În desfășurarea misiunilor care ne vor duce înapoi pe Lună, pe Marte și nu numai, NASA a explorat o serie de concepte de propulsie de generație următoare. În timp ce conceptele existente au avantajele lor - rachetele chimice au o densitate energetică ridicată, iar motoarele cu ioni sunt foarte eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil - speranțele noastre pentru viitorul balamal vor găsi alternative care să combine eficiența și puterea.
În acest scop, cercetătorii de la Marshall Space Flight Center din NASA încearcă din nou să dezvolte rachete nucleare. În cadrul programului de dezvoltare a schimbării jocului NASA, proiectul Nuclear Thermal Propulsion (NTP) ar vedea crearea unor nave spațiale cu eficiență ridicată, care să fie capabile să utilizeze mai puțin combustibil pentru a livra sarcini utile grele pe planetele îndepărtate și într-un timp relativ scurt. .
Așa cum a spus Sonny Mitchell, proiectul proiectului NTP de la Marshall Space Flight Center al NASA, într-o declarație recentă a presei NASA:
„Pe măsură ce ieșim în sistemul solar, propulsia nucleară poate oferi singura opțiune tehnologică cu adevărat viabilă de a extinde acoperirea umană pe suprafața lui Marte și în lumile de dincolo. Suntem încântați să lucrăm la tehnologii care pot deschide un spațiu profund pentru explorarea umană. ”
Pentru a vedea acest lucru, NASA a încheiat un parteneriat cu BWX Technologies (BWXT), o companie din domeniul energiei și tehnologiei din Virginia, care este un furnizor principal de componente nucleare și combustibil pentru guvernul american. Pentru a ajuta NASA să dezvolte reactoarele necesare care să susțină posibile viitoare misiuni de echipaj pe Marte, filialei companiei (BWXT Nuclear Energy, Inc.) au primit un contract pe trei ani în valoare de 18,8 milioane dolari.
În acești trei ani în care vor lucra cu NASA, BWXT va furniza datele tehnice și programatice necesare implementării tehnologiei NTP. Acest lucru va consta în fabricarea și testarea elementelor de combustibil pentru prototipuri și ajută NASA să rezolve orice cerințe de autorizare nucleară și reglementare. BWXT va ajuta, de asemenea, planificatorii NASA în abordarea problemelor fezabilității și în mod accesibil cu programul lor NTP.
După cum a declarat Rex D. Geveden, președintele și directorul executiv al BWXT, a declarat despre acord:
„BWXT este extrem de încântat să lucreze cu NASA la acest interesant program spațial nuclear în sprijinul misiunii Marte. Suntem calificați în mod unic pentru proiectarea, dezvoltarea și fabricarea reactorului și a combustibilului pentru o navă spațială cu energie nucleară. Acesta este un moment oportun pentru a pivota capacitățile noastre pe piața spațială, unde vedem oportunități de creștere pe termen lung în propulsie nucleară și energie nucleară de suprafață. "
Într-o rachetă NTP, reacțiile de uraniu sau deuteriu sunt utilizate pentru a încălzi hidrogenul lichid în interiorul unui reactor, transformându-l în gaz de hidrogen ionizat (plasmă), care este apoi canalizat printr-o duză de rachetă pentru a genera o împingere. O a doua metodă posibilă, cunoscută sub numele de Nuclear Electric Propulsion (NEC), implică același reactor de bază și-a transformat căldura și energia în energie electrică care alimentează apoi un motor electric.
În ambele cazuri, racheta se bazează pe fisiunea nucleară pentru a genera propulsie mai degrabă decât propulsoare chimice, care a fost până acum baza NASA și a tuturor celorlalte agenții spațiale. În comparație cu această formă tradițională de propulsie, ambele tipuri de motoare nucleare oferă o serie de avantaje. Primul și cel mai evident este densitatea de energie practic nelimitată pe care o oferă în comparație cu rachetele.
Aceasta ar reduce cantitatea totală de propulsor necesar, reducând astfel greutatea lansării și costurile misiunilor individuale. Un motor nuclear mai puternic ar însemna durate reduse ale călătoriei. Deja, NASA a estimat că un sistem NTP ar putea face călătoria către Marte la patru luni în loc de șase, ceea ce ar reduce cantitatea de radiații la care astronauții ar fi expuși în cursul călătoriei lor.
Pentru a fi corect, conceptul de a folosi rachete nucleare pentru a explora Universul nu este nou. De fapt, NASA a explorat posibilitatea propulsiei nucleare pe larg în cadrul Oficiului Spațial de Propulsie Nucleară. De fapt, între 1959 și 1972, SNPO a efectuat 23 de teste de reactor la stația de dezvoltare a rachetelor nucleare de pe site-ul de testare al AEC din Neec, în Jackass Flats, Nevada.
În 1963, SNPO a creat, de asemenea, programul Nuclear Engine for Rocket Vehicle Applications (NERVA) pentru a dezvolta propulsie nucleo-termică pentru misiunea cu echipaj de lungă durată pe Lună și spațiul interplanetar. Aceasta a dus la crearea NRX / XE, un motor nuclear-termic pe care SNPO a certificat-o că a îndeplinit cerințele pentru o misiune echipată pe Marte.
Uniunea Sovietică a efectuat studii similare în anii '60, în speranța de a le folosi pe treptele superioare ale rachetei N-1. În ciuda acestor eforturi, nicio rachetă nucleară nu a intrat niciodată în serviciu, din cauza unei combinații de reduceri bugetare, pierdere a interesului public și o lichidare generală a cursei spațiale după finalizarea programului Apollo.
Dar, având în vedere interesul actual pentru explorarea spațiului și misiunea ambițioasă propusă lui Marte și nu numai, se pare că rachetele nucleare vor putea vedea în sfârșit serviciul. O idee populară care este luată în considerare este o rachetă în mai multe etape care s-ar baza atât pe un motor nuclear cât și pe propulsoarele convenționale - concept cunoscut sub numele de „navă spațială bimodală”. Un promotor major al acestei idei este Dr. Michael G. Houts al Centrului de zbor spațial Marshall NASA.
În 2014, dr. Houts a realizat o prezentare în care a prezentat modul în care rachetele bimodale (și alte concepte nucleare) au reprezentat „tehnologii care schimbă jocurile pentru explorarea spațiului”. Ca exemplu, el a explicat cum sistemul de lansare a spațiului (SLS) - o tehnologie cheie în misiunea echipată propusă de NASA pe Marte - ar putea fi echipat cu rachetă chimică în faza inferioară și un motor nuclear-termic pe scena superioară.
În această configurație, motorul nuclear ar rămâne „rece” până când racheta ar fi atins o orbită, moment în care etapa superioară va fi dislocată și reactorul va fi activat pentru a genera împușcarea. Alte exemple citate în raport includ sateliți pe distanțe lungi care ar putea explora Sistemul Solar Exterior și Centura Kuiper și transportarea rapidă și eficientă pentru misiuni cu echipaj în întregul Sistem Solar.
Se preconizează că noul contract al companiei se va derula până în 30 septembrie 2019. La acel moment, proiectul de propulsie termică nucleară va determina fezabilitatea utilizării de combustibil uraniu cu un nivel redus de îmbogățire. După aceea, proiectul va petrece un an testând și perfecționând capacitatea sa de a fabrica elementele de combustibil necesare. Dacă totul merge bine, ne putem aștepta ca „Călătoria către Marte” a NASA ar putea să includă doar niște motoare nucleare!
