Przebojowy thriller Christophera Nolana Oppenheimera ponownie rozbudził zainteresowanie opinii publicznej wszystkim, co nuklearne, w tym nuklearnym napędem cieplnym w przestrzeni kosmicznej, obiecującą, choć niesprawdzoną technologią, która może znacznie skrócić czas podróży na Marsa i dalej położone miejsca we wszechświecie.

Koncepcja statku kosmicznego napędzanego nuklearnym napędem cieplnym.NASA

NASA od dziesięcioleci bada opłacalność rakiet o napędzie atomowym, a prywatni przedsiębiorcy zajmujący się przestrzenią kosmiczną, w tym dyrektor generalny SpaceX Elon Musk, wydają się być ogólnie nastawieni na tę technologię. Podejmowanych jest kilka publicznych i komercyjnych wysiłków na rzecz rozwoju nuklearnych silników cieplnych, których celem jest wystrzelenie w przestrzeń kosmiczną pierwszej rakiety o napędzie atomowym przed końcem tej dekady.

Co to jest rakieta o napędzie atomowym?

Termiczny napęd jądrowy to technologia, która może podwoić wydajność paliwa rakiet chemicznych, skracając czas podróży o połowę. W nuklearnym silniku rakietowym reaktor rozszczepialny generuje niezwykle wysokie temperatury. Następnie silnik przenosi ciepło wytwarzane przez reaktor na ciekły wodór, który rozpręża się przez dyszę, zapewniając ciąg niezbędny do napędzania statku kosmicznego.

Szybsze podróżowanie w kosmosie może znacznie zmniejszyć ryzyko i koszty misji załogowych, a NASA posiada nuklearny napęd termiczny na swoim radarze od ponad 60 lat. Jednak naukowcy i inżynierowie muszą jeszcze rozwiązać pewne wyzwania, takie jak zaprojektowanie reaktora, który wytrzyma trudne warunki lotów kosmicznych i zapewni ochronę astronautów przed promieniowaniem. Wystrzelenie ciężkiego reaktora jądrowego na orbitę ziemską również byłoby trudne, ponieważ wymagałoby dużych ilości paliwa.

Pionierzy kosmosu są optymistycznie nastawieni do napędu nuklearnego

Musk jest jednym z najgłośniejszych zwolenników rakiet o napędzie atomowym. W tweecie z 2019 roku nazwał tę technologię świetnym pomysłem i zalecił NASA jej realizację. SpaceX zamierza wysłać ludzi na Marsa do 2050 r., choć firma nie ma żadnych znanych programów rozwoju nuklearnych silników rakietowych.

Peter Beck, dyrektor generalny wschodzącego rywala SpaceX, Rocket Lab, jest również wielkim fanem tej technologii, powiedział analitykom podczas rozmowy o wynikach na początku tygodnia.

Tak naprawdę nie poprawiliśmy zbyt wiele [w zakresie napędu chemicznego] od wczesnych lat 60-tych. Jakiś czas temu osiągnęliśmy rodzaj równowagi chemicznej. Jeśli naprawdę chcemy być obywatelami Układu Słonecznego, musimy dokonać znacznych postępów, powiedział Beck. Myślę, że napęd nuklearny to jedna z tych rzeczy, które naprawdę mogą to zmienić.

Ale Rocket Lab również nie rozwija własnej technologii napędu nuklearnego. To bardzo złożone. I oczywiście największym wyzwaniem jest przede wszystkim umieszczenie go na orbicie. Po wejściu na orbitę jest to naprawdę świetna technika, powiedział Beck.

Czy ktoś buduje tę technologię?

Inny kosmiczny miliarder, Jeff Bezos, nie powiedział publicznie nic na temat rakiet nuklearnych, ale jego firma Blue Origin jest jedną z niewielu pracujących nad tą technologią.

W kwietniu 2021 roku Blue Origin i dwie inne firmy – General Atomics i Lockheed Martin – otrzymały 18-miesięczny kontrakt od Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony (DARPA), działu badawczo-rozwojowego Pentagonu, na opracowanie i zbudowanie nuklearnej rakiety termicznej silnik dla przyszłych misji załogowych NASA w ramach programu o nazwie DRACO (Rakieta demonstracyjna dla Agile Cislunar Operations).

W ramach kontraktu General Atomics zajmie się wstępnym projektem jądrowego reaktora termicznego i koncepcją podsystemu napędowego, natomiast Blue Origin i Lockheed Martin opracują projekty koncepcyjne statków kosmicznych.

W styczniu NASA i DARPA oświadczyły, że zamierzają przetestować pierwszy silnik nuklearny DRACO już w 2027 roku.

Dzięki tej nowej technologii astronauci będą mogli podróżować do i z głębokiego kosmosu szybciej niż kiedykolwiek, co stanowi główną możliwość przygotowania misji załogowych na Marsa, oznajmił w ogłoszeniu administrator NASA Bill Nelson.

W lipcu brytyjska firma z branży lotniczej Pulsar Fusion ogłosiła plany budowy rakiety napędzanej energią jądrową. połączenie zamiast rozszczepienia, który mógłby osiągnąć prędkość nawet 500 000 mil na godzinę.

Fuzja generuje ogromne ilości energii, kilkakrotnie większe niż proces rozszczepienia jądrowego, który uwalnia energię w wyniku rozszczepienia atomów. Rakieta napędzana silnikiem termojądrowym może mieć nawet większą moc niż rakieta oparta na rozszczepieniu.

Rakieta termojądrowa mogłaby pozwolić nam na wysłanie ludzi na Marsa i sprowadzenie ich z powrotem w tygodniach, a nie miesiącach i latach ”, powiedział Adam Baker, szef inżynierii napędów w Pulsar Fusion. Mogłoby to umożliwić nam odbywanie podróży w obie strony na zewnętrzne planety Układu Słonecznego, wysyłanie ludzi na obserwacje pierścieni Saturna lub księżyców Jowisza.

Fusion oferuje 1000 razy większą moc niż konwencjonalne silniki jonowe używane obecnie na orbicie, dyrektor generalny Pulsar Fusion, Richard Dinan – napisano w oświadczeniu . Jeśli ludziom uda się osiągnąć syntezę termojądrową w celu uzyskania energii, wówczas napęd termojądrowy w kosmosie jest nieunikniony.

Pulsar Fusion zamierza przetestować swoją pierwszą rakietę termojądrową do końca tej dekady.