갤에 핵추진 떡밥도 돌고 해서 가져온 1990년대 핵 전기추진 우주선 컨셉

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10MWe의 원자로를 사용해서 이온엔진을 가동해 화성탐사 임무 1000일(510일동안 이온엔진 가동, 가는데 601일, 100일 체류, 300일 귀환)을 수행할 수 있는 우주선임

전력이 10MWe니까 열출력은 최소 3배정도 되지만 라디에이터 모양이 특이하고 발전 효율이 좋아서 부피를 덜 차지하는데 아래에 설명함.

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엔진에 공급할 수 있는 전력이 제한적이기에 비추력이 높을수록 오랜 시간 연소(?)해야하고 낮을수록 추력이 높아 궤도 변경이 빨리 끝남. 추력과 비추력을 상황에 맞게 적절히 조절해야됨.

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우주선 질량 요약

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MPD를 쓰는 안이 있고 이온엔진을 쓰는 안이 있는데 먼저 MPD부터 대략 설명하겠음. 둘다 동일 추력, 동일 ISP일때 비교임

6MWe를 써서 50% 정도 효율로 엔진 7개를 순차운용함
MPD는 전극 사이에 방전을 이용해서 추진하기 때문에 엔진 수명 문제가 있음.
추진시스템 질량은 5.1톤 정도임. 비추력 5000초 정도.

연료는 아르곤이나 칼륨인데 칼륨이 전도도가 높고 저장이 쉬운데 엔진 오염도 잘된다는듯.

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이온 엔진은 비추력 3000~5000초 수준이고 추력은 0.13~0.51N.  수명이 15000시간으로 MPD보다 7배 이상 길 것으로 예상. 엔진 방식은 Gridded ion thruster로 철망같은 거에 전압을 걸어서 가속함.

연료는 이온화 에너지가 낮고 이온화 단면적이 큰 제논이나 수은을 쓰는데 독성이나 오염 때문에 요즘은 거의 제논 씀.

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발전기는 이렇게 생겨먹었는데 원자로 밖에 막이 붙어있고 막에다가 뜨거운 칼륨 방울을 던지고 원심력으로 중앙 부분으로 회수하는 액체 방울 라디에이터를 사용함.

나중에는 20MWe짜리 원자로를 써서 400톤 우주선을 282일 안에 보내는 안도 나왔음.

대형 라디에이터, 저온 핵발전기 안쓰고 액체금속 고속로랑 액체방울 라디에이터 쓰면 가속력 높은 이온추진도 가능할듯?

참고:

https://www.projectrho.com/public_html/rocket/realdesigns2.php#id--Pegasus_Drive_2