تحليل فني شامل لأنظمة الدفع الحراري النووي والنووي الكهربائي لاستكشاف الكواكب

تتعلق تقدم الحضارة البشرية في النظام الشمسي بشكل أساسي بالقيود المفروضة على كثافة الطاقة في الدفع الكيميائي. يقدم الدفع النووي، والذي يشمل الأساليب الحرارية والكهربائية والنبضية، قفزة تحويلية في القوة الدفعية و قدرة الحمولة من خلال الاستفادة من الكثافة العالية للطاقة الناتجة عن الانشطار النووي. يقدم هذا التقرير فحصًا تقنيًا دقيقًا لتطور وعلم وتصميم أنظمة الصواريخ النووية. يبدأ بإعادة بناء تاريخية مفصلة لمشروع روفر وبرامج نيرفا في الولايات المتحدة، جنبًا إلى جنب مع تطوير RD-0410 في الاتحاد السوفيتي، مع تسليط الضوء على تحقيق دفقات محددة تتجاوز 840 ثانية. يتم اشتقاق الفيزياء الأساسية لديناميكا النيوترونات ونقل الحرارة في البيئات القاسية، مع التركيز على علاقات مكارثي - وولف وتايلور للهيدروجين فائق الكثافة. يكشف التحليل المقارن للوقود - الهيدروجين السائل، والأمونيا، والميثان - عن المقايضات الحرجة بين كفاءة كتلة الوقود وكثافة التخزين. يتم تقييم المفاهيم المتقدمة، بما في ذلك المفاعلات ذات النواة الغازية، والمصابيح النووية، والدفع النبضي لمشروع أوريون، من حيث قدرتها على تحقيق سرعات بين نجمية. ينتهي التقرير بتحليل لمهمة DARPA/NASA DRACO الحالية والتحول نحو وقود اليورانيوم منخفض التخصيب عالي النسبة (HALEU)، موضحًا الطريق للجيل القادم من النقل في الفضاء العميق.