NASA ve svém úsilí o mise, které nás zavedou zpět na Měsíc, na Mars a dále, zkoumá řadu pohonných konceptů nové generace. Zatímco stávající koncepce mají své výhody - chemické rakety mají vysokou hustotu energie a iontové motory jsou velmi úsporné z hlediska spotřeby paliva - naše naděje na budoucnost závisí na hledání alternativ, které kombinují účinnost a sílu.
Za tímto účelem vědci z NASA Marshall Space Flight Center znovu hledají vývoj jaderných raket. V rámci programu NASA Game Changing Development Programme by projekt Nuclear Thermal Propulsion (NTP) viděl vytvoření vysoce efektivní kosmické lodi, která by byla schopna použít méně paliva k dopravě těžkých užitečných nákladů na vzdálené planety av relativně krátkém čase. .
Jak Sonny Mitchell, projekt projektu NTP v Marshall Space Flight Center NASA, uvedl v nedávném tiskovém prohlášení NASA:
"Když se tlačíme do sluneční soustavy, může jaderný pohon nabídnout jedinou skutečně životaschopnou technologickou alternativu k rozšíření lidského dosahu na povrch Marsu a do dalších světů." Jsme nadšeni, že můžeme pracovat na technologiích, které by mohly otevřít hluboký prostor pro lidský průzkum. “
Aby to bylo možné vidět, NASA uzavřela partnerství s BWX Technologies (BWXT), energetickou a technologickou společností se sídlem ve Virginii, která je předním dodavatelem jaderných komponentů a paliv pro vládu USA. S cílem pomoci NASA při vývoji nezbytných reaktorů, které by podporovaly možné budoucí mise s posádkou na Mars, byla dceřiná společnost společnosti (BWXT Nuclear Energy, Inc.) oceněna tříletou smlouvou v hodnotě 18,8 milionu USD.
Během těchto tří let, ve kterých budou pracovat s NASA, poskytne BWXT technická a programová data potřebná k implementaci technologie NTP. Bude to zahrnovat výrobu a testování prototypů palivových článků a pomoc NASA při řešení jakýchkoli požadavků na jaderné licence a regulačních požadavků. BWXT bude také pomáhat plánovačům NASA při řešení otázek proveditelnosti a za příznivé ceny s jejich programem NTP.
Jak Rex D. Geveden, prezident a generální ředitel společnosti BWXT, řekl o dohodě:
„BWXT je nesmírně potěšeno, že s NASA spolupracujeme na tomto vzrušujícím programu jaderného prostoru na podporu mise Mars. Jsme jedinečně kvalifikovaní pro navrhování, vývoj a výrobu reaktoru a paliva pro jadernou loď. Je to vhodná doba k tomu, abychom své schopnosti přenesli na vesmírný trh, kde vidíme možnosti dlouhodobého růstu v jaderném pohonu a jaderné povrchové energii. “
V raketě NTP se uranové nebo deuteriové reakce používají k ohřevu kapalného vodíku uvnitř reaktoru a jeho přeměně na ionizovaný plynný vodík (plazma), který je pak veden skrze trysku rakety k vytvoření tahu. Druhá možná metoda, známá jako jaderný elektrický pohon (NEC), zahrnuje stejný základní reaktor, který přeměňuje své teplo a energii na elektrickou energii, která pak pohání elektrický motor.
V obou případech se raketa spoléhá na jaderné štěpení, aby generovala pohon spíše než chemické pohonné hmoty, což bylo dosud základem NASA a všech ostatních vesmírných agentur. Oproti této tradiční formě pohonu nabízejí oba typy jaderných motorů řadu výhod. První a nejzřetelnější je prakticky neomezená hustota energie, kterou nabízí ve srovnání s raketovým palivem.
Tím by se snížilo celkové potřebné množství pohonné hmoty, čímž by se snížila hmotnost startu a náklady na jednotlivé mise. Silnější jaderný motor by znamenal zkrácení doby jízdy. NASA již odhaduje, že systém NTP by mohl uskutečnit plavbu na Mars na čtyři měsíce namísto šesti, což by snížilo množství záření, kterému budou astronauti vystaveni během své cesty.
Abychom byli spravedliví, koncept využití jaderných raket k prozkoumání vesmíru není nový. NASA ve skutečnosti prozkoumala možnost jaderného pohonu rozsáhle pod Úřadem pro jaderný pohon vesmíru. Ve skutečnosti v letech 1959 až 1972 provedla SNPO 23 reaktorových testů na vývojové stanici jaderných raket na testovacím místě Nevada AEC v Jackass Flats v Nevadě.
V roce 1963, SNPO také vytvořil program jaderného motoru pro aplikace raketových vozidel (NERVA) na vývoj jaderně-tepelného pohonu pro dálkovou posádku mise na Měsíc a meziplanetární prostor. Toto vedlo k vytvoření NRX / XE, jaderně-tepelný motor, který SNPO certifikoval jako splňující požadavky na misi s posádkou na Mars.
Sovětský svaz provedl podobné studie během šedesátých let a doufal, že je použije na horních stádiích své rakety N-1. Přes toto úsilí se nikdy nedostaly do provozu žádné jaderné rakety, a to kvůli kombinaci rozpočtových škrtů, ztráty veřejného zájmu a obecného ukončení vesmírného závodu po dokončení programu Apollo.
Ale vzhledem k současnému zájmu o průzkum vesmíru a ambiciózní misi navržené na Mars i mimo něj se zdá, že jaderné rakety konečně uvidí službu. Jednou z populárních myšlenek, která se zvažuje, je vícestupňová raketa, která by se spoléhala jak na jaderný motor, tak na konvenční rakety - koncept známý jako „bimodální kosmická loď“. Hlavním zastáncem této myšlenky je Dr. Michael G. Houts z NASA Marshall Space Flight Center.
V roce 2014 dr. Houts provedl prezentaci, která nastínila, jak bimodální rakety (a další jaderné koncepty) představují „technologie měnící hru pro průzkum vesmíru“. Jako příklad vysvětlil, jak by mohl být kosmický startovací systém (SLS) - klíčová technologie v posádce navržené posádky NASA na Mars - vybaven chemickou raketou ve spodním stupni a jaderně-tepelným motorem v horním stupni.
V tomto nastavení by jaderný motor zůstal „studený“, dokud raketa nedosáhne na oběžné dráze, v tomto okamžiku bude nasazena horní fáze a reaktor bude aktivován k vytvoření tahu. Další příklady citované ve zprávě zahrnují satelity s dlouhým dosahem, které by mohly prozkoumat vnější sluneční soustavu a Kuiperův pás a rychlou a účinnou přepravu pro mise s posádkou v celé sluneční soustavě.
Očekává se, že nová smlouva společnosti potrvá do 30. září 2019. V té době bude projekt jaderného tepelného pohonu určovat proveditelnost využití nízko obohaceného uranového paliva. Poté projekt stráví rok zkoušením a zdokonalováním své schopnosti vyrábět potřebné palivové články. Pokud vše půjde dobře, můžeme očekávat, že NASA „Journey to Mars“ může zahrnovat jen některé jaderné motory!
