Z 엔진의 깊은 공간 속으로
반세기 전, 우주 시대가 시작되기 전부터 주요 국가의 과학자들은 기존 유형의 로켓 엔진에 대한 심각한 전망이 없다는 결론에 도달했습니다. 액체 및 고체 추진제 엔진의 비동력은 기존 목적에는 충분하지만 장기적으로는 너무 작습니다. 현재의 "막 다른 길"에서 벗어나는 길은 핵 로켓 엔진 (NRE)이었습니다. 그러나 많은 연구에도 불구하고 그러한 엔진의 두 가지 개념은 실용화에 도달하지 못했습니다. 그것은 모두 몇 번의 시련으로 끝났습니다.얼마 전에 있었다 뉴스 러시아와 미국에서이 방향으로 작업 재개에 대해. 미국에서는 앨라배마 대학교, NASA, 보잉, 오크리지 연구소의 과학자들이 동시에 이 프로그램에 참여하고 있습니다. 새로운 로켓 엔진은 소위에 따라 만들어 질 예정입니다. 임펄스 시스템. 이것은 작동 중에 소량의 방사성 물질이 특수 노즐에서 분출됨을 의미합니다. 방출 후 우라늄, 플루토늄 또는 적절한 특성을 가진 기타 물질의 일부가 폭발하고 방출 노즐을 둘러싸고 있는 특수 판을 쳐서 우주선에 추진력을 줍니다. 핵폭발 시 막대한 양의 에너지가 방출되기 때문에 펄스형 NRE는 현재 출력 밀도 및 추력 대비 연료 소비 비율 측면에서 가장 유망한 클래스로 간주됩니다. 그러나 이러한 시스템에는 여러 가지 특징적인 단점이 있습니다. 폭발 충격을받는 판의 적절한 강도, 방사성 핵분열 생성물의 방출 및 정확한 핵 전력 계산을 보장해야 할 필요성 충전 및 폭발 시간. 이와 관련하여 펄스 핵 로켓 엔진에 대한 모든 작업은 지금까지 전적으로 이론적 계산으로 제한되었습니다.
Oak Ridge 연구소 직원의 새로운 제안은 핵 로켓 엔진의 적어도 한 가지 문제를 해결할 수 있습니다. 즉, 올바른 전하 폭발 거리를 보장하고 결과적으로 효율적인 연료 소비를 보장합니다. 제안된 기술을 Z-핀치(Z-compression)라고 한다. 그 본질은 내부에서 연료 폭발이 발생하는 플라즈마 "고치"의 생성에 있습니다. 이를 위해 엔진의 "노즐"에 플라즈마 생성 시스템과 여러 관련 장비를 장착하는 것이 제안되었습니다. 그 덕분에 핵 또는 열핵 충전이 방출된 직후 엔진 시스템은 결과 플라즈마를 통해 특히 높은 전력의 방전을 통과시킵니다. 방전으로 인해 연료의 전하를 포착하는 강력한 자기장이 형성됩니다. 그러한 영향을 받은 후자는 압축되어 임계 밀도에 도달합니다. 전기 공급이 끝날 때까지 계산에 따르면 폭발이 발생합니다. 현재 Z-엔진용 연료로 중수소와 리튬 동위원소 Li6의 혼합물을 사용하는 것이 제안되었습니다. 따라서 제안된 엔진은 열핵 반응을 기반으로 합니다.
위의 설명은 Z-압축에 대한 고급 NRE의 한 주기만을 언급한다는 점에 유의해야 합니다. 엔진 작동 중에 이러한 주기는 지속적으로 반복되어야 하며 주파수는 필요한 전력에 따라 다릅니다. 현재 계산에 따르면 Z 드라이브가 장착된 우주선의 최대 속도는 시속 XNUMX만 킬로미터에 도달할 수 있으며 심지어 통과할 수도 있습니다. 사실 이것은 충분히 많은 양의 중수소-리튬 연료가 필요합니다. 프로젝트를 방어하기 위해 무게 측면에서 낮은 연료 비용에 대해 논쟁할 가치가 있습니다. 장치를 이러한 속도로 가속할 수 있는 기존의 화학 로켓 엔진은 크기와 연료 소비가 완전히 허용되지 않을 것입니다. Z 압축 엔진에는 그러한 문제가 없지만 항상 그렇듯이 자체 단점이 없었습니다. 우선, 이것은 디자인의 복잡성입니다. 언뜻 보기에 그러한 NRE는 비교적 간단해 보이지만 폭발의 영향을 받는 플레이트를 만드는 것조차 그 자체로 다소 어려운 작업입니다. 높은 전력. 또한 Z 압축에는 엄청난 양의 에너지가 필요하며 우주선도 어딘가에서 가져와야 합니다. 따라서 직접 연료 절약은 시스템의 다른 요소에서 어려움을 겪습니다.
그럼에도 불구하고 여러 미국 과학 단체가이 프로젝트를 한 번에 시작했으며 포기하지 않을 것 같습니다. 적어도 유망한 엔진의 모양과 기술적 특성의 장단점 목록을 추론할 수 있는 최대 정보가 수집될 때까지. 당연히 신기술에는 새롭고 독특한 과학 장비가 필요합니다. Z-기계 시설은 Z-압축을 연구하기 위한 주요 플랫폼으로 선택되었습니다. 사실, 유망한 핵 엔진 개념의 기본 원리가 명명된 것은 이 장치를 기리기 위한 것이었습니다. "Z-머신"이라고 하는 펄스 에너지 가속기는 샌디아 국립 연구소(뉴멕시코)의 영토에 있습니다. 실제로 이것은 에너지를 저장하고 명령에 따라 방출할 수 있는 수많은 강력한 커패시터의 복합체입니다. 이러한 장치는 오랫동안 존재했고 과학자들에 의해 사용되어 왔지만 Z-엔진 프로젝트는 Sandia의 가속기를 사용할 것입니다. 그 이유는 그 힘 때문입니다. 열핵 연료의 일부를 유지하고 압축하려면 엄청난 에너지가 필요하며 이는 다른 가속기의 힘을 넘어선 것입니다. Z-머신은 210나노초(XNUMX억분의 XNUMX초)에 XNUMX테라와트의 전기 충격을 전달할 수 있습니다. 더 낮은 용량에서 Z-압축을 달성할 수 있을 것으로 예상되지만 마진은 손상되지 않습니다.
Z-머신 에너지 가속기는 새로운 YARD 프로젝트와 별개로 큰 관심을 받고 있습니다. 현재 이 클래스의 가장 강력한 장치입니다. 또한 Sandia 연구소의 장치는 허용 가능한 특성을 가지고 있습니다. 시스템 커패시터를 충전하는 데 몇 시간이 걸리고 기존의 "공통" 전력망을 사용하지 않습니다. 동시에 Z-머신은 초단파 펄스의 기록적인 전력 값을 생성합니다. 펄스 가속기를 만드는 목적은 열핵융합 과정을 연구하고 미래에는 이를 제어할 수 있는 가능성을 연구하는 것이었습니다. 이러한 이유로 설치 프로젝트의 저자는 막대한 비용을 축적할 수 있는 가능성을 제공했습니다. 커패시터 방전 중에 가속기 도체 주위에 번개가 형성된다는 점은 주목할 만합니다.
Z- 압축 원리로 작동하는 핵 로켓 엔진 프로젝트는 매우 흥미롭지 만 동시에 환상적입니다. 지금까지 인류는 펄스 핵 로켓 엔진, 특히 열핵 반응을 기반으로 한 실험을 아직 수행하지 않았습니다. 그러나 완성된 엔진은 아직 멀었습니다. 지금까지 과학자들은 소량의 물질에서 열핵 반응의 특징을 철저히 연구하고 Z 압축의 실제 가능성을 증명하는 과제에 직면해 있습니다. 또한 엔진 작동에 필요한 전기 생성에 대처할 수 있는 에너지원을 만들고 엔진 작동 부분에 열핵 연료를 공급하기 위한 작동 가능하고 고도로 보호된 시스템을 설계해야 합니다. . 현재 이러한 모든 작업은 복잡해 보입니다. 미국인들이 이에 대처하고 인류가 우주 비행에 강력한 자극을 주고 다른 행성으로의 대규모 비행을 보장할 수 있는 새로운 기술을 받게 되기를 바랍니다.
해당 사이트의 자료 :
http://dailytechinfo.org/
http://nasa.gov/
http://ornl.gov/
http://sandia.gov/
http://astronautix.com/
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