Propulsão nuclear de filme fino | Nextbigfuture.com

A NASA NIAC financiou o foguete do motor nuclear de filme fino (TFINER). Em maio de 2025, avançou para a Fase II, concentrando-se em amadurecer a tecnologia, projetos de missão, experimentos de propulsor de pequena escala e vias de produção de isótopos em colaboração com a Northwestern University, a Universidade de Yale, o Laboratório Nacional de Los Alamos e o Centro Espacial da NASA Marshall (MSFC) para arquiteturas hibridadas. Um design de estágio único é muito simples e pode gerar alterações de velocidade de ~ 100 km/s usando alguns quilos de combustível e potencialmente mais de 150 km/s para arquiteturas mais avançadas. O conceito usa camadas finas de radioisótopos energéticos para gerar diretamente o impulso. A direção de emissão de seus produtos de decaimento natural é tendenciosa por um substrato para acelerar a espaçonave. O impulso não diminui com a distância do sol. É mais simples que o fragmento de fissão ou foguetes térmicos nucleares, contando com decaimento passivo em vez de reatores. Como funciona o TFINER se baseia em uma idéia da década de 1970 de Wolfgang Moeckel para folhas de impulso, onde filmes finos revestidos com isótopos radioativos usam o momento das partículas de decaimento alfa para produzir impulso. O sistema consiste em folhas grandes e finas (por exemplo, ~ 250 m² para projetos de linha de base) feitos de uma estrutura de três camadas. Existe uma camada de combustível de radioisótopos ativa. Isso tem cerca de ~ 10-22 mícrons de espessura, contendo isótopos que sofrem decaimento alfa. Há um filme de retenção. Uma camada fina para impedir que os átomos de combustível escapem. Há um substrato ou um absorvedor que tem cerca de ~ 35-50 mícrons de espessura (por exemplo, berílio). Isso captura partículas de decaimento direcionadas para o futuro, criando uma transferência de momento assimétrica que impulsiona a nave espacial para trás. As partículas alfa são emitidas em velocidades de até 5% da velocidade da luz (~ 15.000 km/s). Configurando os lençóis ou usando malhas (até 400 negras) e guinchos para manobras, permitindo ajustes de torque e trajetória. Os principais diferenciantes dos conceitos são: • As cadeias de decaimento de isótopos em cascata (ciclo de tório) aumentam o desempenho em ~ 500% • Múltiplos ‘estágios’ (materiais) aumentam delta-v e vida útil sem redução de effort. • Um emissor beta de substrato pode ser usado para neutralização de carga ou para induzir um viés de tensão que direciona preferencialmente as emissões de exaustão e/ou para explorar o vento solar de saída, alavancando 30kg de radioisótopo (comparável ao lançado em missões anteriores) se espalhou por ~ 250 m^2 de área forneceria mais de 150 km/s. A linha de base do TFiner usa malhas de 400 metros para conectar o módulo de carga útil. O poder da folha vem do decadência do tório-228 (decaimento alfa)-a meia-vida é de 1,9 anos. Temos uma ‘cadeia de cascata de decaimento’ que produz produtos filhas-quatro emissões alfa adicionais resultam com meia-vida variando de 300 ns a 3 dias. O impulso unidirecional é produzido graças ao absorvedor de berílio (~ 35 microns de espessura) que revestem um lado do filme fino para capturar as emissões que avançam. O impulso eficaz é assim canalizado para trás. O sistema de propulsão permite um encontro com objetos interestelares intrigantes, como ‘oumuamua, que estão em órbitas hiperbólicas através do nosso sistema solar. Uma vantagem particular é a capacidade de manobrar em espaço profundo para encontrar objetos com incerteza em sua localização. Os mesmos recursos também permitem uma viagem rápida ao foco gravitacional solar para imaginar vários exoplanetas potencialmente habitáveis. Ambos os tipos de missões requerem propulsão fora do sistema solar que é uma ordem de magnitude além do desempenho da tecnologia existente. O esforço da Fase 2 continuará amadurecendo o TFINER e o design da missão. O programa trabalhará para experimentos de propulsor de pequena escala no curto prazo. Paralelamente, serão realizados caminhos de produção de isótopos que também podem ser aproveitados para outras aplicações médicas e de exploração espacial. Finalmente, arquiteturas avançadas, como uma manobra de mergulho solar de Oberth e abordagens híbridas que alavancam velas solares perto do sol, serão exploradas para melhorar o desempenho da missão. Brian Wang é um líder de pensamento futurista e um blogueiro de ciências popular com 1 milhão de leitores por mês. Seu blog NextBigfuture.com está classificado como #1 Blog de notícias de ciências. Abrange muitas tecnologias e tendências disruptivas, incluindo espaço, robótica, inteligência artificial, medicina, biotecnologia antienvelhecimento e nanotecnologia. Conhecida por identificar tecnologias de ponta, ele atualmente é co-fundador de uma startup e angariador de fundos para empresas em estágio inicial de alto potencial. Ele é o chefe de pesquisa de alocações para investimentos em tecnologia profunda e um investidor anjo da Space Angels. Um orador frequente das empresas, ele foi um orador do TEDX, um orador da Universidade de Singularidade e convidado em inúmeras entrevistas para rádio e podcasts. Ele está aberto a falar em público e aconselhar compromissos.

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