Устройство обратной конфигурации Принстонского поля, PFRC-2, в Лаборатории физики плазменной физики Принстона в Нью-Джерси.
(Изображение: © Elle Starkman / Управление связи PPPL)
Космический аппарат на базе Fusion может быть не просто научной мечтой в течение длительного времени.
Прямой Fusion Drive (DFD) двигатель может начать полет впервые в 2028 году или около того, если все пойдет по плану, заявили разработчики концепции.
Это было бы большой новостью для космических фанатов; DFD размера минивэна мог получить 22 000 фунтов. (10000 кг) роботизированного космического корабля на Сатурн всего за два года или до Плутон В течение пяти лет после запуска, члены команды проекта сказали. (Для перспективы: миссия НАСА «Кассини» добралась до Сатурна за 6,75 лет, и агентству New Horizons потребовалось 9,5 лет, чтобы добраться до Плутона.)
И двигатель удваивается в качестве мощного источника энергии, а это означает, что технология может иметь широкий спектр применений вне Земли.
Например, DFD может помочь запустить запланированную НАСА орбитальную космическую станцию, известную как шлюзВ дополнение к базам на Луне и Марсе, член команды проекта Стефани Томас, вице-президент Princeton Satellite Systems в Плейнсборо, штат Нью-Джерси, заявила в конце прошлого месяца во время презентации рабочей группы НАСА по будущим операциям в космосе.
DFD - это вариант Принстонской Обращенно-полевой конфигурации (PFRC), концепция термоядерного реактора, изобретенная в начале 2000-х годов Сэмюэлем Коэном из Лаборатории физики плазмы Принстона (PPPL). Томас объяснил, что DFD - это в основном реактор PFRC с открытым концом, через который проходит выхлоп, создавая тягу.
Интерьер DFD будет содержать магнитную горячую плазму гелий-3 и дейтерий, особый «тяжелый» тип водорода, в ядре которого есть один нейтрон (в отличие от «нормального» водорода, в котором нет нейтронов). Атомы этих элементов будут плавиться в этой плазме, генерируя много энергии - и очень мало опасного излучения, сказал Томас.
Плавящаяся плазма нагревает холодное топливо, выходящее за пределы области удержания. Это топливо направлено через сопло в задней части двигателя, создавая тягу.
По словам Томаса, все это тепло превращается в большую мощность - вероятно, от 1 до 10 мегаватт. DFD подключится к этой мощности, используя двигатель «цикла Брайтона» для преобразования большей части тепла в электричество.
Это означает, что миссия DFD сможет выполнить большую научную работу после достижения своей цели. Например, оснащенный термоядерным двигателем орбитальный аппарат Плутона может направлять энергию вниз к посадочной платформе на поверхности планеты-карлика, а также отправлять видео высокой четкости обратно на Землю, сказал Томас.
Термоядерная реакция легендарно трудно использовать; никому еще не удалось продемонстрировать полномасштабный коммерчески жизнеспособный термоядерный реактор. (Как гласит старая шутка: «Fusion - это источник энергии будущего, и так будет всегда».) Но Томас и ее команда считают, что их концепция имеет очень реальные шансы на успех.
«DFD отличается от других концепций термоядерного реактора», - сказала она, сославшись на небольшой размер концепции, чистую работу, низкое излучение и уникальный метод нагрева плазмы (в котором используется радиоволновая антенна).
Команда DFD недавно получила финансирование от различных агентств, чтобы продолжить разработку концепции. Например, работе с 2016 по 2019 год способствовали два раунда финансирования программы НАСА «Инновационные передовые концепции», которая направлена на развитие потенциально революционные космические технологии.
В этом году DFD получила награду «Агентство перспективных исследовательских проектов в области энергетики» (ARPA-E), которая будет финансировать дальнейшее развитие в следующем году.
Команда уже продемонстрировала некоторые основные концепции с помощью эксперимента PFRC-1, который проводился на PPPL с 2008 по 2011 год, и PFRC-2, который работает в настоящее время. Исследователи еще не достигли слияния, но они надеются сделать это с PFRC-4 в середине 2020-х годов.
Опытный образец полета последует вскоре после этого. По словам Томаса, настоящая миссия может последовать за успешным демонстрационным полетом - возможно, уже в 2028 году.
- Этот запуск раскрыл секрет энергии слияния?
- Объяснение протонного синтеза, источника энергии Солнца (инфографика)
- Ученые говорят, что быстрые поездки на Марс с использованием технологии Fusion - не фантазия
Книга Майка Уолла о поисках инопланетной жизни "Там(Grand Central Publishing, 2018; иллюстрируется Карл Тейт), сейчас нет. Следуйте за ним в Твиттере @michaeldwall, Следуйте за нами на Twitter @Spacedotcom или facebook.
