Космический корабль на термоядерном синтезе может быть через десятилетие

Принстонское устройство с обратной конфигурацией поля, PFRC-2, в Принстонской лаборатории физики плазмы в Нью-Джерси.

Принстонское устройство с обратной конфигурацией поля, PFRC-2, в Принстонской лаборатории физики плазмы в Нью-Джерси. (Изображение предоставлено: Эль Старкман / Управление связи PPPL)





Возможно, космический корабль на термоядерном синтезе не станет просто фантастической мечтой надолго.

Двигатель Direct Fusion Drive (DFD) может впервые взлететь примерно в 2028 году, если все пойдет по плану, заявили разработчики концепции.

Это было бы большой новостью для любителей космоса; DFD размером с минивэн мог получить 22000 фунтов. По словам членов команды проекта, роботизированный космический корабль (10 000 кг) дойдет до Сатурна всего за два года или дойдет до Плутона за пять лет после запуска. (Для сравнения: миссия НАСА «Кассини» добралась до Сатурна за 6,75 лет, а зонд «New Horizons» - за 9,5 лет, чтобы добраться до Плутона).



Связанный: Концепции движения сверхбыстрого космического корабля (изображения)

Кроме того, двигатель служит мощным источником энергии, а это означает, что эта технология может иметь широкий спектр применения за пределами Земли.

Например, DFD может помочь питать планируемую НАСА орбитальную космическую станцию ​​НАСА, известную как Врата, а также базы на Луне и Марсе, сказала член проектной группы Стефани Томас, вице-президент Princeton Satellite Systems в Плейнсборо, штат Нью-Джерси. в конце прошлого месяца во время презентации рабочей группы НАСА по будущим космическим операциям.



DFD - это вариант принстонской конфигурации с реверсивным полем (PFRC), концепции термоядерного реактора, изобретенной в начале 2000-х Сэмюэлем Коэном из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL). По словам Томаса, DFD представляет собой реактор PFRC с открытым концом, через который проходят выхлопные газы для создания тяги.

Внутри DFD будет магнитно удерживаемая горячая плазма гелия-3 и дейтерия, особого «тяжелого» типа водорода с одним нейтроном в ядре (в отличие от «обычного» водорода, у которого нет нейтронов). По словам Томаса, атомы этих элементов будут сливаться в этой плазме, генерируя много энергии и очень мало опасного излучения.

Расплавляющаяся плазма нагревает холодное топливо, истекающее за пределы области удержания. Это топливо направляется 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 будет использовать эту мощность, используя двигатель «цикла Брайтона» для преобразования большей части тепла в электричество.

Это означает, что миссия DFD сможет проделать большую научную работу после достижения пункта назначения. Например, оснащенный термоядерным синтезом орбитальный аппарат «Плутон» может передавать энергию на посадочный модуль на поверхности карликовой планеты, а также отправлять видео высокой четкости обратно на Землю, сказал Томас.

Ядерный синтез легендарно трудно использовать; пока никому не удалось продемонстрировать полномасштабный коммерчески жизнеспособный термоядерный реактор. (Как говорится в старой шутке: «Fusion - это источник энергии будущего, и он всегда будет им».) Но Томас и ее команда считают, что их концепция имеет очень реальные шансы на успех.

«DFD отличается от других концепций термоядерных реакторов», - 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 для продолжения разработки концепции. Например, работе с 2016 по 2019 год помогли два раунда финансирования в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts, которая направлена ​​на развитие потенциально революционных технологий космических полетов.

В этом году DFD получила награду Агентства перспективных исследовательских проектов в области энергетики (ARPA-E), которая будет финансировать дальнейшие разработки в течение следующего года.

Команда уже продемонстрировала некоторые основные концепции с помощью эксперимента PFRC-1, который проводился в PPPL с 2008 по 2011 год, и PFRC-2, который работает сейчас. Исследователи еще не достигли синтеза, но они надеются сделать это с PFRC-4 в середине 2020-х годов.

Вскоре после этого появится летный прототип. Реальная миссия может последовать за успешным демонстрационным полетом - возможно, уже в 2028 году, сказал Томас.

Книга Майка Уолла о поисках инопланетной жизни », Там '(Grand Central Publishing, 2018; иллюстрировано Карл Тейт ), сейчас нет. Следуйте за ним в Твиттере @michaeldwall . Следуйте за нами на Twitter @Spacedotcom или Facebook .