Ne mogu da se setim da je Amerika decenijama unazad smislila išta novo a da nije oružje, što bi opravdalo ulogu njihovog lidera na planeti. Već godinama njihov glavni izvozni proizvod su društvene mreže, estrada, dolar i demokratija. Sreća njihova što je ova tema skopčana sa kosmosom, inače bih je ignorisao.
60-ih i 70-ih godina Sjedinjene Države i Sovjetski Savez su razvili nekoliko prototipova termičkih nuklearnih motora, a najpoznatiji su američki program 'NERVA' i još bolji sovjetski motor za let na Mars, RD-0410. Međutim, nijedan od njih nije otišao u svemir. Termonuklearni pogon se sastoji od korištenja nuklearnog fisionog reaktora za zagrevanje goriva male molekulske mase – obično vodonika – i njegoovog izbacivanja kroz mlaznice velikom brzinom. Velika prednost korišćenja ove vrste pogona, poznata pod skraćenicom NTP(Nuclear Thermal Propulsion), krije se u njegovoj velikoj efikasnosti, sposobnog za stvaranje specifičnih impulsa (Isp) preko 800 sekundi (za poređenje, konvencionalni hemijski pogon obično daje Isp između 300 i 450 sekundi). Što se tiče njegovih minusa, najveći je izbacivanje radioaktivnih materijala kroz mlaznicu, iako to ne predstavlja problem ako se motor aktivira u svemiru. Ali moramo da uzmemo u obzir i stvoreno zračenje – koje može da utiče na elektroniku i živa bića –, loš odnos potiska i težine i njegovu visoku cenu. Naravno, neaktivirani nuklearni motor nije radioaktivan, za razliku od onoga što se događa sa radioizotopskim generatorima (RTG), koji od početka zrače jer koriste visokoradioaktivne supstance.
Kosmički brod iz programa 'DRACO'.
No možda je glavni nedostatak nuklearnog pogona taj što njegova efikasnost, iako visoka, nije spektakularna, pogotovo u poređenju s drugim pogonskim sistemima (naprimer, jonski pogon može lako da postigne između 2000 i 5000 Isp sekundi, iako potisak koji pružaju ove vrste motora obično je mali). Ta činjenica je uzrok tome što su kosmičke agencije i organizacije smatrale da poteškoće u uvođenju motora ovog tipa nadilaze njegove prednosti. Ali to bi moglo da se promeni. Godine 2020. vojna istraživačka agencijaDARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) pokrenula je program 'DRACO' (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations) za razvoj termičkog nuklearnog motora koji može da se koristi za misije u cislunarnom kosmosu.
Prototip sovjetskog nuklearnog motora RD-0410/11Б91 (levo) i američke 'MERVA'.
Elementi motori iz prograna 'NERVA'.
DARPA je 9. aprila 2021. dodelila ugovor vredan 22 miliona dolara kompaniji 'General Atomics' za razvoj kompaktnog nuklearnog reaktora koji bi mogao da koristi NTP motor. Cilj programa 'DRACO' je da se stvori prototip cislunarne NTP letilice koja ima nuklearni motor sa odnosom težine i potiska sličnim onom kod konvencionalnih hemijskih motora, ali sa Isp između dva i pet puta većim. 'General Atomics' sada ima godinu ipo dana da projektuje odgovarajući reaktor u prvoj fazi programa. Reaktor mora da bude tipa HALEU (High-Assay Low-Enriched Uranium), odn. da ima 20% urana-235. Verovatno će se u konačnom dizajnu koristiti čvrsto jezgro – korišćeno u programima iz 60-ih – a ne tečna ili gasovita jezgra, koja u načelu mogu dramatično da povećaju efikasnost, ali izaziva mnogo složenije konstruktivne probleme. S druge strane, 12. aprila, podudarajući se sa svetskim Danom kosmonautike, DARPA je najavila druge ugovore za razvoj broda za program 'DRACO' prema kojima je 'Lockheed Martin' dobio 2,9 miliona dolara, a 'Blue Origin' 2,5 miliona. Dve kompanije će početi sa razvojem svojih koncepata brodova nakon što 'General Atomics' dovrši dizajn reaktora. Očito, ove brojke nisu dovoljne za lansiranje svemirske letilice s nuklearnim pogonom u blizinu Meseca, pa će DARPA morati da izdvoji milione dodatnih dolara ako želi da DRACO postane stvarnost.
Koncept svemirske letilice s posadom do Marsa iz sada već ugašenog Nasinog programa 'Constellation' sa dva nuklearna motora (NASA).
Kao što sam već pomenuo u uvodu, nuklearni reaktori nisu opasni ako se deaktivirani lansiraju u orbitu. Ali kad se uključe, stvari se menjaju i moraćemo da budemo vrlo oprezni kako se ne bi ponovo vratili u Zemljinu atmosferu. Sovjetski Savez je u istoriji lansirao 34 svemirska nuklearna reaktora i većina ih je još uvek u visokim orbitama, ali dva od njih – 'Kosmos 954' i 'Kosmos 1402' – pala su na Zemlju (ti reaktori nisu korišteni za termički nuklearni pogon, već za pogon satelita špijunskog sistema za praćenje brodova američke mornarice usred okeana). Ako nastavi, 'DRACO' bi bio drugi nuklearni reaktor koji su Sjedinjene Države lansirale u svemir nakon 'SNAP-10A' 1965. (zvanično, jer postoje glasine da su neki američki vojni sateliti možda poleteti s reaktorima na brodu).Trenutno su nepoznati tehnički detalji broda 'DRACO', odnosno njegove dimenzije, masa, performanse ili ciljevi.
Dizajn nuklearnih motora kompanije 'BWX Tech.'
Program 'DRACO' nije jedina inicijativa koja je u toku u Sjedinjenim Državama za oživljavanje nuklearnog pogona. NASA takođe održava vlastiti program i, takođe ovog jeseca, dodelila je ugovor od 9,4 milijuna dolara kompaniji 'BWX Technologies Inc.' da poradi na dizajnu i tehnici rukovanja i proizvodnje kapsula s gorivom – urana HALEU – reaktora nuklearnog motora. Važno je napomenuti da ove studije nisu direktno povezane s drugim Nasinim inicijativama za izgradnju nuklearnog reaktora s ciljem snabdevanja električnom energijom (oko deset kilovata) za kosmičke misije ili baze na Mesecu ili na Marsu, poput projekta 'Kilopower'[1]. Ovi potonji reaktori bi se takođe mogli da koriste za pogon u svemiru, ali ovde govorimo o jonskom ili plazmenom pogonu – NEP – a ne o termičkom nuklearnom pogonu.
'Kilopower' rekatori na Marsu.
Sjedinjene Države su jedina zemlja koja ima trenutno u toku projekte za razvoj termouklearnih motora – naravno, sem ako ih Kina radi u tajnosti – iako to ne mora da znači da će 'DRACO' ili Nasin NTR postati stvarnost. Trenutno ti programi imaju funkciju održavanja industrije podmazanom kako se ne bi izgubilo znanje povezano s ovom tehnologijom, osim izgradnje stvarnog primjera leta. Agenciju DARPA karakterizira subvencioniranje privatne industrije s mnogim naprednim projektima koji tada nemaju daljnji put. Ali ko zna, možda ćemo u sledećih nekoliko godina napokon ugledati nuklearni toplotni motor u kosmosu.
Reference:
- https://www.darpa.mil/news-events/2021-04-12
- https://www.bwxt.com/news/2021/04/01/BWXT-Awarded-Additional-Nuclear-Thermal-Propulsion-Work-for-NASA
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
