Domanda:
È vero che i razzi nucleari hanno dimezzato il viaggio verso Marte?
CodeIt
2018-02-16 13:06:06 UTC
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La sfida più grande del nostro viaggio su Marte è il tempo di viaggio (9 mesi). Ora ho visto arrivare notizie che affermano che i razzi atomici o nucleari avrebbero dimezzato il tempo di viaggio. È giusto? Quando ho cercato su Google per i razzi nucleari, ho scoperto che questa tecnologia è nota dagli anni '60. Perché ci è voluto così tanto tempo per essere considerata una tecnologia migliore dei razzi chimici?

* notizie [...] che affermano che i razzi atomici o nucleari dimezzerebbero il tempo di viaggio. * Potete aggiungere dei riferimenti?
* questa tecnologia è nota dagli anni '60 * Sulla carta sì, ma non nella pratica
Il programma Apollo aveva piani attivi per utilizzare un razzo nucleare sul palco S-IVB, ma è stato accantonato a causa di ogni sorta di preoccupazione.
Correlati: https://space.stackexchange.com/questions/26/is-there-any-ongoing-research-in-nuclear-pulse-propulsion
@JanDoggen Ecco gli articoli di notizie 1) [Daily Star] (https://www.dailystar.co.uk/news/world-news/682278/nuclear-powered-rocket-mars-voyage-NASA-BWXT-2030-space -travel-Elon-Musk-Tesla-spacex) 2) [Bloomberg] (https://www.bloomberg.com/news/articles/2018-02-15/nasa-is-bringing-back-cold-war-era -atomic-rockets-to-get-to-mars) 3) [Futurism] (https://futurism.com/nasas-cheap-alternative-reaching-mars-atomic-rockets/) 4) [Daily Mail] (http : //www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-5399043/NASA-set-use-nuclear-powered-rockets-reach-Mars.html)
@CodeIt, semplicemente, (1) i "razzi nucleari" sono stati completamente esplorati, sin dagli anni '60. (Per molti versi non sono molto buoni.) Nota che (2) questi articoli sono ** elementi "non di notizie" **. La NASA ha speso una piccola quantità di $ per uno studio, che includeva la parola "nucleare". Per pura coincidenza, un giornale se ne accorse e lo presentò come un titolo "clickbait". (Altri giornali poi copiano.) Non è niente. Zero. La NASA ** continuamente ** fa piccoli studi come questo su ogni sorta di cose. Vedrai titoli clickbait come "Antimateria NASA! Sesso NASA nello spazio!" ecc. Significa, appunto, niente!
[Un razzo bomba nucleare] (https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Orion_ (nuclear_propulsion)) consentirebbe un tempo di volo su Giove nell'ordine di settimane, per non parlare di dimezzare il tempo su Marte. Può essere più preciso?
Si noti che il piano ITS di SpaceX aspira a tempi di viaggio di Marte compresi tra 80 e 30 giorni, utilizzando la propulsione chimica e l'aerocapture. Vale la pena notare che questo è più veloce di molti degli schemi nucleari proposti (spesso citati 100 giorni o 3 mesi). I motori nucleari a causa di un impulso specifico molto più elevato fanno un uso migliore della massa del propellente, ma se il propellente può essere lanciato a basso costo nell'orbita terrestre, i motori chimici possono raggiungere tempi di viaggio molto rispettabili e l'effetto Oberth è piuttosto potente.
@CodeIt: Gli articoli sono tutti sei mesi buoni dopo il contratto effettivo, che è per un ridicolmente piccolo $ 19 milioni. E ripetono tutti gli stessi punti di discussione sbagliati sull '"ultimo utilizzo negli anni '70" (sbagliato: i test nucleari della NASA sono avvenuti anche negli anni '90 - e, sì, anche la società antenata di BWXT era coinvolta allora).
@JanDoggen "... sulla carta sì ma non nella pratica" Sia gli Stati Uniti che la Russia hanno ampiamente costruito e testato motori nucleari di successo. In effetti, il motore statunitense nerva ha funzionato per circa 2,5 ore consecutive alla massima spinta e sarebbe stato utilizzato per una missione su Marte fino a quando il programma non fosse stato cancellato da congess. https://en.m.wikipedia.org/wiki/NERVA
Tre risposte:
#1
+32
Nathan Tuggy
2018-02-16 13:50:04 UTC
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La sfida più grande del nostro viaggio su Marte è il tempo di percorrenza (9 mesi).

Beh, forse. Più probabilmente, la sfida più grande è rendere economicamente vantaggioso sostenere una colonia vitale. Ma se stai parlando solo dei problemi di trasporto, assumendo la volontà di farlo, certo, è abbastanza plausibile.

Ora ho visto notizie in arrivo che affermano che i razzi atomici o nucleari avrebbero tagliato il tempo di percorrenza a metà. È vero?

È giusto, o anche sottovalutando il vantaggio, ma questa non è affatto una novità. Questo è noto sin da quando i progetti sono stati elaborati in primo luogo, e i vantaggi sono abbastanza ben compresi.

Quando ho cercato su Google per il razzo nucleare, ho scoperto che questa tecnologia era nota dagli anni '60 . Perché ci è voluto così tanto tempo per essere considerata una tecnologia migliore dei razzi chimici?

Molto semplicemente, non ci è voluto così tanto. È sempre stato considerato tecnologicamente superiore e diversi concetti sono relativamente semplici da sviluppare o sono già stati per lo più elaborati (Orion, in particolare, è andato abbastanza lontano prima di essere chiuso definitivamente, e Timberwind / NERVA è andato ancora più lontano). Il problema è che nessuno vuole affrontare i rischi, la percezione pubblica o i pericoli definiti associati al posizionamento nello spazio di reattori nucleari ad alta potenza. O addirittura mettere reattori nucleari nello spazio. (Per non parlare nemmeno di bombe nucleari ogni secondo , in stile Orione / Medusa.)

Finché non si può dire "motore termico nucleare da 1 MW" a un senatore degli Stati Uniti senza che lo raggiunga i loro sali odoranti o il loro fucile, questo non è un antipasto.

Vedi anche I motori a propulsione nucleare sono la strada da percorrere per l'esplorazione dello spazio? per una prospettiva leggermente diversa sul problemi.

"_Reattori nucleari ad alta potenza nello spazio_" I reattori nucleari sono già nello spazio! I generatori termoelettrici di radioisotopi sono presenti su molti satelliti e sonde, e il reattore nucleare TOPAZ, ad esempio: https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power_in_space Progetti come Orion non sono certo dei reattori. Più come gigantesche baie di bombe nucleari che fanno esplodere il loro contenuto in sequenza ...
O per portare il reattore / combustibile nello spazio in modo sicuro in primo luogo.
Non sono sicuro di quale potere avranno i senatori statunitensi per fermare la Cina o la Russia, se lo desiderano. La Cina sembra particolarmente desiderosa di arrivare su Marte. Inoltre, la notizia era che la NASA ha subappaltato BWXT per progettare un reattore in modo da non scartarlo così rapidamente.
Gli RTG @Baldrickk: non sono reattori. TOPAZ e SNAP-10 e compagnia non volano in nuove missioni. (E non penso sia necessario dire che se c'è resistenza pubblica ai reattori nucleari, la resistenza è molto maggiore alla propulsione di bombe.)
GalacticCowboy ha l'idea giusta. Non credo che molti legislatori si preoccupino molto dei reattori nello spazio. Si preoccupano di un disastro di lancio che vomita carburante radioattivo su milioni di miglia quadrate di oceano al largo della costa della Florida su cui facciamo affidamento per il cibo, o di venti che diffondono quella spazzatura su aree popolate come Orlando. Sposta il sito di lancio su Edwards AFB e ora rischi una delle più grandi aree metropolitane della nazione se il lancio fallisce durante una fase critica. Niente di tutto questo aiuta la rielezione.
Spiegazione rapida del motivo per cui è difficile fornire solo materiale nucleare nello spazio: confondiamo continuamente i lanci spaziali. Un razzo che esplode sul pad o in aria è abbastanza distruttivo con nient'altro che carburante per razzi e un carico utile fittizio all'interno. Se aggiungessi materiale radioattivo ed esplodesse, potresti facilmente contaminare l'area per centinaia di miglia intorno: potrebbe non essere una bomba nucleare, ma sarebbe sporca e sarebbe disastrosa. Nessuno è stato ancora disposto a correre questo rischio.
Mi sento obbligato a sottolineare che i reattori nucleari non rappresentano un rischio radiologico significativo FINO A QUANDO NON VENGONO OPERATI. Lancialo prima che venga azionato e riduci i rischi quasi a zero. Prima dell'avvio, il carburante è uranio arricchito, legato chimicamente come ossido o carburo (non solubile in acqua). Roba abbastanza docile. Un razzo con un reattore appena costruito che esplode al momento del lancio e in qualche modo rompe il reattore presenta rischi quasi nulli per la popolazione. DOPO essere stato eseguito, inizia ad accumulare prodotti di fissione, come iodio idrosolubile e cesio amante delle ossa.
Importante tracciare distinzioni tra decadimento radio, radio-termico attivo, nucleare diretto ... non tutto il nucleare è uguale. L'attivo è un problema nello spazio perché la schermatura è pesante. Diretto è un problema completo, perché molte radiazioni sono dannose.
@Kengineer beh sì, il combustibile di uranio è / per lo più / sicuro prima che un reattore venga attivato, ancora non vorrei rischiare di aerosolizzarne una quantità significativa. Inoltre, non vorrei essere responsabile della progettazione di un reattore che produca una discreta quantità di energia senza la possibilità di un incidente critico se si verifica un'esplosione. Poi c'è la questione dei componenti non radioattivi, come i moderatori di neutroni e i refrigeranti, alcuni di questi non sono ciò che chiameresti favorevoli al benessere.
@Kengineer: Quindi, un reattore è fondamentalmente per lo più sicuro fino a quando non viene eseguito. Lo sai e io lo so. Lo sa un senatore degli Stati Uniti? (Probabilmente, ma ...) Il pubblico statunitense lo sa? (No.)
#2
  0
Michael
2018-02-16 22:46:24 UTC
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Dimezzare il viaggio rispetto a cosa? Per quanto ne so, non ci sono limiti fisici per la velocità o l'accelerazione dei razzi chimici (eccetto ovviamente per la velocità della luce). Con un razzo abbastanza grande, una spinta e abbastanza stadi puoi andare veloce quanto vuoi.

I razzi nucleari hanno un'efficienza molto più elevata di circa ~ 800 secondi di impulso specifico rispetto ai ~ 400 dei razzi chimici. Quindi è vero che ci vorrebbe circa la metà del carburante per lo stesso cambio di velocità. Tuttavia, il fattore più limitante nel volo di un missile è il costo [citazione necessaria] e dubito che un razzo nucleare sarebbe molto competitivo a tale riguardo.

L'impulso specifico ha un effetto nettamente non lineare (esponenziale, in effetti) sulla massa totale del carburante. Se la tua frazione di carburante è, diciamo, il 90% (abbastanza comune per pratici razzi orbitali), dimezzando l'impulso specifico da 800 a 400 ottieni un razzo che può essere fino a dieci volte la massa, e questo prima di aumentare la massa secca a tenere conto dei motori più grandi necessari per mantenere la spinta al peso. Vedi ad es. http://quantumg.net/rocketeq.html per eseguire tu stesso i numeri. (m0 è la massa umida, m1 quella secca. Per l'orbita, è necessario 9k o 10k m / s delta-V; per il viaggio su Marte, più vicino a 16k come minimo.)
#3
  0
Jes007
2018-02-17 01:42:16 UTC
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Gli attuali voli dalla Terra a Marte sono rotte che richiedono la minor quantità di carburante (energia) per arrivarci. Se hai molto carburante (denaro) potresti volare su una rotta che va direttamente su Marte, senza bisogno di aspettare una finestra di lancio o altro.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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