핵융합 추진 우주선은 불과 10년 후에 나올 수 있습니다.

뉴저지 프린스턴 플라즈마 물리학 연구소에 있는 Princeton Field Reversed Configuration 장치인 PFRC-2.

뉴저지 프린스턴 플라즈마 물리학 연구소에 있는 Princeton Field Reversed Configuration 장치인 PFRC-2. (이미지 크레디트: Elle Starkman/PPPL 커뮤니케이션 사무소)



핵융합 우주선은 훨씬 더 오랫동안 공상과학의 꿈이 아닐 수 있습니다.



DFD(Direct Fusion Drive) 엔진은 모든 것이 계획대로 진행된다면 2028년 정도에 처음으로 비행할 수 있다고 이 개념의 개발자는 말했습니다.

그것은 우주 팬들에게 큰 뉴스가 될 것입니다. 미니밴 크기의 DFD는 22,000파운드를 얻을 수 있습니다. (10,000kg) 로봇 우주선이 단 2년 만에 토성에 도달하거나 발사 후 5년 이내에 명왕성까지 갈 수 있다고 프로젝트 팀원들이 말했습니다. (원근법: NASA의 Cassini 임무는 6.75년 만에 토성에 도달했으며, 기관의 New Horizons 탐사선은 Pluto에 도달하는 데 9.5년이 걸렸습니다.)



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그리고 엔진은 강력한 동력원으로도 사용되며, 이는 이 기술이 광범위한 지구 외 응용 프로그램을 가질 수 있음을 의미합니다.

예를 들어, DFD는 게이트웨이로 알려진 NASA의 계획된 달 궤도 우주 정거장과 달과 화성 기지에 전력을 공급하는 데 도움이 될 수 있다고 뉴저지 주 플레인스보로에 있는 프린스턴 위성 시스템의 부사장인 프로젝트 팀원인 스테파니 토마스(Stephanie Thomas)는 말했습니다. 지난달 말 NASA의 Future In-Space Operations 작업 그룹과의 프레젠테이션에서.



DFD는 Princeton Plasma Physics Laboratory(PPPL)의 Samuel Cohen이 2000년대 초에 발명한 핵융합로 개념인 PFRC(Princeton Field-Reversed Configuration)의 변형입니다. DFD는 기본적으로 끝이 열린 PFRC 원자로이며 이를 통해 배기가스가 흘러서 추력을 발생시킨다고 Thomas는 설명했습니다.

DFD의 내부는 핵에 하나의 중성자가 있는 특수한 '무거운' 유형의 수소인 헬륨-3와 중수소의 자기적으로 포함된 고온 플라즈마를 특징으로 합니다(중성자가 없는 '정상' 수소와 반대). 이러한 원소의 원자는 이 플라즈마 내에서 융합되어 많은 에너지를 생성하고 위험한 방사선은 거의 발생하지 않는다고 Thomas는 말했습니다.

융합 플라즈마는 밀폐 영역 외부로 흐르는 냉각 추진제를 가열합니다. 이 추진제는 엔진 뒤쪽의 노즐로 보내져 추력을 생성합니다.



그 모든 열은 1~10메가와트 사이의 많은 전력으로 변환된다고 Thomas는 말했습니다. DFD는 'Brayton 주기' 엔진을 사용하여 열의 대부분을 전기로 변환하여 그 힘을 활용할 것입니다.

이는 DFD 임무가 목적지에 도달한 후 많은 과학 작업을 수행할 수 있음을 의미합니다. 예를 들어, 융합 장비를 갖춘 명왕성 궤도선은 왜행성 표면의 착륙선에 전력을 공급하고 고화질 비디오를 지구로 다시 보낼 수 있다고 Thomas는 말했습니다.

핵융합은 전설적으로 활용하기 어렵습니다. 상업적으로 실행 가능한 본격적인 핵융합로를 시연하는 데 성공한 사람은 아직 없습니다. (오래된 농담처럼 '퓨전은 미래의 에너지원이며 앞으로도 그럴 것입니다.') 그러나 Thomas와 그녀의 팀은 그들의 개념이 성공할 가능성이 매우 높다고 생각합니다.

그녀는 'DFD는 다른 핵융합로 개념과 다르다'고 개념의 작은 크기, 깨끗한 작동, 낮은 복사 및 고유한 플라즈마 가열 방식(전파 안테나 사용)을 인용했다.

DFD 팀은 개념 개발을 계속하기 위해 최근 다양한 기관으로부터 자금을 확보했습니다. 예를 들어, 2016년부터 2019년까지의 작업은 잠재적으로 혁명적인 우주 비행 기술의 개발을 육성하는 것을 목표로 하는 NASA Innovative Advanced Concepts 프로그램의 두 차례 자금 지원을 받았습니다.

그리고 DFD는 올해 ARPA-E(Advanced Research Project Agency-Energy) 상을 받았으며, 이 상을 통해 내년까지 추가 개발 자금을 조달할 수 있습니다.

팀은 이미 2008년부터 2011년까지 PPPL에서 실행된 PFRC-1 실험과 현재 실행 중인 PFRC-2를 통해 몇 가지 핵심 개념을 시연했습니다. 연구원들은 아직 융합을 달성하지 못했지만 2020년대 중반에 PFRC-4로 그렇게 하기를 희망하고 있습니다.

그 직후 비행 프로토타입이 뒤따를 것입니다. 실제 임무는 성공적인 시범 비행 이후에 이루어질 수 있으며 빠르면 2028년이 될 것이라고 Thomas는 말했습니다.

외계 생명체 탐색에 관한 Mike Wall의 책 ' 저 밖에 ' (Grand Central Publishing, 2018, 삽화: 칼 테이트 ), 지금 아웃입니다. 트위터에서 그를 팔로우하세요 @michaeldwall . 트위터에서 팔로우 @Spacedotcom 또는 페이스북 .