 на 2023 рік NASA обрало ядерну концепцію для першої фази розробки.){kind=link}
Живимо у ери обновљеног истраживања свемира, са неколико агенција које планирају да пошаљу астронауте на Месец у наредним годинама. У наредној деценији НАСА и Кина ће послати посаде на Марс, а ускоро би им се могле придружити и друге земље. Ове и друге мисије које ће одвести астронауте изван ниске Земљине орбите (ЛОО) и система Земља-Месец захтевају нове технологије у распону од одржавања живота и заштите од зрачења до енергије и погона. А када је ово друго у питању, Нуклеарна термална и нуклеарна електрична пропулзија (НТП/НЕП) је главни претендент на победу!
Као део програма НАСА Иновативе Адванцед Цонцептс (НИАЦ) за 2023. годину, НАСА је одабрала нуклеарни концепт за прву фазу развоја. Ова нова класа бимодалних нуклеарних електрана користи "таласни циклус убрзања ротора" и може смањити време лета до Марса на 45 дана.
Предлог, назван Бимодал НТП/НЕП са циклусом убрзања таласног ротора, изнео је професор Рајан Гос, директор хиперсоничког програма на Универзитету Флорида и члан тима Флоридског програма за примењена истраживања у инжењерству (ФЛАРЕ). Госсеов предлог је један од 14 које је НАИЦ изабрао ове године за прву фазу развоја, која укључује грант од 12 долара за помоћ у развоју технологија и метода повезаних са пројектом. Остале понуде су укључивале иновативне сензоре, инструментацију, производне технологије, системе напајања и још много тога.
Нуклеарна енергија се у суштини своди на два концепта, од којих се оба ослањају на технологије које су темељно тестиране и верификоване. За нуклеарни термални погон (НТП), циклус се састоји од нуклеарног реактора који загрева течни водоник (ЛХ2), претварајући га у јонизовани водонични гас (плазма), који се затим усмерава кроз млазнице да створи потисак. Учињено је неколико покушаја да се направи пробна верзија овог погонског система, укључујући и пројекат ровер, заједнички пројекат америчког ваздухопловства и Комисије за атомску енергију који је покренут 1955. године.
Године 1959. НАСА је преузела дужност од америчког ваздухопловства и програм је ушао у нову фазу посвећену апликацијама за свемирске летове. На крају, ово је довело до нуклеарног погона за ракетна возила (НЕРВА), нуклеарног реактора са чврстим језгром који је успешно тестиран. Са завршетком Аполо ере 1973. године, финансирање програма је драстично смањено, што је довело до његовог отказивања пре него што су спроведена било каква тестирања лета.
Нуклеарни електрични погон (НЕП), с друге стране, ослања се на нуклеарни реактор за напајање потисника са Холовим ефектом (јонски потисник) који генерише електромагнетно поље које јонизује и убрзава инертни гас (као што је ксенон) да би створио потисак. Напори за развој ове технологије укључују НАСА-ин пројекат Прометеј у оквиру Иницијативе за нуклеарне системе (НСИ).
Оба система имају значајне предности у односу на традиционалне хемијске моторе, укључујући већи специфични импулс (Исп), ефикасност горива и практично неограничену густину енергије. Иако се концепти разликују по томе што дају специфичан импулс дужи од 10 хиљада секунди, односно могу да одржавају потисак скоро три сата, ниво потиска је прилично низак у поређењу са конвенционалним ракетама и НТП-овима.
Потреба за извором електричне енергије, рекао је Госе, такође поставља питање дисипације топлоте у простору, где је конверзија топлотне енергије 30-40% у идеалним условима. И док су НЕРВА НТП дизајни најбољи метод за мисије са посадом на Марс и шире, овај метод такође има проблема са обезбеђивањем адекватних почетних и коначних масених фракција за мисије високог делта таласа.
Због тога се преферирају предлози који укључују оба начина кретања (бимодални), јер комбинују предности оба. Госсеов предлог укључује бимодални дизајн заснован на реактору на чврсто гориво НЕРВА, који би обезбедио специфични импулс (Исп) од 900 секунди, двоструко више од тренутних перформанси хемијских ракета.
Госсеов предложени циклус такође укључује таласни појачивач притиска или таласни ротор (ВР), технологију која се користи у моторима са унутрашњим сагоревањем која користи таласе притиска створене реакцијом компресије усисног ваздуха.
Упарен са НТП мотором, ВР ће користити притисак који се ствара загревањем ЛХ2 горива у реактору за даље компримовање реакционе масе. Као што Госсе обећава, ово ће обезбедити ниво потиска упоредив са оним НТП концепта класе НЕРВА, али са временом лансирања од 1400-2000 секунди. У комбинацији са циклусом НЕП-а, рекао је Госе, ниво жудње се још више повећава.
Ако се користе конвенционални мотори, мисија са посадом на Марс може трајати до три године. Ове мисије ће се покретати сваких 26 месеци када су Земља и Марс на најближој удаљености (тзв. Марсовска опозиција) и провешће најмање шест до девет месеци у транзиту.
Транзит од 45 дана (шест и по недеља) би скратио укупно време мисије на месеце уместо на године. Ово би у великој мери смањило главне ризике повезане са мисијама на Марс, укључујући изложеност радијацији, време проведено у микрогравитацији и повезане здравствене проблеме.
Поред електрана, постоје предлози за нове дизајне реактора који би обезбедили стабилно напајање за дуготрајне земаљске мисије где соларна енергија и енергија ветра нису увек доступне.
Примери укључују НАСА-ин киловатни реактор који користи Стерлинг технологију (КРУСТИ) и хибридни реактор фисије/фузије изабран за НАСА-ину прву фазу развоја у оквиру програма НАИЦ 2023. Ове и друге нуклеарне технологије могу једног дана омогућити мисије са људском посадом на Марс и друга места у дубоком свемиру , можда и раније него што мислимо!
Такође занимљиво: