Projeto de um sistema de propulsão nuclear para vôos interplanetários

Nas notícias, o esquema a seguir de um reboque de propulsão elétrica nuclear é frequentemente encontrado.


Muito provavelmente, o desenho, como se costuma dizer, na imaginação do artista, tem pouco em comum com a física e a realidade.

Os elementos básicos das usinas nucleares espaciais incluem proteção contra radiação de um reator nuclear. Como espero, a maioria das pessoas sabe que quando um núcleo de urânio se decompõe, 2-3 nêutrons são formados. Para uma reação adicional, é necessário apenas um, de modo que 1-2 nêutrons voam para o espaço livremente. Mais outra radiação. O espaço sideral é o mesmo, mas não há carga útil, principalmente se forem pessoas. Daí o primeiro requisito: a proteção é necessária principalmente para a carga útil.
Sabe-se também que colocar qualquer massa em órbita próxima à Terra é um prazer muito caro. Um quilograma é mais caro que um quilograma de ouro aqui. O melhor material para proteger contra radiação - chumbo - não é de todo iluminado. O segundo requisito: o layout da proteção deve fornecer um mínimo de sua massa.
Com base em nossos requisitos, o cone truncado terá o peso e o grau de proteção ideais.


A massa de proteção depende do volume, onde: a espessura depende diretamente da distância da carga, da forma do tamanho angular.
A primeira conclusão: não faz sentido organizar os motores em uma base cruciforme. É mais lógico marcá-los em um círculo.

É aconselhável remover a carga útil o máximo possível, mas não basta obter eletricidade, é necessário transferi-la para os motores. Um megawatt é frequentemente mencionado. Por exemplo, considere uma rede elétrica doméstica. Para transmissão de aproximadamente 5 kW, é utilizado um fio de cobre com uma seção transversal de 2,5 mm ² . Assim, para um megawatt, você precisa 200 vezes mais - 500 mm ². Com 20 metros de comprimento, esses lançamentos pesam quase 100 kg, mas precisam de dois. Além de outras dificuldades, como expandir a estrutura depois de ser lançada no espaço. Acrescentarei imediatamente que, para reduzir a corrente, seria possível aumentar a tensão, mas a massa de isolamento aumentaria proporcionalmente.
A segunda conclusão: não há necessidade de colocar os motores no fim do planeta.
E aqui está o esquema ideal de todo o sistema.

Source: https://habr.com/ru/post/pt395437/