Vykdydama misijas, kurios nuves mus atgal į Mėnulį, į Marsą ir už jo ribų, NASA tyrė daugybę naujos kartos varymo koncepcijų. Nors esamos koncepcijos turi savo pranašumų - cheminės raketos turi didelį energijos tankį, o jonų varikliai naudoja labai daug degalų, mūsų viltis dėl ateities priklauso nuo to, ar ieškosime alternatyvų, suderinančių efektyvumą ir galią.
Šiuo tikslu NASA Marshallo kosminių skrydžių centro tyrėjai vėl siekia sukurti branduolines raketas. Vykdant NASA žaidimų keitimo plėtros programą, įgyvendinant branduolinį šiluminį varomąjį (NTP) projektą, bus sukurtas didelio efektyvumo erdvėlaivis, kuris per palyginti trumpą laiką galėtų sunaudoti mažiau degalų sunkiems kroviniams gabenti į tolimas planetas. .
Kaip neseniai paskelbtame NASA pranešime spaudai sakė NTP projekto NTP Maršalo kosminių skrydžių centre projekto vadovas Sonny Mitchell:
„Kai mes išeiname į Saulės sistemą, branduolinė varomoji jėga gali pasiūlyti vienintelę iš tiesų perspektyvią technologinę galimybę, leidžiančią žmonėms pasiekti Marso paviršių ir kitus pasaulius. Mes džiaugiamės dirbdami su technologijomis, kurios galėtų atverti gilią erdvę žmonių tyrinėjimams. “
Norėdami tai pamatyti, NASA užmezgė partnerystę su Virdžinijoje įsikūrusia energetikos ir technologijų bendrove „BWX Technologies“ (BWXT), kuri yra pirmaujanti branduolinių komponentų ir kuro tiekėja JAV vyriausybei. Kad padėtų NASA sukurti reikalingus reaktorius, kurie padėtų vykdyti galimas įgulos narių misijas į Marsą, bendrovės dukterinei įmonei („BWXT Nuclear Energy, Inc.“) buvo sudaryta trejų metų sutartis, kurios vertė 18,8 mln. USD.
Per šiuos trejus metus, kuriuos jie dirbs su NASA, BWXT teiks techninius ir programinius duomenis, reikalingus NTP technologijai įgyvendinti. Tai sudarys iš jų gaminant ir tikrinant kuro elementų prototipus ir padedant NASA išspręsti visus branduolinės energijos licencijavimo ir norminius reikalavimus. „BWXT“ taip pat padės NASA planuotojams spręsti jų įgyvendinamumo ir prieinamumo problemas, atsižvelgiant į jų NTP programą.
Kaip sakė BWXT prezidentas ir generalinis direktorius Rex D. Gevedenas apie susitarimą:
„BWXT yra nepaprastai malonu dirbti kartu su NASA vykdant šią įdomią branduolinės kosmoso programą, palaikančią Marso misiją. Mes turime išskirtinę kvalifikaciją projektuoti, plėtoti ir gaminti reaktorių ir degalus branduoliniam kosminiam laivui. Dabar tinkamas laikas panaudoti savo galimybes kosmoso rinkoje, kurioje matome ilgalaikio branduolinio variklio ir branduolinės paviršiaus galios augimo galimybes. “
NTP raketose reaktoriaus viduje skystam vandeniliui pašildyti naudojamos urano arba deuterio reakcijos, paverčiant jas jonizuotomis vandenilio dujomis (plazma), kurios vėliau nukreipiamos per raketos purkštuką, kad būtų sukurta trauka. Antrasis galimas metodas, žinomas kaip branduolinė elektrinė varomoji jėga (NEC), apima tą patį pagrindinį reaktorių, paverčiantį jo šilumą ir energiją elektros energija, kuri tada maitina elektros variklį.
Abiem atvejais raketa priklauso nuo branduolio dalijimosi, kad generuotų varomąją jėgą, o ne cheminius svaidomuosius įrenginius, kurie iki šiol buvo NASA ir visų kitų kosminių agentūrų pagrindas. Palyginus su šia tradicine varymo forma, abiejų tipų branduoliniai varikliai turi nemažai pranašumų. Pirmasis ir akivaizdžiausias yra praktiškai neribotas energijos tankis, palyginti su raketų kuru.
Tai sumažintų bendrą reikiamą raketinio kuro kiekį ir sumažintų paleidimo svorį bei atskirų misijų išlaidas. Galingesnis branduolinis variklis reikštų sutrumpintą kelionės laiką. Jau dabar NASA apskaičiavo, kad NTP sistema kelionę į Marsą galėtų padaryti ne keturiais, o šešiais mėnesiais, o tai sumažintų radiacijos, kurią astronautai patirs savo kelionės metu, kiekį.
Teisingai tariant, branduolinių raketų panaudojimo Visatoje tyrimui koncepcija nėra nauja. Tiesą sakant, NASA plačiai ištyrė branduolinio varymo galimybę kosminiame branduolinio varymo biure. Tiesą sakant, nuo 1959 iki 1972 m. SNPO atliko 23 reaktorių bandymus Branduolinių raketų kūrimo stotyje, AEC Nevados bandymų vietoje, Jackass Flats mieste, Nevadoje.
1963 m. SNPO taip pat sukūrė programą „Branduolinis variklis raketų transporto priemonėms“ (NERVA), kuria siekiama sukurti branduolinį šiluminį varymą tolimojo įgulos narių misijai Mėnulyje ir tarpplanetinėje erdvėje. Dėl to buvo sukurtas branduolinis šiluminis variklis NRX / XE, kurį SNPO patvirtino kaip atitinkantį įgulos narių misijos į Marsą reikalavimus.
Septintajame dešimtmetyje Sovietų Sąjunga atliko panašius tyrimus, tikėdamasi juos panaudoti viršutinėse savo N-1 raketų pakopose. Nepaisant šių pastangų, jokia branduolinė raketa niekada nebuvo pradėta naudoti dėl biudžeto mažinimo, visuomenės interesų praradimo ir bendro kosminių lenktynių likvidavimo, pasibaigus „Apollo“ programai.
Tačiau atsižvelgiant į dabartinį susidomėjimą kosmoso tyrinėjimais ir į Marsą bei už jo ribų siūlomą plataus užmojo misiją, atrodo, kad branduolinės raketos pagaliau gali būti panaudotos. Viena populiari svarstoma idėja yra daugiapakopė raketa, kuri būtų paremta ir branduoliniu varikliu, ir įprastiniais varomaisiais varikliais - sąvoka, vadinama „bimodaliniu erdvėlaiviu“. Pagrindinis šios idėjos šalininkas yra daktaras Michaelas G. Houtsas iš NASA Maršalo kosminių skrydžių centro.
2014 m. Dr. Houtsas surengė pristatymą, kuriame paaiškino, kaip bimodalinės raketos (ir kitos branduolinės sąvokos) atspindėjo „žaidimą keičiančias kosmoso tyrinėjimo technologijas“. Kaip pavyzdį jis paaiškino, kaip „Space Launch System“ (SLS) - pagrindinė NASA siūlomos įgulos misijos į Marsą technologija - galėtų būti aprūpinta chemine raketa apatinėje pakopoje ir branduoliniu šiluminiu varikliu viršutinėje pakopoje.
Atliekant šią konfigūraciją, branduolinis variklis liks „šaltas“ tol, kol raketa nepasieks orbitos, kurioje vietoje bus dislokuota viršutinė pakopa ir reaktorius bus suaktyvintas generuoti trauka. Kiti ataskaitoje paminėti pavyzdžiai yra ilgo nuotolio palydovai, galintys ištirti išorinę saulės sistemą ir Kuiperio juostą, ir greitas, efektyvus gabenimas įgulos narių vykdomoms misijoms visoje Saulės sistemoje.
Tikimasi, kad naujoji bendrovės sutartis baigsis 2019 m. Rugsėjo 30 d. Tuo metu branduolinės šiluminės jėgos jėgos projektas nustatys mažai sodrinto urano kuro panaudojimo galimybes. Po to projektas praleis metus, kad patikrintų ir patobulintų savo galimybes gaminti reikiamus kuro elementus. Jei viskas klostysis gerai, galime tikėtis, kad NASA „Kelionėje į Marsą“ gali būti tiesiog keletas branduolinių variklių!
