Jaderný pohon je technika využití jaderné energie pro vesmírné pohon výkonnější, účinnější, nebo daleko od hvězdy, poskytující světlo fotovoltaických panelů.
Energetická hustota jaderných reakcí (štěpení, fúze, zničení hmoty a antihmoty) je o 10 7 až 10 9 větší než hustota chemických reakcí. To umožňuje předpokládat enormní zlepšení specifického impulsu pohonných systémů. Ideál lze skutečně vyjádřit jako funkci této hustoty: kde je impuls v sekundách a hustota v kJ / g.
Existuje však nespočet technických potíží v účinném spojení jaderné energie s hnací kapalinou vytlačenou motorem kosmické lodi. Například chemická raketa poháněná motorem RL-10 pracujícím na směsi LOX / LH2 obnovuje v kinetické energii více než 80% ideální energie chemické reakce mezi hnacími plyny. Žádná koncepce jaderného pohonu nedosahuje této účinnosti.
Kromě toho je v případě jaderného tepelného (NTP) nebo elektrického (NEP) pohonu celková hustota energie (energie související s hmotou všeho, co je vyvrženo) velmi vzdálená ideálu, protože tato energie se používá k ohřevu nebo k urychlení velké množství tekutiny. Na druhou stranu se tato vada nevztahuje na koncepty pohonu, při nichž se katapultují pouze produkty jaderné reakce.
Tepelný jaderný pohon (NTP) | Energie uvolněná jaderným štěpným reaktorem ohřívá pohonnou látku (obvykle LH2 ) vystřikovanou tryskou |
Radioizotopový pohon | Stejný princip jako tepelný jaderný pohon, kromě toho, že zdrojem tepla není štěpná řetězová reakce , ale spontánní rozpad radioaktivního izotopu |
Pohon štěpnými fragmenty | Přímo využívá rychlost jader vyplývající z jaderného štěpení |
Pulzní jaderný pohon | Tah je získán výbuchem postupných výbuchů štěpných nebo fúzních nábojů, formát těchto základních nábojů přechází z atomové bomby na peletu spojenou setrvačným uzavřením |
Termonukleární pohon | Vytlačuje produkty kontinuální fúzní reakce magnetickou tryskou |
Oblast jaderného elektrického pohonu (NEP), ve které jaderný reaktor slouží pouze jako zdroj energie pro dodávku iontových trysek, se technicky týká pouze elektrického pohonu .
Některé koncepty vozidel však používají bimodální pohon : manévry v silných gravitačních polích (poblíž planet) vyžadující vysoký poměr tahu a hmotnosti se provádějí pomocí tepelného jaderného pohonu. Z gravitační studny, v meziplanetárních tranzitech, pracuje jaderný reaktor při nižší rychlosti, v uzavřeném cyklu, kdy chladič a turbína produkují energii určenou pro provoz lepšího elektrického paliva .
Tento typ hybridizace může kombinovat všechny druhy jaderných a elektrických pohonů. Nejběžnějším přístupem je spárování reaktoru s pevným jádrem typu NERVA s iontovým pohonem. Poskytnutý zisk silně závisí na povaze poslání vozidla, protože je založen na kompromisu mezi silným tahem / slabým impulzem režimu NTP (poměr T / W> 0,1 a ≈ 900 s) a režimem slabý tah / silný CIP puls (T / W <10 -3 , od 2000 do 5000 s).
|
Jedním ze způsobů, jak dále zvýšit tah jaderného motoru, je provést jakési „ dodatečné spalování “ vstřikováním kyslíku do trysky. Nejznámější aplikací je LANTR ( LOX Augmented Nuclear Thermal Rocket ), kterou si představil S. Borowski a která využívá kyslík produkovaný na Měsíci (LUNOX). Tento dodatečný tah přichází na úkor konkrétního impulzu .
Zjevnou výhodou této schopnosti měnit tah je schopnost optimálně kombinovat poměr hmotnost / tah a specifický impuls podle fází mise vozidla (zejména lunárního vzletu, vstřikování nebo vyhození z oběžné dráhy. Pozemské).