Двигатели вояджеров


Вспомогательные двигатели «Вояджера-1» удалось завести после 37-летнего простоя

А это вообще шедевр -NSWR: NUCLEAR SALT-WATER ROCKET. Ядерная ракета на солёной воде. Концепция доктора Зубрина, которую многие учёные считают весьма далёкой от практической реализации. Топливо - раствор 20% обогащённого уранового тетрабромхромида в воде (двухпроцентный раствор, 2 атома 20%го урана на 100 молекул воды). Плутониевая соль тоже годится. Топливные баки - пачка труб, завёрнутых в слой карбида бора для ловли нейтронов. Он предотвращает цепную реакцию. Топливо вбрасывается в длинную цилиндрическую трубу большого диаметра, таким образом не требуется сопло. Без нейтронной заглушки, топливо начинает реагировать. Критическая масса урана испаряет воду и струя пара уносит всё ещё реагирующий уран прочь.

Фактически это непрерывная детонация в развитие идей Орионов, с использованием солёной воды как реактивной массы. Доктор Зубрин описал это следующим образом: "Пока раствор подаётся в камеру из покрытых бором труб, состояние постоянной детонации движущейся жидкости можно поддерживать непрерывно." Он также заметил, что это позволяет непрерывное ускорение в противоположность импульсам проекта Орион.

Вопрос в том, как ограничить такие ядерные взрывы. Зубрин придерживается мнения о то, что грамотная подача воды позволит вынести сам взрыв за пределы камеры. По его мнению конвекция нейтронов сместит основную часть реакции к внешней стороне камеры. Другие учёные так не считают.

Вообще, такой космический аппарат весьма уязвим к повреждениям топливных баков (например, от враждебного залпа). Поломка труб - и у вас цепная ядерная реакция на борту.

Преимущество NSWR в том, что это единственное известное решение с высокой скоростью истечения и высокой же тягой. Недостаток - совмещение худших проблем Орионов и газовых ядерных ракет. Для начала, сам факт взлёта оставит симпатичный кратер довольно большого размера, при этом и он сам, и всё по ветру, будет светится красивым голубым светом по ночам ближайшие несколько сотен миллионов лет.

Зубрин вычислил, что 20% обогащённый урановый тетрабромид обладает удельным импульсом в 7000 секунд (скорость истечения 69,000 м/с ), что сравнимо с ионным двигателем. Но двигатель Зубрина лишён пределов тяги. В теории ему доступны тысячи мегаватт, поскольку всё избыточное тепло улетает прочь с корабля через двигатель. К тому же, двигатель сравнительно лёгкий, без массивных силовых установок.

Зубрин высказал предположение, что слой числой воды в главной камере может защитить стенки камеры как подвижный нейтронный рефлектор и охлаждать саму камеру и сопло двигателя. Вопрос лишь в эффективности подобной защиты.

Зубрин предложил образец конфигурации такого двигателя. В нём используется 2% (в численном соотношении) уранового бромида к воде. Уран обогащён до 20% U235. таким образом B2 = 0.6136 см-2 (материальная защита равна vΣf-Σa)/D) и D = 0.2433 см (коэффициент диффузии).

Радиус камеры 3.075 сантиметров. что даст A2 = 0.6117 см-2 и L2 = 0.0019. Поскольку нам желательна экпоненциальная детонация, k2 = 2L2 = 0.0038 см-2. Тогда k = U / 2D = 0.026 см-1 и U = 0.03.

Если скорость нейтрона 2200 м/с, скорость жидкости требуется поддерживать на 66 м/с. Это лишь 4.7% скорости звука в воде при комнатной температуре, так что проблем с впрыском топлива не предвидится.

Общее соотношение массы к потоку через камеру - 196 кг/с.

Полный распад U235 даст 3.4 x 1012 Дж/кг. Зубрин считает, что 0.1% (0.2% в центре топливного потока, с понижением до нуля на внешней стороне), не повредят материал стенок в ходе реакции. Это даст 3.4 x 109 Дж/кг.

Предположим, эффективность сопла 0.8, а итоговая скорость истечения 66,000 м/с или удельный импульс 6,7300 секунд. Общая мощность - 427 гигаватт. Тяга 12.9 меганьютонов. Соотношение тяги к массе около 40, так что масса двигателя - 33 метрических тонны.

Для экспоненциальной детонации kz на выходе из камеры должно иметь значение около 4. поскольку k = 0.062 см-1, длина камеры должна быть около 65 сантиметров, радиусом 3.075 см плюс длина сопла.

Далее Зубрин размышляет о продвинутой версии двигателя, пригодной для мезвёздного полёта. Скажем, наш 2% раствор уранового бромида использует обогащённый до 90% U235 вместо жалких 20%. Предположим, что мощность распада 90% вместо 0.1%. Также предположим, что эффективность сопла 0.9 вместо 0.8.

Это даст нам скорость истечения 4,725,000 м/с (около 1.575% c, удельный импульс 482,140 секунд). При соотношении масс 10, получим delta V в 3.63% c. Уже на что-то похоже...

topwar.ru

Voyager 1 запустил двигатели не использовавшиеся 37 лет

Если вы попытаетесь завести автомобиль, который десятилетиями стоит в гараже, вы, возможно, ожидаете, что двигатель не запустится. Но комплект двигателей на борту космического корабля «Вояджер-1» успешно запущен в среду после 37 лет простоя.

Voyager 1, самый дальний и быстрый космический корабль НАСА, является единственным аппаратом находящимся в межзвездном пространстве созданным человеком. Космический аппарат, который летит в течение 40 лет, ориентируется в пространстве с помощью небольших двигателей. Эти двигатели включаются лишь на миллисекунды, чтобы тонко вращать космический аппарат и его антенна была всегда направлена на Землю. Теперь команда Voyager может использовать комплект из четырех резервных двигателей, спящих с 1980 года.

«С этими двигателями, которые все еще функционируют после 37 лет без использования, мы сможем продлить срок службы космического корабля «Вояджер-1» на два-три года», - сказала Сюзанна Додд, руководитель проекта «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния.

С 2014 года инженеры заметили, что двигатели ориентации Voyager 1 стали терять мощность. Чтобы произвести типичную коррекцию, требовались все более длительные включения и больший расход топлива, которое в межзвездной среде никак не восполнить.

Команда Voyager собрала группу экспертов по двигателям в Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния, для изучения проблемы. Крис Джонс, Роберт Шотвелл, Карл Гернси и Тодд Барбер проанализировали варианты и решили протестировать работу системы навигации с помощью резервного комплекта двигателей, которые не использовались 37 лет.

«Летная команда Voyager выкапывала многолетние данные и изучала программное обеспечение, которое было закодировано на устаревшем языке Ассемблер, чтобы мы могли безопасно протестировать двигатели», - сказал Джонс, главный инженер JPL.

В первые годы миссии Вояджер-1 изучал Юпитер, Сатурн и крупнейшие спутники обоих планет. Чтобы во время стремительного пролета точно направить приборы космического корабля на исследуемые цели, инженеры использовали «двигатели коррекции орбиты» (trajectory correction maneuver) или TCM, двигатели, которые идентичны по размеру и функциональности с двигателями управления ориентацией и расположены на обратной стороне космического корабля. Но поскольку последней планетарной встречей Voyager 1 был Сатурн, команде Voyager не нужно было использовать двигатели TCM с 8 ноября 1980 года. В то время двигатели TCM использовались в более непрерывном режиме стрельбы, они никогда не использовались для коротких импульсов, необходимых для ориентации космического корабля.

Все двигатели Voyager были разработаны Aerojet Rocketdyne. Такие же двигатели (модель MR-103), тоже использовались на других космических аппаратах NASA, таких как Cassini и Dawn.

Во вторник, 28 ноября 2017 года, инженеры Voyager впервые за 37 лет запустили четыре подруливающих двигателя TCM и испытали их способность ориентировать космический аппарат с использованием импульсов 10 миллисекунд. Команда с нетерпением ждала результаты испытаний запаздывающих на 19 часов 35 минут преодолевая огромное расстояние от космического аппарата до Земли, чтобы добраться до антенны в Голдстоуне, штат Калифорния, которая участвует в проекте NASA Deep Space Network.

И вот, в среду, 29 ноября, они узнали, что двигатели TCM отлично работают и вполне годятся для управления ориентацией космического аппарата.

«Команда Voyager пребывала в восторге и воодущевлении после каждого этапа экспериментов. И это было настроение невероятного облегчения и радости от того, что эти хорошо отдохнувшие двигатели вновь принялись за работу, как будто не прошло столько времени, - сказал Барбер, инженер-разработчик двигателей из лаборатории JPL.

По плану следующее включение двигателей TCM предстоит в январе 2018 года. Чтобы произвести коррекцию ориентации, Voyager должен включить обогрев одного из двигателей, что требует дополнительного расхода энергии, которой осталось не так много. Когда ресурс энергии для нагревателей исчерпается полностью, команда переключится обратно на управление ориентацией станции с помощью штатного комплекта двигателей.

Испытание двигателей прошло так успешно, что команда, скорее всего, проведет аналогичный тест на двигатели TCM для Voyager 2, точной копии аппарат Voyager 1. В настоящее время двигатели управления ориентацией, используемые для Voyager 2, еще не столь сильно деградируют, как двигатели Voyager 1.

Voyager 2 также находится на пороге выхода в межзвездное пространство, что вероятно произойдет в течение ближайших нескольких лет.

Космические аппараты Voyager были построен в лаборатории JPL (NASA Jet Propulsion Laboratory), которая продолжает поддерживать работу обеих станций. Лаборатория JPL является подразделением Caltech в Пасадене. Миссии «Вояджер» поддерживаются Отделом Гелиофизики (Heliophysics Division), Управления Научными Исследованиями в Вашингтоне.

Дополнительная информация:

www.facebook.com

Двигатели «Вояджера-1» включились после 37-летнего перерыва — Каштан

Специалисты NASA успешно запустили резервные двигатели космического аппарата «Вояджер-1» (Voyager 1), которые не использовались в течение 37 лет.

«Вояджер-1» — самый быстрый аппарат NASA, рекордсмен по преодоленному расстоянию среди созданных руками человека зондов. Этот аппарат – единственный, находящийся в межзвездном пространстве.

«Вояджер-1», который уже летает на протяжении 40 лет, использует небольшие микродвигатели для корректировки своего положения для того, чтобы антенна постоянно была направлена на Землю. Эти микродвигатели генерируют импульсы продолжительностью несколько миллисекунд.

С 2014 года специалисты NASA заметили, что микродвигатели справляются со своей задачей все хуже. Стало необходимо использовать все больше импульсов для корректировки.

Сотрудники NASA решили задействовать для этих целей четыре запасных двигателя, которые не запускались с 1980 года. По словам инженеров, это позволит продлить работу «Вояджера-1» на 2-3 года.

Специалистам пришлось «поднять» 40-летние данные по двигателям и проанализировать программные коды, которые были написаны на языке ассемблера.

Запущенные двигатели использовались для изменения траектории аппарата во время маневрирования при пролете мимо Юпитера, Сатурна и их лун. Последний раз они были запущены 8 ноября 1980 года.

Все двигатели «Вояджера» были разработаны компанией Aerojet Rocketdyne. Похожие двигатели MR-103 применялись в других космических аппаратах NASA, в том числе «Кассини» (Cassini) и «Рассвет» (Dawn).

Впервые после 37-летнего перерыва четыре запасных двигателя были запущены 28 ноября 2017 года. Испытания показали, что их можно использовать для корректировки положения аппарата с помощью 10-миллисекундных импульсов. Результатов испытаний специалистам пришлось ждать 19 часов 35 минут, пока сигнал не достиг антенны центра в Голдстоуне, Калифорния.

Скорее всего, похожие испытания ждут и аппарат «Вояджер-2», хотя его корректирующие двигатели находятся не в таком плохом состоянии, как у «Вояджера-1». «Вояджер-2» в настоящее время летит к межзвездному пространству. Предполагается, что он выйдет в него в течение нескольких лет.

Источник: earth-chronicles.ru

Похожие записи

10Янв

Никогда не перекладывайте на чужие плечи ответственность за то, что...

10Янв

Биологи пришли к выводу, что большая часть зеленых морских черепах,...

10Янв

На выставке CES в Лас-Вегасе был продемонстрирован огромный экзоскелет,...

10Янв

-Вы когда-нибудь слышали о семьях, где одна и та же история повторяется из...

10Янв

Многие женщины испытывают нежелательный рост волос на лице. Это...

Scroll Up

kashtan.me

Voyager 1 запустил двигатели не использовавшиеся 37 лет

Если вы попытаетесь завести автомобиль, который десятилетиями стоит в гараже, вы, возможно, ожидаете, что двигатель не запустится. Но комплект двигателей на борту космического корабля «Вояджер-1» успешно запущен в среду после 37 лет простоя.

Voyager 1, самый дальний и быстрый космический корабль НАСА, является единственным аппаратом находящимся в межзвездном пространстве созданным человеком. Космический аппарат, который летит в течение 40 лет, ориентируется в пространстве с помощью небольших двигателей. Эти двигатели включаются лишь на миллисекунды, чтобы тонко вращать космический аппарат и его антенна была всегда направлена на Землю. Теперь команда Voyager может использовать комплект из четырех резервных двигателей, спящих с 1980 года.

«С этими двигателями, которые все еще функционируют после 37 лет без использования, мы сможем продлить срок службы космического корабля «Вояджер-1» на два-три года», - сказала Сюзанна Додд, руководитель проекта «Вояджер» в Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния.

С 2014 года инженеры заметили, что двигатели ориентации Voyager 1 стали терять мощность. Чтобы произвести типичную коррекцию, требовались все более длительные включения и больший расход топлива, которое в межзвездной среде никак не восполнить.

Команда Voyager собрала группу экспертов по двигателям в Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния, для изучения проблемы. Крис Джонс, Роберт Шотвелл, Карл Гернси и Тодд Барбер проанализировали варианты и решили протестировать работу системы навигации с помощью резервного комплекта двигателей, которые не использовались 37 лет.

«Летная команда Voyager выкапывала многолетние данные и изучала программное обеспечение, которое было закодировано на устаревшем языке Ассемблер, чтобы мы могли безопасно протестировать двигатели», - сказал Джонс, главный инженер JPL.

В первые годы миссии Вояджер-1 изучал Юпитер, Сатурн и крупнейшие спутники обоих планет. Чтобы во время стремительного пролета точно направить приборы космического корабля на исследуемые цели, инженеры использовали «двигатели коррекции орбиты» (trajectory correction maneuver) или TCM, двигатели, которые идентичны по размеру и функциональности с двигателями управления ориентацией и расположены на обратной стороне космического корабля. Но поскольку последней планетарной встречей Voyager 1 был Сатурн, команде Voyager не нужно было использовать двигатели TCM с 8 ноября 1980 года. В то время двигатели TCM использовались в более непрерывном режиме стрельбы, они никогда не использовались для коротких импульсов, необходимых для ориентации космического корабля.

Все двигатели Voyager были разработаны Aerojet Rocketdyne. Такие же двигатели (модель MR-103), тоже использовались на других космических аппаратах NASA, таких как Cassini и Dawn.

Во вторник, 28 ноября 2017 года, инженеры Voyager впервые за 37 лет запустили четыре подруливающих двигателя TCM и испытали их способность ориентировать космический аппарат с использованием импульсов 10 миллисекунд. Команда с нетерпением ждала результаты испытаний запаздывающих на 19 часов 35 минут преодолевая огромное расстояние от космического аппарата до Земли, чтобы добраться до антенны в Голдстоуне, штат Калифорния, которая участвует в проекте NASA Deep Space Network.

И вот, в среду, 29 ноября, они узнали, что двигатели TCM отлично работают и вполне годятся для управления ориентацией космического аппарата.

«Команда Voyager пребывала в восторге и воодущевлении после каждого этапа экспериментов. И это было настроение невероятного облегчения и радости от того, что эти хорошо отдохнувшие двигатели вновь принялись за работу, как будто не прошло столько времени, - сказал Барбер, инженер-разработчик двигателей из лаборатории JPL.

По плану следующее включение двигателей TCM предстоит в январе 2018 года. Чтобы произвести коррекцию ориентации, Voyager должен включить обогрев одного из двигателей, что требует дополнительного расхода энергии, которой осталось не так много. Когда ресурс энергии для нагревателей исчерпается полностью, команда переключится обратно на управление ориентацией станции с помощью штатного комплекта двигателей.

Испытание двигателей прошло так успешно, что команда, скорее всего, проведет аналогичный тест на двигатели TCM для Voyager 2, точной копии аппарат Voyager 1. В настоящее время двигатели управления ориентацией, используемые для Voyager 2, еще не столь сильно деградируют, как двигатели Voyager 1.

Voyager 2 также находится на пороге выхода в межзвездное пространство, что вероятно произойдет в течение ближайших нескольких лет.

Космические аппараты Voyager были построен в лаборатории JPL (NASA Jet Propulsion Laboratory), которая продолжает поддерживать работу обеих станций. Лаборатория JPL является подразделением Caltech в Пасадене. Миссии «Вояджер» поддерживаются Отделом Гелиофизики (Heliophysics Division), Управления Научными Исследованиями в Вашингтоне.

Дополнительная информация:

tr-tr.facebook.com


Смотрите также