Гелий и ксенон — новое топливо для космических путешествий

По мере развития космических исследований люди все чаще стали летать за пределы земной атмосферы и отправлять туда зонды и корабли. Суровая среда космоса предъявляет повышенные требования к качеству космических зондов, прочности материалов и эффективности двигателей. Если мы хотим продвигаться в освоении космоса и дальше, то нам необходимы системы энергоснабжения, которые могут работать дольше и обеспечивать большую мощность.

В настоящее время наиболее широко используемыми источниками энергии на космических зондах являются химические, солнечные и ядерные устройства.

Химические ресурсы недороги и технически протестированы, но срок службы и плотность энергии в них слишком низкие. Солнечный ветер еще не до конца освоен, но он достаточно надежен и не требуют топлива. Однако у него относительно низкая эффективность преобразования солнечной энергии в электричество. Для движения требуется парус огромной площади, что неудобно и опасно для использования в межпланетных полетах.

Поэтому существует острая необходимость в разработке новых источников энергии с ее высокой плотностью, возможностью легко использовать в космической среде и быстро транспортировать.

Однако ксенон необходим не только для космической отрасли. Он важен и для множества производств и медицинских процедур. Если вам необходим ксенон в баллонах, вы можете обратиться для его покупки или аренды в компанию «Гермес-газ».

Для космических ядерных источников энергии доступно множество веществ, среди которых наиболее перспективными являются гелий, S-CO2 и инертные газы.

Гелий обладает относительно стабильными химическими свойствами, отличными термодинамическими характеристиками и малым нейтронным сечением. Однако его малый молекулярный вес и большой удельный объем затрудняют сжатие, что приводит к увеличению размеров труб и теплообменников. Поэтому он не подходит для применения в источниках питания космических ядерных реакторов.

Физические свойства S-CO2 относительно стабильны, нет угрозы воспламенения или нарушения работы реактора. Поэтому в тепловых системах, использующих S-CO2, компрессоры и турбины, имеет меньшие размеры и легче поддаются модульной сборке на электростанциях, что способствует снижению стоимости строительства установки.

Однако для достижения требуемой эффективности циркуляции необходимы чрезвычайно высокие температуры, что повышает требования к материалам для труб, теплообменников и другого оборудования.

Газовая смесь гелий-ксенон имеет наилучшие общие характеристики среди смесей редких газов. При соответствующем соотношении ее теплопроводность сравнима с гелием или даже немного выше. Кроме того, большой молекулярный вес и малый объем ксенона приводит к уменьшению требуемого объема газовой смеси и улучшению характеристик сжатия газов.

Компактный двигатель космического корабля — ключ к реализации новое небольшой системы энергообеспечения всего устройства. Существует острая необходимость в исследовании высокоэффективных компактных теплообменников с высокой теплопроводностью и низким перепадом давления.

Поэтому для повышения компактности и эффективности космических систем необходимы новые исследования. В целом, характеристики теплопередачи гелий-ксеноновой газовой смеси и структура двигателя на этих газах помогут значительно повысить продуктивность работы оборудования.