U potrazi za misijama koje će nas odvesti na Mjesec, na Mars i dalje, NASA istražuje brojne koncepte propulzije sljedeće generacije. Dok postojeći koncepti imaju svoje prednosti - kemijske rakete imaju visoku gustoću energije, a ionski motori su vrlo ekonomični - naša nada za budućnost ovisi o tome kako ćemo pronaći alternative koje kombiniraju učinkovitost i snagu.
U tu svrhu, istraživači iz NASA-inog centra za svemirske letove Marshall ponovno traže izradu nuklearnih raketa. Kao dio NASA-inog razvojnog programa za promjenu igara, projekt Nuklearnog toplinskog pogona (NTP) vidio bi stvaranje visoko učinkovitih svemirskih letjelica koje bi mogle koristiti manje goriva za isporuku velikih opterećenja udaljenim planetama, i za relativno kratko vrijeme ,
Kao Sonny Mitchell, projekt NTP-a u NASA-inom centru za svemirske letove Marshall, rekao je u nedavnoj izjavi za NASA:
„Kako se probijamo u Sunčev sustav, nuklearni pogon može ponuditi jedinu doista održivu tehnološku opciju za širenje ljudskog dosega do površine Marsa i svijeta izvan njega. Uzbuđeni smo što radimo na tehnologijama koje bi mogle otvoriti dubok prostor ljudskom istraživanju. "
Da bi se ugledao na to, NASA je sklopila partnerstvo s BWX Technologies (BWXT), kompanijom za energetiku i tehnologiju sa sjedištem u Virginiji, koja je vodeći dobavljač nuklearnih komponenti i goriva američkoj vladi. Kako bi NASA-i pomogla u razvoju potrebnih reaktora koji bi podržali moguće buduće posade na Mars, posljedična kompanija (BWXT Nuclear Energy, Inc.) dobila je trogodišnji ugovor vrijedan 18,8 milijuna dolara.
Tijekom ove tri godine u kojima će raditi s NASA-om, BWXT će pružati tehničke i programske podatke potrebne za implementaciju NTP tehnologije. To će se sastojati od proizvodnje i testiranja prototipskih elemenata goriva i pomoći NASA-i u rješavanju svih nuklearnih dozvola i regulatornih zahtjeva. BWXT će također pomoći NASA-inim projektantima u rješavanju pitanja izvedivosti i pristupačno svojim NTP programom.
Kako je Rex D. Geveden, predsjednik i glavni izvršni direktor BWXT-a, rekao o sporazumu:
„BWXT je izrazito zadovoljan što radi s NASA-om na ovom uzbudljivom nuklearnom svemirskom programu u znak podrške misiji na Marsu. Jedinstveno smo kvalificirani za projektiranje, razvoj i proizvodnju reaktora i goriva za svemirske brodove s nuklearnim pogonom. Ovo je prigodno vrijeme za usmjeravanje naših mogućnosti na svemirsko tržište gdje vidimo dugoročne mogućnosti rasta nuklearnog pogona i nuklearne površinske energije. "
U raketama NTP-a, uranijumske ili deuterijske reakcije koriste se za zagrijavanje tekućeg vodika unutar reaktora, pretvarajući ga u ionizirani vodikov plin (plazmu), koji se zatim usmjerava kroz mlaznicu rakete kako bi se stvorio potisak. Druga moguća metoda, poznata kao nuklearni električni pogon (NEC), uključuje isti osnovni reaktor koji je toplinu i energiju pretvorio u električnu energiju koja zatim pokreće električni motor.
U oba slučaja, raketa se oslanja na nuklearnu fisiju kako bi stvorila pogon, a ne kemijska pogonska goriva, što je do danas bio oslonac NASA-e i svih ostalih svemirskih agencija. U usporedbi s ovim tradicionalnim oblikom pogona, obje vrste nuklearnih motora nude niz prednosti. Prva i najočitija je gotovo neograničena gustoća energije koju nudi u usporedbi s raketnim gorivom.
Time bi se smanjila ukupna količina potrebnog pogonskog goriva, čime bi se smanjila težina lansiranja i troškovi pojedinih zadataka. Snažniji nuklearni motor značio bi skraćeno vrijeme putovanja. NASA je već procijenila da bi sustav NTP mogao putovati Marsom do četiri mjeseca umjesto šest, što bi smanjilo količinu zračenja kojoj bi astronauti bili izloženi tijekom svog putovanja.
Da budemo fer, koncept korištenja nuklearnih raketa za istraživanje svemira nije nov. Zapravo, NASA je intenzivno istražila mogućnost nuklearnog pogona pod Uredom za nuklearni pogon. U stvari, između 1959. i 1972. SNPO je izveo 23 reaktorska ispitivanja na stanici za razvoj nuklearne rakete na AEC-ovom Nevadinom poligonu, u Jackass Flatsu, Nevada.
1963. SNPO je stvorio i program Nuklearni motor za raketna vozila (NERVA) za razvoj nuklearno-toplinskog pogona za dugoletnu misiju posade na Mjesec i međuplanetarni prostor. To je dovelo do stvaranja NRX / XE, nuklearno-toplinskog motora za koji je SNPO certificirao da ispunjava zahtjeve za posadom na Mars.
Sovjetski Savez je provodio slična istraživanja tijekom 1960-ih, nadajući se da će ih upotrijebiti na gornjim stupnjevima svojih raketa N-1. Unatoč tim naporima, nijedna nuklearna raketa nikada nije stupila u službu, zbog kombinacije smanjenja proračuna, gubitka interesa javnosti i općeg prestanka svemirske utrke nakon završetka programa Apollo.
Ali s obzirom na trenutni interes za istraživanje svemira i ambicioznu misiju koja je predložena na Marsu i šire, čini se da će nuklearne rakete napokon moći poslužiti. Jedna od popularnih ideja koja se razmatra je višestepena raketa koja bi se oslanjala i na nuklearni motor i na uobičajene potisnike - koncept poznat kao "bimodalni svemirski brod". Glavni zagovornik ove ideje je dr. Michael G. Houts iz NASA-inog centra za svemirske letjelice Marshall.
U 2014., dr. Houts održao je prezentaciju iskazujući kako bimodalne rakete (i drugi nuklearni koncepti) predstavljaju "tehnologije koje mijenjaju igru za istraživanje svemira". Kao primjer, objasnio je kako se sustav za lansiranje svemira (SLS) - ključna tehnologija NASA-ine predložene posade na Mars - može opremiti kemijskom raketom u donjoj fazi i nuklearno-toplinskim motorom na gornjoj pozornici.
U ovom slučaju, nuklearni bi motor ostao „hladan“ sve dok raketa nije postigla orbitu, u tom bi trenutku gornji stupanj bio raspoređen i reaktor bi se aktivirao da stvori potisak. Ostali primjeri koji su citirani u izvješću uključuju satelite dugog dometa koji bi mogli istražiti vanjski Sunčev sustav i Kuiperov pojas te brz i učinkovit prijevoz za misije s posadom kroz Sunčev sustav.
Očekuje se da će novi ugovor tvrtke provesti do 30. rujna 2019. Tada će projekt nuklearnog toplinskog pogona odrediti izvedivost korištenja nisko obogaćenog uranijuma. Nakon toga, projekt će provesti godinu dana testiranja i usavršavanja svojih sposobnosti proizvodnje potrebnih gorivnih elemenata. Ako sve pođe dobro, možemo očekivati da bi NASA-ino putovanje na Mars moglo uključiti neke nuklearne motore!
