NASA pri skúmaní misií, ktoré nás zavedú späť na Mesiac, na Mars a za ňu, skúma množstvo hnacích konceptov novej generácie. Zatiaľ čo existujúce koncepty majú svoje výhody - chemické rakety majú vysokú hustotu energie a iónové motory sú veľmi efektívne z hľadiska spotreby paliva - naše nádeje do budúcnosti závisia od nájdenia alternatív, ktoré kombinujú účinnosť a výkon.
Za týmto účelom vedci z Marshall Space Flight Center NASA opäť hľadajú vývoj jadrových rakiet. V rámci programu na zmenu hry NASA by sa v rámci projektu Jadrový termálny pohon (NTP) malo vytvoriť vysoko efektívne kozmické loď, ktorá by bola schopná používať menej paliva na dodávanie ťažkého užitočného zaťaženia na vzdialené planéty av relatívne krátkom čase. ,
Ako Sonny Mitchell, projekt projektu NTP v Marshall Space Flight Center NASA, uviedol v nedávnom tlačovom vyhlásení agentúry NASA:
„Keď sa tlačíme do slnečnej sústavy, jadrový pohon môže ponúknuť jedinú skutočne realizovateľnú technologickú alternatívu na rozšírenie ľudského dosahu na povrch Marsu a na svet mimo neho. Sme nadšení, že pracujeme na technológiách, ktoré by mohli otvoriť hlboký priestor na skúmanie ľudí. “
Aby to bolo možné dosiahnuť, NASA vstúpila do partnerstva s BWX Technologies (BWXT), energetickou a technologickou spoločnosťou so sídlom vo Virgínii, ktorá je popredným dodávateľom jadrových komponentov a paliva pre vládu USA. S cieľom pomôcť NASA pri vývoji potrebných reaktorov, ktoré by podporovali možné budúce misie s posádkou na Mars, získala dcérska spoločnosť spoločnosti (BWXT Nuclear Energy, Inc.) trojročnú zmluvu v hodnote 18,8 milióna dolárov.
Počas týchto troch rokov, v ktorých budú pracovať s NASA, spoločnosť BWXT poskytne technické a programové údaje potrebné na implementáciu technológie NTP. Bude ich tvoriť výroba a testovanie prototypov palivových článkov a pomoc NASA pri riešení prípadných licenčných a regulačných požiadaviek týkajúcich sa jadrových zbraní. BWXT bude tiež pomáhať projektantom NASA pri riešení problémov uskutočniteľnosti a za primeranú cenu s ich programom NTP.
Ako Rex D. Geveden, prezident a generálny riaditeľ spoločnosti BWXT, povedal o dohode:
„BWXT je veľmi potešené, že s NASA spolupracujeme na tomto vzrušujúcom programe jadrového priestoru na podporu misie Mars. Máme jedinečnú kvalifikáciu na navrhovanie, vývoj a výrobu reaktora a paliva pre kozmickú loď s jadrovým pohonom. Toto je vhodná doba na to, aby sme svoje schopnosti presunuli na vesmírny trh, kde vidíme možnosti dlhodobého rastu v oblasti jadrového pohonu a jadrovej povrchovej energie. “
V rakete NTP sa uránové alebo deutériové reakcie používajú na zahrievanie kvapalného vodíka vo vnútri reaktora a premieňajú ho na ionizovaný plynný vodík (plazma), ktorý sa potom vedie cez dýzu rakety na generovanie ťahu. Druhý možný spôsob, známy ako jadrový elektrický pohon (NEC), zahŕňa rovnaký základný reaktor, ktorý premieňa svoje teplo a energiu na elektrickú energiu, ktorá potom poháňa elektrický motor.
V obidvoch prípadoch sa raketa spolieha na jadrové štiepenie, ktoré vytvára skôr pohon než chemické pohonné látky, čo bolo doteraz základom agentúry NASA a všetkých ostatných vesmírnych agentúr. V porovnaní s touto tradičnou formou pohonu ponúkajú oba typy jadrových motorov množstvo výhod. Prvým a najzreteľnejším je takmer neobmedzená hustota energie, ktorú ponúka v porovnaní s raketovým palivom.
Tým by sa znížilo celkové množstvo potrebnej pohonnej látky, čím by sa znížila hmotnosť pri rozjazde a náklady na jednotlivé misie. Silnejší jadrový motor by znamenal skrátenie doby cesty. NASA už odhaduje, že systém NTP by mohol uskutočniť cestu na Mars na štyri mesiace namiesto šiestich, čo by znížilo množstvo žiarenia, ktorému by boli astronauti vystavení počas svojej cesty.
Aby sme boli spravodliví, koncept využívania jadrových rakiet na skúmanie vesmíru nie je nový. NASA v skutočnosti preskúmala možnosť jadrového pohonu v rámci Úradu pre vesmírny jadrový pohon. V skutočnosti v rokoch 1959 až 1972 SNPO vykonala 23 reaktorových testov na vývojovej stanici jadrových rakiet v testovacom mieste AEC v Nevade v Jackass Flats v Nevade.
V roku 1963 SNPO vytvorila aj program Jadrový motor pre aplikácie raketových vozidiel (NERVA) na vývoj jadrového a tepelného pohonu pre posádku s veľkým dosahom na Mesiac a medziplanetárny priestor. To viedlo k vytvoreniu jadrového tepelného motora NRX / XE, ktorý SNPO osvedčil ako spĺňajúci požiadavky na misiu s posádkou na Mars.
Sovietsky zväz uskutočnil podobné štúdie v 60. rokoch a dúfal, že ich využijú na horných stupňoch svojej rakety N-1. Napriek tomuto úsiliu nikdy nenastúpili žiadne jadrové rakety kvôli kombinácii rozpočtových škrtov, straty verejného záujmu a všeobecného zrušenia vesmírnej rasy po ukončení programu Apollo.
Ale vzhľadom na súčasný záujem o prieskum vesmíru a ambicióznu misiu navrhnutú pre Mars a za hranicami sa zdá, že jadrové rakety môžu konečne vidieť službu. Jednou z populárnych myšlienok, ktorá sa zvažuje, je viacstupňová raketa, ktorá by sa spoliehala na jadrový motor aj na konvenčné rakety - koncept známy ako „bimodálna kozmická loď“. Hlavným navrhovateľom tejto myšlienky je Dr. Michael G. Houts z NASA Marshall Space Flight Center.
V roku 2014 Dr. Houts usporiadal prezentáciu, v ktorej načrtol, ako bimodálne rakety (a iné jadrové koncepty) predstavujú „technológie meniace hru pre vesmírny prieskum“. Ako príklad vysvetlil, ako môže byť vesmírny raketový systém (SLS) - kľúčová technológia v posádke navrhovanej misie NASA na Mars - vybavený chemickou raketou v dolnej časti a jadrovo-tepelným motorom v hornej časti.
V tomto usporiadaní by jadrový motor zostal „studený“, kým raketa nedosiahla obežnú dráhu, v tomto okamihu by sa nasadil horný stupeň a reaktor by sa aktivoval, aby sa dosiahol ťah. Medzi ďalšie príklady uvedené v správe patria satelity s dlhým dosahom, ktoré by mohli skúmať Vonkajší slnečný systém a Kuiperov pás a rýchlu a efektívnu prepravu misií s posádkou v celej slnečnej sústave.
Očakáva sa, že nová zmluva spoločnosti bude trvať do 30. septembra 2019. V tom čase bude projekt jadrovej tepelnej pohony určovať uskutočniteľnosť použitia nízko obohateného uránového paliva. Potom projekt strávi rok testovaním a zdokonaľovaním svojej schopnosti vyrábať potrebné palivové články. Ak všetko pôjde dobre, môžeme očakávať, že NASA „Journey to Mars“ môže obsahovať len niektoré jadrové motory!
