¿Es incorrecta la explicación de la BBC sobre la propulsión termoeléctrica nuclear?

El nuevo artículo de BBC News Nueva tecnología de motor que podría llevarnos a Marte más rápido dice:

Una vez que Orion se haya conectado al vehículo de transferencia, se usaría un cohete eléctrico nuclear para llevar la cápsula de la tripulación y el módulo de transporte a Marte, donde se conectarán con un orbitador y un módulo de aterrizaje de Marte, que están esperando en la órbita de Marte.

En un cohete termoeléctrico nuclear, un pequeño reactor nuclear calienta hidrógeno líquido. La forma gaseosa del elemento se expande y sale disparada del propulsor.

"Si podemos reducir el tiempo de tránsito [a Marte] entre 30 y 60 días, mejorará la exposición a la radiación que enfrenta la tripulación", dice el Sr. Cassidy. "Estamos considerando la energía térmica nuclear como una tecnología clave porque puede permitir tiempos de tránsito más rápidos".

Dale Thomas, junto con la UAH, tiene un contrato de estudio con la NASA para diseñar un cohete espacial con motor térmico nuclear. Él piensa que la energía termoeléctrica nuclear es la nueva tecnología de motores más cercana a estar lista para su uso.

"Algunas de las trayectorias que ejecutamos en mi laboratorio, podemos reducir el tiempo de tránsito a tres meses, que sigue siendo un viaje muy largo, pero es aproximadamente un tercio del tiempo que requiere la propulsión química para llegar allí", dice. .

Según tengo entendido, la descripción "... un pequeño reactor nuclear calienta hidrógeno líquido. La forma gaseosa del elemento se expande y sale disparada del propulsor". es el de un diseño de propulsión nuclear "normal" y realmente no usa electricidad.

Creo que en la propulsión eléctrica termonuclear, se usaría una fuente nuclear de energía térmica para producir electricidad que luego se usaría para ionizar y acelerar electrostáticamente la masa de reacción, en lugar de depender de la expansión dentro de una tobera para producir empuje. Por la misma cantidad de electricidad, esto generaría mucho más por el dinero, aunque las fuentes de alimentación y las bobinas utilizadas para mantener el plasma podrían suponer una gran penalización de peso.

Pregunta: ¿ La BBC está equivocada (otra vez ?) o tal vez estoy equivocado, y la fuente de calor nuclear se usa para generar electricidad que luego se usa para calentar el hidrógeno para que se expanda a través de una boquilla.


1 , 2 , el primero todavía tiene problemas, el segundo lo corrigió la BBC rápidamente y lo revisé en consecuencia.

El hecho de que usen H en lugar de Xe debería ser un indicio de que no es un motor iónico puro...
@Antzi, dado que es un diseño teórico, pueden estar sucediendo otras cosas. A partir de un argumento de impulso, desea el ion de relación masa / carga más bajo que pueda obtener, y los protones vencen a Xe + 1 por un factor de 131 en términos de impulso de masa específica a un voltaje de aceleración dado. Lo resolví en alguna publicación en algún lugar, pero no puedo encontrarlo ahora.
@Antzi Olvidé terminar ese pensamiento: "Pero a partir de un argumento de potencial de ionización, se prefiere el xenón porque 1) el hidrógeno como H2 necesita 1/2 de 4.5 eV para cada H neutro desnudo y luego, por separado, 13.6 eV para ionizarlo, mientras que Xe es monoatómico y necesita solo 12,1 eV para ionizarse. En comparación, el monoatómico necesita 24,6 eV para ionizarse y querrá robar un electrón de casi cualquier cosa que toque rápidamente, antes de que pueda extraerse".
@Antzi Si tienen energía nuclear en lugar de solar, pueden tener un excedente de energía eléctrica disponible, por lo que un sistema de RF más liviano, menos eficiente pero más poderoso puede ionizar hidrógeno, que siempre es la masa de reacción más deseable para individualmente átomos ionizados a un alto voltaje dado, desde el punto de vista del impulso. No sé sobre la reactividad de los iones con el material de la rejilla...

Respuestas (1)

La descripción dada coincide con la del cohete térmico nuclear estilo NERVA /Timberwind , pero también se aplica a un motor híbrido nuclear-térmico-eléctrico más complejo descrito en la parte inferior de esta página.(la sección titulada 'El verdadero híbrido'). En este esquema, el hidrógeno pasa dos veces por el reactor: en el primer paso se calienta para impulsar una turbina de energía eléctrica, y en el segundo paso se calienta y se expulsa a través de una boquilla como en el NTR convencional, pero hay un electromagnético anillo acelerador para acelerar aún más el escape, más o menos como has adivinado. De acuerdo con este artículo, la parte NTR del motor alcanzaría un impulso específico en los 800 y el acelerador eléctrico lo impulsaría a más de 1000. El empuje al peso estaría en el reino NTR en lugar del reino del propulsor de iones.

Sin embargo, no estoy seguro de si esta es la tecnología en la que está trabajando UAH. Este comunicado de prensa de la UAH parece estar hablando de jugar con la composición del propulsor en un NTR convencional.

¿La BBC está equivocada (¿otra vez?) o tal vez estoy equivocado, y la fuente de calor nuclear se usa para producir electricidad que luego se usa para calentar el hidrógeno para que se expanda a través de una boquilla?

La descripción de la BBC está editada en exceso, ya que ya no distingue a la NTER de la NTR, pero no está mal en sí misma .

No es un acelerador eléctrico, es un calentador basado en RF que puede calentar el propelente más que el punto de fusión de cualquier componente del calentador. Además, la entrada de hidrógeno criogénico se está utilizando para enfriar de forma regenerativa el lado frío del motor térmico. El concepto general es similar a space.stackexchange.com/questions/46314/…