Космическое агентство объявило о сотрудничестве с Министерством обороны США в испытаниях ядерного двигателя в космосе уже в 2027 году. Силовую установку разработает компания Lockheed Martin, а NASA инвестирует в это $300 млн.
Традиционный химический двигатель отлично подходит для запуска ракет с поверхности Земли, однако для перемещения по Солнечной системе понадобится значительно больше топлива, в чем потенциально может помочь ядерная силовая установка. О ее потенциале немецкий инженер Вернер фон Браун говорил еще задолго до того, как его ракета Saturn V с химическим двигателем высадила людей на Луне. В конечном итоге это привело к разработке проекта под названием NERVA, который вскоре отменили.
Основная идея ядерного двигателя проста: ядерный реактор нагревает топливо, вероятно, жидкий водород, которые расширяется и проходя через сопло, создает тягу. Ядерные тепловые ракеты могут быть в три или более раз эффективнее обычных ракет с химическими двигателями.
По замыслу использование ядерной тепловой ракеты позволит сократить время полета, что является ключевым компонентом пилотируемых миссий на Марс (более длительные полеты требуют большего количества запасов и более надежных систем), а также увеличить полезную нагрузку для научных исследований и обеспечить более высокую мощность для приборов и связи.
В 2020 году Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) заявило, что планирует опробовать летучую ядерную систему тепловой тяги, что дало старт проекту Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO). Впоследствии к разработке аналогичной технологии присоединились и в NASA – правда, военные были заинтересованы в перемещении полезных грузов вокруг Земли и Луны, тогда как космическое агентство планировало использовать ядерный двигатель для исследования Марса.
В среду NASA и DARPA объявили, что выбрали Lockheed Martin для создания экспериментального корабля с ядерным тепловым реактором (X-NTRV). BWX Technologies станет одним из партнеров компании и займется разработкой ядерного реактора и изготовлением высококачественного низкообогащенного уранового топлива. Все это, по словам программного менеджера DARPA Табиты Донсон, обойдется в $499 млн.
NASA возьмет на себя ведущую роль в разработке ядерного двигателя, а DARPA будет контролировать ряд других вопросов: от ядерных регулятивных требований до операций миссии и анализов безопасности транспортного средства. Ядерный реактор будет запускаться в холодном режиме по соображениям безопасности и не будет включаться, пока транспорт не выйдет на достаточно высокую орбиту (высота орбиты еще окончательно не определена, но, вероятно, составит от 700 до 2000 км над поверхностью Земли).
Додсон говорит, что космический корабль с ядерным двигателем будет находиться в обтекателе полезной нагрузки ракеты Falcon 9 или Vulcan, и будет выглядеть почти так же, как верхняя ступень обычной ракеты. Он будет состоять из большого водородного топливного бака, ядерного реактора, опорной конструкции космического корабля и сопла. Как только транспорт достигнет безопасной орбиты, реактор введут в действие – жидкий водород будет нагреваться от -253 до +2427 градусов Цельсия менее чем за секунду.
«Важно помнить, что это демонстрационная разработка. И, как и в любом другом испытании ракетного двигателя, NASA, скорее всего, придется провести серию дальнейших работ по разработке двигателя, чтобы приблизиться к идеальной рабочей системе», – говорит Додсон.
Эксперимент важен не только с точки зрения испытания ядерного двигателя, но и использования водородного топлива в космическом транспорте. До сих пор жидкий водород хранили в космосе всего несколько дней, поскольку он закипает при температуре выше -253 градуса Цельсия. Миссия попытается сохранить жидкий водород в ультрахолодном состоянии в течение нескольких месяцев, чего будет достаточно для нескольких испытаний ядерного теплового двигателя. Разработчики попытаются учесть возможность дозаправки корабля космическим роботом.
Источник: Engadget, Ars Technica