Dočkáme se brzy raket s jaderným pohonem?

Jaderný motor Copernicus od NASA zdroj: neutronbytes.com

V posledním zákoně o federálních výdajích, který prošel Kongresem letos v březnu, a který obsahuje i kapitolu výdajů NASA, je trochu zastrčena “malá” položka 100 miliónů USD na vývoj jaderných raketových motorů. Podle sdělení NASA plánuje do roku 2024 demonstrační let takového motoru. Jaderný pohon – Nuclear Thermal Propulsion (NTP) je teoreticky mnohem účinnější než chemický pohon a může snížit podstatně letový čas i spotřebu paliva při letu např. k Marsu. To by přineslo snížení času stráveného astronauty v prostředí mikrogravitace i jimi přijatých dávek radiace. I nepilotované sondy by dosáhly s takovým pohonem svých cílů dříve a tím by se Sluneční soustava otevřela dalšímu zkoumání.

Atomový motor NERVA, který byl vyvíjen a úspěšně testován v NASA.

Atomový motor NERVA testovaný v NASA.

NASA, společně s tehdejší Komisí pro atomovou energii, spolupracovala v 60. letech na programu NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) – prováděný firmou Westinghouse, který zkoušel různé reaktory a motory až do roku 1972, kdy byl ukončen. NASA plánovala, že s motorem NERVA navštíví Mars do roku 1978 a založí stálou lunární základnu do roku 1981. Jaderný motor zahříval kapalný vodík v reaktoru na vysoké teploty (2700 °C) a výslednou plazmu vyvrhoval tryskou ven. Mimo to předtím (od roku 1955) existoval projekt ROVER, který byl uvedenému principu velmi podobný (vedený firmou Aerojet). Jednotlivé modelové řady byly označovány KIWI, Phoebus a PEWEE. Programy Rover/NERVA akumulovaly celkem 17 hodin operačního času (z toho 6 hodin s teplotami nad 2000 K). Motor, turbina a nádrž tekutého vodíku nebyly nikdy spojeny dohromady, NERVA byla považována za zralou k sestavení do nosiče. Na počátku 90. let probíhaly některé další práce při vývoji termálního nukleárního pohonu, vč. programu Space Nuclear Thermal Propulsion (SNTP) .

NTP

NTP – kompaktní palivový článek při testech
Zdroj: https://gameon.nasa.gov/

Nový vývoj v jaderné technologii umožňuje vyvinout levnější, lehčí a bezpečnější jaderný pohon než byl vyvíjen v rámci programu NERVA. V současnosti je Nuclear Thermal Propulsion (NTP) pod dohledem ředitelství NASA – Space Technology Mission Directorate, programu Game Changing Development (průlomový vývoj). V rámci NTP se testují systémy využívající slabě obohacený uran (low-enriched uranium, LEU) – jeho podstatnou výhodou je snížení míry bezpečnostních a technologických omezení při zacházení s tímto palivem. Proto je jednodušší vyrobit a umístit testovací motory a stanoviště, což by mělo umožnit kratší harmonogram vývoje. Toto palivo je mj. méně finančně náročné. Vzhledem ke zkušenostem s neočekávanou erozí a lomy materiálů motoru během projektu NERVA, je jedním z podstatných směrů výzkumu v rámci NTP hledání nových vhodných materiálových kandidátů (metalo-keramických) pro konstrukci komory motoru. Palivo pro NTP je vyvíjeno a zpracováváno společností BWXT Nuclear Energy, Inc., z Lynchburgu ve Virginii. Vzorky paliva procházejí nenukleárním testováním v Compact Fuel Element Environmental Tester (CFEET) v Marshallově centru vesmírných letů v Huntsville v Alabamě. Plnorozměrové palivové články budou nenukleárně testovány v Nuclear Thermal Rocket Element Environmental Simulator (NTREES). Zařízení pro testy motoru NTP budou moci být prováděny na stanovišti A3 ve Stennis Space Center. Dalšími účastníky vývoje jsou Aerojet Rocketdyne, AMA, Aerospace a také Federální Ministerstvo Energetiky. V rozpočtovém roce 2019 budou dokončeny aktivity vedoucí ke snížení rizik, které vyvrcholí procesem přezkoumání návrhu (concept review) a bude určeno, zda postoupit k fázi pozemní (neletové) demonstrace.

Zatím nikdo neví, co případná demonstrační mise ponese. Často se používá balastní zátěž, aby se předešlo případným ztrátám drahých sond a přístrojů. Elon Musk ale loni ustanovil nový precedent, když při testovacím letu Falconu Heavy posla k Marsu svůj rudý roadster Tesla. Tato “bláznivina” přinesla mj. jedny z nejpůsobivějších fotografií, které vznikly v průběhu našeho “vesmírného” věku. NASA může zvážit například vypuštění roje levných cubesatů, které mohou být vyvinuty například školami, univerzitami nebo některými start-upy. Můžeme si představit, že technologie NTP může podpořit plány NASA i soukromého sektoru na průzkum, osídlení a ekonomický rozvoj blízkého vesmíru. Nepředstavitelně nákladný systém SLS (Space Launch System) by se výrazně vylepšil, kdyby dostal poslední stupeň s termonukleárním pohonem. Starship od SpaceX i New Glenn od Blue Origin by také získaly na schopnostech (nosnosti), pokud by mohly do svých sestav začlenit NTP technologii.

Sonda Cassini

Sonda Cassini
Zdroj: http://saturn.jpl.nasa.gov

NASA se zřejmě bude muset před startem demonstračního letu s jaderným pohonem připravit na protesty anti-nukleárních aktivistů – podobných jako v roce 1997, kdy k Saturnu statovala sonda Cassini s radioisotopovými termoelektrickými generátory RTG s plutoniem 238. Agentura bude muset provést bezpečnostní studie a doložit, že riziko nehody při startu bude tak nízné, jak jen to bude možné. Taková studie zřejmě nezabrání protestům, popř. ani soudním přím, ale bude schopna odpovědět na každou vznesenou námitku proti startu demonstrační mise.

Použití NPT bude představovat rozdíl mezi průzkumem vzdálených oblastí, vč. přistání na Marsu a jiných destinacích a návratu z nich, a v důsledku umožní expanzi lidské civilizace Sluneční soustavou. Více lidí a více nákladu bude moci být při použití raket s jaderným pohonem levněji, rychleji a častěji, než při použití vyzkoušených chemických pohonů, dopraveno, kam bude potřeba. Tyto rakety by pro cestování v kosmu mohly znamenat stejně podstatnou změnu jako parní pohon pro transoceánskou plavbu v 19. století.

Rok 2024 není daleko – hrubým odhadem by v roce 2022 měly být k dispozici funkční prototypy, aby byla alespoň minimální šance, že se termín demonstrační mise dá stihnout. Zatím to na praktickou aplikaci nevypadá, bude ale hodně záviset na budoucím financování (které je zatím skutečně minimální). Takže odpověď na úvodní otázku zní: zatím zřejmě ne.

Zdroj informací: https://thehill.com/opinion/technology/432153-nasa-is-going-back-to-the-future-with-nuclear-rockets
https://beyondnerva.com/nuclear-pulse-propulsion/
https://beyondnerva.com/nuclear-test-stands-and-equipment/
https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/game_changing_development/Nuclear_Thermal_Propulsion_Deep_Space_Exploration

Zdroje obrázků: NASA, http://www.chris-winter.com/, https://gameon.nasa.gov/

Dočkáme se brzy raket s jaderným pohonem?, 5.0 out of 5 based on 26 ratings
Pin It
(Visited 6 032 times, 2 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (26 votes cast)
(Visited 6 032 times, 2 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.


66 komentářů ke článku “Dočkáme se brzy raket s jaderným pohonem?”

  1. David R. napsal:

    Obávám se, že řada čtenářů bude mít problémy rozlišit mezi NTP – Nuclear Thermal Propulsion a jadernou fůzi. Použití slov “termonukleární” a “termojaderné” v předposledním odstavci, ale i jinde (nicméně v souvislosti s NTP) je podle mého názoru diskutabilní. Tata slova se používají už přes půl století v souvislosti s termonukleární reakcí (lidově vodíková bomba).
    Mimochodem, už anglické duo podobně znějících slov “fission” a “fusion” dokáže občas někoho zmást.
    Nechci tedy nijak shazovat možný užitek z NTP pohonu, nicméně hovořit v této souvislosti s expanzí lidstva mimo sluneční soustavu je trochu zavádějící – to si budeme muset počkat na skutečnou fúzní raketu, jejíž specifický impuls je asi tak 1000-krát vyšší proti NTP.

  2. gg napsal:

    “Dočkáme se brzy raket s termonukleárním pohonem?”

    https://en.wikipedia.org/wiki/Betteridge%27s_law_of_headlines

    Ne. 😀

    Každopádně po technické stránce je NTP (což NENÍ!!! termonukleární systém) řešení s velmi omezenou použitelností: má velmi výrazně nižší objemovou hustotu impulsu a výrazně horší využití místně těžených pohonných hmot, což pro drtivou většinu misí znamená objektivní zhoršení výkonu.

    • Roman Vyhnánek napsal:

      K zákonu Betteridge/Davis: ano, ne.
      Doplnil jsem poslední větu, aby to bylo zřejmé.

      K NTP, která není termonukleární: při přípravě textu mi to ani nepřišlo. Ale uznávám, že Ty i DavidR máte pravdu – po úpravách v textu je to nyní snad jasnější.

  3. frank napsal:

    Dobrý program a jeden z těch, které v USA a v případně spolupráce i v Kanadě či EU , bohužel nakonec drsně narazí na odpor hlučné části obyvatelstva. ( stejně jako to čeká Kilopower pro případné základny v kosmu nebo na planetách( Měsíci).

    Zpoždění budou značná a nelze vyloučit ani to, že se jim nepodaří přesvědčit angažovanou veřejnost a nikdy to nepoletí.

    Myslím si proto, že prvního letuschopného demonstrátoru se nakonec spíše dočkáme od Číny. V programu to mají a navíc jim úplně odpadají případné soudy či jiné starosti s aktivisty. A jsem si zatraceně jistý, že na tom pracují už teď 🙂

    • Jregent napsal:

      Doufejme že hysterici budou mít jinou hračku a tohle se prokletí.
      Díky za článek

      • Milan napsal:

        Pravda. Ale lakadlo mat motor, kt. by mohol vrcat celou cestou je obrovske. Nehovoriac o tom, ze by takyto motor riesil problemy s beztiazou.

  4. Alois napsal:

    Současná cesta na Mars se pohybuje od šesti do sedmi měsíců. Její zkrácení ovšem znamená stejné zvýšení příletové rychlosti a tudíž brzdění navíc. Zajímalo by mne o kolik by se let zkrátil. Pokud tam astronauti příkladně poletí tři měsíce, stejně budou fyzicky v dezolátním stavu.

    • Adam Braun napsal:

      Při představě dvou živých špičkově vycvičených kosmonautů, kteří jsou na začátku cesty k Měsíci a Marsu, nastanou všem v řídícím středisku vydatné adrenalinové dny, ať už bude mít kosmický koráb pohon NTP nebo jiný. Ale s pocitem, že se letí na mrtvé místa sluneční soustavy se bude hodně blbě cestovat komukoliv.

  5. Jan Jančura napsal:

    Zajímavý článek, díky za něj.
    Ke gg:
    Nevím co myslíte pod pojmem objemová hustota impulzu – snad to, že vodík má nízkou měrnou hmotnost? To znamená pouze větší objem nádrží, ale to zase není tak velký problém – řada raket má kyslíkovodíkové motory. Jinak si myslím, že vodík je dostupnější než metan, poněvadž k jeho výrobě je kromě vodíku zapotřebí i uhlík. Na rozdíl od iontových motorů bude mít ten motor nejen velký specifický impulz ale i velký tah, takže umožní rychlou dopravu přímo mezi parkovacími dráhami planet – pravděpodobně by mohl přistávat a startovat přímo na Měsíci či Marsu a tam si doplnit vodík.

    • Petr Šída napsal:

      Ve vnější sluneční soustavě je čistého metanu víc, než čistého vodíku, jinak voda a metan jsou od dráhy Jupitera v podstatě všude, v tom bych problém neviděl

      • Jan Jančura napsal:

        Ke Petr Šída
        To samozřejmě vím, ale vnější planety jsou poněkud a velké, takže získávat z nich metan je nesmysl kvůli vysoké únikové rychlosti. Navíc je na nich vodíku mnohem více než metanu. Snad jen Titan, ale i z něj je úniková rychlost dosti velká (je větší než u Merkur, nemluvě o Měsíci). Daleko výhodnější bude získávání vodíku, popř. i metanu (pokud je na nich dostatek uhlíku) z ledu v asteroidech a popř. kometách. Jejich gravitace je minimální. I na měsících Marsu je zřejmě hodně ledu ale také uhlíkatých sloučenin. Možná, že by se na nich dalo palivo – vodík či metan vyrobit snáze než na povrchu Marsu.

        • Miloš Hůla napsal:

          S tvrzením že úniková rychlost od Titanu je větší než od Merkuru musím zásadně nesouhhlasit. Titan je tělěso s větším průměrem než Merkur, ale jeho hustota je výrazně menší, 1,88 g/cm3, Merkur 5,43 g/cm3. Takže úniková rachost Titan: 2,639 km/s, Merkur: 4,435 km/s, Měsíc: 2,38 km/s. Viz česká wikipedie.

        • invc napsal:

          To není tak jednoduché.

          To bys totiž musel mít kliku na asteroid / kometu, která letí zhruba tvým směrem a zhruba stejně rychle. Vesmír je sviňa ve 3D …

          Když letíš 70 km/s (kam ses pracně dohrabal) jedním směrem, tak je sakra problém natankovat na kometě letící 60km/s stejným směrem, natož na kometě letící 120 km/s opačným směrem…

        • Petr Šída napsal:

          všechno za jupiterem, včetně měsíců a objektů kuiperova pásu, je převážně z vody a metanu, v čem je problém?

          • Jan Jančura napsal:

            K Miloš Hůla:
            S tou únikovou rychlostí s Merkuru máte pravdu, nějak jsem se ve své tabulce, která také vychází z Wikipedie, přehlédl.
            K invc:
            Průměrná orbitální rychlost v pásu asteroidů je cca 17 km/s, Země cca 30 km/s. Takže těch 70 km/s je přehnaných – to snad jen na ještě nižších oběžných drahách než má Merkur. K letu z orbity na Zemi na obitu u Vesty potřebujete delta v 8,8 km/s, ale to už americké sondy uskutečnily, takže je to na současné úrovni kosmonautiky proveditelná (ta sonda nakonec navštívila 2 planetky) – je třeba si jen počkat na vhodnou příležitost.
            K Petr Šída
            Problémy jsou dva – jsou daleko, takže cesta k nim trvá velmi dlouho, a vlastní planety mají vysokou únikovou rychlost. Zbývají, jak jsem psal, planetky a asteroidy, měsíce Marsu a pak možná, pokud nebude na překážku dlouhá doba cestování, měsíce velkých planet. Samozřejmě je tam hodně vodíku (vody) a metanu (uhlíku).

          • Petr Šída napsal:

            Nu ano, je to daleko, ale už kolem Jupitera je obojího dost, takovéhle motory se jednou budou hodit právě na takové daleké cesty

            reagoval jsem na prvotní poznámku, že vodík je dostupnější, než metan, to není pravda, ve vnější sluneční soustavě je obojího dostatek, ve vnitřní máte naopak problém s vodíkem jako takovým, metan zde samozřejmě není, ale uhlík lze brát z oxidu uhličitého, limitní je a vždy bude přítomnost vody

            a ještě poznámka na okraj, tento typ motorů nic nespaluje, je jedno, jestli do něj nacpete vodík, dusík, xenon, oxid uhličitý, zahřát a urychlit lze cokoli, bude se to jenom lišit množstvím media, které nacpete do zásobníku a patrně se každý plyn bude při zahřívání chovat jinak, což bude limitovat výsledný impulz

            teoreticky by mělo jít udělat takový motor, který bude schopný pracovat s různými plyny

          • Jan Jančura napsal:

            Ještě k Petr Šída 13:28:
            Samozřejmě jako “pohonnou” látku v tepelně- jaderných motorech můžete teoreticky použít jakýkoliv plyn, ale vše kromě vodíku nedává prakticky smysl, naopak je to ke škodě. Vyšší specifický impulz než chemické pohony dává jedině vodík díky jeho nízké molární hmotnosti. Specifický impulz motoru je totiž přímo úměrný především druhé odmocnině poměru teploty spalin resp. ohřátého plynu v reaktoru a molární hmotnosti této látky. Reaktor z technických důvodů nemůže zahřát ten pohonný plyn na teplotu vyšší než 2600°K na rozdíl od kyslíko-vodíkového motoru, který dosáhne teploty ve spalovací komoře až 3600°K, musí ten hendikep vyrovnat nižší molární hmotnosti ohřátého plynu a to je jen ten vodík. Uvádí se, že specifický impulz u reaktoru s vodíkem je cca 2x vyšší než u kyslíko-vodíkového pohonu.

      • Jan Jančura napsal:

        K urbis:
        Iontové motory jsou fajn, ale mimo silnější gravitační pole u planet resp. větších měsíců, poněvadž z důvodu malého tahu by únik hmotnějšího nákladu z jejich gravitačního pole trval neúměrně dlouhou dobu např. několik měsíců.
        K dolph1888:
        Fúzní motor je čirá sci-fi. Když i na zemi se nepodařilo ještě fúzní reakci udržet. A to bude jejich použití u raket o minimálně o řád složitější problém.

  6. Pavelll napsal:

    Dik za zajimavy clanek (mimochodem, nebylo by od veci napsat podobny o ruskych aktivitach v teto oblasti – jsou taky velmi dlouhodobe a bohate).

    Jinak, aby v tom ctenari netapali, bude dobre dodat, ze vsechny ty zminovane kosmicke reaktory vyuzivaji stepnou reakci (fission), kterou lidstvo v reaktorech vyuziva uz od 50-let (kdyz nepocitam Fermiho “critical pile” z r. 1942). Je zalozena na stepeni jader tezkych prvku (uran, plutoniu, thorium) neutrony. Mimochodem Ceskoslovensko bylo 9. zemi na svete, ktera rizenou stepnou reakci zvladla! 🙂

    Naopak termojaderna nebo fuzni reakce (slucovani jader lehkych prvku jako jsou ruzne izotopy vodiku) je stale jeste v plenkach a k prumyslovemu vyuziti jsme se jeste nedostali. Tu zatim umi dlouhodobe udrzet a vyuzivat pouze Slunce a jehi vzdalenejsi pribuzni 😉

    Takze u tech kosmickych reaktoru jde o stepnou jadernou reakci, kdy ze vzniklym teplem ohreje reaktorem protekajici medium. V podstate je to stejny princip jako v reaktorech v Dukovanech ci Temeline 😉

  7. maiden napsal:

    Je prima vědět, že navzdory veškerému ekologickému běsnění se na atomu stále pracuje. I když – Mars je pro nás asi reálné maximum.

    Najděte si na jůtubu “Petr Tomek – Pohony mezihvězdných lodí”
    Super přednáška, bohužel poněkud pesimistická.

    • urbis napsal:

      po tvrzení, že iontové motory nevydrží pracovat roky, jsem přednášku vypnul.

    • frank napsal:

      V tomhle jsem trochu optimista, v historii bylo už několik takových konečných přednášek o to jak něco je možné nebo jak něco vůbec nepůjde uskutečnit ( o flogistonu, o nejmenší možné částici atomu, o tom jak se lidé ve vlaku udusí při vyšší rychlosti, letadla těžší vzduchu jsou nesmysl, jaderná energie jako náhrada uhlí, nesmysl – řekl nositel Nobelovy ceny za fyziku:) )

      Takže je klidně možné, že sedíme někde kousek od principu, který vše změní a k těm hvězdám se nakonec dostaneme 🙂

  8. urbis napsal:

    Jaderný pohon se zdá zajímavou možností, ale o proti efektivnějším a daleko praktičtějším iontovým motorům je to krok zpět. Pokud už použít jaderný reaktor, tak právě k napájení iontových motorů.

    • Pavelll napsal:

      Clanek je o iontovych motorech – viz napr. popis systemu NERVA “jaderny motor zahriva kapalny vodik na 2700 C a vyslednou plasmu vyvrhuje velkou rychlosti ven”.

      Plazma = ionizovany plyn

      • Urbis napsal:

        to ještě neznamená, že je to iontový motor.

        • ldx napsal:

          Iontový motor funguje na principu elektrostatického urychlení částic, zatímco tepelně-jaderný na principu rozžhaveného plynu, tím je podobný spíš chemickým motorům – jen místo reakce dvou komponent plynu hořením (kyslík + vodík/metan) je k rozžhavení plynu použito jaderné štěpení. Takže je to spíš krok vzad, ale zásadní výhoda je samozřejmě mnohem větší tah než u iontového motoru, tedy aspoň zatím…

          Kombinace obou pohonů by ale podle mně mohla být velmi zajímavá – zvlášť kdyby takové stroje byly opakovatelně použitelné resp. dlouhodobě využívané v meziplanetárních transportech atd.

          • Vladimír Todt napsal:

            Tomu nerozumím. Tím, že přidám další mezičlánky – generátor elektřiny + urychlovací pole, tak budu mít vyšší účinnost? :O
            Základem je ze štěpné reakce přenést co nejvíce % energie na rychlost částic vyletujících z rakety. Přidáním dalších mezistupňů účinnost těžko zvýším.
            Navíc když vezmu dnešní iontové motory a zvýším jejich tah, aby byl srovnatelný s chemickými nebo uvažovanými jadernými, tak to bude také hustý proud urychlených částic až se budou třením nechlazené trysky tavit, nikloiv jako nyní, kdy má iontový motor nízkou hustotu spalin. Nebo by musel být iontová motor obrovský – obří “tryska” s nízkou hustotou spalin jako nyní.
            Navíc iontový motor s vysokým tahem bude potřebovat koncentrovaný zdroj energie (a sjme zase na začátku mého příspěvku)- takže nikoli pouze solární panely. leda by byly obrovské a tím by měli velkou hmostnost a zase by to stálo za prd.

          • urbis napsal:

            to Todl: celková účinnost se nezvýší, ale to my moc nepotřebujeme. My potřebujeme co nejefektivněji pracovat s palivem. To zatím dělají lépe iontové motory.

          • MartinH napsal:

            Dobrý den pane Todh.

            Vaše úvahy jsou sice správné, ale jdou špatným směrem. Omezujícím faktorem u raketových motorů je množství pracovní látky. U klasických chemických motorů to je zároveň i palivo. U jaderných motorů ale pracovní látku reaktorem pouze ohřejeme a vypustíme tryskou. Čím větší teplotu pracovní látka bude mít, tím větší tah dostaneme (z trysky bude proudit větší rychlostí). Bohužel ale teplotu nemůžeme libovolně zvyšovat, roztavil by se nám motor včetně jaderného paliva. Proto sice jaderné motory jsou lepší jak chemické, ale jen o trochu. U jaderných motorů vám dojde pracovní látka daleko dřív než spotřebujete štěpný materiál (v podstatě po pár minutách práce odepíšete zbrusu nový atomový reaktor včetně paliva).
            Iontové motory fungují na jiném principu, ty urychlují jednotlivé jádra atomů na velmi velké rychlosti (nesrovnatelně větší než u chemických či jaderných motorů), proto si vystačí s o hodně menší nádrží pracovní látky (využívá jí efektivněji). Nevýhodou u tohoto motoru je značná spotřeba elektrické energie. Můžete to buď řešit solárními panely, nebo jadernou elektrárnou (ve vzdálenějších částech sluneční soustavy jsou solární panely pro pohon iontového motoru nepoužitelné kvůli slabému svitu Slunce). Proto může být zapojení jaderného reaktoru přes elektrárnu k iontovému motoru ve výsledku efektivnější než přímé zapojení k trysce.

    • Petr Šída napsal:

      Takhle přímočaré to není, jaderný reaktor je těžký a generátor elektřiny ještě těžší

      pokud budete generovanou energii používat na genezi elektrického pole iontového motoru, tak ten celý proces bude mít obří ztráty na řenosech mezi: reaktorem a generátorem eelktřiny a generátorem el. a generátorem elektrického pole a pak vlastní urychlení částice bude jenom zlomkem generované energie

      pokud využijete energii reaktoru přímo na zahřátí plynu, tak Vám ubyde několik ztrátových přenosů a hlavně odpadnou těžké součásti generátoru

      prostě kombinace jaderný reaktor a iontový pohon nemusí být nutně výkonnější, než jaderný tepelný motor

      další problém je médium, xenon jen tak nedoplníte

      • urbis napsal:

        Pro praktické využití generátor stejně potřebujete. Xenon pro iontové motory není nutný. Tyhle ztráty nemá smysl u meziplanetárních motorů řešit. Jaderná reakce je sama o sobě dost efektivní a její zlomek nám stačí. Důležité je zacházet co nejlépe s palivem, tedy s tím vaším médiem. A to jaderné motory zatím neumí tak dobře.
        Ale mě jde hlavně o tu praktičnost. Jaderný motor má spoustu problému, jako například co když médium dojde. Jelikož je to v podstatě chlazení, reaktor se roztaví. Jakákoliv porucha je obrovský problém.

  9. dolph1888 napsal:

    Nevím, ale tyto koncepty se mně moc nezamlouvají. Uvidíme, ale na vynesení nákladu z povrchu by stačil dostatečně levný, nosič s chemickými motory. Nicméně pro přelet mezi planetami bych upřednostnil (doba přeletu v řádech dnů, max. do 30 – 90 na cestě k Marsu) solárně / nukleárně (reaktor – bohužel zatím v nedohlednu – stížnosti směr „ekofašisté”) napájený pohon iontový typ VASIMR (mikrovlnný ohřev paliva, možnost volby tah / efektivita, MW verze by daly impozantní tah), případně pokročilejší fúzní (pelety, deuterium / tritium, magnetická komprese) třeba podobného řešení:
    https://abload.de/img/fdrocketljk4u.gif
    Když se člověk zamyslí, tak pokud by zážeh pelet probíhal rychle (mnohokrát za sekundu, ve větším počtu – sdružené trysky, lineární konstrukce) může být takový pohon, při chlazení supravodivých magnetů použit i pro start z povrchu. Dokonce bych šel dál, myslím si, že ještě pokročilejší hvězdné pohony (zrychlování / zpomalování v řádu let) se obejdou bez pelet, budou přímo fúzně spalovat (stejné) palivo, po celém obvodu speciální trysky. V podstatě bude motor vypadat jako dnes normální (větší) jet, ale tah na výstupu nebude pocházet z chemické reakce (kerosin / kyslík). Řešení bych osobně konstruoval jako agregát, kde by reaktor a motor tvořily jeden snadno vyměnitelný celek.

  10. FX napsal:

    Myslim, ze to, ako a ci vobec akykolvek pohon, co ma v pomenovani “jadrovy” bude alebo nebude prijaty verejnostou a vyuzitelny pre pilotovane lety, znacne zavisi na tom, nakolko radioaktivny bude vystupujuci plyn/plazma z neho a nakolko bude zvysok lode odtieneny, kedze je jasne, ze bude mat zmysel len pre dlhsie lety. Neviem si dost dobre predstavit pripadne EVA v pripade, ze by sa nieco muselo riesit napr. na plasti takejto lode a bola tam nejaka radioaktivita od pohonu.

  11. bill napsal:

    Když to tak čtu, tak si říkám, že součástí vývoje každé kontroverzní technologie by měl být i paralelní výzkum/vývoj v oblasti PR daného projektu. Jinými slovy, jak zabránit tomu, aby investice prostředků a vědeckého potenciálu nezašly na negativní reakci laické veřejnosti.

    • dolph1888 napsal:

      Nevím jestli bych nazval nové technologie kontroverzní, řekněme, že v dohledu jsou technologie, které mohou přinášet také rizika, nicméně rizikový je sám život, nevíme dne ani hodiny. Vždy jde o vyvážení přínosu / rizika. Bojovat proti negativní reakci veřejnosti lze dvěma způsoby, osvětou, tlakem na technické vzdělávání, tedy zmenšování možnosti se mu vyhýbat. Je třeba více lidí zaměřených technicky (matika, fyzika, chemie, biologie, stavařina, strojařina …) než humanitně / sociologicky (se životem je třeba se prát, naučit se odolnosti, ne si chodit vylévat srdéčku s každou hloupostí v podstatě k cizímu člověku – „cvokaři”. A za další je třeba omezit vliv různých nátlakových aktivistických skupin, kdy pár desítek jedinců za státní / evropské prostředky (dotace), hlásá své nesmysly z neznalosti a vlastně se chová totalitně, protože nepřipouští názory jiných, diskutovat neumí, jen si hrají na liberalismus a demokracii. Kdo má názor jiný, třeba i vědecky podložen je okamžitě nálepkován a osočován z toho či onoho.

      • tycka napsal:

        ” přinášet také rizika”
        Část populace s pilotovanou kosmonautikou nesouhlasí a proto i nesouhlasí s rizikem, které může přinášet.

        • dolph1888 napsal:

          Je-li tomu tak, pak ta část, která nesouhlasí (s pilotovanými lety), nemůže tento svůj nesouhlas přenášet na ostatní. Resp. ti, kteří lety s lidskou posádkou podporují, na to také mají právo. Ještě jinak, kdo nechce opustit Zemi a myslí si, že na ni bude život napořád, sám se usvědčuje z elementární neznalosti na úrovni ZŠ. Kdy každý znalý učitel v technickém předmětu poučí žáky (naše třída chodila dokonce na hvězdárnu) v tom smyslu, že přibližně za 0,6 – 1 mld. let, bude Země díky zvyšujícímu se výkonu a rozpínavosti Slunce bez vody, vyprahlá na troud, čekající na závěrečné pohlcení (rozfouknutí) rudým obrem.

      • Vladimír Todt napsal:

        Počet titulů v technickopřírodních vědách od 2. světové války relativně klesá. Nad rámec tohoto poklesu značně stoupá počet titulů v humanitních vědách – a ještě často v oborech humanitních VŠ jako VŠ kreativní komunikace, mediální vědy, politologie všeobecného směru apod.
        Tedy co se týče technickopřírodních věd % lidstvo jako celek je dle tohoto srovnání “blbější”. Kompenzuje se to rozvojem technologií a rychlejším přenosem informací.
        Ovšem nadbytek lidí s oním podivným humanitním vzděláním začíná lidské žití komplikovat – prohlédněte si diplomově a disertační práce lidí z toho okruhu. Ani jako psychosociologicky v tom nejsou žádné použitelné informace nebo již dávno známé. pro nedostatek míst vstupují do státní správy, do organizací ovluňující dění svým “pištěním” apod.
        Viz také vyjádření prof. Kulhánka v tomto směru.
        Pouze několik % lidí táhne svět dopředu, zbytek lidí se veze. A ti co se vezou daným technickopřírodním oborům ve skutečnosti nerozumí a ani nevidí širší souvislosti. Jistě jste to také poznali, když široká věřejnost diskutuje nějaký odborný problém z oblasti vaší odbornosti – většina lidí je mimo. A často nejvíce “olajkovaný” názor v diskusích je blábol.
        Viz energetické bláznění v DE (kde si nyní nějako uvědomují, že to kam směřují udrží pouze dovozem elektřiny ze zahraničí, přesto, že znalí upozorňovali již dříve na bláznovství atd.).
        Dále mám občas silnější dojem, že hodně aktivistů v oblasti ekologie nemá v ekologii vzdělání a znalosti a vidí pouze úzce zaměřenou oblast, viz výsldky tohot jednání poté. Nebo jen řvou bez nabídnutí řešení. U nás viz strana zelených, kde současná většina jejích členů o eokologii apod. neví vlastně nic a přetrasformovali se na jakousi podivnou stranu “lidí dobra” na první pohled s humanitními podivnostmi ve vzdělání, na druhý to již tak “dobré” není. A “znalí zelení” se od nich odvrátili.
        je děs, když většina představitelů “ekologických stran” jsou vzděláním politologové, právnící, komunikační specialisté nebo lidé z domácnosti a chtějí ovlivňovat věci týkající se oboru živostního prostředí. Tedy z oborů, kde nemají tvrdou zpětnou vazbu svého konání, ale hodně lze “okecat”, když se nedaří.

        • Vldimír Todt napsal:

          Zapomněl jsem připsat k představitelům “zelených” stran a iniciativ, kromě právníků a politologů, že jsou také hlavně z filozofických fakult – včetně žurnalistiky, různých fakult sociálních věd a humanitních studií + lidí, kteří ani tyto fakulty nedokázali dostudovat a vrhli se hned na “akční dráhu” řízení druhých, protože na to mají čas tím pádem čas – je to jejich hlavní činnost a zdroj příjmů. Zatímco odborníci většinou pracují a na to co mají jiní “správně” dělat v rámci jiných oborů nemají čas. Ono asi nebude moc biologů, fyziků apod., kteří kecají hodně do práce a odbornosti právníkům, politologům, filozofům, novinářům, včetně věčných ndostudovaných atd., ale naopak je toho kecání až až.

          • Dušan Majer napsal:

            Neutíkáte trochu od tématu?

          • dolph1888 napsal:

            Naprostý souhlas, čtete mi z duše pane Vladimíre. Jsem rád, že ještě existují lidé, kteří vidí zmíněnou problematiku podobně jako já.

          • HM napsal:

            Od tématu utíká, ale má bohužel pravdu.

          • Dušan Majer napsal:

            To je jedno, přistupujeme takto ke všem bez rozdílu. V první řadě jde o udržení diskuse na kolejích. Správnost či nesprávnost názorů nehodnotíme.

  12. David R. napsal:

    Zásadně nesouhlasím s tvrzením, že fúzní pohon je “čirá fikce”.
    Fúze je na dohled a z fúzního reaktoru odvodit raketový motor nebude komplikace, ale spíš podstatné zjednodušení. Magnetická “past” se prostě bude regulovaně otevírat a plazma bude tryskat ven. Jsou i jiné možnosti samozřejmě.
    Určitá nesmělost kosmických vývojářů pramení z toho, že nyní běží vývoj kolem fúze z rozpočtu energetiky. A ten je, podobně jako vojenský rozpočet, bohatší než ten kosmický. Nemá smysl dělat 2x totéž.
    Vojáci se možná také o něco snaží (určitě by moc rádi uměli odpálit menší termojadernou explozi bez “atomovky” jako rozbušky) ale ti, pokud se jim to povede, si to nechají nějakých 10 – 20 let pro sebe.
    Jinak v bližší budoucnosti bych preferoval iontový elektrický pohon s odlehčenými (foliovými) solárními panely. Poměr výkon : hmotnost je vyšší než u reaktoru.

    • Josef napsal:

      Jste zřejmě velmi mladý a velmi optimistický člověk. Já si vzpomínám, že před čtyřiceti léty jsem četl články o tom, že za třicet let budeme mít řízenou termojadernou syntézu pro energetické využití. V současnosti čtu články o tom, že asi za třicet let…..Zdá se mi, že kolegové jaderní fyzici před těmi čtyřiceti léty rozsah problému trošku podcenili.

      • Jan Jančura napsal:

        K David R.
        Souhlasím s “Josefem”, dnes nejsme schopni odhadnout, kdy bude k dispozici první funkční fúzní reaktor. Vědci stále naráží na nové a nové problémy se stabilitou plazmatu.
        Fúzní pohon je úplně něco jiného než fúzní reaktor. Musíte si uvědomit, že ve fúzním reaktoru je velmi řídké plazma o malé hmotnosti, takže “otevřením” magnetické pasti unikne ven do trysky jen několik gramů plasmy sice velmi vysokou rychlostí a tedy specifickým impulzem ale malým tahem. Takže je to něco velmi podobného iontovému motoru. Pak se bude muset vše znovu opakovat – do reaktoru vložit nové palivo, to ohřát na cca 100 mil. stupňů a počkat až fúze vyrobí dostatek energie na další impulz apod. Dále je nutno vzít v úvahu, že velká část energie vzniklé z fúze má podobu fotonů, rychlých protonů, elektronů, alfa částic atd., které se pohybují všemi směrem, takže směrem k trysce je to minimum. Je to problém k řešení na desítky let.

        • Urbis napsal:

          Postavit fúzní reaktor je jen otázka financí. Umíme to, že to není ekonomicky návratná investice je věc druhá.
          Dílčí problémy jednoho konkrétního návrhu opravdu není problém fúzního motoru jako takového.

          • Racek napsal:

            Peněz do toho už léta jde opravdu hodně. Prostě a jednoduše zatím nejsme schopni ani teoreticky překonat fyzikální překážky.

          • Urbis napsal:

            právě že peněz do toho dáváme strašně málo. Ono se to může zdát jako hodně, ale v této oblasti je to prakticky nic. Však kolik stojí pouhá stavba jaderné elektrárny už s ověřenými technologiemi…

        • urbis napsal:

          u těchle diskuzí je nutné zcela rozlišovat, jestli je problém principiální, nebo se nachází ve stádiu výzkumu či vývoje, a nebo je to čistě ekonomická otázka. Označovat fúzní motor za scifi, protože se to ekonomicky zatím nevyplatí, nebo jsou u konkrétních návrhů nějaké inženýrské problémy, je dost mimo.

      • pbpitko napsal:

        To že fúzia bude za 10 rokov je určite pravda, počúvam to už asi 50 rokov.
        🙂

      • ldx napsal:

        Souhlasím, představy některých mainstreamových vizionářů byly naivní (spíše na úrovni propagandy amerických světlých techno-zítřků), ale měl byste vzít v potaz možnost, že celková rychlost vědeckého pokroku se zvyšuje – je to dáno i novými možnostmi komunikace a sdílení myšlenek. Sehrál v tom roli, mimojiné i samotný CERN – www a využití internetu.

        V současnosti se myslím lidstvo pohybuje směrem k technologické singularitě a mnoho dříve nemyslitelných věcí se proto postupně podaří realizovat. Jak sleduju vědecký pokrok, tak v laboratořích se toho děje opravdu hodně, ale je tady obrovská setrvačnost na úrovni států, velkých firem i jednotlivců, kteří mají někdy i konzervativní tendenci jít proti inovacím. Je to vidět i u nás. Ostatně zvolení Trumpa bylo nejspíše projevem takové tendence, mnoho lidí to nestíhá a cítí se změnami (například i v profesních požadavcích) ohroženo, proto se snaží vrátit realitu nejlépe o několik pohodlných desetiletí zpátky…

    • mates napsal:

      Byly časy, kdy se zvládnutí fúze odhadovalo za deset let. Pak za dvacet. Dneska je to nějakých padesát. Docela pochybuji, že se ještě v tomto století dostane k nějakému využití.

      • urbis napsal:

        ono totiž “zvládnout fúzi” je dost široký pojem. Zvláště pokud se bavíme o ekonomickém využití, které spíš závisí na rychlosti pokroku v jiných alternativách.

        • Jan Jančura napsal:

          K urbis:
          V současné době se stále řeší základní principiální fyzikální a technické problémy. Proto nelze vůbec říci kdy a zda vůbec se nám podaří funkční jaderná fúze. Postupem času narážíme na stále složitější problémy s ovládáním plazmatu o vysoké teplotě. Vysokoteplotní plazma v magnetickém poli znamená, že plazma se pohybuje podél magnetických siločar, tím vzniká elektrický proud, který zase vyvolá magnetické pole, které ovlivňuje vnější magnetické pole a stabilitu celého prostředí. Poněvadž při teplotě 100 mil. mají částice plazmatu – elektrony a protony, jádra helia, deuteria aj. vysokou energii tak, vlivem různých kvantových jevů se chovají nepředvídatelně a tím způsobují další nestabilitu plazmy. O tam, jak je vysokoteplotní plazma nestabilní svědčí např. děje na Slunci.

          • urbis napsal:

            To ale nemluvíte o fúzi jako takové, ale o dlouhodobém udržování fúzní reakce. To ale není vůbec potřeba. Zvláště v případě meziplanetárních motorů.

          • Jan Jančura napsal:

            To je ještě méně reálné než tokamaky apod. Prováděly se pouze první pokusy vysokoenergetickými lasery, které možná zažehly fúzi, ale ke konkrétní realizaci má to ještě velmi daleko.

          • Urbis napsal:

            1) nikoliv možná, ale určitě. Ono když zažehnete fůzi tak to jaksi poznáte 🙂
            2) překážky jsou pouze technického charakteru
            3) konkrétní realizaci známe například pod pojmem termonukleární bomba 🙂

          • Jan Jančura napsal:

            K Urbis 29.4.2019 11:26
            1) V tak malém měřítku a za tak složitých poměrů, při k velmi krátkém impulzu, to nepoznáte. Totiž tím impulzem žádnou velkou energii nezískáte. Zda proběhne fúze se v těchto případech indikuje dle množství neutronů, ale i to je klamavé, při tak velkých energií se produkují neutrony i jiným reakcemi.
            2) To, že fúzní reakce funguje ve vodíkové bombě a ve hvězdách neznamená, že nejsou fyzikální překážky pro průběh fúze se zajištěným energetickým přínosem za podmínek použitelných k pohonu raket. Např. teplota a hustota. I štěpná reakce neproběhne, pokud nemáte kritické množství příslušného štěpného materiálu. To se dozvíme až při dalších pokusech ve stále větším měřítku, podobně jak se to děje u tokamaku apod.
            3) Termonukleární bomba není žádným důkazem, že fúzní reakce je aplikovatelná pro reálný pohon raket. Pohánět raketu postupnými výbuchy atomových nebo termonukleárních bomb je opravdu jen sci-fi. Jako u každého výbuchu tak i u jaderného se produkty reakce šíří všemi směry- je prostě zcela nereálné vyrobit takovou nádobu (i magnetickou), která by ty produkty nasměrovala do trysky.

    • JosVerstapen napsal:

      Tak to bohužel není pravda, že je funkční energetický fúzní reaktor na dohled ani náhodou.
      První dva druhy Stelarátory a ani v současné době Tokamak bojují s vynaloženou energií a udržením fúze.
      Momentálně teď nějaká firma TAE dříve známá Tri Alpha energy má nové fúzní zařízení, kde se jim podařilo uvolnit daleko více energie než bylo vloženo, ale pouze na velmi krátkou dobu, je problém udržet fúzní reakci.
      Používají jiné palivo i jinou centrální komoru, ale pořád jsou na začátku, nicméně se jim podařilo vyřešit největší problém od 50.let 20.století, ale sami neví jestli to je na 100% správná cesta.

      Ano jadernou fúzi jednou mít budeme, ale dle mého soudu to bude ještě trvat několik desetiletí dle mého soudu a to jsem velký optimista.

    • Cibulax napsal:

      Zamyslete se prosim nad timto faktem: 3/4 energie uvolnene pri nejjednodussi deuterito-tritiove fuze odnasi neutralni neutrony. Jake to ma dusledky pro konstrukci motoru pracujiciho na principu magnetickeho udrzeni plazmatu? Ktere supravodice vydrzi neutronovy tok o 1-2 rady vetsi, nez v pomalem jadernem reaktoru?

  13. Podrobnější přednáška o radionuklidových a štěpných zdrojích ve vesmíru (i problémech kolem nich) je v této přednášce: https://www.youtube.com/watch?v=MG1as-qFQYk , která se uskutečnila nedávno na brněnské hvězdárně.

    • Pavelll napsal:

      Dik za peknou “prehledovou” prednasku o vyuziti jaderne energie v kosmonautice. Konecne v tom mam jasno 😉 … ne, jen o kousek jasneji.

Zanechte komentář