다이렉트 퓨전 드라이브

Direct Fusion Drive
테스트 중 Princeton 필드 반전 구성(PFRC 2) 장치의 회전 자기장 펄스 1개

DFD(Direct Fusion Drive)는 행성간 우주선을 위한 추진력과 전력을 모두 생산하도록 설계된 개념적인 저방사능 핵융합 로켓 엔진이다.이 개념은 사무엘 A가 2002년에 발명한 프린스턴의 필드 리버스 구성 원자로에 기초하고 있습니다.Cohen은 미국 에너지부 시설인 Princeton Plasma Physical Laboratory에서 모델링 및 실험 테스트를 수행하고 있으며 Princeton Satellite Systems에 의해 모델링 및 평가되고 있습니다.2018년 현재 컨셉은 설계를 더욱 진전시키기 위해 단계[clarification needed] II로 넘어갔습니다.

원칙

다이렉트 퓨전 드라이브(DFD)는 개념적인 핵융합 동력 우주선 엔진으로, 중간 전기 생성 단계를 거치지 않고 핵융합으로부터 추력을 생산할 수 있다고 해서 붙여졌다.DFD는 헬륨-3(He-3)와 중수소(D)의 혼합물을 연료로 하는 새로운 자기 제한 및 가열 시스템을 사용하여 높은 비출력, 가변 추력 및 비임펄스 및 저방사선 우주선 추진 [1]시스템을 생성합니다.핵융합은 뜨거운 플라즈마(100keV 또는 1,120,000,000K) 안에 있는 한 종으로 구성된 원자핵이 전자와 이온을 포함한 전하를 띤 입자들의 집합이 융합하면서 엄청난 양의 에너지를 방출할 때 발생한다.DFD 시스템에서 플라즈마는 선상 솔레노이드 코일 내부의 토러스상 자기장에 갇히고 회전 자기장에 의해 융접 [1]온도로 가열된다.플라즈마에서 방출되는 브렘스스트룽과 싱크로트론 방사선이 포착되어 통신, 우주선 기지 유지 및 플라즈마 [2]온도 유지를 위해 전기로 변환됩니다.이 설계에서는 특수 [3]형상 무선 주파수(RF) "안테나"를 사용하여 플라즈마를 가열합니다.이 설계에는 DFD를 [1]시작하거나 재시작하기 위한 충전식 배터리 또는 중수소 산소 보조 전원 장치도 포함됩니다.

포착된 방사 에너지는 붕소가 함유된 구조에서 플라즈마 밖으로 흐르는 He-Xe 유체 1,500K(1,230°C;2,240°F)까지 가열됩니다.이 에너지는 폐루프 브레이튼 사이클 제너레이터를 통해 코일의 통전, RF 히터 전원 공급, 배터리 충전, 통신 및 스테이션 유지 [1]기능에 사용할 전기로 변환됩니다.

추력 생성

엣지 플라즈마 흐름에 추진제를 추가하면 자기 노즐을 통해 채널링 및 가속될 때 가변 추력 및 특정 임펄스가 발생합니다. 노즐을 통과하는 이 운동량 흐름은 이온이 자기 노즐을 통해 확장될 때 이온에 의해 주로 전달되므로 이온 [1]스러스터 역할을 합니다.

발전

실험 연구 장치의 건설과 초기 운영의 대부분은 미국 에너지부의 자금 지원을 받았다.최신 연구(단계 I 및 단계 II)는 NASA 고급 개념 연구소([3]NIAC) 프로그램에서 자금을 조달하고 있습니다.이 개념에 관한 일련의 기사가 2001년과 2008년 사이에 발표되었고, 첫 번째 실험 결과는 2007년에 보고되었다.2012년부터 우주선 임무에 대한 수많은 연구들이 발표되었습니다.연구팀은 2017년 이 방법으로 전자 가열에 대한 연구가 이론적인 예측을 넘어섰으며 2세대 기계에서 이온 발열을 측정하기 위한 [1]실험이 진행 중이라고 보고했다.2018년 현재 컨셉은 설계를 더욱 [4][5]진전시키기 위해 단계 II로 넘어갔습니다.풀사이즈 유닛은 직경 약 2m, 길이 [6]약 10m이다.PSS는 PFRC-2의 전자 가열이 이론적인 예측을 뛰어넘어 펄스 길이 300ms에 500eV에 도달했다고 보고했다.이온 가열 실험은 2020년 [7]현재 진행 중입니다.

Stephanie Thomas는 Princeton Satellite Systems의 부사장이자 Direct Fusion [8]Drive의 수석 조사관입니다.

예상되는 퍼포먼스

분석에 따르면 Direct Fusion Drive는 생성된 핵융합 [5]전력의 각 MW당 5-10N의[1] 추력을 발생시키며, 약 10,000초와 200kW의 특정 임펄스(Isp)를 [4]전력으로 사용할 수 있을 것으로 예측됩니다.퓨전 동력의 약 35%는 추력, 30%는 전력, 25%는 열로 손실되며 10%는 RF [1]난방용으로 재순환됩니다.

모델링은 이 기술이 4년 [4]안에 약 1,000kg의 질량을 가진 우주선을 명왕성으로 몰고 갈 수 있다는 것을 보여준다.이후 디트로이트 한 통합 장치에서 권력뿐만 아니라 추진을 제공하지만, 그것은 또한 payloads에 도착해, 계기 선택,laser/optical communications,[1][4]고 심지어가 인공 위성에서 착륙선은 화성 상공 30m에 레이저 빔 1080nmwaveleng에서 운영을 통해 권력의 최대 50kW전송에 대한 옵션 확대 2MW출력의 제공할 것이다.th.[1]

설계자들은 이 기술이 행성 [4]임무의 과학 능력을 획기적으로 확장시킬 수 있다고 생각한다.이 이중 동력/추진 기술은 명왕성 궤도선과 착륙선 [1][4]임무에 사용될 뿐만 아니라, 오리온 우주선의 통합에 사용될 것으로[9][10] 제안되어 왔다.[6]DFD는 2.6년 [11]후에 타이탄에 과학적 탑재물을 전달할 것으로 예상된다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h i j k 핵융합 대응 명왕성 궤도선과 착륙선 - 1단계 최종 보고서. (PDF) Stephanie Thomas, Princeton Satellite Systems, 2017.
  2. ^ [1] 요세프 S. 라진, 게리 파저, 메리 브레튼, 에릭 햄, 조셉 뮐러, 마이클 팔루스제크, 앨런 H. 글래서, 사무엘 A.코헨. 액타 우주 비행사.제105권, 2014년 12월 1호, 145-155페이지. doi:10.1016/j.actaastro.2014.08.008.
  3. ^ a b Direct Fusion Drive 쿼드 차트.Princeton Satellite Systems.접속일 : 2018년 7월 18일
  4. ^ a b c d e f Hall, Loura (April 5, 2017). "Fusion-Enabled Pluto Orbiter and Lander". NASA. Retrieved July 14, 2018.
  5. ^ a b 핵 및 미래 비행 추진 - 직접 핵융합 드라이브의 추력 모델링.스테파니 J.토마스, 마이클 팔루제크, 사무엘 A코헨, 알렉산더 글래서.2018년 오하이오주 신시내티, 공동추진회의.doi:10.2514/6.2018-4769
  6. ^ a b DFD(Direct Fusion Drive)가 우주 여행을 혁신하는 방법자인 후세인, 브라운스페이스맨 2016년 10월 1일
  7. ^ "Megawatt Class Direct Fusion Drive For 25X ISP and 3 Times Faster to Pluto". Next Big Future. Retrieved 13 August 2021.
  8. ^ Direct Fusion Drive 기술 애니메이션.Princeton Satellite Systems.2018년 7월 18일에 액세스.
  9. ^ 화성에 직접 퓨전 드라이브 – FISO 토크Princeton Satellite Systems.2013년 8월 8일접속일 : 2018년 7월 18일
  10. ^ 퓨전 파워를 통해 화성에 간다고? 그럴 수도 있어요.마이클 D.Lemonick, Time 2013년 9월 11일
  11. ^ "Spacecraft design could get to Titan in only 2 years using a direct fusion drive". Phys.org.

외부 링크