De grootste kernfusieraketmotor die Mars in 60 dagen zal bereiken

Met de voortstuwing van kernfusie kunnen ruimtevluchten 3 keer minder duren dan de huidige technologieën. In deze visie trachtte Pulsar Fusion de grootste kernfusieraketmotor ter wereld te bouwen. De fusiekamer, die 9,8 meter breed is, zal bij de lancering volgend jaar bovengemiddelde temperaturen in de kern van de zon hebben. De in-orbit-test is gepland voor 2027.

Pulsar Fusion is al zo’n tien jaar betrokken bij het ontwerp van raketmotoren voor kernfusie. Het bedrijf bevindt zich momenteel in de derde fase van de projectontwikkeling en is van plan om volgend jaar de eerste statische tests uit te voeren en in 2027 tests in een baan om de aarde.

Om de stuwkracht te krijgen die nodig is om een ​​raket te lanceren, moet de fusiekamer temperaturen bereiken van honderden miljoenen graden – een belangrijke parameter voor kernfusiereacties. Omdat deze temperaturen hoger zijn dan die in de kern van de zon, wordt de kamer tijdelijk de heetste plek in het zonnestelsel.

Met de energie die vrijkomt bij de fusiemotor kan de raket snelheden bereiken van 110 tot 350 kilometer per seconde. ” De huidige satellietmotoren die we vandaag in Pulsar maken, produceren tot 40 kilometer per seconde bij uitlaatsnelheid. Met de fusie hopen we dat meer dan 10 keer te bereiken Hij legt uit in A communicatie Richard Dinan, CEO van Pulsar Fusion.

Als alles volgens plan verloopt, kan Pulsar Fusion een revolutie teweegbrengen in de ruimtevaart. Met de snelheid die dit eerste apparaat behaalt, wordt de reistijd naar Mars gedeeld door 3 (2-3 maanden in plaats van 6-8), terwijl Saturnus en Pluto in respectievelijk slechts 2 en 4 jaar worden bereikt. Ter vergelijking: een reis naar Saturnus zou met de huidige technologieën ongeveer 8 jaar duren, of 4 keer langer. Als de technologie levensvatbaar blijkt, kan deze zich ontwikkelen tot nog kortere reistijden.

impuls van 100 Newton

De door Pulsar Fusion ontwikkelde motor maakt gebruik van Direct Fusion Drive (DFD). Dit is een innovatief concept om fusie in stabiele toestand te stimuleren, bereikt door een geïntegreerde fusiereactor. In plaats van de vrijgekomen energie om te zetten in elektriciteit, creëren de geladen deeltjes een directe stuwkracht. Deze functie maakt de fusiemotor efficiënter dan drijfgasmotoren, aangezien hij wordt aangedreven door isotopen. Bovendien is er geen brandstoflading – die voor conventionele apparaten enkele tientallen tonnen kan bedragen.

De DFD-motor kan een vermogen leveren in de orde van grootte van megawatt, waardoor een stuwkracht van 10 tot 101 Nm mogelijk is. Tegelijkertijd kan dit vermogen ook zorgen voor de stroomvoorziening van het ruimtevaartuig, waarin de motor geïntegreerd kan worden. De technologie kan dus mogelijkheden bieden voor kortetermijnverkenning van de ruimte over grote afstanden, in combinatie met een ongelooflijk hoge verhouding tussen laadvermogen en voortstuwingsmiddel.

Computermodellen toonden aan dat de motor een ruimtevaartuig van ongeveer een ton met zeer hoge snelheid kon voortstuwen. Opgemerkt moet worden dat kernfusiereacties ook gemakkelijker uit te voeren zijn in de ruimte dan op aarde, waar de kou en het vacuüm van de ruimte vooral nuttig voor hen zijn.

De startup staat vandaag echter nog steeds voor een enorme uitdaging, met name de feedbackstabilisatie op het niveau van de fusiekamer. Volgens James Lambert, CFO van Pulsar Fusion, “is de uitdaging om te leren om oververhit plasma vast te houden en te beperken tot een elektromagnetisch veld.”

Verkrijg stabiliteit door machine learning

Het gedrag van het plasma lijkt een beetje op dat van een weersysteem, dat wil zeggen, het is zeer onvoorspelbaar – vooral genomen tot honderden miljoenen graden. De hydromagnetische dynamiek en gyrokinetische kinetiek van het plasma maken het inderdaad bijzonder vatbaar voor toestandsverandering. ”
Wetenschappers zijn niet in staat het turbulente plasma te beheersen omdat het opwarmt tot honderden miljoenen graden en de reactie gewoon stopt Dinan legt uit.

Net als wat er in de zon gebeurt, bestaat kernfusie uit het opsluiten van oververhit plasma in een sterk elektromagnetisch veld. De moeilijkheid voor Pulsar Fusion is om dit plasma te stabiliseren in een enorm elektromagnetisch veld en beperkt tot een zeer beperkt gebied – en dat voor een lange periode. Deze stap is nodig om ervoor te zorgen dat het verkregen plasma met hoge dichtheid het vermogen levert dat nodig is voor de actuator.

Om deze uitdaging het hoofd te bieden, vertrouwden de ingenieurs van Pulsar Fusion op machine learning om de beste installatieparameters in te stellen. Om dit te doen, haalden ze eerder gegevens uit de Princeton Field Reverse Configuration Reactor (PFRC) om deze op te nemen in computersimulaties om plasmagedrag onder elektromagnetische opsluiting beter te voorspellen. De PFRC maakt deel uit van een reeks plasmafysische experimenten gericht op het evalueren van de optimale configuratie van de krachtigste fusiereactoren. De technologie is met name bedoeld voor toepassing op DFD-motoren.

Naast ruimtevaart kan Pulsar Fusion-technologie ook worden toegepast op enkele van de bestaande experimentele kernfusiesystemen.