Īstenojot misijas, kas mūs aizvedīs atpakaļ uz Mēnesi, uz Marsu un ārpus tās, NASA ir izpētījusi vairākas nākamās paaudzes piedziņas koncepcijas. Kamēr esošajām koncepcijām ir savas priekšrocības - ķīmiskajām raķetēm ir augsts enerģijas blīvums un jonu dzinēji ir ļoti efektīvi degvielai - mūsu nākotnes cerības ir atkarīgas no tā, vai mēs meklēsim alternatīvas, kas apvieno efektivitāti un jaudu.
Šajā nolūkā NASA Māršala kosmisko lidojumu centra pētnieki vēlreiz vēlas izstrādāt kodolraķetes. NASA spēles mainīgās attīstības programmas ietvaros kodoltermiskās piedziņas (NTP) projektā tiks paredzēts izveidot augstas efektivitātes kosmosa kuģi, kas relatīvi īsā laikā spētu izmantot mazāk degvielas, lai nogādātu smagas kravas uz tālām planētām. .
Kā nesenā NASA paziņojumā presei sacīja NTP Māršala kosmisko lidojumu centra NTP projekta vadītājs Sonijs Mitčels:
“Kad mēs virzāmies uz Saules sistēmu, kodolenerģētika var piedāvāt vienīgo patiesi dzīvotspējīgo tehnoloģiju iespēju, kas ļauj cilvēkiem sasniegt Marsa virsmu un citas pasaules. Mēs ar prieku strādājam pie tehnoloģijām, kas varētu pavērt dziļu vietu cilvēku izpētei. ”
Lai to redzētu, NASA ir noslēgusi partnerattiecības ar BWX Technologies (BWXT) - Virdžīnijas enerģijas un tehnoloģiju uzņēmumu, kas ir vadošais kodolkomponentu un degvielas piegādātājs ASV valdībai. Lai palīdzētu NASA attīstīt nepieciešamos reaktorus, kas atbalstītu iespējamās apkalpes misijas nākotnē uz Marsu, uzņēmuma meitasuzņēmumam (BWXT Nuclear Energy, Inc.) tika piešķirts trīs gadu līgums 18,8 miljonu USD vērtībā.
Šo trīs gadu laikā, kuru laikā viņi strādās ar NASA, BWXT sniegs tehniskos un programmiskos datus, kas nepieciešami NTP tehnoloģijas ieviešanai. Tas sastāvēs no tiem, kas ražos un testēs degvielas elementu prototipus un palīdzēs NASA atrisināt visas kodolieroču licencēšanas un normatīvās prasības. BWXT arī palīdzēs NASA plānotājiem risināt priekšizpētes jautājumus un ar savu NTP programmu to atļauties.
Kā sacīja Rex D. Geveden, BWXT prezidents un izpilddirektors, par vienošanos:
“BWXT ir ārkārtīgi priecīgs strādāt kopā ar NASA par šo aizraujošo kodolieroču programmu Marsa misijas atbalstam. Mēs esam unikāli kvalificēti, lai izstrādātu, izstrādātu un ražotu reaktoru un degvielu kosmosa kuģim, kas darbojas ar kodolmateriāliem. Šis ir īstais laiks, lai izmantotu mūsu iespējas kosmosa tirgū, kur mēs redzam ilgtermiņa izaugsmes iespējas kodola piedziņas un virszemes enerģijas jomā. ”
NTP raķetē urāna vai deitērija reakcijas izmanto, lai sildītu šķidro ūdeņradi reaktora iekšpusē, pārvēršot to jonizētā ūdeņraža gāzē (plazmā), kas pēc tam tiek novirzīta caur raķetes sprauslu, lai radītu vilci. Otra iespējamā metode, kas pazīstama kā kodola elektriskā piedziņa (NEC), ir saistīta ar to pašu pamata reaktoru, kas pārveido siltumu un enerģiju elektriskajā enerģijā, kas pēc tam darbina elektromotoru.
Abos gadījumos raķete paļaujas uz kodola skaldīšanu, lai ģenerētu dzinējspēku, nevis ķīmisku degvielu, kas līdz šim ir bijis NASA un visu citu kosmosa aģentūru darbības pamatā. Salīdzinājumā ar šo tradicionālo piedziņas veidu abiem kodoldzinēju veidiem ir vairākas priekšrocības. Pirmais un acīmredzamākais ir praktiski neierobežotais enerģijas blīvums, salīdzinot ar raķešu degvielu.
Tas samazinātu kopējo vajadzīgo propelenta daudzumu, tādējādi samazinot palaišanas svaru un individuālo misiju izmaksas. Jaudīgāks kodoldzinējs nozīmētu īsāku brauciena laiku. Jau tagad NASA ir aprēķinājusi, ka NTP sistēma varētu veikt reisu uz Marsu līdz četriem mēnešiem, nevis sešiem, kas samazinātu radiācijas daudzumu, kuru astronauti pakļautu sava ceļojuma laikā.
Godīgi sakot, koncepcija par kodolraķešu izmantošanu Visuma izpētei nav jauna. Faktiski NASA ir plaši izpētījusi kodolieroču iespējas Kosmiskās kodolieroču biroja ietvaros. Faktiski laikā no 1959. līdz 1972. gadam SNPO veica 23 reaktoru testus kodolraķešu attīstības stacijā AEC Nevada testēšanas vietā Jackass Flats, Nevada.
1963. gadā SNPO izveidoja arī kodoldzinēju raķešu transportlīdzekļu lietojumiem (NERVA) programmu, lai izstrādātu kodoltermisko dzinēju tālmācības apkalpei misijā uz Mēnesi un starpplanētu kosmosu. Tā rezultātā tika izveidots NRX / XE - kodoltermiskais dzinējs, kuru SNPO sertificēja kā atbilstošu ekipāžas misijas uz Marsu prasībām.
Padomju Savienība 60. gados veica līdzīgus pētījumus, cerot tos izmantot savas N-1 raķetes augšējos posmos. Neskatoties uz šiem centieniem, neviena kodolraķete nekad netika nodota ekspluatācijā, pateicoties budžeta samazināšanai, sabiedrības intereses zaudēšanai un kosmosa sacensību vispārējai pārtraukšanai pēc Apollo programmas pabeigšanas.
Bet, ņemot vērā pašreizējo interesi par kosmosa izpēti un vērienīgo misiju, kas ierosināta uz Marsu un ārpus tā, šķiet, ka beidzot varētu darboties kodolraķetes. Viena populāra ideja, kas tiek apsvērta, ir daudzpakāpju raķete, kas balstītos gan uz kodoldzinēju, gan uz parastajiem virzuļiem - jēdzienu, kas pazīstams kā “bimodāls kosmosa kuģis”. Galvenais šīs idejas piekritējs ir doktors Maikls G. Houts no NASA Māršala Kosmisko lidojumu centra.
2014. gadā Dr. Houts vadīja prezentāciju, kurā ieskicēja, kā bimodālās raķetes (un citas kodolieroču koncepcijas) attēlo “spēles mainīgās tehnoloģijas kosmosa izpētei”. Kā piemēru viņš paskaidroja, kā Kosmosa palaišanas sistēmu (SLS) - galveno tehnoloģiju NASA ierosinātajā apkalpes locekļu komandējumā uz Marsu - varētu aprīkot ar ķīmiskajām raķetēm apakšējā posmā un kodoltermisko motoru augšējā posmā.
Šajā uzstādījumā kodoldzinējs paliks “auksts”, līdz raķete būs sasniegusi orbītu, kurā brīdī tiks izvietota augšējā pakāpe un reaktors tiks aktivizēts, lai radītu vilci. Citi ziņojumā minētie piemēri ietver tālsatiksmes satelītus, kas varētu izpētīt ārējo Saules sistēmu un Kuipera jostu, un ātru, efektīvu pārvietošanos ar komandētām misijām visā Saules sistēmā.
Paredzams, ka uzņēmuma jaunais līgums sāksies līdz 2019. gada 30. septembrim. Tajā laikā kodoltermiskās piedziņas projekts noteiks mazbagātināta urāna kurināmā izmantošanas iespējamību. Pēc tam projekts pavadīs gadu, pārbaudot un uzlabojot spēju izgatavot nepieciešamos degvielas elementus. Ja viss iet labi, mēs varam gaidīt, ka NASA “Ceļojums uz Marsu” varētu vienkārši iekļaut dažus kodoldzinējus!
