В стремежа си към мисии, които ще ни върнат на Луната, на Марс и извън нея, НАСА проучва редица концепции за задвижване на следващото поколение. Докато съществуващите концепции имат своите предимства - химическите ракети имат висока енергийна плътност, а йонните двигатели са много икономични - нашите надежди за бъдещето зависят от намирането на алтернативи, които комбинират ефективност и мощност.
За тази цел изследователите от центъра за космически полети на НАСА Маршал отново искат да разработят ядрени ракети. Като част от програмата за развитие на промяната на играта на НАСА, проектът за ядрено термично задвижване (NTP) щеше да създаде високоефективен космически кораб, който би могъл да използва по-малко гориво за доставяне на тежки полезни товари до далечни планети и за сравнително кратко време ,
Както Сони Мичъл, проектът на проекта NTP в Центъра за космически полети на НАСА в НАСА, заяви в неотдавнашно изявление на НАСА:
„Докато навлизаме в слънчевата система, ядреното задвижване може да предложи единствената наистина жизнеспособна технологична опция за разширяване на човешкия обхват до повърхността на Марс и до светове отвъд него. Радваме се да работим върху технологии, които могат да отворят дълбоко пространство за изследване на хората. "
За да разбере това, НАСА сключи партньорство с BWX Technologies (BWXT), базираната във Вирджиния енергийна и технологична компания, която е водещ доставчик на ядрени компоненти и гориво за правителството на САЩ. За да подпомогне НАСА в разработването на необходимите реактори, които биха подкрепили евентуални бъдещи мисии на екипажа до Марс, дъщерното дружество на компанията (BWXT Nuclear Energy, Inc.) получи тригодишен договор на стойност 18,8 милиона долара.
През тези три години, в които те ще работят с НАСА, BWXT ще предостави техническите и програмните данни, необходими за внедряване на NTP технологията. Те ще се състоят от производството и тестването на прототипни горивни елементи и ще помогне на НАСА да разреши всички изисквания за ядрено лицензиране и регулация. BWXT ще помогне и на НАСА планиращите да се справят с проблемите на осъществимостта и достъпно с тяхната NTP програма.
Както Рекс Д. Геведен, президент и главен изпълнителен директор на BWXT, каза за споразумението:
„BWXT е изключително доволен да работи с НАСА по тази вълнуваща ядрена космическа програма в подкрепа на мисията на Марс. Ние имаме уникална квалификация да проектираме, разработваме и произвеждаме реактора и горивото за космически кораб с атомна енергия. Това е подходящ момент да насочим възможностите си към космическия пазар, където виждаме възможности за дългосрочен растеж в ядреното задвижване и ядрената повърхностна енергия. "
В NTP ракета реакциите на уран или дейтерий се използват за загряване на течен водород в реактора, превръщайки го в йонизиран водороден газ (плазма), който след това се канализира през ракетна дюза за генериране на тяга. Втори възможен метод, известен като ядрено електрическо задвижване (NEC), включва същия основен реактор, преобразуващ своята топлина и енергия в електрическа енергия, която след това захранва електрически двигател.
И в двата случая ракетата разчита на ядрения делене, за да генерира задвижване, а не химически горива, което досега беше основата на НАСА и всички други космически агенции. В сравнение с тази традиционна форма на задвижване и двата типа ядрени двигатели предлагат редица предимства. Първото и най-очевидно е практически неограничената енергийна плътност, която предлага в сравнение с ракетното гориво.
Това ще намали общото количество необходимо гориво, като по този начин ще намали теглото на старта и цената на отделните мисии. По-мощният ядрен двигател ще означава намалени времена на пътуване. Вече НАСА изчисли, че една система за NTP може да направи пътуването до Марс до четири месеца вместо шест, което би намалило количеството радиация, на която астронавтите биха били изложени в хода на своето пътуване.
За да бъдем справедливи, концепцията за използване на ядрени ракети за изследване на Вселената не е нова. Всъщност НАСА е проучила възможността за ядрено задвижване широко в Службата за космически ядрени двигатели. Всъщност между 1959 и 1972 г. SNPO проведе 23 теста на реактор в станцията за разработване на ядрени ракети в тестовия площадка на AEC в Невада, в Jackass Flats, Невада.
През 1963 г. SNPO създава и програмата за ядрен двигател за ракетни превозни средства (NERVA), за да разработи ядрено-топлинно задвижване за мисия на далечни разстояния до Луната и междупланетното пространство. Това доведе до създаването на NRX / XE, ядрено-термичен двигател, за който SNPO сертифицира, че отговаря на изискванията за екипирана мисия до Марс.
Съветският съюз провежда подобни изследвания през 60-те години, надявайки се да ги използва в горните степени на своята ракета N-1. Въпреки тези усилия, нито една ядрена ракета никога не е влязла в експлоатация, поради комбинация от намаляване на бюджета, загуба на обществен интерес и общо прекратяване на космическата надпревара след приключване на програмата на Аполон.
Но като се има предвид настоящият интерес към космическото проучване и амбициозната мисия, предложена на Марс и извън него, изглежда, че ядрените ракети най-накрая могат да видят служба. Една популярна идея, която се обмисля, е многоетапна ракета, която би разчитала както на ядрен двигател, така и на конвенционални дросели - концепция, известна като „бимодален космически кораб“. Основен привърженик на тази идея е д-р Майкъл Г. Хоутс от центъра за космически полети на НАСА Маршал.
През 2014 г. д-р Хаутс изнесе презентация, представяща как бимодалните ракети (и други ядрени концепции) представляват „променящи играта технологии за космическо проучване“. Като пример той обясни как системата за изстрелване на космически кораби (SLS) - ключова технология в предложената от НАСА екипирана мисия до Марс - може да бъде снабдена с химическа ракета в долния етап и ядрено-термичен двигател на горния етап.
При тази настройка ядреният двигател ще остане „студен“, докато ракетата не достигне орбита, в този момент горната степен ще бъде разгърната и реакторът ще бъде активиран за генериране на тяга. Други примери, цитирани в доклада, включват спътници на дълги разстояния, които биха могли да изследват Външната слънчева система и пояса на Койпер и бърз, ефективен транспорт за командировани мисии в Слънчевата система.
Новият договор на компанията се очаква да стартира до 30 септември 2019 г. По това време проектът за ядрена топлинна енергия ще определи възможността за използване на ниско обогатено ураново гориво. След това проектът ще прекара една година в тестване и усъвършенстване на способността си да произвежда необходимите горивни елементи. Ако всичко върви добре, можем да очакваме, че „Пътешествие до Марс“ на НАСА може просто да включва някои ядрени двигатели!
