У пошуках місій, які повернуть нас на Місяць, на Марс і далі, НАСА вивчає ряд концепцій руху наступного покоління. Тоді як існуючі концепції мають свої переваги - хімічні ракети мають високу щільність енергії, а іонні двигуни дуже економічні на паливі - наші сподівання на майбутнє залежать від пошуку альтернатив, що поєднують ефективність та потужність.
З цією метою дослідники космічного льотного центру Маршалла НАСА знову намагаються розробити ядерні ракети. В рамках Програми розвитку ігор НАСА, що змінюється на грі, проект ядерного теплового двигуна (NTP) передбачає створення високоефективних космічних апаратів, які б могли використовувати менше палива для доставки великих навантажень на далекі планети, і за відносно короткий проміжок часу .
Як заявив Соні Мітчелл, проект проекту NTP в Центрі космічних польотів НАСА Маршалл, в останній заяві прес-служби NASA:
«Коли ми виштовхуємося до Сонячної системи, ядерний рух може запропонувати єдиний по-справжньому життєздатний варіант розширення людського охоплення на поверхню Марса та на світи за його межами. Ми раді працювати над технологіями, які можуть відкрити глибокий простір для дослідження людини ".
Щоб зрозуміти це, NASA уклала партнерство з BWX Technologies (BWXT), енергетичною і технологічною компанією з Вірджинії, яка є провідним постачальником ядерних компонентів та палива для американського уряду. Щоб допомогти NASA у розробці необхідних реакторів, які б підтримували можливі майбутні місії, що здійснювались на борту Марса, дочірній компанії компанії (BWXT Nuclear Energy, Inc.) було надано трирічний контракт на суму 18,8 мільйонів доларів.
Протягом цих трьох років, протягом яких вони працюватимуть з NASA, BWXT надаватиме технічні та програмні дані, необхідні для впровадження технології NTP. Вони полягатимуть у виробництві та випробуванні прототипів паливних елементів та допоможуть NASA вирішити будь-які вимоги щодо ядерного ліцензування та регулювання. BWXT також допоможе планувальникам NASA у вирішенні питань техніко-економічного обгрунтування і доступного за допомогою програми NTP.
Як сказав Рекс Д. Геведен, президент і головний виконавчий директор BWXT про угоду:
«BWXT надзвичайно рада працювати з НАСА над цією захоплюючою ядерною космічною програмою для підтримки місії на Марсі. Ми маємо унікальну кваліфікацію проектувати, розробляти та виготовляти реактор та паливо для космічного корабля, що працює на атомній енергії. Це сприятливий час для орієнтування наших можливостей на космічний ринок, де ми бачимо довгострокові можливості зростання ядерного руху та ядерної надводної енергії ».
У ракеті НТП уран або дейтерій використовуються для нагрівання рідкого водню всередині реактора, перетворення його в іонізований водень (плазму), який потім направляють через ракетну форсунку для створення тяги. Другий можливий метод, відомий як ядерний електричний привід (NEC), передбачає той самий базовий реактор, який перетворює свою теплову та енергетичну енергію в електричну енергію, яка потім забезпечує електроенергію.
В обох випадках ракета покладається на ядерний поділ для генерування двигуна, а не хімічного палива, що на сьогоднішній день було основою НАСА та всіх інших космічних агентств. Порівняно з цією традиційною формою руху, обидва типи ядерних двигунів мають ряд переваг. Перше і найбільш очевидне - це практично необмежена щільність енергії, яку він пропонує порівняно з ракетним паливом.
Це дозволить скоротити загальну кількість необхідного палива, таким чином, скоротити стартову вагу та вартість окремих місій. Потужніший ядерний двигун означатиме скорочення часу поїздки. Вже NASA підрахувала, що система NTP може здійснити плавання на Марс за чотири місяці замість шести, що зменшить кількість радіації, якій астронавти будуть піддані під час своєї подорожі.
Чесно кажучи, концепція використання ядерних ракет для дослідження Всесвіту не нова. Насправді НАСА широко вивчила можливість ядерного рушія в рамках Управління космічної ядерної установки. Насправді між 1959 та 1972 рр. SNPO провів 23 випробування реакторів на станції розробки ядерних ракет на полігоні AEC Nevada, в штаті Джакасс, штат Невада.
У 1963 р. SNPO також створив програму "Ядерний двигун для застосувань ракетних транспортних засобів" (NERVA) для розробки ядерно-теплової установки для дальнокорейної місії на Місяць і Міжпланетний простір. Це призвело до створення NRX / XE - ядерно-теплового двигуна, який SNPO сертифікував як такий, що відповідає вимогам для командированої місії на Марс.
Радянський Союз проводив подібні дослідження протягом 1960-х років, сподіваючись застосувати їх на верхніх щаблях своєї ракети N-1. Незважаючи на ці зусилля, жодна ядерна ракета ніколи не вступала на службу через поєднання скорочень бюджету, втрати інтересів громадськості та загального припинення космічної гонки після завершення програми "Аполлон".
Але з огляду на сучасний інтерес до космічних досліджень та амбітну місію, запропоновану на Марс і за його межами, схоже, ядерні ракети, нарешті, можуть побачити службу. Однією з популярних ідей, що розглядаються, є багатоступенева ракета, яка спиратиметься як на ядерний двигун, так і на звичайні тяги - концепція, відома як "бімодальний космічний корабель". Основним прихильником цієї ідеї є доктор Майкл Г. Хоуц з Центру космічних польотів НАСА Маршалла.
У 2014 р. Доктор Хоутс провів презентацію, описуючи, як бімодальні ракети (та інші ядерні концепції) представляють "технології, що змінюють ігри для дослідження космосу". Як приклад, він пояснив, як система космічного запуску (SLS) - ключова технологія запропонованої НАСА екіпажу на Марс - може бути оснащена хімічною ракетою на нижній ступені та ядерно-тепловим двигуном на верхній.
У цьому режимі ядерний двигун залишатиметься "холодним" до тих пір, поки ракета не вийде на орбіту, і в цей момент верхня ступінь буде розгорнута і реактор не буде активований для створення тяги. Інші приклади, наведені у звіті, включають супутники дальньої дальності, які могли б досліджувати Зовнішню Сонячну систему та Пояс Койпера та швидку та ефективну транспортування для пілотованих місій по всій Сонячній системі.
Очікується, що новий контракт компанії розпочнеться до 30 вересня 2019 року. На той час проект ядерного теплового виробництва визначить доцільність використання палива з низьким рівнем збагачення урану. Після цього проект витратить рік на тестування та вдосконалення своїх можливостей виготовлення необхідних паливних елементів. Якщо все піде добре, ми можемо очікувати, що НАСА в "Подорож на Марс" може просто включити деякі ядерні двигуни!
