Η συσκευή Princeton Field Reversed Configuration, η PFRC-2, στο Princeton Plasma Physics Laboratory στο Νιου Τζέρσεϋ.
(Εικόνα: © Elle Starkman / PPPL Office of Communications)
Το διαστημικό σκάφος που λειτουργεί με Fusion μπορεί να μην είναι απλώς ένα όνειρο επιστημονικής φαντασίας για πολύ περισσότερο.
ο Direct Fusion Drive Ο κινητήρας (DFD) θα μπορούσε να πετάξει για πρώτη φορά το 2028 περίπου, αν όλα πάνε σύμφωνα με το σχέδιο, ανέφεραν οι προγραμματιστές του concept.
Αυτό θα ήταν μεγάλη είδηση για τους θαυμαστές του διαστήματος. το DFD μεγέθους minivan θα μπορούσε να πάρει 22.000-lb. (10.000 κιλά) ρομποτικό διαστημικό σκάφος στον Κρόνο σε μόλις δύο χρόνια, ή σε όλη τη διαδρομή Πλούτων μέσα σε πέντε χρόνια από την έναρξη, ανέφεραν τα μέλη της ομάδας του έργου. (Για προοπτική: η αποστολή Cassini της NASA έφτασε στον Κρόνο σε 6,75 χρόνια και χρειάστηκε η έρευνα του New Horizons της υπηρεσίας 9,5 χρόνια για να φτάσει στον Πλούτωνα.)
Και ο κινητήρας λειτουργεί ως ισχυρή πηγή ισχύος, που σημαίνει ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών εκτός γης.
Για παράδειγμα, το DFD θα μπορούσε να βοηθήσει να τροφοδοτήσει τον προγραμματισμένο διαστημικό σταθμό της NASA σε τροχιά σε φεγγάρι, γνωστός ως η πύλη, καθώς και βάσεις στο φεγγάρι και τον Άρη, το μέλος της ομάδας του έργου Stephanie Thomas, αντιπρόεδρος της Princeton Satellite Systems στο Plainsboro, New Jersey, δήλωσε στα τέλη του περασμένου μήνα κατά τη διάρκεια παρουσίασης με την ομάδα εργασίας της NASA για τις μελλοντικές επιχειρήσεις στο διάστημα.
Το DFD είναι μια παραλλαγή του Princeton Field-Reversed Configuration (PFRC), μια έννοια αντιδραστήρα σύντηξης που εφευρέθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 2000 από τον Samuel Cohen του Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL). Ο DFD είναι βασικά ένας αντιδραστήρας PFRC με ανοιχτό άκρο, μέσω του οποίου ρέει η εξάτμιση για να παράγει ώθηση, εξήγησε ο Thomas.
Το εσωτερικό του DFD θα διαθέτει ένα μαγνητικά θερμό πλάσμα ήλιο-3 και δευτέριο, ένας ειδικός "βαρύς" τύπος υδρογόνου που έχει ένα νετρόνιο στον πυρήνα του (σε αντίθεση με το "κανονικό" υδρογόνο, το οποίο δεν έχει νετρόνια). Τα άτομα αυτών των στοιχείων θα συντηχθούν μέσα σε αυτό το πλάσμα, παράγοντας πολλή ενέργεια - και πολύ μικρή επικίνδυνη ακτινοβολία, είπε ο Τόμας.
Το πλάσμα τήξης θερμαίνει δροσερό προωθητικό που ρέει έξω από την περιοχή περιορισμού. Αυτό το προωθητικό κατευθύνεται έξω από ένα ακροφύσιο στο πίσω μέρος του κινητήρα, παράγοντας ώθηση.
Όλη αυτή η θερμότητα μεταφράζεται σε μεγάλη ισχύ - πιθανότατα μεταξύ 1 και 10 μεγαβάτ, είπε ο Τόμας. Το DFD θα αξιοποιήσει αυτήν την ισχύ, χρησιμοποιώντας έναν κινητήρα "Brayton cycle" για να μετατρέψει μεγάλο μέρος της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Αυτό σημαίνει ότι μια αποστολή DFD θα μπορούσε να κάνει πολλά επιστημονικά έργα αφού φτάσει στον προορισμό της. Για παράδειγμα, ένας τροχιακός τροχιάς με εξοπλισμό σύντηξης του Πλούτωνα θα μπορούσε να εκπέμψει ενέργεια σε έναν προσγειωτή στην επιφάνεια του πλανήτη νάνου και να στείλει επίσης βίντεο υψηλής ευκρίνειας πίσω στη Γη, είπε ο Τόμας.
Πυρηνική σύντηξη είναι θρυλικά δύσκολο να αξιοποιηθεί. κανείς δεν κατάφερε ακόμη να επιδείξει έναν αντιδραστήρα σύντηξης πλήρους κλίμακας, εμπορικά βιώσιμο. (Καθώς το παλιό αστείο πηγαίνει, "Η σύντηξη είναι η πηγή ενέργειας του μέλλοντος, και θα είναι πάντα.") Αλλά ο Τόμας και η ομάδα της πιστεύουν ότι η ιδέα τους έχει μια πολύ πραγματική πιθανότητα επιτυχίας.
«Το DFD είναι διαφορετικό από άλλες έννοιες αντιδραστήρων σύντηξης», είπε, αναφέροντας το μικρό μέγεθος, την καθαρή λειτουργία, τη χαμηλή ακτινοβολία και τη μοναδική μέθοδο θέρμανσης πλάσματος (η οποία χρησιμοποιεί κεραία ραδιοκυμάτων).
Η ομάδα του DFD εξασφάλισε πρόσφατα χρηματοδότηση από διάφορους οργανισμούς για να συνεχίσει να αναπτύσσει την ιδέα. Για παράδειγμα, η εργασία από το 2016 έως το 2019 υποβοηθήθηκε από δύο γύρους χρηματοδότησης από το πρόγραμμα NASA Innovative Advanced Concepts, το οποίο στοχεύει στην καλλιέργεια της ανάπτυξης δυνητικά επαναστατική τεχνολογία διαστημικών πτήσεων.
Και η DFD έλαβε το βραβείο Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) φέτος, το οποίο θα χρηματοδοτήσει περαιτέρω ανάπτυξη έως το επόμενο έτος.
Η ομάδα έχει ήδη δείξει κάποιες βασικές έννοιες με το πείραμα PFRC-1, το οποίο έτρεξε στο PPPL από το 2008 έως το 2011, και το PFRC-2, το οποίο λειτουργεί τώρα. Οι ερευνητές δεν έχουν ακόμη επιτύχει σύντηξη, αλλά ελπίζουν να το κάνουν με το PFRC-4 στα μέσα της δεκαετίας του 2020.
Ένα πρωτότυπο πτήσης θα ακολουθούσε λίγο αργότερα. Μια πραγματική αποστολή θα μπορούσε να έρθει στα τακούνια μιας επιτυχημένης πτήσης επίδειξης - ίσως ήδη από το 2028, είπε ο Τόμας.
- Έχει ξεκινήσει αυτή η εκκίνηση το μυστικό της ενέργειας σύντηξης;
- Το Proton Fusion, η πηγή ισχύος του Ήλιου, εξηγείται (Infographic)
- Γρήγορα ταξίδια με δύναμη Fusion στον Άρη Χωρίς Φαντασία, λένε οι επιστήμονες
Το βιβλίο του Mike Wall για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής, "Εκεί έξω"(Grand Central Publishing, 2018; εικονογραφημένο από Karl Tate), είναι έξω τώρα. Ακολουθήστε τον στο Twitter @michaeldwall. Ακολουθήστε μας στο Twitter @Spacedotcom ή Facebook.
