Principles of Nuclear Rocket Propulsion

اصول پیشرانه موشک هسته ای درک اصول فیزیکی زیربنای طراحی و عملکرد موتورهای موشکی مبتنی بر شکافت هسته ای را ارائه می دهد. در حالی که متون متعددی برای توصیف نظریه موتور موشک و نظریه راکتور هسته ای موجود است، این اولین کتاب موجود است که ادغام دو حوزه موضوعی را توصیف می کند. بیشتر تأکید کتاب در درجه اول بر روی موتورهای موشک حرارتی هسته‌ای است، که در آن انرژی یک راکتور هسته‌ای برای گرم کردن یک پیشرانه تا دمای بالا و سپس بیرون راندن آن از طریق یک نازل برای تولید نیروی رانش استفاده می‌شود. مفاهیم دیگری نیز مورد بررسی قرار می‌گیرند، مانند بخشی که به مفهوم موشک پالس هسته‌ای اختصاص دارد که در آن از نیروی انفجارهای هسته‌ای منفجر شده خارجی برای تسریع فضاپیما استفاده می‌شود.

ماموریت‌های فضایی خدمه آینده فراتر از مدار پایین زمین تقریباً مطمئناً انجام خواهد شد. نیاز به سیستم‌های محرکه‌ای با سطح عملکردی بیشتر از بهترین موتورهای شیمیایی امروزی دارد. یک کاندید احتمالی برای آن سیستم پیشرانه موشک هسته ای حرارتی هسته جامد یا NTR است. انتظار می رود موتورهای NTR هسته جامد دارای سطوح عملکردی باشند که به طور قابل توجهی بیشتر از آن چیزی است که توسط هر موتور شیمیایی قابل تصور در حال حاضر قابل دستیابی است. چالش در جزئیات مهندسی طراحی است که نه تنها جنبه‌های حرارتی، سیال و مکانیکی که همیشه در توسعه موتور موشک‌های شیمیایی وجود دارد، بلکه فعل و انفعالات هسته‌ای و برخی محدودیت‌های منحصر به فرد مواد را نیز شامل می‌شود.

• اطلاعات مربوط به انواع مختلف موتورهای موشک حرارتی هسته‌ای را در یک برنامه درسی منسجم مرتب می‌کند و سازمان‌دهی می‌کند
• شامل تعدادی مثال مثال برای نشان دادن مفاهیم ارائه شده است
• دارای یک سایت همراه با ماشین‌حساب‌های تعاملی است که نشان می‌دهد چگونه تغییرات در پارامترهای تشکیل دهنده بر فرآیند فیزیکی توصیف شده تأثیر می گذارد
• شامل اشکال سه بعدی است که ممکن است برای تجسم بهتر ماهیت شیء مورد مطالعه، مقیاس بندی و چرخانده شوند.

Principles of Nuclear Rocket Propulsion provides an understanding of the physical principles underlying the design and operation of nuclear fission-based rocket engines. While there are numerous texts available describing rocket engine theory and nuclear reactor theory, this is the first book available describing the integration of the two subject areas. Most of the book’s emphasis is primarily on nuclear thermal rocket engines, wherein the energy of a nuclear reactor is used to heat a propellant to high temperatures and then expel it through a nozzle to produce thrust. Other concepts are also touched upon such as a section devoted to the nuclear pulse rocket concept wherein the force of externally detonated nuclear explosions is used to accelerate a spacecraft.

Future crewed space missions beyond low earth orbit will almost certainly require propulsion systems with performance levels exceeding that of today’s best chemical engines. A likely candidate for that propulsion system is the solid core Nuclear Thermal Rocket or NTR. Solid core NTR engines are expected to have performance levels which significantly exceed that achievable by any currently conceivable chemical engine. The challenge is in the engineering details of the design which includes not only the thermal, fluid, and mechanical aspects always present in chemical rocket engine development, but also nuclear interactions and some unique materials restrictions.

• Sorts and organizes information on various types of nuclear thermal rocket engines into a coherent curriculum
• Includes a number of example problems to illustrate the concepts being presented
• Features a companion site with interactive calculators demonstrating how variations in the constituent parameters affect the physical process being described
• Includes 3D figures that may be scaled and rotated to better visualize the nature of the object under study