Przebojowy thriller Christophera Nolana Oppenheimera ponownie rozpalił zainteresowanie opinii publicznej wszystkim, co wiąże się z energią jądrową, w tym jądrowym napędem termicznym w kosmosie, obiecującą, ale niesprawdzoną technologią, która może znacznie skrócić czas podróży na Marsa i do odległych miejsc we wszechświecie.
NASA od dziesięcioleci bada rentowność rakiet o napędzie atomowym, a prywatni przedsiębiorcy kosmiczni, w tym SpaceX Dyrektor generalny Elon Musk wydaje się powszechnie uparty w stosunku do technologii. Istnieje kilka publicznych i komercyjnych wysiłków na rzecz rozwoju jądrowych silników termicznych, których celem jest wystrzelenie pierwszej rakiety o napędzie atomowym w kosmos przed końcem tej dekady.
Co to jest rakieta o napędzie atomowym?
Jądrowy napęd termiczny to technologia, która może podwoić wydajność paliwa w rakietach chemicznych, skracając czas podróży o połowę. W jądrowym termicznym silniku rakietowym reaktor rozszczepialny generuje ekstremalnie wysokie temperatury. Następnie silnik przenosi ciepło wytwarzane przez reaktor do ciekłego wodoru, który rozpręża się przez dyszę, zapewniając ciąg napędzający statek kosmiczny.
Szybsze podróżowanie w kosmosie może znacznie zmniejszyć ryzyko i koszty misji załogowych, a NASA ma jądrowy napęd termiczny na jego radarze od ponad 60 lat. Ale naukowcy i inżynierowie muszą jeszcze rozwiązać pewne wyzwania, takie jak zaprojektowanie reaktora, który wytrzyma trudne warunki lotów kosmicznych i ochronę astronautów przed promieniowaniem. Wystrzelenie ciężkiego reaktora jądrowego na orbitę ziemską również byłoby trudne, ponieważ wymagałoby dużo paliwa.
Pionierzy kosmosu są optymistycznie nastawieni do napędu jądrowego
Musk jest jednym z najbardziej zagorzałych zwolenników rakiet o napędzie atomowym. W tweecie z 2019 roku nazwał tę technologię „świetnym pomysłem” i zalecił NASA jej realizację. SpaceX ma na celu wysłanie ludzi na Marsa do 2050 r., chociaż firma nie ma żadnych znanych programów rozwijających jądrowe silniki rakietowe.
Piotr Beck , prezes firmy wschodzący rywal SpaceX, Rocket Lab , jest także „wielkim fanem” tej technologii, powiedział analitykom podczas rozmowy o zarobkach na początku tego tygodnia.
„Tak naprawdę nie udoskonaliliśmy wiele [od napędu chemicznego] od wczesnych lat 60-tych. Jakiś czas temu osiągnęliśmy coś w rodzaju równowagi chemicznej. Dlatego jeśli naprawdę chcemy być obywatelami Układu Słonecznego, musi nastąpić znaczny postęp” – powiedział Beck. „Myślę, że napęd jądrowy jest jedną z tych rzeczy, które naprawdę mogą to zmienić”.
Ale Laboratorium Rakietowe nie rozwija też własnej technologii napędu jądrowego. „To jest głęboko złożone. I oczywiście najtrudniejsze jest wyniesienie go na orbitę. Na orbicie jest to naprawdę świetna technika” – powiedział Beck.
Czy ktoś buduje tę technologię?
Inny kosmiczny miliarder, Jeff Bezos, nie powiedział publicznie nic o rakietach nuklearnych, ale jego firma, Niebieskie pochodzenie , jest jednym z nielicznych pracujących nad technologią.
W kwietniu 2021 roku Blue Origin i dwie inne firmy — General Atomics i Lockheed Martin — otrzymały 18-miesięczny kontrakt od Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obronie (DARPA), działu badań i rozwoju Pentagonu, na opracowanie i zbudowanie jądrowej rakiety termicznej silnik dla przyszłych misji załogowych NASA w programie o nazwie DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations).
Brandi Williams przyniesie to
W ramach kontraktu General Atomics zajmie się wstępnym projektem jądrowego reaktora termicznego i koncepcją podsystemu napędowego, podczas gdy Blue Origin i Lockheed Martin opracują projekty koncepcyjne statku kosmicznego.
W styczniu NASA i DARPA poinformowały, że zamierzają przetestować pierwszy silnik jądrowy DRACO już w 2027 roku.
„Dzięki tej nowej technologii astronauci mogliby podróżować w przestrzeń kosmiczną iz powrotem szybciej niż kiedykolwiek – co jest główną możliwością przygotowania się do misji załogowych na Marsa” – powiedział w oświadczeniu administrator NASA Bill Nelson.
W lipcu brytyjska firma lotnicza Pulsar Fusion ogłosiła plany budowy rakiety napędzanej energią jądrową. połączenie , zamiast rozszczepienia, które mogłoby osiągnąć prędkość nawet 500 000 mil na godzinę.
Fuzja generuje ogromne ilości energii, kilkakrotnie większe niż w procesie rozszczepienia jądrowego, który uwalnia energię poprzez rozszczepienie atomów. Rakieta napędzana silnikiem termojądrowym może być jeszcze potężniejsza niż rakieta oparta na rozszczepieniu.
„Rakieta termojądrowa mogłaby pozwolić nam wysłać ludzi na Marsa i sprowadzić ich z powrotem w tygodniach, a nie miesiącach czy latach ”- powiedział Adam Baker, szef działu inżynierii napędowej Pulsar Fusion. „Mogłoby to umożliwić nam odbywanie podróży w obie strony na zewnętrzne planety Układu Słonecznego, wysyłanie ludzi, aby widzieli pierścienie Saturna lub księżyce Jowisza”.
„Fusion oferuje 1000 razy większą moc niż konwencjonalne silniki jonowe używane obecnie na orbicie” — powiedział Richard Dinan, dyrektor generalny Pulsar Fusion powiedział w oświadczeniu . „Jeśli ludzie mogą osiągnąć fuzję w celu uzyskania energii , to napęd termojądrowy w kosmosie jest nieunikniony”.
Pulsar Fusion zamierza przetestować swoją pierwszą rakietę termojądrową do końca tej dekady.
