Konfiguračné zariadenie Princeton Field Reversed Field, PFRC-2, v laboratóriu fyziky plazmy Princeton v New Jersey.
(Obrázok: © Elle Starkman / Úrad komunikácie PPPL)
Vesmírna loď poháňaná jadrovou syntézou nemusí byť len snom sci-fi oveľa dlhšie.
Direct Fusion Drive (DFD) by mohol let absolvovať prvý let zhruba v roku 2028, ak všetko pôjde podľa plánu, uviedli vývojári koncepcie.
Pre fanúšikov vesmíru by to bola veľká správa; DFD s rozmermi minivan mohol získať 22 000 libier. (10 000 kilogramov) robotická kozmická loď na Saturn iba za dva roky alebo celú cestu von Pluto do piatich rokov od uvedenia na trh uviedli členovia projektového tímu. (Z perspektívy: misia Cassini agentúry NASA dorazila k Saturnovi za 6,75 roka. Trvanie agentúry New Horizons agentúry trvalo 9,5 roka, kým sa dostalo k Pluto.)
A motor slúži ako silný zdroj energie, čo znamená, že táto technológia by mohla mať širokú škálu aplikácií mimo zem.
Napríklad, DFD by mohla pomôcť napájať NASA plánovanú vesmírnu stanicu obiehajúcu Mesiac, známu ako brána, ako aj základne pre Mesiac a Mars, členka projektového tímu Stephanie Thomas, viceprezidentka Princeton Satellite Systems v Plainsboro, New Jersey, uviedla koncom minulého mesiaca počas prezentácie s pracovnou skupinou Future In-Space Operations NASA.
DFD je variantom Princeton Field-Reversed Configuration (PFRC), koncepcie fúzneho reaktora, ktorú na začiatku 2000-tych rokov vyvinul Samuel Cohen z Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL). DFD je v podstate reaktor PFRC s otvoreným koncom, cez ktorý prúdia výfukové plyny na generovanie ťahu, vysvetlil Thomas.
Interiér DFD bude obsahovať magneticky obsiahnutú horúcu plazmu hélium-3 a deutérium, špeciálny „ťažký“ typ vodíka, ktorý má vo svojom jadre jeden neutrón (na rozdiel od „normálneho“ vodíka, ktorý nemá neutróny). Atómy týchto prvkov sa budú spájať v tejto plazme a vytvárať veľa energie - a veľmi málo nebezpečného žiarenia, povedal Thomas.
Taviaca plazma zahrieva chladiacu hnaciu látku tečúcu mimo ohraničenej oblasti. Táto pohonná látka je nasmerovaná z dýzy na zadnú časť motora, čo vytvára ťah.
To všetko teplo sa premieta do veľkého množstva energie - pravdepodobne medzi 1 a 10 megawattov, povedal Thomas. DFD využije túto energiu pomocou motora „Braytonov cyklus“ na premenu väčšiny tepla na elektrinu.
To znamená, že misia DFD by bola schopná urobiť veľa vedeckej práce po dosiahnutí svojho cieľa. Napríklad, Pluto orbiter vybavený fúziou by mohol preniesť energiu na pristátie na povrchu trpasličej planéty a tiež poslať video vo vysokom rozlíšení späť na Zem, povedal Thomas.
Jadrová fúzia je legendárne ťažké využiť; nikomu sa zatiaľ nepodarilo preukázať komerčne realizovateľný fúzny reaktor v plnom rozsahu. (Ako hovorí starý vtip, „Fúzia je zdrojom energie budúcnosti a vždy bude.“) Thomas a jej tím si však myslia, že ich koncepcia má veľmi reálnu šancu na úspech.
„DFD sa líši od iných konceptov fúzneho reaktora,“ uviedla s odkazom na malú veľkosť, čistú prevádzku, nízku radiáciu a jedinečný spôsob plazmového ohrevu (ktorý využíva anténu s rádiovými vlnami).
Tím DFD nedávno zabezpečil financovanie od rôznych agentúr, aby mohol pokračovať v rozvoji koncepcie. Napríklad práca od roku 2016 do roku 2019 bola podporovaná dvoma kolami financovania z programu NASA Inovatívne pokročilé koncepcie, ktorého cieľom je podporovať rozvoj potenciálne revolučná technológia vesmírneho letu.
Tento rok získala DFD cenu Agentúry pre pokročilé výskumné projekty - energetika (ARPA-E), ktorá bude financovať ďalší rozvoj do budúceho roka.
Tím už demonštroval niekoľko základných konceptov s experimentom PFRC-1, ktorý prebiehal na PPPL od roku 2008 do roku 2011, a PFRC-2, ktorý v súčasnosti funguje. Vedci ešte nedosiahli fúziu, ale dúfajú, že tak urobia s PFRC-4 v polovici 20. rokov.
Krátko nato by nasledoval prototyp letu. Skutočná misia by mohla prísť na päty úspešného demonštračného letu - možno už v roku 2028, povedal Thomas.
- Prinieslo toto spustenie tajomstvo energii jadrovej syntézy?
- Protónová fúzia, zdroj energie Slnka, vysvetlená (Infographic)
- Vedci tvrdia, že rýchle cesty spojené s fúziou na Mars nie sú fantasy
Kniha Mika Wallovej o hľadaní mimozemského života, “Tam vonku"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrované Karl Tate), už je mimo. Nasledujte ho na Twitteri @michaeldwall, sledujte nás na Twitteri @Spacedotcom alebo Facebook.
