NASA on pyrkiessään suorittamaan tehtäviä, jotka vievät meidät takaisin kuuhun, Marsiin ja muuallekin, tutkimaan useita seuraavan sukupolven työntökonsepteja. Vaikka nykyisillä konsepteilla on etunsa - kemiallisilla raketeilla on suuri energiatiheys ja ionimoottorit ovat erittäin polttoainetaloudellisia - tulevaisuuden toiveemme riippuvat siitä, että etsimme vaihtoehtoja, joissa yhdistyvät tehokkuus ja teho.
Tätä varten NASA: n Marshall-avaruuslentokeskuksen tutkijat pyrkivät jälleen kehittämään ydinaseita. Osana NASA: n Game Changing -kehitysohjelmaa ydinvoimalaitos (NTP) -hankkeessa luotaisiin tehokkaita avaruusaluksia, jotka pystyisivät käyttämään vähemmän polttoainetta raskaiden hyötykuormien toimittamiseen kaukaisille planeetoille ja suhteellisen lyhyessä ajassa. .
Kuten NTP: n Marshall-avaruuslentokeskuksen NTP-projektin projekti Sonny Mitchell sanoi äskettäisessä NASA: n lehdistötiedotteessa:
”Kun työnnämme aurinkokuntaan, ydinvoima voi tarjota ainoan todella toteuttamiskelpoisen tekniikan vaihtoehdon laajentaa ihmisten ulottuvuutta Marsin pinnalle ja maailmoihin ulkopuolella. Olemme innostuneita työskentelemään tekniikoiden suhteen, jotka voisivat avata syvän tilan ihmisten etsinnälle. "
Tätä varten NASA on solminut kumppanuuden BWX Technologiesin (BWXT) kanssa, joka on Virginiassa toimiva energia- ja teknologiayritys, joka on johtava ydinkomponenttien ja polttoaineiden toimittaja Yhdysvaltain hallitukselle. Auttaakseen NASA: ta kehittämään tarvittavat reaktorit, jotka tukevat mahdollisia tulevia miehitysmatkoja Marsiin, yrityksen tytäryhtiö (BWXT Nuclear Energy, Inc.) sai kolmen vuoden sopimuksen 18,8 miljoonan dollarin arvosta.
Tämän kolmen vuoden ajan, jonka aikana he työskentelevät NASAn kanssa, BWXT toimittaa teknisen ja ohjelmallisen tiedon, jota tarvitaan NTP-tekniikan toteuttamiseen. Tämä koostuu niistä, jotka valmistavat ja testaavat polttoaineiden prototyyppejä ja auttavat NASA: ta ratkaisemaan kaikki ydinlupien myöntämistä ja sääntelyä koskevat vaatimukset. BWXT auttaa myös NASAn suunnittelijoita käsittelemään toteutettavuuskysymyksiä ja kohtuuhintaisesti NTP-ohjelmansa avulla.
Kuten BWXT: n toimitusjohtaja Rex D. Geveden sanoi sopimuksesta:
”BWXT on erittäin tyytyväinen työskennellessään NASA: n kanssa tässä mielenkiintoisessa ydinavaruusohjelmassa Mars-operaation tukemiseksi. Meillä on ainutlaatuinen pätevyys suunnitella, kehittää ja valmistaa reaktoria ja polttoainetta ydinvoimalla käytettävälle avaruusalukselle. Tämä on oikea aika kääntää kykymme avaruusmarkkinoille, joilla näemme pitkän aikavälin kasvumahdollisuudet ydinvoiman ja ydinvoiman pintavoimalla. ”
NTP-raketissa uraani- tai deuteriumreaktioita käytetään nestemäisen vedyn lämmittämiseen reaktorin sisällä muuttamalla se ionisoiduksi vetykaasuksi (plasma), joka kanavoidaan sitten rakettisuuttimen läpi työntövoiman tuottamiseksi. Toinen mahdollinen menetelmä, joka tunnetaan nimellä Nuclear Electric Propulsion (NEC), sisältää saman perusreaktorin, joka muuntaa sen lämmön ja energian sähköenergiaksi, joka sitten käyttää sähkömoottoria.
Molemmissa tapauksissa raketti luottaa ydinfissioon tuottamaan työntövoimaa eikä kemiallisia ponneaineita, mikä on ollut NASA: n ja kaikkien muiden avaruusjärjestöjen perusta nykyään. Verrattuna tähän perinteiseen käyttövoiman muotoon molemmat ydinmoottorit tarjoavat useita etuja. Ensimmäinen ja ilmeisin on sen tarjoama käytännöllisesti katsoen rajoittamaton energian tiheys rakettipolttoaineeseen verrattuna.
Tämä vähentäisi tarvittavan ponneaineen määrää, mikä vähentäisi laukaisun painoa ja yksittäisten operaatioiden kustannuksia. Tehokkaampi ydinmoottori tarkoittaisi lyhentyneitä matka-aikoja. NASA on jo arvioinut, että NTP-järjestelmä voisi tehdä matkan Marsiin neljään kuukauteen kuuden sijasta, mikä vähentäisi säteilyn määrää, johon astronautit altistuvat matkansa aikana.
Oikeudenmukaisuuden vuoksi käsite ydinaseiden käytöstä maailmankaikkeuden tutkimiseksi ei ole uusi. Itse asiassa NASA on tutkinut ydinvoiman käytön mahdollisuuksia laajasti avaruusydinvoimalaitoksen alaisuudessa. Itse asiassa SNPO suoritti vuosina 1959 - 1972 23 reaktorikoetta ydinrakettien kehittämisasemalla AEC: n Nevadan testialueella, Jackass Flatsissa, Nevadassa.
Vuonna 1963 SNPO perusti myös ydinmoottorin rakettiajoneuvojen sovelluksiin (NERVA) -ohjelman kehittääkseen ydinvoimalähteitä pitkän kantaman miehitysmatkoihin kuuhun ja planeettaväliseen avaruuteen. Tämä johti NRX / XE-ydinvoiman tuottamiseen, jonka SNPO todisti täyttävän miehitetyn Marsiin tehtävän vaatimukset.
Neuvostoliitto suoritti samanlaisia tutkimuksia 1960-luvulla toivoen voivansa käyttää niitä N-1-rakettinsa ylemmillä vaiheilla. Näistä ponnisteluista huolimatta yhtään ydinaseista ei koskaan tullut palvelukseen, koska budjettileikkauksia, yleisen edun menettämistä ja avaruuskilpailun lopettamista oli tapahtunut Apollo-ohjelman päättymisen jälkeen.
Mutta kun otetaan huomioon nykyinen mielenkiinto avaruustutkimukseen ja Marsille ja sen ulkopuolelle ehdotettu kunnianhimoinen tehtävä, näyttää siltä, että ydinaseet saattavat vihdoin nähdä palvelun. Yksi suosittu ajatus, jota harkitaan, on monivaiheinen raketti, joka luottaisi sekä ydinmoottoriin että tavanomaisiin potkuriin - käsite, jota kutsutaan bimodaaliseksi avaruusalukseksi. Tärkein ajatuksen kannattaja on tohtori Michael G. Houts NASA: n Marshall-avaruuslentokeskuksesta.
Vuonna 2014 tohtori Houts piti esityksen, jossa hahmotteltiin, kuinka bimodaaliset raketit (ja muut ydinkonseptit) edustivat ”pelinmuuttavaa tekniikkaa avaruustutkimukseen”. Hän selitti esimerkkinä, kuinka Space Launch System (SLS) - keskeinen tekniikka NASA: n ehdottamassa miehitetyssä Marsin-operaatiossa - voitaisiin varustaa kemiallisilla raketeilla alaasteessa ja ydinvoiman lämpömoottorilla ylemmässä vaiheessa.
Tässä kokoonpanossa ydinmoottori pysyisi ”kylmänä”, kunnes raketti oli saavuttanut kiertoradan, missä vaiheessa ylemmä aste otetaan käyttöön ja reaktori aktivoidaan tuottamaan työntövoimaa. Muita raportissa mainittuja esimerkkejä ovat pitkän kantaman satelliitit, jotka voisivat tutkia ulkoista aurinkojärjestelmää ja Kuiper-vyötä, sekä nopea ja tehokas kuljetus miehitettyihin tehtäviin koko aurinkokunnassa.
Yrityksen uuden sopimuksen odotetaan toteutuvan 30. syyskuuta 2019. Tuolloin ydinvoiman lämpöprojekti määrittelee vähärikasteisen uraanipolttoaineen käytön mahdollisuudet. Sen jälkeen projekti viettää vuoden testaamalla ja parantamalla kykyään valmistaa tarvittavat polttoaine-elementit. Jos kaikki menee hyvin, voidaan odottaa, että NASA: n "Journey to Mars" sisältää vain joitain ydinmoottoreita!
