Кіріспе

Теориялық ғарыш кемесінің қозғалту жүйесі
Күн жылулық зымыраны – күн энергиясын реакциялық массаны тікелей қыздыру үшін пайдаланатын теориялық ғарыш кемесінің қозғалту жүйесі. Сондықтан, ол көптеген басқа күн қуатымен жұмыс істейтін қозғалту түрлері сияқты электр генераторын қажет етпейді. Зымыранға күн энергиясын жинау құралдары ғана керек, мысалы, концентраторлар мен айналар. Қыздырылған отын, итермелі күш тудыру үшін дәстүрлі зымыран сопласы арқылы беріледі. Оның қозғалтқышының итермелі күші күн коллекторының бетінің ауданымен және күн сәулесінің жергілікті қарқындылығымен тікелей байланысты. Алдымен, күн жылулық қозғалту ұзақ қызмет ету мерзімі, төмен құн, күн энергиясын тиімді пайдалану және криогендік жоғарғы сатыдағы ұшыру құралдарының, сондай-ақ орбиталық отын қоймаларының икемділігін арттыру үшін ұсынылған. Күн жылулық қозғалту қайта пайдаланылатын орбиталық буксирлерде қолдануға да ыңғайлы, себебі ол салыстырмалы түрде оңай толықтырылатын, жоғары тиімділікке ие, төмен итермелі жүйе.

Қозғалтқыштар

Күндізгі жылулық зымырандардың көптеген жобалары сутекті оның төмен молекулалық салмағына байланысты қозғалтқыш ретінде пайдаланады, бұл ренийден жасалған жылу алмастырғыштарды қолдану арқылы 1000 секундқа дейін (10 кН·с/кг) ерекше импульсқа қол жеткізуге мүмкіндік береді. Дәстүрлі пікір бойынша, сутек ерекше импульс бергенімен, ғарышта сақтауға жарамсыз. 2010 жылдардың басындағы жобалау жұмыстары сутектің булануын едәуір азайтуға және ғарыштағы қажетті тапсырмалар үшін қалған аз мөлшердегі булану өнімдерін экономикалық тұрғыдан пайдалануға бағытталған тәсілді әзірледі, практикалық тұрғыдан нөлдік булануға (ZBO) қол жеткізеді. Аммиак қозғалтқыш ретінде ұсынылған. Ол суға қарағанда жоғары ерекше импульс ұсынады, бірақ оңай сақталады, қату температурасы -77 градус Цельсий, ал қайнау температурасы -33.34 °C. Күндізгі жылулық қозғалтқыш архитектурасы судан сутекті электролиз және сұйыту арқылы алуды қамтитын архитектуралардан әлдеқайда артық өнім береді, өйткені электролиз үшін ауыр электр генераторлары қажет, ал дистилляцияға қарапайым және ықшам жылу көзі ғана қажет (ядролық немесе күн); сондықтан, кез келген бастапқы жабдық массасы үшін қозғалтқыш өндірісінің жылдамдығы айтарлықтай жоғары. Дегенмен, оны қолдану үшін Күн жүйесіндегі, әсіресе Ай және астероидтердегі су мұзының орналасқан жерлері туралы нақты мәліметтер қажет. Мұндай ақпарат белгілі емес, бірақ астероид белдеуіндегі және Күнден алыс орналасқан денелер су мұзына бай болуы мүмкін деп күтілуде.

Жерден ұшыруға арналған күн-термиялық

Күннің жылулық зымырандары шағын жеке ғарыш кемесін орбитаға шығару жүйесі ретінде ұсынылған. Бұл конструкция жоғары биіктіктегі әуе кемесіне негізделген, ол өз қаптамасын күн сәулесін бір түтікке шоғырландыру үшін пайдаланады. Содан кейін жанар май, көбінесе аммиак, итерме күшін тудыру үшін беріледі. Мүмкін болатын конструкциялық кемшіліктерге қозғалтқыштың кедергіні жеңу үшін жеткілікті итерме күшін өндіре алатыны және әуе кемесі қаптамасы гипердыбыстық жылдамдықтарда зақымдануы мүмкін екені жатады. Бұл JP Aerospace ұсынған орбиталық әуе кемесімен көптеген ортақ белгілерге ие.

Ұсынылған күн-термиялық ғарыш жүйелері

2010 жылға дейін ғарышқа ұшырылғаннан кейінгі ғарыш кемелері жүйелерінде күн жылулық қозғалтқышты пайдалану бойынша екі ұсыныс жасалды. Жердің төменгі орбитасында (ЖЖО) орналасқан жанармай қоймаларын құру тұжырымы, басқа ғарыш кемелеріне LEO орбитасынан тыс миссияларға барар жолда тоқтауға және жанармай құюға мүмкіндік беретіндей етіп жол станциясы ретінде пайдалануды көздеді. Бұл тұжырымдама бойынша, ғарыш кеңістігінің радиациялық жылу ортасында ұзақ сақтау кезінде сұйық сутегінің сөзсіз туындысы болып табылатын қалдық газ тәрізді сутегі, күн жылулық қозғалтқыш жүйесінде моножанармай ретінде қолданылуы мүмкін. Қалдық сутегі орбиталық станцияны сақтау және бағытты бақылау үшін тиімді пайдаланылатын болып, сондай-ақ жанармай қоймасынан жанармай алуға келе жатқан басқа ғарыш кемелерімен кездесуді жеңілдету үшін орбиталық маневрлерге шектеулі итермелеу күші берілген еді. Күн жылулық моножанармайлы сутегі қозғалтқыштары АҚШ-тың United Launch Alliance (ULA) компаниясы ұсынған келесі буын криогендік жоғарғы сатылы зымыраны жобалауда да маңызды рөл атқарады. Advanced Common Evolved Stage (ACES) қолданыстағы ULA Centaur және ULA Delta Cryogenic Second Stage (DCSS) жоғарғы сатылы көліктерін толықтыратын, тіпті ауыстыратын, арзан, қабілетті және икемді жоғарғы саты ретінде қарастырылды. ACES Integrated Vehicle Fluids опциясы ғарыш кемесінен әдетте бағытты бақылау және станцияны сақтау үшін қолданылатын барлық гидразин моножанармайын және гелий қысымшысын жояды, оның орнына қалдық сутегін пайдаланатын күн жылулық моножанармайлы қозғалтқыштарға сүйенеді. 2010 жылдардағы келесі ұсыныс – Solar Moth ғарыш кемесі болды, ол күн сәулесін күн жылулық қозғалтқышына шоғырландыру үшін жеңіл айналарды пайдалануды көздеді.