Войти
Один импульс вращающегося магнитного поля устройства Princeton с обратной конфигурацией поля (PFRC 2 ) во время тестирования Direct Fusion Drive (DFD ) - концептуальный ядерно-термоядерный ракетный двигатель с низким уровнем радиоактивности, предназначенный для создания тяги и электроэнергии для межпланетных космический корабль. Концепция основана на принстонском реакторе с обращенной конфигурацией поля, изобретенном в 2002 году Сэмюэлем А. Коэном, и в настоящее время моделируются и проходят экспериментальные испытания в Принстонской лаборатории физики плазмы, департаменте США. Энергетический объект, смоделированный и оцененный Princeton Satellite Systems. С 2018 года концепция перешла в Фазу II для дальнейшего развития дизайна.
Direct Fusion Привод (DFD) - это концептуальный двигатель космического корабля, работающий на термоядерном синтезе, названный так за его способность создавать тягу от термоядерного синтеза без прохождения промежуточного этапа выработки электроэнергии. В DFD используется новая система магнитного удержания и нагрева, работающая на смеси гелия-3 (He-3) и дейтерия (D), для получения высокой удельной мощности, переменной тяги и удельного импульса, двигательная установка космического корабля с низким уровнем излучения. Синтез происходит, когда атомные ядра, состоящие из одного вида в горячей (100 кэВ или 1,120,000,00 K) плазме, совокупности электрически заряженных частиц, включающей электроны и ионы, соединяются (или сплавить) вместе, высвобождая огромное количество энергии. В системе DFD плазма удерживается в магнитном поле типа тора внутри линейной соленоидальной катушки и нагревается вращающимся магнитным полем до температур термоядерного синтеза. Тормозное и синхротронное излучение, испускаемое плазмой, улавливается и преобразуется в электричество для связи, удержания космического корабля и поддержания температуры плазмы. В этой конструкции используется специальная форма радиоволн (RF) «антенна» для нагрева плазмы. В конструкцию также входит аккумулятор или дейтериевый -кислородный вспомогательный блок питания для запуска или перезапуска DFD.
Улавливаемая излучаемая энергия нагревается до 1500 K (1230 ° C; 2240 ° F) He-Xe жидкость, которая течет вне плазмы в борсодержащей структуре. Эта энергия пропускается через генератор цикла Брайтона с обратной связью, чтобы преобразовать ее в электричество для использования в питании катушек, питании радиочастотного нагревателя, зарядке батареи, связи и функциях поддержания станции. Добавление ракетного топлива к краевому потоку плазмы приводит к изменяемой тяге и удельному импульсу, когда направляется и ускоряется через магнитное сопло ; этот поток импульса мимо сопла преимущественно переносится ионами, когда они расширяются через магнитное сопло и за его пределы, и, таким образом, функционируют как ионный двигатель малой тяги.
Строительство экспериментального исследовательского устройства и большая часть его первых операций были профинансированы Министерством энергетики США. Недавние исследования - Фаза I и Фаза II - финансируются программой Института перспективных концепций НАСА (NIAC). С 2001 по 2008 год была опубликована серия статей по этой концепции; первые экспериментальные результаты были представлены в 2007 году. Начиная с 2012 года, были опубликованы многочисленные исследования полетов космических аппаратов (фаза I). В 2017 году группа сообщила, что «исследования нагрева электронов с помощью этого метода превзошли теоретические предсказания, а эксперименты по измерению нагрева ионов в машине второго поколения продолжаются ». С 2018 года концепция перешла в Фазу II для дальнейшего развития дизайна. Полноразмерный блок будет иметь диаметр около 2 м и длину 10 м.
Стефани Томас - вице-президент Princeton Satellite Systems, а также главный исследователь по Direct Fusion Drive.
Анализ предсказывает, что привод прямого термоядерного синтеза будет производить тягу от 5 до 10 ньютонов на каждые МВт генерируемой мощности термоядерного синтеза с удельным импульсом (Isp) около 10 000 секунд и 200 кВт в качестве электроэнергии. Приблизительно 35% термоядерной мощности идет на тягу, 30% - на электроэнергию, 25% теряется на тепло и 10% рециркулируется для высокочастотного нагрева.
Моделирование показывает, что эта технология потенциально может приводить в движение космический корабль с масса около 1000 кг (2200 фунтов) до Плутона за 4 года. Поскольку DFD обеспечивает мощность, а также движущую силу в одном интегрированном устройстве, он также будет обеспечивать мощность до 2 МВт для полезных нагрузок по прибытии, расширяя возможности для выбора инструмента, лазерной / оптической связи и даже передачи до 50 кВт мощности от орбитального аппарата до посадочного модуля посредством луча лазера, работающего на длине волны 1080 нм.
Разработчики считают, что эта технология может радикально расширить научные возможности планетарных миссий. Было предложено использовать эту технологию двойной мощности / силовой установки для орбитального аппарата Плутон и посадочного модуля, а также интеграции на космическом корабле Орион для транспортировки миссии с экипажем на Марс. за относительно короткое время (4 месяца вместо 9 при использовании современных технологий).
