из низкообогащенного урана “снаряд” образует критическую массу, но цепная реакция происходит только в “снаряде”, так как ускоритель электронов отсутствует.
- В результате цепной реакции нагрев “снаряда” происходит сначала до точки кипения, а затем приводит к испарению. Перегретое облако уранового газа движется по стволу на высокой скорости, поэтому не рассеивается.
- Попадая в высокообогащенную секцию ствола урановое облако интенсивно облучается нейтронами. В результате цепной реакции перегретый газ ионизируется и превращается в электропроводящую плазму.
- Магнитные поля решетчатого сопла воздействуют на плазму: направляют и выстреливают ее, создавая реактивную тягу.
- Для отвода избыточного тепла из ствола предусмотрена система активного охлаждения. Она подает хладагент, который отбирая тепло нагревается и направляется в радиаторы через турбину/МГД-генератор. Последний вырабатывает электрический ток, питающий электромагнитный ускоритель и магнитные системы сопла. В теории система поглощает до 5 МВт после каждого выстрела, а генерирует до 200 МВт.
Как утверждают авторы изобретения, ядерно-плазменный двигатель будет иметь удельный импульс около 5000 секунд, что почти на порядок больше, чем показатель химического кислородно-водородный двигатель. Массивная урановая плазма обеспечивает тягу до 100 000 Н.
На бумаге все выглядит красиво, хотя и не бесспорно. К тому же о безопасности своего детища Хоувы умалчивают.
Олег Батищев предложил более простой и безопасный плазменный двигатель, в чем можете убедиться, посмотрев видео: