Πώς θα λειτουργήσει η πρόωση σύντηξης
Η πρόωση σύντηξης είναι μια μέθοδος προώθησης ενός διαστημικού σκάφους χρησιμοποιώντας την ενέργεια που απελευθερώνεται από την πυρηνική σύντηξη. Η πυρηνική σύντηξη είναι μια διαδικασία που συνδυάζει δύο ή περισσότερους ατομικούς πυρήνες σε έναν μόνο βαρύτερο πυρήνα, απελευθερώνοντας μια τεράστια ποσότητα ενέργειας στη διαδικασία. Αυτή η ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση ενός αέριο προωθητικού, το οποίο στη συνέχεια εκδιώκεται από το ακροφύσιο του διαστημικού σκάφους, παρέχοντας ώθηση.
Πώς λειτουργεί η πρόωση σύντηξης;
Η βασική αρχή της πρόωσης σύντηξης είναι σχετικά απλή. Πρώτον, ένα καύσιμο που περιέχει δευτέριο και τρίνιο θερμαίνεται σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, προκαλώντας τα άτομα να συγχωνεύονται και να απελευθερώνουν ενέργεια με τη μορφή νετρονίων και πυρήνων ηλίου. Αυτή η ενέργεια χρησιμοποιείται στη συνέχεια για τη θέρμανση ενός αέριο προωθητικού, όπως το υδρογόνο ή το ήλιο, το οποίο επεκτείνεται και εκδιώκεται από το ακροφύσιο του διαστημικού σκάφους, παρέχοντας ώθηση.
Προκειμένου να επιτευχθεί οι υψηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται για τη σύντηξη, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένας αντιδραστήρας σύντηξης. Ένας αντιδραστήρας σύντηξης είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί μαγνητικό περιορισμό ή αδρανεία για να κρατήσει το καυτό πλάσμα στη θέση του, ενώ υφίσταται σύντηξη. Το μαγνητικό περιορισμό χρησιμοποιεί ισχυρά μαγνητικά πεδία για να δημιουργήσει ένα "μαγνητικό μπουκάλι" που παγιδεύει το πλάσμα, ενώ η αδρανειακή περιορισμός χρησιμοποιεί λέιζερ υψηλής ισχύος ή δοκούς σωματιδίων για να συμπιέσει το πλάσμα και να το θερμαίνεται σε θερμοκρασίες σύντηξης.
Προκλήσεις της πρόωσης σύντηξης
Ενώ η έννοια της πρόωσης σύντηξης είναι σχετικά απλή, υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν για να γίνει μια βιώσιμη τεχνολογία για την προώθηση διαστημικών σκάφους. Αυτές οι προκλήσεις περιλαμβάνουν:
* Υψηλές θερμοκρασίες: Οι αντιδράσεις σύντηξης απαιτούν εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, της τάξης των δεκάδων εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Αυτό παρουσιάζει μια σημαντική μηχανική πρόκληση, καθώς κανένα υλικό δεν μπορεί να αντέξει τέτοιες θερμοκρασίες για μεγάλες χρονικές περιόδους.
* μαγνητικό περιορισμό: Ο μαγνητικός περιορισμός του πλάσματος είναι μια πολύπλοκη και δύσκολη διαδικασία. Τα μαγνητικά πεδία που απαιτούνται για τη συγκράτηση του πλάσματος στη θέση τους πρέπει να είναι εξαιρετικά ισχυρά και τυχόν διαταραχές στο μαγνητικό πεδίο μπορούν να προκαλέσουν τη διαφυγή του πλάσματος και την αντίδραση σύντηξης να σταματήσει.
* αδρανειακό περιορισμό: Ο αδρανειακός περιορισμός του πλάσματος είναι επίσης μια πολύπλοκη και προκλητική διαδικασία. Τα λέιζερ ή οι δοκοί σωματιδίων που χρησιμοποιούνται για τη συμπίεση του πλάσματος πρέπει να είναι εξαιρετικά ισχυρά και η χρονική στιγμή και η ακρίβεια των παλμών πρέπει να είναι τέλειες για να επιτευχθεί σύντηξη.
Ανάπτυξη πρόωσης σύντηξης
Παρά τις προκλήσεις, υπάρχουν αρκετές ερευνητικές ομάδες σε όλο τον κόσμο που εργάζονται για την ανάπτυξη τεχνολογίας πρόωσης σύντηξης. Αυτές οι ομάδες σημειώνουν πρόοδο στην υπέρβαση των προκλήσεων και είναι πιθανό ότι η πρόωση σύντηξης θα μπορούσε να γίνει πραγματικότητα μέσα στις επόμενες δεκαετίες.
πιθανά οφέλη της πρόωσης σύντηξης
Η Fusion Propulsion προσφέρει μια σειρά πιθανών οφελών έναντι των συμβατικών συστημάτων χημικής πρόωσης, όπως:
* Υψηλή ειδική ώθηση: Ειδική ώθηση είναι ένα μέτρο της αποτελεσματικότητας ενός πυραύλου. Τα συστήματα πρόωσης σύντηξης έχουν τη δυνατότητα να επιτύχουν πολύ υψηλές ειδικές παρορμήσεις, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να παράγουν περισσότερη ώθηση για μια δεδομένη ποσότητα καυσίμου.
* Long Range: Τα συστήματα πρόωσης σύντηξης μπορούν ενδεχομένως να παρέχουν αρκετή ώθηση για να επιτρέψουν στο διαστημικό σκάφος να ταξιδέψει στους εξωτερικούς πλανήτες και ακόμη και πέραν αυτού.
* Μειωμένο κόστος: Τα συστήματα πρόωσης σύντηξης θα μπορούσαν ενδεχομένως να είναι πολύ φθηνότερα για να λειτουργούν από τα συμβατικά συστήματα χημικής πρόωσης, καθώς δεν απαιτούν τη χρήση ακριβά πυραυλικά καύσιμα.
Συμπέρασμα
Η πρόωση σύντηξης είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στο διαστημικό ταξίδι. Έχει τη δυνατότητα να παρέχει στο διαστημόπλοιο τη δυνατότητα να ταξιδεύει σε απομακρυσμένους προορισμούς με μεγαλύτερη απόδοση και χαμηλότερο κόστος. Ενώ εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν, τα πιθανά οφέλη της πρόωσης σύντηξης καθιστούν μια περιοχή ενεργού έρευνας και ανάπτυξης.
