Ve snaze o mise, které nás zavedou zpět na Měsíc, na Mars a dále, NASA zkoumá řadu konceptů pohonu nové generace. Zatímco stávající koncepce mají své výhody – chemické rakety mají vysokou hustotu energie a iontové motory jsou velmi úsporné – naše naděje do budoucna závisí na tom, že najdeme alternativy, které kombinují účinnost a výkon.
Za tímto účelem se výzkumníci z Marshall Space Flight Center NASA znovu snaží vyvinout jaderné rakety . Jako součást NASA Program vývoje změny hry Projekt Nuclear Thermal Propulsion (NTP) by viděl vytvoření vysoce účinné kosmické lodi, která by byla schopna spotřebovávat méně paliva k přepravě těžkého nákladu na vzdálené planety a v relativně krátkém čase.
Jak uvedl Sonny Mitchell, projekt projektu NTP v Marshall Space Flight Center NASA, nedávno v NASA tiskové prohlášení :
„Jak se dostáváme do sluneční soustavy, jaderný pohon může nabídnout jedinou skutečně životaschopnou technologickou možnost, jak rozšířit lidský dosah na povrch Marsu a do světů za ním. Jsme nadšeni, že pracujeme na technologiích, které by mohly otevřít hluboký prostor pro lidský průzkum.'
Jaderné reaktory (jako je zde na obrázku) zvažuje Marshall Space Flight Center NASA pro možné budoucí mise. Kredit: NASA
Aby toho dosáhla, NASA uzavřela partnerství s Technologie BWX (BWXT), energetická a technologická společnost se sídlem ve Virginii, která je předním dodavatelem jaderných komponent a paliva pro vládu USA. Aby pomohla NASA při vývoji nezbytných reaktorů, které by podpořily možné budoucí mise s posádkou na Mars, získala dceřiná společnost společnosti (BWXT Nuclear Energy, Inc.) tříletý kontrakt v hodnotě 18,8 milionů dolarů.
Během těchto tří let, kdy budou spolupracovat s NASA, BWXT poskytne technická a programová data potřebná k implementaci technologie NTP. To se bude skládat z výroby a testování prototypových palivových článků a pomoci NASA vyřešit jakékoli jaderné licenční a regulační požadavky. BWXT také pomůže plánovačům NASA při řešení problémů proveditelnosti a dostupnosti jejich programu NTP.
Jak řekl Rex D. Geveden, prezident a generální ředitel BWXT, řekl o dohodě :
„BWXT je nesmírně potěšeno, že může spolupracovat s NASA na tomto vzrušujícím jaderném vesmírném programu na podporu mise na Mars. Jsme jedinečně kvalifikovaní navrhovat, vyvíjet a vyrábět reaktor a palivo pro kosmickou loď s jaderným pohonem. Toto je vhodná doba pro převedení našich schopností na vesmírný trh, kde vidíme příležitosti dlouhodobého růstu v jaderném pohonu a jaderné povrchové energii.
V raketě NTP se reakce uranu nebo deuteria používají k ohřevu kapalného vodíku uvnitř reaktoru, který se přeměňuje na plynný ionizovaný vodík (plazma), který je pak veden tryskou rakety a vytváří tah. Druhá možná metoda, známá jako jaderný elektrický pohon (NEC), zahrnuje stejný základní reaktor přeměňující své teplo a energii na elektrickou energii, která pak pohání elektrický motor.
Umělecký koncept bimodální jaderné termální rakety na nízké oběžné dráze Země. Kredit: NASA
V obou případech se raketa spoléhá na jaderné štěpení, aby generovala pohon spíše než chemické pohonné látky, což bylo doposud hlavní oporou NASA a všech ostatních vesmírných agentur. Ve srovnání s touto tradiční formou pohonu nabízí oba typy jaderných motorů řadu výhod. První a nejzřetelnější je prakticky neomezená hustota energie, kterou nabízí ve srovnání s raketovým palivem.
To by snížilo celkové množství potřebné pohonné hmoty, čímž by se snížila hmotnost startu a náklady na jednotlivé mise. Výkonnější jaderný motor by znamenal zkrácení doby jízdy. NASA již odhadla, že systém NTP by mohl cestu na Mars provést na čtyři měsíce namísto šesti, což by snížilo množství záření, kterému by byli astronauti vystaveni během své cesty.
Abychom byli spravedliví, koncept použití jaderné rakety prozkoumat vesmír není nic nového. Ve skutečnosti NASA rozsáhle prozkoumala možnost jaderného pohonu v rámci úřadu Space Nuclear Propulsion Office. Ve skutečnosti mezi lety 1959 a 1972 SNPO provedlo 23 testů reaktoru v Stanice pro vývoj jaderných raket na testovacím místě AEC v Nevadě v Jackass Flats v Nevadě.
V roce 1963 také SNPO vytvořilo Jaderný motor pro aplikace raketových vozidel (NERVA) program na vývoj jaderně-tepelného pohonu pro dálkové mise s posádkou na Měsíc a do meziplanetárního prostoru. To vedlo k vytvoření NRX/XE, jaderně-tepelného motoru, který SNPO certifikoval jako splňující požadavky pro posádkovou misi na Mars.
Umělcův koncept bimodální jaderné rakety, která se zpomaluje, aby vytvořila oběžnou dráhu kolem Marsu. Kredit: NASA
Sovětský svaz provedl podobné studie během 60. let v naději, že je použije na horních stupních své rakety N-1. Navzdory tomuto úsilí žádná jaderná raketa nikdy nevstoupila do služby, a to kvůli kombinaci rozpočtových škrtů, ztrátě veřejného zájmu a všeobecnému ukončení vesmírných závodů po Program Apollo byla kompletní.
Ale vzhledem k současnému zájmu o průzkum vesmíru a ambiciózní misi navrhované na Mars a mimo něj se zdá, že by se jaderné rakety mohly konečně dočkat služby. Jedním z populárních nápadů, o kterých se uvažuje, je vícestupňová raketa, která by se spoléhala na jaderný motor i konvenční trysky – koncept známý jako „bimodální kosmická loď“. Hlavním zastáncem této myšlenky je Dr. Michael G. Houts z NASA Marshall Space Flight Center.
V roce 2014 provedl Dr. Houts a prezentace popisující, jak bimodální rakety (a další jaderné koncepty) představovaly „technologie, které mění hru pro výzkum vesmíru“. Jako příklad vysvětlil, jak Space Launch System (SLS) – klíčová technologie v navrhované misi NASA na Mars s posádkou – by mohla být vybavena chemickou raketou na spodním stupni a jaderně-tepelným motorem na horním stupni.
V tomto nastavení by jaderný motor zůstal „studený“, dokud by raketa nedosáhla oběžné dráhy, v tomto okamžiku by byl rozmístěn horní stupeň a reaktor by byl aktivován, aby generoval tah. Další příklady citované ve zprávě zahrnují družice dlouhého dosahu, které by mohly prozkoumat vnější sluneční soustavu a Kuiperův pás a rychlou a efektivní dopravu pro mise s lidskou posádkou v celé sluneční soustavě.
Očekává se, že nová smlouva společnosti bude uzavřena do 30. září 2019. V té době projekt Nuclear Thermal Propulsion určí proveditelnost použití paliva s nízkým obsahem uranu. Poté bude projekt strávit rok testováním a zdokonalováním schopnosti vyrábět potřebné palivové články. Pokud vše půjde dobře, můžeme očekávat, že „Cesta na Mars“ NASA může obsahovat jen některé jaderné motory!
Další čtení: NASA , Zprávy BWXT