כתב ויתור: תרגום קהילתי בלתי רשמי. לא משוייך לממשלת ארה"ב. למקור הרשמי באנגלית: war.gov/UFO
PURSUE משרד המלחמה האמריקאי

משרד המלחמה

DOW-UAP-D145, AAWSAP DIRD, הנעת היתוך אנייטרונית I, נובמבר 2010

DOW-UAP-D145_AAWSAP-DIRD-Aneutronic-Fusion-Propulsion-I-November-1-2010.pdf

// תקציר רשמי

מתוך התיאור הרשמי של war.gov.

מסמך זה הוא מסמך עזר מודיעיני ביטחוני (DIRD), פורמט עזר טכני שבו השתמשה סוכנות המודיעין הביטחוני (DIA) כדי לתעד ידע בסיסי בנושא מסוים לשימוש אנליטי עתידי. מוטב להבין מסמכי DIRD כתוצרי עזר וסינתזה ולא כמחקר מקורי. זהו אחד מ-38 מסמכי DIRD שהופקו במסגרת תוכנית יישומי מערכות נשק תעופתיות-חלליות מתקדמות (AAWSAP) בין 2009 ל-2011. מאחר שהיקפה של AAWSAP התיר מגוון רחב של נושאים תומכים, לא כל מסמך DIRD בסדרה עוסק ישירות במערכות תעופה וחלל או בהערכת איומים עתידיים. הסיכום שלהלן משקף את היקף ה-DIRD ואת מסגורו בעת כתיבתו, ואין לקרוא אותו כמרמז על תיקוף עכשווי של המושגים הנדונים. DIRD זה סוקר היתוך אנייטרוני (aneutronic fusion) כשיטה אפשרית להנעה חללית מתקדמת, בהתמקדות בתגובות היתוך המשחררות את רוב האנרגיה שלהן בחלקיקים טעונים ולא בנייטרונים, ולכן מציעות יתרונות פוטנציאליים על פני מושגי היתוך עתירי נייטרונים, בייחוד במיגון מקרינה, בהמרת אנרגיה ישירה ובייצור דחף. הדו"ח סוקר את פיזיקת הרקטות שבבסיס הדברים, משווה בין דלקי היתוך מועמדים ותנאי הצתה, ומקדיש תשומת לב מיוחדת לשיטות פרוטון-בורון ולשיטות קרובות, תוך שהוא דן גם במושגים של באסארד ובפרויקטי היתוך אחרים כנתיבי פיתוח מייצגים. הוא גם מבהיר שהמכשול המרכזי נותר ההצתה והשגת היתוך בר-קיימא עם תפוקת אנרגיה נטו בתנאים מעשיים, ומציין בעיות נוספות כגון אובדן אנרגיה בקרני רנטגן מהפלזמה החמה, דרישות טמפרטורה קיצוניות והפער בין הדחף הסגולי התיאורטי לבין מה שהמערכות המוצעות הדגימו בניסוי. בסך הכול, המסמך מציג את הנעת ההיתוך האנייטרונית כמושג ארוך-טווח אטרקטיבי למסעות בחלל העמוק, אך כזה שמימושו המעשי עדיין תלוי בהתקדמויות משמעותיות שטרם הושגו בהנדסת היתוך. בוצעו השמטות כדי להגן על זהות עדי ראייה, מיקומי מתקנים ממשלתיים, או מידע פוטנציאלית רגיש על אתרים צבאיים שאינם קשורים ל-UAP. לא בוצעו השמטות בקבצים שפורסמו תחת הנחיית הנשיא טראמפ בנוגע למידע על טבעם או קיומם של מפגשים שדווחו כ-UAP או תופעות נלוות.

הצגת המקור באנגלית
This document is a Defense Intelligence Reference Document (DIRD), a technical reference format used by the Defense Intelligence Agency (DIA) to capture baseline knowledge on a specific topic for later analytic use. DIRDs are best understood as reference and synthesis products rather than as original research. It is one of 38 DIRDs produced under the Advanced Aerospace Weapon System Applications Program (AAWSAP) between 2009 and 2011. Because AAWSAP’s scope permitted a broad range of supporting topics, not every DIRD in the series directly concerns aerospace systems or future threat assessment. The following summary reflects the DIRD’s scope and framing at the time of writing and should not be read as implying current validation of the concepts discussed.This DIRD surveys aneutronic fusion as a possible advanced space-propulsion method, focusing on fusion reactions that release most of their energy in charged particles rather than neutrons and therefore offer potential advantages over more neutron-intensive fusion concepts, especially in radiation shielding, direct energy conversion, and thrust generation. The report reviews the underlying rocket physics, compares candidate fusion fuels and ignition conditions, and gives particular attention to proton-boron and related schemes, while also discussing Bussard’s concepts and other fusion projects as representative development paths. It also makes clear that the central obstacle remains ignition and sustained net-energy fusion under practical conditions, and it notes additional problems such as x-ray energy losses from the hot plasma, extreme temperature requirements, and the gap between theoretical specific impulse and what proposed systems had demonstrated experimentally. Overall, the document presents aneutronic fusion propulsion as an attractive long-range concept for deep-space travel, but one whose practical realization still depended on major unresolved advances in fusion engineering. Redactions have been made to protect the identity of eyewitnesses, the location of government facilities, or potentially sensitive information about military sites not related to UAP. No redactions have been made to any files released under President Trump's directive concerning information about the nature or existence of any encounter reported as a UAP or related phenomena.

// סיכום מורחב

סיכום עברי של המסמך כולו, על סמך הטקסט המלא (OCR) והתיאור הרשמי. אינו תרגום מילולי.

מסמך עזר מודיעיני ביטחוני (DIRD) בשם "Aneutronic Fusion Propulsion" (הנעת היתוך אנייטרונית), שהוכן באגף התרעה טכנולוגית של משרד ההתרעה הביטחוני בסוכנות המודיעין הביטחוני (DIA), במסגרת תוכנית AAWSAP בשנת הכספים 2010. המחבר מופיע בכינוי "AAP Person 83". המסמך, כ-40 עמודי תוכן ונספחים, סוקר את פיזיקת הרקטות, את בעיית המיגון מקרינה ואת דרכי ההצתה של היתוך גרעיני, ומשווה בין הנעת היתוך אנייטרונית, הנעה גרעינית בביקוע, הנעת אנטי-חומר וטכנולוגיות ספקולטיביות, עד לחישוב מפורט של מסע משוער לפרוקסימה קנטאורי.

רקע

מסמכי DIRD היו פורמט של DIA לתיעוד ידע בסיסי בנושא טכני לשימוש אנליטי עתידי, ולא מחקר מקורי. לפי עמוד השער, מסמך זה הוא "אחד מסדרה של דוחות טכנולוגיה מתקדמת" שהופקו בשנת הכספים 2010 תחת התוכנית של משרד ההתרעה הביטחוני של DIA, שבעמוד השער נקראת "Advanced Aerospace Weapon System Applications Program", כלומר תוכנית יישומי מערכות נשק תעופתיות-חלליות מתקדמות (AAWSAP). הגורם המכין הרשום הוא Technology Warning Division (DW0-4), Defense Warning Office, Directorate for Analysis. שאלות על המסמך התבקשו להיות מופנות למנהל התוכנית, המופיע בכינוי "AAP Person 1", בכתובת של DIA בוושינגטון. בעמוד השער מופיעה גם אזהרת זכויות יוצרים: אסור להפיץ הלאה את התצלומים שבפרסום.

היתוך אנייטרוני הוא היתוך גרעיני שבו רוב האנרגיה משתחררת בחלקיקים טעונים ולא בנייטרונים. זה הנושא המרכזי של המסמך, ושאר הפרקים נועדו להעמיד אותו מול חלופות.

מה כתוב במסמך

מבוא: גבולות הטכנולוגיה הקיימת

המבוא קובע שחקר החלל מוגבל בטכנולוגיית ההנעה הקיימת. רקטות כימיות צריכות לשאת כמויות עצומות של דלק; מנועי יונים, המשמשים לשמירה על מסלולם של לוויינים, מאיצים גז קסנון בשדות חשמליים ומפיקים דחף זעיר. המסמך מתאר את פרויקט רובר (Project Rover), שבו נבנו ונוסו רקטות ביקוע גרעיני תרמיות באתר הניסויים בנבדה בין 1956 ל-1971: 72 ניסויי כור, שהגיעו לשיאם בניסוי של 12 דקות של כור Phoebus-2A מסדרת NERVA, שהפיק יותר מ-4 ג'יגה-וואט הספק תרמי. החסרון המרכזי הוא זיהום רדיואקטיבי בגזי הפליטה, שלפי המסמך הופך את השיגור מכדור הארץ בטכנולוגיה זו לבלתי אפשרי.

היתוך של דאוטריום וטריטיום קל יחסית להצתה, אך מפיק קרינת נייטרונים רבה, מסוכנת לצוות, ונייטרונים רבים בורחים לחלל בלי למסור את האנרגיה שלהם לחומר ההנעה. תגובות היתוך אנייטרוניות מפיקות חלקיקים טעונים בלבד, שמוסרים את האנרגיה שלהם כחום למרחק קצר, ואפשר גם ללכוד את האנרגיה שלהם בסלילים ולהמיר אותה ישירות לחשמל. המבוא מזכיר גם אנטי-חומר, הדלק בעל האנרגיה הגבוהה ביותר ליחידת מסה, אך כזה שמיוצר רק בכמויות זעירות.

פרק 1: תיאוריה

הפרק מסביר את עקרון הדחף בחלל: אין שם אוויר להדוף, ולכן הרקטה נושאת עמה את "מסת התגובה" שלה. יש שתי דרכים להגדיל דחף: להגדיל את קצב פליטת המסה, כלומר לשאת עוד דלק, או להגדיל את מהירות הפליטה. האחרונה מוגבלת במהירות האור, ולפי תורת היחסות הפרטית מסת גוף שואפת לאינסוף כשמהירותו מתקרבת למהירות האור (איור 2). המסקנה המנוסחת: עבור טיסה לכל יעד שאינו קרוב, טכנולוגיית הרקטות הנוכחית אינה מספיקה.

מוצג מושג הדחף הסגולי (Isp), הנמדד בשניות, ומודגש שדחף סגולי גבוה מלווה ביעילות אנרגטית נמוכה. בטבלה 1 נקראים בבירור רק חלק מהערכים: 421 שניות לשלבים השני והשלישי של סטורן 5, 255 שניות לרקטת דלק מוצק, 542 שניות ל"רקטה הכימית הטובה ביותר שנוסתה" ו-850 שניות לרקטה גרעינית תרמית. אחר כך מוצגת משוואת הרקטה של ציולקובסקי.

תת-פרק השוואתי מתאר את נחיר לאבאל (Laval), שהופך אנרגיית לחץ לאנרגיה קינטית ומאיץ את הזרימה למהירות על-קולית, ואשר יכול לשמש גם רקטות היתוך המחממות חומר הנעה נוזלי. מנועי יונים מגיעים לפי המסמך לדחף סגולי של כ-3,000 שניות. המנוע VASIMR של חברת Ad Astra מוובסטר שבטקסס מצוטט כמגיע ל-5,000 שניות, לעומת כ-3,300 שניות למנועי יונים רגילים.

תת-הפרק על מיגון מקרינה מציג נתונים: מנה שנתית ממוצעת בארצות הברית של כ-3.5 מיליסיוורט (2.5 מרקע טבעי ועוד 1.0 ממקורות כמו צילומי שיניים וטיסות), לעומת כ-250 מיליסיוורט בשנה בחלל. מנה חריפה של 2,000 מיליסיוורט גורמת לבעיות רפואיות משמעותיות, ו-5,000 בדרך כלל קטלנית. נמנים ארבעה סוגי קרינה שיש למגן מפניהם: קרני גמא, חלקיקי בטא, נייטרונים וחלקיקים טעונים כבדים. עלות שיגור לחלל מוערכת בכ-10,000 דולר לליברה, ולכן מיגון עופרת יקר; הפתרון הפשוט שהמסמך מציע הוא היתוך שאינו מפיק נייטרונים.

הפרק מסתיים בפרק משנה על רקטות ביקוע. ביקוע של אורניום-235 משחרר כ-200 MeV לכל גרעין, כ-11% מכך הולכים לנייטרינו ואובדים. בניסויי NERVA, לפי המסמך, נפלטו לפחות פעם אחת פיסות חומר רדיואקטיבי על פני אזור קטן באתר הניסויים, ונאספו ידנית. מתוארים שני תכנונים קלאסיים לחללית ביקוע: מימן נוזלי שעובר דרך הכור ומשמש גם מגן בין הכור לצוות, וכור שמפיק חשמל למנוע יונים. כדוגמה לסיכון מצוין הלוויין הסובייטי קוסמוס 954, שהתרסק עם כור על הסיפון באזור הארקטי של קנדה ב-24 בינואר 1978; לפי המסמך עלות הניקוי לממשלת קנדה עלתה על 6 מיליון דולר, ומחציתה הוחזרה בידי ברית המועצות.

פרק 2: תכנון רקטת היתוך

הפרק פותח בתגובת דאוטריום-טריטיום: 17.6 MeV המתחלקים בין נייטרון (14.1 MeV) לגרעין הליום (3.5 MeV). הנייטרון חודר עמוק לעופרת או לפלדה, ואילו גרעין ההליום נבלע מהר. כדי ללכוד את האנרגיה של היונים מוצע מחולל מגנטו-הידרודינמי (MHD), שמסיט יונים טעונים בשדה מגנטי אל אלקטרודות ומפיק זרם חשמלי ישירות (איור 5). המסמך מדגיש שבעיות ההצתה, הבקרה וההתמדה של תגובת ההיתוך טרם נפתרו.

לפי הנתונים בפרק, תגובת D-T נעשית סבירה באנרגיה של כ-5 keV, שהמסמך מתרגם לכ-10 מיליון קלווין; שתי תגובות D-D סבירות ב-10 keV, ו-D-He3 ב-30 keV. מוזכר תכנון פצצת המימן של אדוארד טלר וסטניסלב עולם, ומודגש שאף שיטה לא הגיעה עדיין ל"נקודת איזון" (break even), שבה ההיתוך מפיק יותר אנרגיה מזו שנדרשה להצתתו.

המסמך סוקר שיטות הצתה: כליאה כבידתית (כמו בכוכבים; כוכב העשוי כולו דאוטריום היה צריך לפחות מסה של צדק), כליאה מגנטית בטוקמק, וכליאה אינרציאלית. כדוגמה לכליאה אינרציאלית מתואר מתקן ההצתה הלאומי (National Ignition Facility) בליברמור: תא ואקום שקוטרו 10 מטרים ומשקלו 287,000 ליברות, גליל מתכת (הולראום) ובו גלולה של 2 מ"מ, ולייזרים שמרכזים 4 מגה-ג'אול. פחות מ-10% מהאנרגיה מגיעים להולראום. עוד מוזכרים ה"פיוזור" של פרנסוורת'-הירש ומכשיר ה-Polywell, ומכשיר "מוקד פלזמה צפוף" (DPF), שלפי חישוב המסמך היה מפיק רק 280 ואט גם אם היה נורה 10 פעמים בשנייה וכל האנרגיה הייתה נלכדת. תחת הכותרת "היתוך מזורז מיואונים" מתוארת דווקא שיטה של החדרת דאוטריום לגבישי פלטינה, פלדיום וטיטניום בהקשר של סטיבן ג'ונס מאוניברסיטת יוטה בשנות ה-80, והמסמך קובע שתוצאותיה "גרועות מאוד". היתוך בועות (קוויטציה) הודגם במים כבדים ובאצטון מדוטרר, אך ביצועיו נמוכים.

הפרק מסיים בשלוש משפחות תכנון לחללית היתוך: פיצוצים גרעיניים פועמים מול לוח הדף או מפרש, כליאת פלזמה שחלקיקיה הטעונים משמשים ישירות להנעה, וחימום מימן נוזלי ופליטתו דרך נחיר לאבאל.

פרק 3: שיטות היתוך אנייטרוניות

לפי המסמך, יותר מ-80% מהאנרגיה של תגובות ההיתוך "הקלות" משתחררת בנייטרונים, שקשה למגן מפניהם ושאי אפשר להמיר לחשמל במחולל MHD או למקד לאלומת דחף. לכן נבחנות שיטות אנייטרוניות. הליום-3 נדיר בכדור הארץ, אף שעל פני הירח מוערכים לפי המסמך יותר ממיליון טונות שלו. בורון זמין, ו-80.1% מהבורון הטבעי הוא בורון-11.

ההשוואה בין השיטות נעשית לפי "קריטריון לוסון" שקבע ג'ון ד' לוסון (John D. Lawson) ב-1955: מכפלה של צפיפות הפלזמה, זמן כליאת האנרגיה והטמפרטורה, כשערך נמוך יותר מציין הצתה קלה יותר. כפי שהמספרים מופיעים במסמך: 34 ל-D-T, 0.43 ל-D-He3, 0.005 ל-p-Li6 ו-0.014 ל-p-B11. לעומת זאת, טמפרטורות היונים הנדרשות לשתי השיטות האחרונות הן 800 keV ו-300 keV, לעומת 50 keV ל-D-T. היתוך של פרוטון ובורון-11 מפיק שלושה חלקיקי אלפא ו-8.7 MeV (איור 10). ליתיום-6 מהווה 7.5% מהליתיום בכדור הארץ, ולפי המסמך ליתיום נכרה בסילבר פיק שבנבדה. הבעיה הנוספת היא קרינת בלימה (bremsstrahlung): קרני רנטגן שנפלטות כשאלקטרונים מהפלזמה פוגעים בדפנות התא, מקררות את הפלזמה ומקטינות את סיכויי ההיתוך. המסמך מזכיר שיטות מוצעות של הכוונת אלקטרונים ויונים באלקטרומגנטים כדי לצמצם אותה.

פרק 4: הנעת אנטי-חומר

הפרק מתאר מקורות לאנטי-חומר: פוזיטרונים שנוצרים מקרני גמא מעל 1.022 MeV, ואנטי-פרוטונים שבשילוב עם פוזיטרונים יוצרים אנטי-מימן, שנאגר בבקבוקים מגנטיים. לפי המסמך נאגרו עד 10 בחזקת 12 אנטי-פרוטונים במשך ימים (קריאה לא ודאית של המעריך). הדחף הסגולי היחסי (Isp/c) מוצג כ-1 לאיון אלקטרון-פוזיטרון, 0.60 לפרוטון-אנטי-פרוטון, 0.119 להיתוך ו-0.04 לביקוע. המסמך קובע שאנטי-חומר נחשב לדלק היחיד שעשוי להאיץ רקטות קרוב למהירות האור.

פרק 5: פרויקטים של הנעת היתוך

הפרק סוקר פרויקטים היסטוריים ומסחריים:

  • קונספט Discovery II של מרכז המחקר גלן של NASA (1987-2004), מבוסס כליאה מגנטית, להובלת מטען לצדק ולשבתאי במסע של 4 עד 6 חודשים.
  • פרויקט אוריון של General Atomics מסוף שנות ה-50: פיצוצים גרעיניים מול לוח הדף פלדה עם בולמי זעזועים, דחף סגולי מרבי של 100,000 שניות, ולפי המסמך מסע למאדים של 4 שבועות במקום 12 חודשים.
  • פרויקט דדלוס של האגודה הבין-כוכבית הבריטית (1973-1978), בהובלת אלן בונד: גשושית בלתי מאוישת לכוכב ברנרד, 5.9 שנות אור, במסע של 50 שנה ובמהירות של עד 12% ממהירות האור.
  • פרויקט לונגשוט של הצי האמריקאי ו-NASA, שהיה מגיע לאלפא קנטאורי בתוך 100 שנה במהירות ממוצעת של כ-0.5% ממהירות האור.
  • היתוך מזורז באנטי-חומר באוניברסיטת פנסילבניה סטייט בשנות ה-90, וקבוצת HOPE של NASA/MSFC, שהעריכה הגעה לצדק בכ-300 יום בהיתוך מטרה ממוגנטת.

ארבעה גופים מסחריים ומחקריים מתוארים בהרחבה. הראשון הוא חברת EMC2 מסנטה פה, ניו מקסיקו, של ד"ר רוברט באסארד (Robert Bussard), שעבודתה מומנה לפי המסמך בידי DARPA, NASA והצי האמריקאי. מנוע ה-QED שלו מבוסס על פיוזור פרנסוורת'-הירש: יונים של דאוטריום והליום-3 או בורון-11 מוזרקים לליבה, והחום והחלקיקים מחממים מימן שנפלט דרך נחיר לאבאל (איור 11). השני הוא צוות הקונספטים המתקדמים של סוכנות החלל האירופית (ESA), שעובד על כליאה מגנטית פתוחה במראות גז-דינמיות. השלישי הוא פרויקט משותף של JPL, רוקטדיין ורוקוול לכליאה אינרציאלית למשימה מאוישת למאדים: מטען של 100 טונות, מסת שיגור של 6,000 טונות ומסע של 100 יום. הרביעי הוא ה-Crossfire Fusor של ד"ר מואסיר פריירה (Moacir Ferreira), המשלב כליאה אלקטרוסטטית ומגנטית עם אלקטרומגנטים על-מוליכים; לפי המסמך, מכשיר זה היה מאפשר תיאורטית מסע לאלפא קנטאורי של 3 שנים בלבד.

פרק 6: צורכי מחקר ב-30 השנים הבאות

הפרק נפתח בציטוט של ארתור סי' קלארק מ-1961: "עידן האורניום קצר הימים יראה את שחר טיסות החלל; העידן שאחריו, עידן ההיתוך, יראה את התגשמותן". הוא מונה רשימה ארוכה של שיטות הנעה, מרקטות כימיות ומפרשי שמש ועד "הנעת גרביפוטונים של הים" ו"מקור אנרגיה של חור שחור", ומחלק את הדיון לארבעה סוגי משימות:

  • פני השטח עד מסלול נמוך (100 מייל): כ-30 מגה-ג'אול לקילוגרם. רקטות כימיות יישארו, ולצדן נבחנות מעלית חלל מצינוריות פחמן ומערכות לשלב יחיד למסלול (SSTO).
  • מסלול נמוך עד מאדים (34 עד 249 מיליון מייל): מנוע יונים מסוג Hall עם Isp של 8,000 שניות מפיק 2.5 ניוטון ודורש 140 קילוואט. לחללית במסת תחנת החלל (370 טונות) המסע יימשך לפחות 4 שנים. מסע של 30 יום, הנחשב מתאים כדי לצמצם חשיפה לקרינה, ידרוש 10,000 מנועים כאלה ו-1.36 ג'יגה-וואט. מנוע VX-200 בהספק 200 קילוואט מתוכנן לפי המסמך לניסוי בתחנת החלל ב-2011 או 2012. רקטת ה-NERVA הגדולה ביותר שנוסתה הפיקה 867 קילו-ניוטון, והפרויקט בוטל ב-1972.
  • מסלול נמוך עד ירחי צדק ושבתאי (460 עד 940 מיליון מייל): פרויקט פרומתאוס (2003-2005). לפי המסמך, הנעה גרעינית תרמית יכולה לשמש לחקר מערכת השמש ב-30 השנים הבאות בלי מכשולים מדעיים בלתי פתורים, ואילו הנעת היתוך פועמת היא אפשרות לטווח רחוק.
  • מסלול נמוך עד אלפא קנטאורי (4.22 שנות אור): נדרש דחף סגולי גבוה, האצה רציפה של עד 1g במחצית הדרך והאטה במחצית השנייה.

פרק 7: מסקנות

המסקנות קצרות: מבין טכנולוגיות ההיתוך האנייטרוני, להערכת המחבר להצעות של רוברט באסארד ועמיתיו יש הפיתוח המתקדם ביותר, אך כל תכנוני ההיתוך תלויים בהצתה שצורכת פחות אנרגיה ממה שהיא מפיקה, מכשול שמנע עד כה ייצור חשמל מסחרי מהיתוך. בניגוד למה שאפשר לצפות מכותרת המסמך, המסקנות קובעות שמנועי אנטי-חומר הם "טכנולוגיה מבטיחה יותר", משום שכבר קיימת טכניקה לאסוף ולאגור כמויות קטנות של אנטי-מימן; המכשולים הם ייצור בכמויות מסחריות והובלה בטוחה מכדור הארץ לחלל.

נספחים א-ה

נספח א מציג את משוואות הרקטה היחסותית. לפי איור 12, בחללית הנעה ב-86% ממהירות האור "השעון" רץ בחצי מהקצב של שעון בכדור הארץ.

נספח ב מחשב רקטת היתוך אנייטרוני. לפי המסמך, מערכת באסארד, המבוססת על היתוך מימן ובורון-11, מגיעה לדחף סגולי של 1,500 עד 6,000 שניות ודורשת 4.5 עד 8 ג'יגה-וואט; רק 0.078% מהמסה המומרת לאנרגיה הופכים לדחף. בתרחיש של מסע לפרוקסימה קנטאורי, אם הדלק מוגבל ל-50% מהמסה ההתחלתית, המהירות המרבית לכונן היתוך אידיאלי היא 8% ממהירות האור. מסע של 10 שנים יאפשר האצה של 0.20g, ובה הזמן בחללית עובר ב-72% מקצב הזמן בכדור הארץ. בהנחה של מערכת באסארד במשקל 14 טונות, חללית במסת תחנת החלל והאצה של 0.001g, המסע יימשך כ-127 שנה, המהירות המרבית תהיה 6.5% ממהירות האור, ו-85% מהמסה ההתחלתית יהיו דלק. החישוב נעשה בגיליון Mathcad המצורף. המסמך מונה שלושה אתגרי מחקר ל-20 עד 30 השנים הבאות: הצתה (היתוך p-B11 אמין הודגם לפי המסמך רק במעבדה, בלייזר פיקו-שנייה, בידי V. S. Belyaev ברוסיה ב-2005, ונדרשים 300 keV, כ-3.3 מיליארד מעלות), חומרים שיעמדו בחום ובקרינה, ואלקטרומגנטים של 10 טסלה.

נספח ג עוסק ברקטת אנטי-חומר. לפי הגיליון, האצה של 0.05g עד 43% ממהירות האור תקצר את המסע לפרוקסימה קנטאורי ל-18.5 שנים. מתוארים איון אלקטרון-פוזיטרון ואיון פרוטון-אנטי-פרוטון, שבו 40% מהפיונים ניטרליים ומתפרקים לקרינת גמא; מוזכר תכנון של רוברט פריסבי ואולריך ולטר עם תוספת טונגסטן לניצול החום. בצד ייצור האנטי-חומר מתוארות שלוש תוכניות ב"מפעל האנטי-חומר" של CERN: ASACUSA, ATHENA (שלפי המסמך יצרה עד 2002 כמות של 10 בחזקת 6 אטומי אנטי-מימן, קריאה לא ודאית של המעריך) ו-ATRAP, ועלות מוערכת של כ-65 מיליון דולר לגרם. בסוף הנספח מוצגת "תורת הקוונטים של הים" של בורקהרד הים (Burkhard Heim) והמשכה בידי ולטר דרשר ויוכם האוזר, המציעים הנעה בגרביפוטונים בלי פליטת מסה. המסמך מציין שיש מעט מאמרים שעברו ביקורת עמיתים על התאוריה ושפיזיקאים חלוקים עליה, אך ממליץ לעקוב אחר העבודה הזאת.

נספח ד הוא גיליון החישוב עצמו ("Relativistic Rocket Worksheet"), המניח מטען במסת תחנת החלל, 370,000 ק"ג עם צוות של 6, והאצה של 1g במחצית הדרך. נספח ה כולל 28 הערות שוליים, בהן מאמרים של באסארד ול' ו' ג'יימסון (L. W. Jameson) בכנסי AIAA, ספרי לימוד בהנדסה גרעינית, מסמך של משרד האנרגיה על תולדות אתר הניסויים בנבדה, וכמה ערכי ויקיפדיה ודפי אינטרנט שנשלפו ביולי ובאוגוסט 2010.

פרטים בולטים

  • המסמך עוסק בהנעת היתוך אנייטרוני, אך פרק המסקנות קובע שהנעת אנטי-חומר היא הטכנולוגיה המבטיחה יותר.
  • לפי חישוב המסמך, חללית במסת תחנת החלל עם מנוע באסארד של 14 טונות ובהאצה של 0.001g תגיע לפרוקסימה קנטאורי בתוך כ-127 שנה, כש-85% ממסתה דלק.
  • בניסויי NERVA בנבדה נפלטו לפחות פעם אחת פיסות חומר רדיואקטיבי שנאספו ידנית.
  • מסע של 30 יום למאדים במנועי Hall ידרוש לפי המסמך 10,000 מנועים ו-1.36 ג'יגה-וואט, מעט יותר מכור יחיד בתחנת הכוח הגרעינית סן אונופרה.
  • היתוך p-B11 אמין הודגם לפי המסמך רק פעם אחת במעבדה, ברוסיה ב-2005.
  • עבודתו של רוברט באסארד בחברת EMC2 מומנה לפי המסמך בידי DARPA, NASA והצי האמריקאי.
  • המסמך מזכיר גם רעיונות ספקולטיביים, כמו הנעת גרביפוטונים לפי תורת הים ו"מקור אנרגיה של חור שחור", ומציין שהתורה שנויה במחלוקת בין פיזיקאים.

מה לא נמצא במסמך

  • שם המחבר ושם מנהל התוכנית מוחלפים בכינויים "AAP Person 83" ו-"AAP Person 1"; חלק מכתובת הפנייה ב-DIA אינו קריא בסריקה.
  • רוב הערכים בטבלאות 1, 2 ו-3 (דחף סגולי, מסות חלקיקים) והמשוואות עצמן לא נקלטו בסריקה; גם גיליון Mathcad (איור 15 ונספח ד) קריא רק בחלקו.
  • התאריך המדויק של המסמך אינו מופיע בטקסט; עמוד השער מציין רק את שנת הכספים 2010, וההערות מפנות למקורות שנשלפו עד אוגוסט 2010. התאריך 1 בנובמבר 2010 לקוח מהנתונים באתר war.gov.
  • יש במסמך אי-התאמות פנימיות שלא יושבו: בפרק 3 נכתב שהיתוך D-T דורש 50 keV, ובנספח ב 66 keV (730 מיליון מעלות); בנספח ב נכתב שהאנרגיה המופקת מהיתוך D-T "עדיין עולה" על אנרגיית ההצתה, בניגוד לנאמר בפרק 2 שאף שיטה לא הגיעה לנקודת איזון; ובמקום אחד נכתב "U-355" במקום U-235. גם שם המנוע VASIMR מופיע בכמה איותים.
  • המסמך אינו עוסק בתופעות אוויריות לא מזוהות או בתצפיות כלשהן, ואינו מסביר את הקשר בין הנושא לבין התוכנית.

מונחים

  • DIRD: מסמך עזר מודיעיני ביטחוני (Defense Intelligence Reference Document), פורמט של DIA.
  • היתוך אנייטרוני: היתוך גרעיני שרוב האנרגיה שלו משתחררת בחלקיקים טעונים ולא בנייטרונים.
  • דחף סגולי (Isp): מדד ליעילות מנוע רקטי, תנע ליחידת משקל של חומר הנעה, בשניות.
  • קריטריון לוסון: מדד לתנאים הנדרשים להצתת היתוך, המשלב צפיפות, זמן כליאה וטמפרטורה.
  • קרינת בלימה (bremsstrahlung): קרני רנטגן הנפלטות מאלקטרונים שנבלמים, וגורמות לאובדן חום בפלזמה.
  • NERVA: מנוע גרעיני לשימוש ברכב רקטי, מסדרת רקטות הביקוע של פרויקט רובר.

// תוכן המסמך - תרגום

תרגום עברי של כ-3,000 התווים הראשונים מתוך ה-OCR.

הנעה באמצעות היתוך אנויטרוני
מסמך העזר המודיעיני הביטחוני (DIRD) מספק מידע עזר סמכותי, שאינו מהותי, הנוגע לנושאים או לשיטות עבודה מודיעיניים.
הוכן על ידי:
אגף התרעה טכנולוגית (DWO-4)
משרד ההתרעה הביטחוני
מנהלת הניתוח
סוכנות המודיעין הביטחוני (DIA)
מחבר:
AAP Person 83

הערה מנהלית
אזהרת זכויות יוצרים: אין היתר להפצה נוספת של התצלומים בפרסום זה.
מוצר זה הוא אחד מסדרת דוחות טכנולוגיה מתקדמת שהופקו בשנת הכספים 2010 במסגרת תוכנית יישומי מערכות נשק תעופתיות-חלליות מתקדמות (AAWSA) של משרד ההתרעה הביטחוני בסוכנות המודיעין הביטחוני. הערות או שאלות הנוגעות למסמך זה יש להפנות אל AAP Person 1, מנהל תוכנית AAWSA, סוכנות המודיעין הביטחוני, לידי: JUIAF - DI/DWO-3, בניין 6000, וושינגטון די.סי. 20340-5100.

תוכן העניינים
השוואת הדחף הסגולי של תכנוני רקטות שונים - 5
פרק 5: פרויקטים של הנעה באמצעות היתוך אנויטרוני - 21
פרק 6: השערות על צורכי המחקר ב-30 השנים הבאות - 25
ממסלול לווייני נמוך (LEO) לירחי צדק ושבתאי (460 עד 940 מיליון מייל) - 28
ממסלול לווייני נמוך (LEO) לאלפא קנטאורי (4.22 שנות אור, או 24.8 טריליון מייל) - 28
איורים
איור 2. יחס המסה עולה ככל שעצמים מתקרבים למהירות האור - 2
איור 3. מגן קרינה כדורי המקיף מקור נקודתי - 8
איור 5. תכנון סכמטי של מחולל מגנטו-הידרודינמי (MHD) - 13
איור 6. היתוך גרעיני של דאוטריום וטריטיום - 14
איור 8. אנרגיות הצתת היתוך עבור D-T, ‏D-D ו-D-He3 - 15
איור 10. היתוך של מימן-1 ובורון-11 מפיק 3 חלקיקי אלפא - 19
איור 12. התארכות הזמן במהירויות יחסותיות - 31
איור 13. המהירות המרבית הניתנת להשגה כפונקציה של צריכת הדלק - 33
איור 14. תאוצה ויחס "שעון" הרקטה כפונקציה של זמן המשימה על כדור הארץ - 33
איור 15. גיליון אלקטרוני למשימה לדוגמה לאלפא קנטאורי - 34

הנעה באמצעות היתוך אנויטרוני
מבוא
חקר החלל מוגבל על ידי טכנולוגיית ההנעה הקיימת. עד כה שימשו רקטות כימיות כדי להגיע למסלול לווייני נמוך, לירח ולאזורים החיצוניים של מערכת השמש. רקטות כימיות יכולות להשתמש בדלק מוצק או נוזלי. בלי קשר לסוג הדלק, תכנונן דומה לזה המוצג באיור 1. חמצן משולב עם מימן או עם דלק פחמימני בתא בעירה, שבו טמפרטורות ולחצים גבוהים גורמים לפליטת גזי השריפה דרך נחיר על-קולי כדי לספק דחף לרקטה. התנע של הדלק הנפלט דרך הנחיר מספק את הכוח, או הדחף, המאיץ את הרקטה קדימה.
יש וריאציות רבות של רקטות כימיות, אך כולן סובלות…

+ // המקור באנגלית OCR גולמי. פתח להשוואה / העמקה.

// Excerpt (first ~3,000 chars)

Aneutronic Fusion Propulsion
The Defense Intelligence Reference Document provides nonsubstantive but
authoritative reference information related to intelli ence to ics or methodolo ies.
Prepared by:
Technology Warning Division (DW0-4)
Defense Warning Office
Directorate for Analysis
Defense Intelligence Agency
Author:
AAP Person 83
Administrative Notes:
(U) COPYRIGHT WARNING: Further dissemination of the photographs in this publication is not
authorized.
This product is one in a series of advanced technology reports produced in FY 2010 under the Defense
Intelligence Agency, Defense Warning Office's Advanced Aerospace Weapon System Applications....--.......
(AAWSA) Program. Comments or questions pertaining to this document should be addressed to (
IAAP Person 1
j AAWSA Program Manager, Defense Intelligence Agency, ATTN: JUIAF - DI/DWb-3,i'-
•
"'Bfclg 6000, Washington, DC 20340-5100.

Contents
Comparison of Specific Impulse for Various Rocket Designs .............................. 5
Chapter 5: Aneutronic Fusion Propulsion Projects............................................... 21
Chapter 6: Speculation on Research Needs Over the Next 30 Years ..................... 25
ii

LEO to the Moons of Jupiter and Saturn (460 to 940 million miles) .................. 28
LEO to Alpha Centauri (4.22 light-years or 24.8 trillion miles) ......................... 28
Figures
Figure 2. Mass Ratio Increases as Objects Approach Speed of Light ................ 2
Figure 3. Spherical Radiation Shield Surrounding Point Source ....................... 8
Figure 5. Schematic Design of a Magnetohydrodynamic (MHD) Generator ..... 13
Figure 6. Nuclear Fusion of Deuterium and Tritium ....................................... 14
Figure 8. Fusion Ignition Energies for D-T, D-D, and D-He3 ........................... 15
Figure 10. Fusion of Hydrogen-1 and Boron-11 Produces 3 Alpha Particles .. 19
Figure 12. Time Dilation at Relativistic Velocities .......................................... 31
Figure 13. Maximum Achievable Velocity Versus Fuel Usage ......................... 33
Figure 14. Acceleration and Rocket "Clock" Ratio Vs Mission Time on Earth .. 33
Figure 15. Spreadsheet for Sample Mission to Alpha Centauri........................34
iii

Aneutronic Fusion Propulsion
Introduction
Space exploration is limited by existing propulsion technology. Up to now, chemical
rockets have been used to reach low-Earth orbit, the Moon, and the outer regions of the
solar system. Chemical rockets can use either solid or liquid fuel. Regardless of the
type of fuel, their design is similar to that shown in Figure 1. Oxygen is combined with
hydrogen or a hydrocarbon fuel in a combustion chamber where high temperatures and
pressures cause the exhaust to be ejected through a supersonic nozzle to provide
thrust to the rocket. The momentum of the fuel ejected through the nozzle provides
the force or thrust that accelerates the rocket forward.
There are many variations of chemical rockets, but they all suffe…

// עוד ממהדורה 06

חזרה לארכיון הורדה מאתר המקור ↗