 на 2023 рік NASA обрало ядерну концепцію для першої фази розробки.){kind=link}
Живееме во ера на обновено истражување на вселената, со неколку агенции кои планираат да испратат астронаути на Месечината во наредните години. Во следната деценија, НАСА и Кина ќе испратат екипажи на Марс, а наскоро може да им се придружат и други земји. Овие и други мисии кои ќе ги одведат астронаутите надвор од ниската орбита на Земјата (LOO) и системот Земја-Месечина бараат нови технологии кои се движат од поддршка на животот и заштита од радијација до енергија и погон. А кога станува збор за второто, Нуклеарниот топлински и нуклеарниот електричен погон (NTP/NEP) е главниот претендент за победа!
Како дел од програмата на НАСА за иновативни напредни концепти (NIAC) за 2023 година, НАСА избра нуклеарен концепт за првата фаза на развој. Оваа нова класа на бимодални нуклеарни централи користи „циклус на бранови за забрзување на роторот“ и може да го намали времето на летот до Марс на 45 дена.
Предлогот, наречен Bimodal NTP/NEP with Wave Rotor Acceleration Cycle, беше изнесен од професорот Рајан Гос, директор на програмата за хиперсоника на Универзитетот во Флорида и член на тимот на Програмата за применети истражувања во инженерството на Флорида (FLARE). Предлогот на Госе е еден од 14-те избрани од NAIC оваа година за првата фаза на развој, која вклучува грант од 12 американски долари за да помогне во развојот на технологиите и методите поврзани со проектот. Други понуди вклучуваа иновативни сензори, инструменти, производствени технологии, електроенергетски системи и многу повеќе.
Нуклеарната енергија во суштина се сведува на два концепта, од кои и двата се потпираат на технологии кои се темелно тестирани и потврдени. За нуклеарниот термички погон (NTP), циклусот се состои од нуклеарен реактор кој загрева течен водород (LH2), претворајќи го во јонизиран водороден гас (плазма), кој потоа се насочува низ млазниците за да создаде потисок. Направени се неколку обиди да се создаде тест верзија на овој погонски систем, вклучувајќи го и проектот Ровер, заеднички проект на американските воздухопловни сили и Комисијата за атомска енергија што беше лансиран во 1955 година.
Во 1959 година, НАСА ја презеде функцијата од американските воздухопловни сили, а програмата влезе во нова фаза посветена на апликациите за вселенски летови. Ова на крајот доведе до Нуклеарен погон за ракетни возила (НЕРВА), нуклеарен реактор со цврсто јадро кој беше успешно тестиран. Со крајот на ерата на Аполо во 1973 година, финансирањето на програмата беше драстично намалено, што доведе до нејзино откажување пред да се спроведат какви било тестови на летот.
Нуклеарниот електричен погон (НЕП), од друга страна, се потпира на нуклеарен реактор за напојување на потиснувач со ефект на Хол (јонски погон) кој генерира електромагнетно поле што јонизира и забрзува инертен гас (како што е ксенон) за да создаде потисок. Напорите за развој на оваа технологија го вклучуваат проектот Прометеј на НАСА во рамките на Иницијативата за нуклеарни системи (NSI).
Двата системи имаат значителни предности во однос на традиционалните хемиски мотори, вклучувајќи повисоки специфичен импулс (Isp), ефикасност на горивото и практично неограничена густина на енергија. Иако концептите се разликуваат по тоа што обезбедуваат специфичен импулс од повеќе од 10 илјади секунди, односно можат да одржат потисок скоро три часа, нивото на потисок е прилично ниско во споредба со конвенционалните ракети и НТП.
Потребата од извор на електрична енергија, рече Госе, исто така го покренува прашањето за дисипација на топлина во вселената, каде што конверзијата на топлинска енергија е 30-40% во идеални услови. И додека NTP дизајните на NERVA се најдобриот метод за мисии со екипаж на Марс и пошироко, овој метод, исто така, има проблеми со обезбедувањето на соодветни почетни и конечни фракции на масата за мисии со висок бран на делта.
Затоа се претпочитаат предлози кои ги вклучуваат двата методи на движење (бимодални), бидејќи ги комбинираат предностите на двете. Предлогот на Госе вклучува бимодален дизајн заснован на реакторот на цврсто гориво NERVA, кој би обезбедил специфичен импулс (Isp) од 900 секунди, двојно повеќе од сегашните перформанси на хемиски ракети.
Предложениот циклус на Гос вклучува и засилувач на брановиот притисок или брановиден ротор (WR), технологија што се користи кај моторите со внатрешно согорување која користи бранови на притисок создадени од реакцијата на компресија на влезниот воздух.
Спарен со NTP мотор, WR ќе го користи притисокот создаден со загревање на горивото LH2 во реакторот за дополнително да ја компресира реакционата маса. Како што ветува Госе, ова ќе обезбеди нивоа на потисок споредливи со оние на концептот NTP од класата NERVA, но со време на лансирање од 1400-2000 секунди. Кога се комбинира со циклусот НЕП, вели Госе, нивото на желба се зголемува уште повеќе.
Ако се користат конвенционални мотори, мисијата на Марс со екипаж може да трае до три години. Овие мисии ќе се лансираат на секои 26 месеци кога Земјата и Марс се на најблиското растојание (т.н. марсовска опозиција) и ќе поминат најмалку шест до девет месеци во транзит.
Транзитот од 45 дена (шест и пол недели) би го намалил вкупното време на мисијата на месеци наместо на години. Ова во голема мера би ги намалило главните ризици поврзани со мисиите на Марс, вклучително и изложеноста на радијација, времето поминато во микрогравитација и поврзаните здравствени проблеми.
Покрај електраните, има предлози за нови дизајни на реактори кои би обезбедиле стабилно напојување за долготрајни копнени мисии каде што соларната и ветерната енергија не се секогаш достапни.
Примерите вклучуваат киловатски реактор на НАСА со помош на технологијата на Стерлинг (KRUSTY) и хибриден реактор Fission/Fusion, избрани за првата фаза на развој на НАСА во рамките на програмата NAIC 2023. Овие и други нуклеарни технологии може еден ден да овозможат мисии со екипаж на Марс и други места во длабоката вселена , можеби порано отколку што мислиме!
Исто така интересно: