Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 547

Největší raketový motor založený na jaderné fúzi

Britská letecká společnost Pulsar Fusion začala konstruovat největší praktický raketový motor pro jadernou fúzi, jaký byl kdy vyroben. Osmimetrová fúzní komora se montuje v Bletchley v Anglii. Po zažehnutí motoru, které se plánuje na rok 2027, se dočasně stane nejžhavějším místem ve sluneční soustavě - výfukové plyny by měly dosáhnout rychlosti větší než 800 000 km/h. S takovouto rychlostí by raketa mohla dosáhnout Marsu za 30 dní.

Fotogalerie (5)
Vize fúzního pohonu kosmické rakety (zdroj Pulsar Fusion)

Výzkumníci z Pulsar Fusion doufají, že dosáhnou v komoře plazmovými výstřely několika set milionů stupňů, čímž se vytvoří teploty vyšší než uvnitř Slunce. Problémem je, samozřejmě, stejně jako u tokamakových systémů, jak udržet a omezit super horkou plazmu v elektromagnetickém poli. Plazma se chová jako meteorologický systém, stav plazmatu se neustále mění, je neuvěřitelně těžké předpovědět její chování pomocí konvenčních technik.

AI jako pomocník

Díky nedávným pokrokům v oblasti umělé inteligence a v technikách strojového učení je možné dosáhnut pokroku i ve vědách jako je magnetohydrodynamika a gyrokinetika, které k výzkumu raketového motoru mají co říci. I malá zlepšení mohou dramaticky zlepšit výsledky výzkumu. Pulsar se spojil se společností Princeton Satellite Systems, aby převzal data z reaktoru PFRC-2 držícího světový rekord a vložil je do superpočítačových simulací, aby získal lepší předpovědi chování super horkého plazmatu v elektromagnetickém poli. Bylo tak možné zlepšit konstrukci rakety a začít stavět prototyp motoru. (Pozn.: PFCR (Princeton field-reversed configuration) je soubor experimentů ve fyzice plazmatu v Princeton Plasma Physics Laboratory, program na vyhodnocení konfigurace fúzního reaktoru. Experiment prověřuje dynamiku dlouhých pulsů, konfigurace s obráceným magnetickým polem (Field Reversed Configuration, https://en.wikipedia.org/wiki/Field-reversed_configuration), která dokáže udržet nabité částice v oblasti prstence.  PFRC program chce experimentálně ověřit fyzikální předpovědi, že taková konfigurace je stabilní a má transportní úrovně srovnatelné s klasickou magnetickou difusí. Dalším záměrem je aplikovat tuto technologii na koncept přímého fúzního pohonu pro kosmické lodi.

Generální ředitel společnosti Pulsar Fusion, Richard Dinan, říká:

Naše současné satelitní motory, které dnes vyrábíme v Pulsaru, dosahují výfukových rychlostí až 140 000 km za hodinu. Doufáme, že pomocí fúze můžeme dosáhnout i více než desetinásobku. Pokud test rakety Pulsar při demonstraci leteckým partnerům v roce 2027 dokáže dosáhnout teplot fúze, pak by tato technologie mohla zkrátit dobu mise na Mars na polovinu, zkrátit dobu letu k Saturnu z 8 let na 2 roky a v konečném důsledku umožnit lidstvu opustit naši sluneční soustavu. Naše stávající partnery budeme na každém kroku informovat o aktuálním stavu. Pulsar pak bude muset provést zkušební zážeh na oběžné dráze. Pro fúzní komunitu může umělá inteligence skutečně pomoci dosáhnout motorů schopných cestovat mezihvězdným vesmírem."

Další partnerství a další projekt

Nedávno oznámila Britská vesmírná agentura UKSA partnerství Pulsar Fusion s Universitou v Michiganu. Strategický transatlantický projekt se týká výzkumu elektrického pohonu kosmických plavidel. Elektrický pohon a zejména trysky založené na Hallově efektu jsou podle NASA v příštím desetiletí pro kosmické lodě klíčovým technologickým prostředkem. Laboratoř dynamiky plazmatu a elektrického pohonu na Universitě v Michiganu je předním univerzitním výzkumným střediskem zabývajícím se Hallovými tryskami v USA (a pravděpodobně i ve světě). Partnerství se týká Pulsar Fusion (UK), Starlight Engines (USA) a University of Southampton (UK). Bude financováno z první fáze Mezinárodního bilaterálního fondu britské vesmírné agentury ve výši 20 milionů liber a je druhým projektem uděleným společnosti Pulsar Fusion ze strany UKSA. Generální ředitel Pulsar Fusion, Richard Dinan,k tomu poznamenal: „Anglie má fantastický fond talentů a naši vědci si zaslouží být v čele nově vznikajících technologií. Toto je další klíčové americké partnerství pro Pulsar - pokračujeme v prosazování nejlepších inovací ve své třídě, a to je obzvláště vzrušující vzhledem k celosvětovému komerčnímu zájmu o tyto motory."

Hallovy trysky

V pohonu kosmických lodí je tryska s Hallovým efektem (Hall Effect Thruster, HET, na základě objevu Edwina Halla) typ iontové trysky, ve které je hnací látka urychlována elektrickým polem. Trysky s Hallovým efektem využívají magnetické pole k omezení axiálního pohybu elektronů a poté je používají k ionizaci pohonné látky, k účinnému urychlení iontů k vytvoření tahu a k neutralizaci iontů v oblaku výfuku. Trysky s Hallovým efektem se zkoumají od 60. let 20. století. Jako pohonná látka pro ně se využívá xenon, krypton, také argon, bismut, jód, hořčík, zinek a uhlovodík adamantan. Hallovy trysky se uplatňují v široké řadě kosmických misí, včetně geostacionárních satelitů a meziplanetárních misí, vč. robotických setkání. 

O společnosti Pulsar Fusion a jejím zakladateli Richardu Dinanovi jsme psali zde https://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/2103-richard-dinan-prvni-soukromy-investor-do-fuze-v-evrope 

(red)
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Projekty jaderného dálkového vytápění

Vloni ČEZ spustil dlouho očekávaný provoz horkovodu z Temelína do Českých Budějovic. Dálkové vytápění poskytuje teplo třetině města. Psali jsme o něm podrobněji v článku https://www.3pol.

Náhrada uhelných elektráren jadernými

Vzhledem k tomu, že spotřeba uhlí stále roste navzdory celosvětovému úsilí o snížení emisí skleníkových plynů, několik zemí se poohlíží po strategii využití ...

Alexandrit pro satelitní výzkum

Společnosti z Litvy, Itálie a Německa se spojily, aby pomohly Evropě získat jeden z klíčových materiálů pro evropské vesmírné mise. Během projektu GALACTIC (financovaného EU) vyvinuly evropský ...

Spotřeba uhlí ve světě roste

Globální spotřeba uhlí se v roce 2022 vyšplhala na nové historické maximum a i v roce 2023 zůstane poblíž této rekordní úrovně, protože silný růst v Asii pro výrobu energie ...

V PET Centru Brno je první světová mikrolaboratoř QC1

Začátkem prosince proběhla v brněnském PET centru instalace prvního beta systému QC1 Trasis. Tato „laboratoř v kostce“ o rozměru stolního počítače dokáže provádět většinu ...

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail