एक मृत पृथ्वी के बच्चों में रियल स्पेस बैटल, भाग 1

अंतरिक्ष युद्ध के खेल की मुख्य धारा में बहु-रंग पी-पीयू लेसर्स, बिंदु-रिक्त शूटिंग, पूर्ण अंतरिक्ष के सापेक्ष शून्य गति और अन्य पूरी तरह से अवास्तविक चीजें शामिल हैं । इसलिए, एक मृत पृथ्वी सिम्युलेटर के बच्चे, जो अब उपलब्ध तकनीकों पर लड़ाई का अनुकरण करता है, एक पूरी तरह से अनूठा अनुभव देता है। और इस तथ्य के अलावा कि यह खेलने के लिए दिलचस्प है, वह गंभीर सवाल उठाता है कि सौर प्रणाली में वास्तविक युद्ध कैसे हो सकते हैं, और इसका बहुत बड़ा शैक्षिक महत्व है।


मंगल की कक्षा में लड़ाई। रंगीन रेखाएं लेज़र नहीं हैं, लेकिन रेलगन ट्रेसर हैं

रणभूमि

एक अप्रस्तुत व्यक्ति के लिए कक्षीय यांत्रिकी बहुत ही समझ से बाहर है। यह खेल के दौरान सबसे अच्छा माना जाता है, लेकिन कुछ मूल बातें अग्रिम में देना उचित है। सबसे पहले, कार्रवाई सौर प्रणाली में होगी, और कोई भी वस्तु अपने किसी भी खगोलीय पिंड की कक्षा में होगी। कक्षा क्या है? बहुत सरल और संक्षिप्त रूप से बोलते हुए, एक भारी शरीर के आकर्षण के प्रभाव में, एक अन्य शरीर (उपग्रह, जहाज, रॉकेट, आदि) एक प्रक्षेपवक्र के साथ आगे बढ़ेगा जो एक शंक्वाकार खंड (चक्र, दीर्घवृत्त, परवलय, अतिवृद्धि) केंद्र में केंद्रित है। प्रणाली का द्रव्यमान, जो हमारे मामले में एक भारी निकाय के अंदर होगा। कई पैरामीटर निर्धारित करते हैं कि यह मार्ग कैसा दिखेगा:

• पेरीसेंटर - सबसे छोटी कक्षा
• Apocenter - उच्चतम ऊंचाई। Parabola और हाइपरबोला के लिए कोई मतलब नहीं है
• सनकीपन - एक पैरामीटर जो कक्षा के प्रकार को निर्धारित करता है। 0 - सर्कल, 0 से 1 तक - दीर्घवृत्त, 1 - परवलय,> 1 - हाइपरबोला
• कक्षीय झुकाव - कक्षीय तल और आधार तल के बीच के कोण को परिभाषित करता है, जो एक खगोलीय पिंड या भूमध्यरेखीय तल का भूमध्य रेखा है

एक और पैरामीटर सभी अंतरिक्ष यान के लिए महत्वपूर्ण है। विशेषता गति आरक्षित या डेल्टा-वी वह राशि है जिसके द्वारा इकाई अपने इंजनों पर गति को बदल सकती है। उदाहरण के लिए, हमारे पास एक रासायनिक रॉकेट इंजन और ईंधन 2 किमी / सेकंड है। हम उन्हें खर्च कर सकते हैं जैसा हम चाहते हैं - तेज, ब्रेक लगाना, कक्षा के झुकाव को बदलना। जब डेल्टा-वी 0 हो जाता है, हम ईंधन से बाहर निकलते हैं, और हम अब अपने प्रक्षेपवक्र को नहीं बदल सकते हैं। पैरामीटर सुविधाजनक है कि यह इंजन और ईंधन के प्रकार के बारे में परवाह नहीं करता है, और आप किसी भी उपकरण की तुलना कर सकते हैं।


ग्रहों के बीच उड़ानों के लिए अनुमानित डेल्टा-वी मान

दिलचस्प है, CoaDE में, जहाजों की डेल्टा-वी आपूर्ति आमतौर पर आकाशीय निकायों के बीच एक पूर्ण उड़ान के लिए आवश्यक से कम है। यह माना जाता है कि जहाज अतिरिक्त टैंकों के साथ उड़ान भरते हैं, जो लड़ाई शुरू होने से पहले ही खत्म हो जाते हैं और खेल में दिखाई नहीं देते हैं।


शुक्र की कक्षा में दुश्मन के समूह को रोकने के लिए युद्धाभ्यास की गणना

जहाज का नियंत्रण इंटरफ़ेस कर्बल स्पेस प्रोग्राम की तरह एक सा है, लेकिन यहाँ जहाजों को कमांड दिए गए हैं, और वे स्वयं को पैंतरेबाज़ी करते हैं।



पैंतरेबाज़ी की सही गणना करने के लिए, एक बहुत सुविधाजनक उपकरण है जो प्रक्षेपवक्र को प्रदर्शित करने के लिए बेस बॉडी को स्विच करता है। ऊपर दिए गए स्क्रीनशॉट में, हम बैठक बिंदु पर लक्ष्य करते हैं, शुक्र से दुश्मन के बेड़े में बेस बॉडी को बदलते हैं। यह सुविधा जटिल अभियानों में अपरिहार्य है।

इसके अतिरिक्त, कुछ और शब्द हैं जो जानना उपयोगी है:

• दो-निकाय प्रणाली में लैग्रेंज अंक पांच अंक हैं, उदाहरण के लिए, अर्थ-मून, जिसके पास किसी तीसरे शरीर की लंबे समय तक चलने वाली कक्षाएँ - एक जहाज या उपग्रह - संभव हैं (और इस बिंदु पर अटके हुए जहाज में ईंधन लाने के लिए खेल एक कठिन मिशन है)।
• हिल का गोला एक ऐसा क्षेत्र है जिसमें एक निश्चित शरीर का गुरुत्वाकर्षण प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी हिल क्षेत्र को छोड़कर, जहाज सूर्य हिल क्षेत्र में होगा। आखिरी, सबसे कठिन अभियानों में खेल में, बृहस्पति और शनि के चारों ओर लड़ाई होती है, और हमें युद्धाभ्यास की योजना बनाते समय अपने उपग्रहों के आकर्षण का ध्यान रखना चाहिए।

कक्षीय यांत्रिकी के नियमों से, ब्रह्मांडीय युद्ध के मैदान की कुछ अविश्वसनीय विशेषताएं निम्नलिखित हैं:

1. लड़ाई में प्रवेश करने के लिए, अपने हथियारों की दूरी पर दुश्मन के करीब जाने के लिए जटिल युद्धाभ्यास करना आवश्यक है। दुश्मन अपने युद्धाभ्यास के साथ कार्य को और जटिल करता है।
2. डेल्टा-वी के साथ समाप्त होने वाली प्रतिकूल पहल को खो देता है, और विशेषता गति के शेष मार्जिन के साथ विरोधी दृष्टिकोण विशेषताओं को निर्धारित करेगा। सामान्य तौर पर, एक स्थिर लक्ष्य पूरी तरह से असहाय होता है, क्योंकि यह पूरी तरह से अशुद्धता के साथ एक बड़ी दूरी से निकाल दिया जा सकता है।
3. एक खगोलीय पिंड के चारों ओर कक्षा में, एक विस्तृत विविधता वाले विकल्पों का एहसास कर सकता है, दोनों को पाठ्यक्रम में परिवर्तित करने में न्यूनतम पारस्परिक गति के साथ, और बड़े स्तर पर या आने वाले लोगों के साथ।
4. आपसी दृष्टिकोण की संभावित गति की सीमा लगभग शून्य से शुरू होती है और प्रति सेकंड दसियों किलोमीटर तक पहुंच सकती है। उदाहरण के लिए, ईंधन की खपत के मामले में पृथ्वी-मंगल की उड़ान किफायती होने के साथ, मंगल के पास अंतिम गति लगभग 6 किमी / सेकंड होगी। यदि आप विपरीत रास्ते पर जाते हैं, तो गति 50 किमी / एस तक पहुंच सकती है (लेकिन इस तरह के पथ के लिए 30 किमी / डेल्टा-वी की आवश्यकता होगी)। एक खगोलीय पिंड की कक्षा में यथार्थवादी प्रौद्योगिकियों पर, लगभग शून्य से कई किलोमीटर प्रति सेकंड तक अधिकतम दृष्टिकोण गति की उम्मीद करना उचित है।
5. हल्का केंद्रीय शरीर, सस्ता डेल्टा-वी युद्धाभ्यास दिखता है। एक प्रकाश क्षुद्रग्रह के पास, आप आसानी से चारों ओर घूम सकते हैं और विपरीत दिशा में आगे बढ़ना शुरू कर सकते हैं, लेकिन समान मात्रा के भारी ग्रह की कक्षा में, डेल्टा-वी केवल कक्षा के मापदंडों को थोड़ा बदलने के लिए पर्याप्त है।

इंजन

कक्षा को बदलने की क्षमता के बिना, न केवल एक अंतरिक्ष युद्ध असंभव है, बल्कि अंतरिक्ष का कोई गंभीर अन्वेषण भी है। और एक इंजन के बिना कक्षा को बदलना असंभव है। निकट भविष्य में, अंतरिक्ष इंजन का आधार प्रतिक्रियाशील द्रव्यमानों की रिहाई के साथ विभिन्न संरचनाएं होंगी - सौर और विद्युत चुम्बकीय पाल, साथ ही इंजन जो ग्रह के चुंबकीय क्षेत्र को पीछे छोड़ते हैं, वे भी गैर-सार्वभौमिक हैं। अंतरिक्ष इंजन के लिए मुख्य विशेषताएं हैं:

• विशिष्ट आवेग। दिखाता है कि इंजन कितनी कुशलता से ईंधन की खपत करता है। इंजन का विशिष्ट आवेग जितना अधिक होगा, उतने ही कम ईंधन से जहाज को आवश्यक गति में तेजी लानी होगी। मीटर प्रति सेकंड या सेकंड में मापा जाता है।
• थ्रस्ट। कुछ उच्च विशिष्ट आवेग इंजन मॉडल बहुत कम जोर की विशेषता है, इसलिए उन्हें किसी भी स्थिति में उपयोग नहीं किया जा सकता है।

रासायनिक इंजन

रासायनिक रॉकेट इंजन के साथ, इस तरह के रूप में अंतरिक्ष की खोज शुरू हुई। वे एक कम विशिष्ट आवेग की विशेषता रखते हैं और अब उनकी प्रभावशीलता की भौतिक सीमाओं के करीब हैं, लेकिन, उनकी तुलनात्मक सादगी और अन्य प्रकारों के सापेक्ष उच्च जोर के कारण, वे आधुनिक अंतरिक्ष यात्रियों के मुख्य इंजन हैं। अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए एक उच्च विशिष्ट आवेग की आवश्यकता होती है, लेकिन ये इंजन बिल्कुल भी गायब नहीं होंगे।

अब तक, CoaDE विशेष रूप से एक या दो घटकों के साथ तरल-प्रणोदक रॉकेट इंजन प्रस्तुत करता है, इसलिए हम केवल उन्हें और अधिक विस्तार से विचार करेंगे। ऑपरेशन का सिद्धांत अपेक्षाकृत सरल है। दहन कक्ष में, ईंधन बड़ी मात्रा में तापीय ऊर्जा की रिहाई के साथ एक ऑक्सीकरण एजेंट (यदि दो घटक हैं) द्वारा ईंधन विघटित होता है या जलाया जाता है। उच्च तापमान वाली गैस में बदल जाने के बाद, यह लवाल नोजल में प्रवेश करती है, जो गैस की ऊष्मीय ऊर्जा को उसके तीव्र बहिर्वाह की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करती है।


दहन कक्ष और RD-107/108 इंजन के लावल नोजल। इस तरह के फ्लाई पर रूसी रॉकेट "सोयुज"

वास्तविक जीवन में, घटक "तरल ऑक्सीजन-केरोसिन" सरलता और मिट्टी के उच्च घनत्व के कारण लोकप्रिय हैं, "तरल ऑक्सीजन - तरल हाइड्रोजन" उच्च विशिष्ट आवेग (लगभग 4.4 किमी / सेकंड) और "असममित डाइमिथाइलहाइड्राजिन - नाइट्रोजन टेट्रोऑक्साइड" के कारण इस तथ्य के कारण कि इसे कमरे के तापमान पर बहुत लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है। 5.32 किमी / सेकंड के रासायनिक इंजन का अधिकतम प्राप्त विशिष्ट आवेग तीन-घटक लिथियम-फ्लोरीन-हाइड्रोजन ईंधन का उपयोग करके प्राप्त किया गया था, जो व्यावहारिक उपयोग में अत्यंत असुविधाजनक है (लिथियम बहुत गर्म होना चाहिए और हाइड्रोजन ठंडा होना चाहिए, घटक पाइपलाइनों को दूषित करेंगे और निकास विषाक्त है। )।

सीओएडीई में, सबसे कुशल ईंधन जोड़ी फ्लोरीन-हाइड्रोजन (यूआई 4.6 किमी / एस) होगी। वास्तव में, कोई भी इसका उपयोग नहीं करेगा, क्योंकि इस तरह के इंजन का निकास हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड होगा, जो पर्यावरण के लिए बहुत हानिकारक है, लेकिन खेल के कथानक के अनुसार, पृथ्वी पहले ही समाप्त हो चुकी है, और मानवता के जीवित अवशेष पारिस्थितिकी की परवाह नहीं करते हैं। इसके अलावा, सीओएडीई ने अभी तक क्रायोजेनिक टैंक के थर्मल संरक्षण की आवश्यकता को ध्यान में नहीं रखा है - तरल ऑक्सीजन को थर्मल इन्सुलेशन के बिना संग्रहीत किया जा सकता है, लेकिन तरल हाइड्रोजन भी सक्रिय रूप से वाष्पित हो जाएगा।


रासायनिक रॉकेट इंजन डिजाइन

खेल स्टोइकोमेट्रिक अनुपात (ईंधन और ऑक्सीडाइज़र अंशों का अनुपात आपको ईंधन को पूरी तरह से जलाने या निकास में घटकों में से एक का एक अतिरिक्त है) को ध्यान में रखता है, टर्बो पंपों के साथ घटकों की आपूर्ति करने की आवश्यकता है, दहन कक्ष को शांत करना और घटकों में से एक के साथ नोजल (वास्तविकता में उपयोग किया जाता है, अन्यथा इंजन बस पिघल जाएगा) ) और इंजन को पैंतरेबाज़ी में बदल दें। गेम डिजाइनर का लचीलापन आपको कई प्रकार के इंजन बनाने की अनुमति देता है, जो बड़े और कुशल मार्चिंग इंजन से कॉम्पैक्ट ओरिएंटेशन इंजनों तक, विभिन्न प्रकार के कार्यों के लिए उपयुक्त है। CoaDE के रासायनिक इंजन मुख्य रूप से रॉकेट और ड्रोन के लिए उपयोग किए जाते हैं।

परमाणु रॉकेट

लैवल नोजल के लिए गर्म गैस को न केवल दहन की रासायनिक प्रतिक्रिया से प्राप्त किया जा सकता है। एक परमाणु रिएक्टर इस कार्य के साथ ठीक काम करेगा। इसलिए, 20 वीं शताब्दी के मध्य में, यूएसएसआर और यूएसए में आरडी -0410 और एनईआरवीए परमाणु रॉकेट इंजनों की प्रयोगात्मक परियोजनाएं शुरू हुईं।


NERVA काटा

परमाणु रॉकेट इंजन के संचालन का सिद्धांत सरल है। एक नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया से बहुत अधिक गर्मी पैदा होती है। रिएक्टर के माध्यम से एक कार्यशील तरल पदार्थ बहता है, जिसे गर्म किया जाता है (रिएक्टर को ठंडा करते समय) और नोजल के माध्यम से बाहर निकाल दिया जाता है। यह विशिष्ट आवेग सूत्र से निम्नानुसार है कि काम करने वाले तरल पदार्थ का आणविक भार जितना छोटा होगा, उतनी ही तेजी से इसे बाहर निकाला जाएगा, और इंजन जितना अधिक कुशल होगा। इसलिए, वास्तविक परियोजनाओं में, हाइड्रोजन को काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में उपयोग करना चाहिए था। CoaDE में एक जिज्ञासु स्थिति है - सबसे कुशल प्रकार का ईंधन हाइड्रोजन ड्यूटेराइड है - एक हाइड्रोजन परमाणु और एक ड्यूटेरियम परमाणु (एक न्यूट्रॉन के साथ हाइड्रोजन आइसोटोप) का एक अणु। रिएक्टर के एक उच्च तापमान की शर्तों के तहत, हाइड्रोजन ड्यूटेराइड अलग हो जाएगा (एक डायटोमिक अणु अलग-अलग परमाणुओं में विघटित हो जाएगा), और आणविक भार एच 2 की तुलना में कम होगा जो रिएक्टर के तापमान पर व्यावहारिक रूप से अलग हो रहा है।

वास्तविक इतिहास में, दोनों परियोजनाएं परीक्षण की तुलना में आगे नहीं बढ़ी हैं, और हाल ही में रूसी Burevestnik क्रूज़ मिसाइल के लिए एक परमाणु इंजन के विकास के बारे में एक बड़ी खबर थी। खेल में, वे सबसे उपयुक्त में से एक हैं - तथ्य यह है कि परमाणु मिसाइल का विशिष्ट आवेग रासायनिक एक की तुलना में लगभग दो गुना अधिक है, और समस्या के बिना आप उच्च जोर के साथ एक इंजन बना सकते हैं। और जहाज के वायुमंडल के बाहर उड़ने पर रेडियोधर्मी निकास की समस्या महत्वपूर्ण नहीं है।


120 टन का जोर और 9.4 किमी / सेकंड के विशिष्ट आवेग के साथ भारी जहाज परमाणु मार्चिंग इंजन

इलेक्ट्रिक हीटिंग रॉकेट इंजन

गर्म गैस प्राप्त करने का दूसरा तरीका इलेक्ट्रिक हीटर का उपयोग करना है। इस इंजन का लाभ यह है कि किसी भी काम करने वाले तरल पदार्थ का उपयोग किया जा सकता है, अपशिष्ट उत्पादों तक। काम करने वाले तरल पदार्थ को बहुत अधिक तापमान तक गर्म किया जा सकता है, जो आपको रासायनिक मिसाइलों की तुलना में लगभग दो गुना अधिक उच्च विशिष्ट आवेग प्राप्त करने की अनुमति देता है। योजना का नुकसान यह है कि हीटिंग के लिए बहुत अधिक बिजली की आवश्यकता होती है (जिसका अर्थ है कि रिएक्टर-हीटर प्रणाली में ऊर्जा रूपांतरण में नुकसान होगा), और यह कि इंजन में एक छोटा सा जोर है।


ब्यूटेन टैंक और इलेक्ट्रिक हीटिंग इंजन

वास्तव में, इस प्रकार के इंजन कई वर्षों से अंतरिक्ष यात्रियों में काफी सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं। यदि उपग्रह सक्रिय रूप से पैंतरेबाज़ी नहीं करता है तो छोटा जोर एक समस्या नहीं है। लेकिन CoaDE में वे एक सहायक जगह पर कब्जा कर लेते हैं, कुछ जहाजों पर अभिविन्यास इंजन के रूप में उपयोग किया जा रहा है।

चुंबक प्लाज्मा इंजन

इस तथ्य के बावजूद कि लावेल नोजल एक बहुत ही कुशल गर्मी इंजन है और इसमें 70% तक की दक्षता है, बहुत अधिक गति से काम करने वाले तरल पदार्थ को फेंकने के तरीके हैं। इसके लिए, विद्युत प्रभाव का उपयोग किया जाता है - कूलम्ब बल, हॉल प्रभाव, क्षेत्र उत्सर्जन और अन्य। केवल एक प्रकार कोएडीई में प्रस्तुत किया जाता है - मैग्नेटोप्लाज्मा इंजन (एमटीडी)।



ऊपर दी गई तस्वीर एक कार्यशील एमटीडी दिखाती है। केंद्र में पिन कैथोड (नकारात्मक इलेक्ट्रोड) है, इसके चारों ओर एक बेलनाकार एनोड (पॉजिटिव इलेक्ट्रोड) है। उनके बीच एक आयनित गैस प्रवाहित होती है, जो लोरेंत्ज़ बल द्वारा बहुत उच्च गति तक त्वरित होती है। एमटीडी का विशिष्ट आवेग दस किलोमीटर प्रति सेकंड तक पहुंच सकता है, लेकिन आपको इसके लिए भुगतान करना होगा कि वे इलेक्ट्रिक हीटिंग इंजनों के साथ कर्षण के साथ अधिक ऊर्जा के आदेश का उपभोग करते हैं।


विशिष्ट आवेग 42 किमी / सेकंड है, लेकिन 10 मेगावाट खपत करता है और इसका केवल 28 किलो वजन होता है

वास्तविक अंतरिक्ष यात्रियों में, विभिन्न प्रकार के विद्युत प्रणोदन इंजन पहले से ही व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। उन्हें एक लॉन्च वाहन पर नहीं रखा जा सकता है, लेकिन उपग्रहों में कई ग्राम का पर्याप्त जोर होता है, बशर्ते कि इंजन निरंतर संचालन के घंटे और दिनों के लिए चालू होगा।

परमाणु आवेग रॉकेट

20 वीं शताब्दी के मध्य में एक दिलचस्प विचार सामने आया। परमाणु बम से उत्पन्न भारी मात्रा में गर्मी सैद्धांतिक रूप से आंदोलन के लिए उपयोग की जा सकती है। ऐसा करने के लिए, बम पर ही, काम करने वाले तरल पदार्थ का एक स्टॉक रखना आवश्यक है जो एक विस्फोट के दौरान प्लाज्मा में बदल जाता है, और जहाज पर एक परावर्तक प्लेट स्थापित करता है जो प्लाज्मा सदमे को मानता है और अवशोषित करता है।



गतिकी में, यह कुछ इस तरह दिखेगा:



रासायनिक विस्फोटकों वाले मॉडल पर आंदोलन के सिद्धांत का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया। वास्तविक इतिहास में, परियोजना 1963 के परमाणु परीक्षण प्रतिबंध संधि का शिकार थी और इस प्रस्तावक पर युद्धपोत परियोजना बनाने का प्रयास, राजनेताओं को खगोलीय लागत पसंद नहीं था। लेकिन यह अफ़सोस की बात है - सैद्धांतिक विशिष्ट आवेग दसियों किलोमीटर प्रति सेकंड के स्तर पर था, और जोर भी सभ्य होना चाहिए।



यह मानव जाति के इतिहास में सैन्य अंतरिक्ष यान की पहली परियोजनाओं में से एक है। सैकड़ों परमाणु वारहेड्स, हॉवित्जर फायरिंग प्लाज़्मा मार्चिंग चार्जेस, नेवल 127-एमएम और 30-एमएम गन उसके शस्त्रागार में होने चाहिए थे। CoaDE में, यह इंजन, दुर्भाग्य से, अभी तक पेश नहीं किया गया है।

एनर्जेटिक्स

विभिन्न जहाज प्रणालियों को कार्य करने के लिए विद्युत ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और अंतरिक्ष में इसे प्राप्त करने के कई तरीके हैं।

सौर पैनल अब बहुत व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, लेकिन भविष्य के काल्पनिक अंतरिक्ष संघर्ष की स्थिति में केवल एक आपातकालीन विकल्प के रूप में समझ में आएगा। सबसे पहले, वे बड़े, नाजुक होते हैं और बहुत कम बिजली का उत्पादन करते हैं। उदाहरण के लिए, आईएसएस सौर पैनलों का कुल क्षेत्रफल 3200 एम 2 है, लेकिन 120 किलोवाट से अधिक उत्पादन नहीं करता है। दूसरे, सूर्य से आने वाली ऊर्जा की मात्रा व्युत्क्रम वर्गों के नियम का पालन करती है, और उदाहरण के लिए, बृहस्पति की कक्षा में, जो पृथ्वी की तुलना में सूर्य से पांच गुना दूर है, वही सौर पैनल 25% कम बिजली का उत्पादन कर सकता है। कोई आश्चर्य नहीं कि CoaDE के पास कोई नहीं है।

ईंधन सेल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को पानी और बिजली में बदलते हैं। 2-3 सप्ताह तक चलने वाली उड़ानों के लिए यह बहुत सुविधाजनक है, इसलिए उन्हें अपोलो और अंतरिक्ष Shuttles पर रखा गया था। लेकिन वे महीनों लंबी उड़ानों के परिदृश्य के लिए उपयुक्त नहीं हैं।

रेडियो आइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर आधुनिक एस्ट्रोनॉटिक्स में सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं जहां पर्याप्त सौर पैनल नहीं होते हैं और लंबे समय तक काम की आवश्यकता होती है। उनके ऑपरेशन का सिद्धांत बहुत सरल है - एक अर्ध-जीवन के साथ एक आइसोटोप, उदाहरण के लिए, प्लूटोनियम -238, स्वाभाविक रूप से क्षय करता है, जबकि थर्मोकपल - दो धातुओं को आपूर्ति करने वाली गर्मी को जारी करते हुए एक तापमान अंतर पर बिजली का उत्पादन होता है।



आरटीजी इस बात में अच्छे हैं कि वे दशकों तक काम कर सकते हैं (और वे 40 साल से वॉयर्स पर काम कर रहे हैं) और उन्हें किसी नियंत्रण की आवश्यकता नहीं है, लेकिन उनके पास बहुत कम दक्षता है, महंगे ईंधन की आवश्यकता है और केवल कम शक्ति के लिए समझ में आता है। रियल आरटीजी आमतौर पर सैकड़ों वाट से अधिक शक्तिशाली नहीं होते हैं, सीओएडीई में, जेनरेटर दसियों किलोवाट से अधिक शक्तिशाली नहीं होते हैं, अन्यथा वे बहुत भारी हो जाते हैं।


सीओएडीई अलग से आरटीजी डिजाइन करता है, गर्मी लंपटता के लिए अलग से रेडिएटर

और केवल परमाणु रिएक्टर ही अंतरिक्ष में सैन्य अभियानों के लिए उपयुक्त शक्ति स्तर और ऊर्जा घनत्व प्रदान कर सकते हैं। एक अत्यंत सरलीकृत रूप में, वे इस तरह से काम करते हैं: जब कुछ भारी परमाणु क्षय हो जाते हैं, तो न्यूट्रॉन निकल जाते हैं। ये न्यूट्रॉन अन्य परमाणुओं को भेजे जा सकते हैं और गर्मी और नए न्यूट्रॉन की रिहाई के साथ उनके क्षय का कारण बन सकते हैं। रिएक्टर में न्यूट्रॉन अवशोषक और रिफ्लेक्टर को स्थानांतरित करके, एक बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ एक नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया प्राप्त कर सकता है। फिर इस ऊष्मा को किसी प्रकार के ऊष्मा इंजन में भेजा जा सकता है ताकि इसे बिजली में परिवर्तित किया जा सके। रूपांतरण की कई विधियाँ हैं - टर्बाइन, स्टर्लिंग इंजन, थर्मोइलेक्ट्रिक, थर्मिओनिक, थर्मोफोट्रॉइक कन्वर्टर्स और अन्य।


हाल ही में टेस्टेड किलापावर रिएक्टर

वास्तविक अंतरिक्ष यात्रियों में, यूएसएसआर में परमाणु रिएक्टरों का उपयोग किया गया था, जिसने बीईएस -5 बुक परमाणु रिएक्टर के साथ तीन दर्जन से अधिक रडार टोही उपग्रहों को लॉन्च किया था।


बीईएस -5 बुक परमाणु रिएक्टर, बाईं तरफ रिएक्टर और दाईं ओर हीट एक्सचेंज रेडिएटर्स थे।

900 किलो । 100 किलोवाट और इलेक्ट्रिक 3 किलोवाट की थर्मल पावर। बाद में, दो उड़ानों में, पुखराज -1 रिएक्टर का परीक्षण 150 kW की तापीय शक्ति और 6 kW की एक विद्युत शक्ति के साथ किया गया।

CoaDE में, एक परमाणु रिएक्टर ऊर्जा का मुख्य स्रोत है। गर्मी इंजन के रूप में, केवल एक थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (थर्मोकपल) उपलब्ध है। रिएक्टर में केवल दो सर्किट होते हैं, पहले में हीट कैरियर रिएक्टर से थर्मोकपल में हीट ट्रांसफर करता है, दूसरे में यह थर्मोकपल से रेडिएटर तक गर्मी निकालता है।



एक दिलचस्प प्रभाव तब होता है जब थर्मोकपल के उत्पादन में तापमान में हेरफेर किया जाता है। बड़े तापमान का अंतर, अर्थात् आउटलेट तापमान जितना कम होगा, थर्मोकपल की दक्षता उतनी ही अधिक होगी। लेकिन आउटलेट तापमान जितना कम होगा, रेडिएटर्स का क्षेत्रफल और द्रव्यमान उतना ही अधिक होगा, क्योंकि गर्मी विकिरण की दक्षता क्षेत्र की पहली डिग्री के लिए आनुपातिक है, लेकिन तापमान का चौथा डिग्री। नतीजतन, 1000 डिग्री केल्विन के नीचे उत्पादन तापमान का कोई मतलब नहीं है - रेडिएटर बहुत भारी हो जाते हैं। और 2500 K से ऊपर वे नहीं बनाए जा सकते क्योंकि यहां तक ​​कि सबसे अधिक गर्मी प्रतिरोधी सामग्री भी ताकत खोना शुरू कर देती है।

thermotaxis

चित्र अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन है। लाल तीर हीट ट्रांसफर सिस्टम रेडिएटर्स का संकेत देते हैं। उनका कुल क्षेत्र लगभग 470 एम 2 है और वे केवल 70 किलोवाट गर्मी निकाल सकते हैं, क्योंकि वे कम तापमान पर काम करते हैं।



और यह CoaDE में डिफ़ॉल्ट सेट से सबसे भारी जहाजों में से एक है, बाईं ओर जीवित डिब्बों के रेडिएटर हैं जो कम तापमान पर काम करते हैं और चमकदार नहीं होते हैं, दाईं ओर, सिलिकॉन कार्बाइड रेडिएटर्स चमकते हैं, जो रिएक्टरों और लेज़रों से गर्मी लेते हैं और 1000 K के ऊपर तापमान होते हैं।

लेकिन शायद भविष्य में ऐसे बड़े चमकदार पैनलों का उपयोग नहीं किया जाएगा। वास्तविक कॉस्मोनॉटिक्स में, ड्रॉपलेट रेडिएटर्स बनाने का काम चल रहा है, जहां एक विकिरण सतह के बजाय, एक तरल की बूंदों की एक धारा है जो जनरेटर और रिसीवर के बीच वैक्यूम यात्रा के तहत न्यूनतम वाष्पित हो जाती है। इस तरह के रेडिएटर बेहतर होते हैं क्योंकि बूंदों के प्रवाह में एक बड़ी विकिरण सतह होती है, और रेडिएटर का वजन कई गुना कम होगा। मॉडल पहले से ही "विश्व" और आईएसएस पर परीक्षण किए गए हैं, और वे आने वाले दशकों में अंतरिक्ष में दिखाई दे सकते हैं।


शून्य गुरुत्वाकर्षण हथियारों और कवच में ड्रिप रेफ्रिजरेटर के साथ प्रयोगों की तस्वीरें

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