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NASA

NASAとDARPA、2027年にも原子力ロケットの実証試験へ 42

ストーリー by nagazou
NTR 部門より
zambia 曰く、

NASAとDARPAは原子力推進ロケットのエンジンの実証試験を2027年にも行うと発表した。火星への有人飛行を目指すとしている。
原子力推進ロケットのエンジンは、小型原子炉での核分裂によって得られた熱で推進剤を高温にし、膨張させ噴射する。固体燃料や液体水素などを燃やす従来の方法と比べて、同じ量の推進剤から3倍以上のエネルギーが得られるという。

『火星の人』(原作)でも小型原子炉を火星に持ってってましたね

NASAとDARPAは省庁間協定(IAA)を締結し、NASA側は核熱ロケット(NTR)技術とNTRエンジンの設計を担当する。現状のケロシンや水素といった従来の燃料では速度の制限があり、とくに有人火星探査のような長距離・長時間のミッションでは乗組員に負担がかかりすぎるという問題が指摘されている。燃料には高純度低濃縮ウラン(HALEU)を使う。これにより入手性などのハードルを低減する。また、核分裂反応が宇宙に到達したときにのみオンになるようにする安全対策も実施する。推進剤には従来のロケットと同じような液体水素のほか、水も使うことができるとしている(NASAリリースTEXALTECH+)。

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  • by simon (1336) on 2023年01月31日 14時08分 (#4402908)

    熱核ロケットということはNuclear Thamal Rocketかな?

    炉心の熱で推進剤を加熱して噴射するというのはなんか洗練されてない感じがする…
    https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Rover [wikipedia.org]
    (KIWIロケットという1960年代に研究されてたNTRエンジン)

    水を熱して噴射するんじゃ推進剤の量も速度もそんなたいしたことないのでは?
    核分裂で発電してイオンエンジンで推進するって方式じゃダメなんだろうか
    やはりここは大正義イオンエンジンを大量に搭載して噴射するべきでは(個々の推力は弱いけど束ねればなんとかなるんじゃないか)

    • by Anonymous Coward on 2023年01月31日 14時38分 (#4402943)

      核熱ロケット技術はいちどNERVA [wikipedia.org]として完成はみていたはず(実証飛行の前に打ち切られたけど…)。

      と思って見てみると [nasa.gov]、

      New work on Nuclear Thermal Propulsion builds upon NASA’s Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application (NERVA) program of the 1960s.(核熱推進に関する新しい研究は、1960 年代の NASA のロケット推進用原子力エンジン (NERVA) プログラムに基づいています。)

      とありますね。

      親コメント
    • by Anonymous Coward on 2023年01月31日 15時37分 (#4403004)

      どんなに真面目な話題であっても「NTR」の3文字があるだけでエロかったり不謹慎に見えてしまう
      もうダメだ私の脳みそ

      親コメント
      • by Anonymous Coward on 2023年01月31日 16時02分 (#4403033)

        GoogleでNTRって検索するとその話しか出てこないよ。Google神はそれが正解だと言っているよ。自信を持っていいんだよ。

        親コメント
      • by Anonymous Coward

        それが三文字略語の限界、アルファベットの限界なんだと達観するしかないよなぁ…
        漢字だと多種多様だからどうとでもなるのに。

        #「NTR」くらいならまだいいけど、真面目な略語に「SEX」を利用するのは流石にやめて欲しいよなぁ…、ってそいつを使わざる負えなくなった後世のACは思うのです。

    • by Anonymous Coward

      発電って所のハードルが高いんだと思うよ。

      熱核ロケットなら、原子炉の一次冷却材を吹き出すだけなので機構が単純、小型軽量に作れると思う。
      一方、発電させるとなると、規模が大きければ蒸気ボイラー、原子力電池に近いならゼーベック効果で発電となり、複雑もしくは非力になる。
      現在の人類のテクノロジーでは、実現可能性と信頼性って点で核熱ロケットが一番良い所にあるんだろう。

      尚、たいしたことないと思ってるようだけど、元記事にも化学ロケットの3倍以上のエネルギーが得られるとあるので、実際はたいしたものだと思う。
      比推力が高く推力が弱いっぽいので、イオンエンジンに似た特性かな。DCアークジェットみたいな電熱加速型が一番近そう。

    • by Anonymous Coward

      水を熱して噴射するんじゃ推進剤の量も速度もそんなたいしたことないのでは?

      水に限ったことじゃないけど、沸騰させれば体積千倍の相転移パワーをなめすぎでは?
      イオンなら大正義だけど水だと不安視する根拠がいまいちわからないです。

      • by Anonymous Coward

        液体水素を推進剤に、液体酸素を酸化剤に使用したロケットも最終的には水蒸気を噴出すると思うのですが、
        その方式で噴出ガスの速度が低いのであれば、水を沸騰させて水蒸気を噴出する方式も同様ではないの?

        • by Anonymous Coward

          宇宙機の場合だと、ネックになってるのは噴射速度よりも非推力の方じゃね?

          仮にLOX/LH2と同じ噴射速度が出せるとしたら、燃料がより軽量で大出力なだけでも十分な進歩な気がするが。

          • by Anonymous Coward

            目的が早く人員・物資を届けるのなら、
            比推力(ざっくりといえば秒数)ではなく、推進力の大きさが重要にならない?
            (イオンエンジンは比推力がとても長い(数千秒)けど、推進力が小さいから早く届けるのにむかないみたいな)

            液体酸素/液体水素と水なら、燃料は同じ重量だし、
            あとは噴射速度がどれだけ違うか(NTRのほうが噴射速度が大きくなるのか)という話だと思うのだけど。

      • by Anonymous Coward

        水に限ったことじゃないけど、沸騰させれば体積千倍の相転移パワーをなめすぎでは?
        イオンなら大正義だけど水だと不安視する根拠がいまいちわからないです。

        液体燃料だとどんだけ頑張っても比推力は500秒を超えない
        熱源を原子炉に求めたとしても飛躍的な向上は望めない

        でもイオンエンジンは比推力が3000秒と桁違い

        大気圏外で使うならやっぱイオンエンジンよ

        • by Anonymous Coward

          NERVA型熱核ロケットエンジンの比推力は60年代で1200秒
          原子炉の発電効率は(非効率な宇宙型では無い物で)33%

          3000 x (1/3) はいくつかな?

          • by Anonymous Coward

            1200秒で原子炉が使えなくなるの?
            推進剤が無くなるのではなく?

            • by Anonymous Coward

              比推力の単位は秒だけど直接的に何かの時間を表してるものではないよ

              • by Anonymous Coward

                つまり、3000 x (1/3) は意味のない式なんですね!

        • by Anonymous Coward

          原子力ロケットは、火星まで2年かかるという飛行時間の大幅な短縮が目的なので。
          比推力がいくら高くても、イオンエンジンでは大出力を出せないから無理です。

          • by Anonymous Coward

            原子力ロケットは、火星まで2年かかるという飛行時間の大幅な短縮が目的なので。
            比推力がいくら高くても、イオンエンジンでは大出力を出せないから無理です。

            イオンエンジンは「ずっと加速し続ける」ので大出力は必要ないんですよ?

            • by Anonymous Coward

              イオンエンジン使ったら、なんか火星まで10年ぐらいかかりそうだけど。
              具体的に何年で火星に到着するか、どこかに試算ある?

  • by asano_nagi (37547) on 2023年01月31日 14時34分 (#4402936) ホームページ
    エンジンの仕組みを見ると、確かにそうなると思います。
    でも、「『原子力』ロケット」で、従来燃料の3倍(以上が何処までか解らないけど)だと、拍子抜けをしてしまう、素人でした。
    --
    ¶「だますのなら、最後までだまさなきゃね」/ 罵声に包まれて、君はほほえむ。
  • by tamaco (19059) on 2023年01月31日 16時17分 (#4403048)

    擬人化イラストが作成される未来しかみえない

  • by albireo (7374) on 2023年01月31日 13時15分 (#4402874) 日記

    推進剤には(略)水も使うことができるとしている

    お湯を沸かせば宇宙も飛べるぞ!

    --
    うじゃうじゃ
    • by Anonymous Coward on 2023年01月31日 13時37分 (#4402888)

      水は(少なくとも地球上では)ありふれていて、体積膨張1700倍(1気圧)ですから
      推進剤としては使いやすいですね。
      他には固体のまま機体の先端に装着して宇宙塵シールドとして使う構想もあります。
      なにしろ彗星とかに着陸すればそこから補給できる可能性もあります。
      などとマジレスしてみました。
      いかがでしたでしょうか。

      親コメント
      • by Anonymous Coward

        EMドライブなら推進剤要らず!

    • by Anonymous Coward

      水を推進剤にするのはSFじゃあ昔っからの定番ですよ。
      温度を上げたほうが推力が上がるので沸かすことには違いありませんけどね。

      • by Anonymous Coward

        「真空漂流」とか?
        ※ 沸かしてはいないけど。

    • by Anonymous Coward

      もったいなくない?
      『火星の人』(原作)でもめっちゃ苦労して水作ったのに

      • by Anonymous Coward

        補給のある軌道船と無い着陸船は別だろ。

    • by Anonymous Coward

      推進剤には(略)水も使うことができるとしている

      ALPS処理水をどうぞ

  • by Anonymous Coward on 2023年01月31日 13時47分 (#4402893)

    >『火星の人』(原作)でも小型原子炉を火星に持ってってましたね

    いや、『火星の人』では火星に持って行ったのは原子力電池(核物質の崩壊熱を熱電変換素子で電力にするRTG。原子炉ではない)。

    火星と地球を往復する宇宙船ヘルメス(火星にも地球にも降りない)には原子炉を積んでた(イオンエンジンで長時間ずっと推進し続ける)

  • by Anonymous Coward on 2023年01月31日 13時49分 (#4402896)

    中国あたりに盗まれて血の涙を流しそうな

    • by Anonymous Coward

      まさに寝取られエンジン

  • by Anonymous Coward on 2023年01月31日 14時34分 (#4402937)

    水を持っていくなら、同質量になる液体水素+液体酸素を持っていった方がお得な気がする。
    燃やせばその分のエネルギーが発生した上で水になるわけで、水より複雑なタンクが必要になる代わりに追加のエネルギーを持って行ける。

    液体水素を燃やしたエネルギー+原子力ロケット、が上手いこと行くのか分からないけど。
    原子力にすると質量辺りのエネルギーがでかいとかで、ややこしい事をしてちまちまと追加のエネルギーを持っていく利点が薄かったりするのかな?

    • by Anonymous Coward

      >水を持っていくなら、同質量になる液体水素+液体酸素を持っていった方がお得な気がする。
      液化してるかどうかはともかく、持っていくんじゃないかな。
      原子炉無停止とはいかんだろうし、その時には別電源も必要だから、副産物で水が得られて
      原子炉稼働時には水から燃料を作ることもできる燃料電池は有用に思える。

    • by Anonymous Coward

      原子力ロケットは液体水素を原子炉に直接流し込んで、熱で膨張させて噴射する。
      水素は分子が軽いから、高速で噴射せれるから推進剤としての効率が良い。
      水は分子が重い分、噴射速度が落ちて効率は落ちけど、その代わり水のほうが扱いやすいのが利点なんだろうな。
      たぶん液体水素と液体酸素に分けるぐらいなら、液体水素だけのほうが効率は良い。

    • by Anonymous Coward

      想像ですが、複雑なタンクというのが非効率になりませんかね?

      水と比較して、液体水素・液体酸素の場合、
       ・タンクが2つ必要
       ・より大きなタンクが必要になる(液体水素と液体酸素の混合液より同質量の水の方が体積が小さい)
       ・耐圧性・断熱性がよりシビア
      とタンクが大型化し、質量が大きくなりそうです。

      詰める燃料の質量、噴出ガスの速度が決まっているなら、
      ロケット自体の質量は小さければ小さいほど性能が上がります。

      化学エネルギー分、液体水素+液体酸素のほうがガスの速度は上がるかもしれませんが、
      タンクの質量増分を賄うほどか?という判断が必要そうです。

      # 理系ではないので計算はしませんが・・・

    • by Anonymous Coward

      水を持っていくなら、同質量になる液体水素+液体酸素を持っていった方がお得な気がする。

      液体酸素はまだしも、液体水素って比重0.071の超軽い液体です。
      軽いってことはタンクの体積が同量の水の10倍くらいになる。
      スッカスカで嵩張る燃料タンクを作る手間と、水素は分子が小さいので金属壁から抜け出ていくっていう問題があるので
      液体水素を持ち運ぶのはあんまいいアイデアではない。

      • by Anonymous Coward

        原子力ロケットの推進剤は分子1個の質量が小さいほうが、効率が良くなるので。
        推進剤としては、水素=分子量2が一番良いんだよ。
        ただタンクの大きさはどう影響するか分からん。
        少なくとも酸素=分子量32よりは水=分子量18のほうが分子が軽いから、推進剤としては酸素よりは水のほうが良いはず。

        • by Anonymous Coward

          水を酸素と水素に分解して使うとか?

  • by Anonymous Coward on 2023年01月31日 16時43分 (#4403057)

    原子力で推進する通常弾頭のミサイルができるな

    • by Anonymous Coward

      原子力が動力の自動車もきっとできるね
      EVと違って大雪で立ち往生してもきっと大丈夫
      むしろ雪を融かしてくれる

      • by Anonymous Coward

        車体自体が元々大きくて重い電車の方が活きそうだけどな。
        あと除雪排雪関係の車両?重機類とか。

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