Světový kosmický týden 2004 Hvězdárna Vsetín Jaderná energie v kosmickém výzkumu minulost, současnost, budoucnost Martin Zapletal 2004
Základy jaderné fyziky
Základy jaderné fyziky
Základy jaderné fyziky
Použití jaderné technologie v kosmonautice Jaderná technologie Radioizotopové termoelektrické generátory RTG Zdroj energie Pohon Jaderné reaktory Zdroj energie Pohon Radioizotpové topné jednotky RHU Zdroj tepla
Radioizotopové termoelektrické generátory (RTG) fungují na principu samovolného rozpadu nestabilních izotopů nejčastějším používaným radioizotopem je plutonium k termoelektrické konverzi se používá polovodičů USA použily tento zdroj 24 - krát za posledních 30 let použito např. u sond Voyager 1,2; Pioneer 10,11; lodě Apollo; Viking Lander 1,2; Galileo, Cassini, v blízké budoucnosti New Horizons
Radioizotopové termoelektrické generátory (RTG) Heat source = RTG
Radioizotopové termoelektrické generátory (RTG)
Radioizotopové termoelektrické generátory (RTG)
Radioizotopové termoelektrické generátory (RTG)
RTG/iontové motory
RTG/sondy
Jaderné reaktory zdroje energie jde v podstatě o stejný princip jako u pozemských atomových elektráren na rozdíl od nich nepoužívají vodu pro převod energie z reaktoru do generátoru, ale podobně jako RTG přímou termoelektrickou konverzi Pozn:SAFE 400
Jaderné reaktory zdroje energie Heat source = jaderný reaktor
Jaderné reaktory raketové motory v tomto případě je reaktor použit k zahřívání pracovní látky jako pracovní látka se nejčastěji používá vodík vodík je hnán do prostoru reaktoru, kde se rozpíná, prochází tryskou, urychluje na nadzvukovou rychlost a opouští motor
Jaderné reaktory raketové motory
Jaderné reaktory raketové motory a) JRM s pevným jaderným palivem (pevnou aktivní zónou) b) JRM s kapalnou aktivní zónou (s kapalným jaderným palivem) c) JRM s plynnou aktivní zónou d) kombinované JRM e) jaderné elektrické motory
Historie jaderných raketových motorů - USA 1953 Robert Bussard publikoval v Journal of Reactor Science and Technology studii nukleárního reaktoru s přímým ohřevem vodíku 1955 začátek financování vývoje takovéhoto motoru v rámci projektu Rover 1959 první zkouška reaktoru Kiwi A-1 (70 MW), další dvě v roce 1960 1962 poškozeny reaktory Kiwi B (1100 MW) 1964 odzkoušeny další reaktory série Kiwi
Historie jaderných raketových motorů - USA září 1964 NRX A-2 (Nuclear Rocket Experiment), model NRX A-3 odzkoušen třikrát, dvakrát s restartem 1965 Phoebus 1-A (1100 MW) 1967 Phoebus 1-B (1500 MW) 1968 Phoebus 2-A (12 min. při 4000 MW) 20.3.1969 první test XE, už z projektu NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application), do září další tři testy od XE už měl být odvozen operační motor NERVA,ten měl být použit v RIFT (Reactor in Flight Test), který měl zaměnit poslední stupeň S-4B rakety Saturn 5
Historie jaderných raketových motorů - USA v roce 1970 byl projekt NERVA již ve stadiu detailního návrhu v průběhu let 1971-1972 NASA (resp. USA) opustil plány na pilotovaný let k Marsu, což vedlo k postupnému utlumování projektu, až byl nakonec v roce 1972 opuštěn polovina 80. let zahájilo americké ministerstvo energetiky (DoE) vývoj SNTP (Space Nuclear Thermal Propulsion) v rámci projektu SDI (strategic defence iniciative), v roce 1993 kdy poklesl zájem o SDI společnost Plus Ultra Technologies vyvíjí MITEE (MIniature reactor EnginE),
Historie jaderných raketových motorů - USA NERVA
Historie jaderných raketových motorů - USA
Historie jaderných raketových motorů - USA
Historie jaderných raketových motorů - SSSR 1961-1963 konstrukční kanceláře Bondarjuka a Gluška pracovaly na projektech JRM horních stupních raket, pracujících s kapalným vodíkem 1963 Koroljov žádal detailnější rozpracování pro využití v raketě N-1 tyto projekty byly zastaveny kvůli Koroljevovi, který prosazoval iontiové motory 60. a 70. léta - Čelomejova skupina pracovala na UR-700, která byla uvažována jako náhrada za konvenční N-1 a která měla mít v posledním stupni JRM RD-0410 RD - 0410 byl velmi podobný americkým JRM NERVA
Historie jaderných raketových motorů - SSSR 1971 otestován prototyp JRM, do roku 1988 bylo bez problémů simulováno 30 letů během 70. let byly práce na raketě UR -700 M zastaveny a projekt zrušen kvůli používání toxického paliva v prvním i druhém stupni v 80. Letech projekt JRM TOPAZ, ty byly použity v družicích PLASMA - A
Historie jaderných raketových motorů - SSSR
Historie jaderných raketových motorů - SSSR
Současnost projekt Prometheus (USA), je rozdělen do dvou směrů: a) vylepšování RTG, jde jednak o vývoj MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator) a SRG (Stirling Radioisotope Generator) b) využívání jaderných reaktorů jako zdrojů energie, jednak pro napájení palubních systémů, jednak pro napájení iontových motorů
Budoucnost jedním z produktů projektu Prometheus má být jeho předváděcí akce JIMO JIMO (Jupiter Icy Moon Orbiter) je meziplanetární sonda určená, jak už název napovídá, k průzkumu jupiterových ledových měsíců Europa, Kallisto a Ganymedes
JIMO
JIMO Blokové schéma sondy JIMO
JIMO
Ještě vzdálenější budoucnost
Zdroje a reference NASA http://www.nasa.gov JPL http://www.jpl.nasa.gov Kosmo.cz http://www.kosmo.cz Astronautix.com http://www.astronautix.com Nuclear.gov htttp://nuclear.gov Space.com http://www.space.com Nuclearspace.com http://www.nuclearspace.com Spaceflightnow.com http://www.spaceflightnow.com Department of Energy (DoE) http://www.doe.gov ČEZ a.s. http://www.cez.cz Kronika techniky (Fortuna Print, 1999)
KONEC