Motore a razzo nucleare - un motore a razzo, il cui principio si basa su una reazione nucleare o decadimento radioattivo, mentre viene rilasciata energia che riscalda il fluido di lavoro, che può essere i prodotti di reazione o qualche altra sostanza, come l'idrogeno.
Diamo un'occhiata alle opzioni e ai principi dell'azione …
Esistono diversi tipi di motori a razzo che utilizzano il principio di funzionamento sopra descritto: nucleare, radioisotopo, termonucleare. Utilizzando motori a razzo nucleare, è possibile ottenere valori di impulso specifici significativamente più alti di quelli che si possono ottenere dai motori a razzo chimico. L'alto valore dell'impulso specifico è spiegato dall'elevata velocità del deflusso del fluido di lavoro - circa 8-50 km / s. La forza di spinta di un motore nucleare è paragonabile a quella dei motori chimici, il che consentirà in futuro di sostituire tutti i motori chimici con quelli nucleari.
Il principale ostacolo alla completa sostituzione è la contaminazione radioattiva dell'ambiente causata dai motori a razzo nucleare.
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Sono divisi in due tipi: fase solida e fase gassosa. Nel primo tipo di motori, la materia fissile è collocata in gruppi di barre con una superficie sviluppata. Ciò consente di riscaldare in modo efficiente il fluido di lavoro gassoso, solitamente l'idrogeno funge da fluido di lavoro. La portata di deflusso è limitata dalla temperatura massima del fluido di lavoro, che a sua volta dipende direttamente dalla temperatura massima consentita degli elementi strutturali e non supera i 3000 K. Nei motori a razzo nucleare in fase gassosa, la materia fissile è allo stato gassoso. La sua ritenzione nell'area di lavoro avviene tramite l'azione di un campo elettromagnetico. Per questo tipo di motori a razzo nucleare, gli elementi strutturali non sono un deterrente, quindi la velocità del fluido di lavoro può superare i 30 km / s. Possono essere utilizzati come motori di primo stadio, indipendentemente dalla perdita di materiale fissile.
Negli anni '70. XX secolo negli Stati Uniti e nell'Unione Sovietica sono stati testati attivamente motori a razzo nucleare con materia fissile in fase solida. Negli Stati Uniti, è stato sviluppato un programma per creare un motore a razzo nucleare sperimentale nell'ambito del programma NERVA.
Gli americani hanno sviluppato un reattore di grafite raffreddato a idrogeno liquido che è stato riscaldato, vaporizzato ed espulso attraverso un ugello a razzo. La scelta della grafite è stata dettata dalla sua resistenza alla temperatura. Secondo questo progetto, l'impulso specifico del motore risultante doveva essere il doppio del corrispondente indicatore tipico dei motori chimici, con una spinta di 1100 kN. Il reattore Nerva avrebbe dovuto funzionare come parte del terzo stadio del veicolo di lancio Saturn V, ma a causa della chiusura del programma lunare e dell'assenza di altri compiti per i motori a razzo di questa classe, il reattore non è mai stato testato nella pratica.
Un motore a razzo nucleare in fase gassosa è attualmente in fase di sviluppo teorico. In un motore nucleare in fase gassosa, si intende utilizzare il plutonio, un flusso di gas che si muove lentamente è circondato da un flusso più veloce di idrogeno di raffreddamento. Sono stati condotti esperimenti sulle stazioni spaziali orbitanti MIR e ISS, che possono dare impulso all'ulteriore sviluppo dei motori in fase gas.
Oggi si può dire che la Russia ha leggermente "congelato" la sua ricerca nel campo dei sistemi di propulsione nucleare. Il lavoro degli scienziati russi è più concentrato sullo sviluppo e il miglioramento di unità di base e assemblee di centrali nucleari, nonché sulla loro unificazione. La direzione prioritaria di ulteriori ricerche in questo settore è la creazione di unità di propulsione nucleare in grado di funzionare in due modalità. La prima è la modalità di un motore a razzo nucleare, e la seconda è la modalità di installazione della generazione di elettricità per alimentare le apparecchiature installate a bordo del veicolo spaziale.
