САЩ създават ядрен двигател за военните си лунни космически кораби

Управлението за перспективни изследователски проекти към Министерството на отбраната на САЩ (DARPA) е планирала отпускането на 14 милиона долара за разработването на ядрен двигател за космическите си ракети. С негова помощ американските военни възнамеряват да покоряват окололунното звездно пространство. Новият проект се нарича DRACO . Това е абреаветура от DARPA Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations, т.е Демонстрационна ракета на DAPRA за гъвкави окололунни маневри. Обявеният конкурс е спечелен от компанията Gryphon Technologies.

Разработването на ядрена термична задвижваща система (Nuclear Thermal Propulsion – NTP) за космически кораби, работеща на нискообогатен уран, може да предизвика революция в усвояването на космоса.

В космоса няма пътища за колела или вода за гребни винтове. Единственият принцип, който може да използва двигателя в космическото пространство, е реактивното движение. Това означава, че от соплата на космическия кораб излиза струя от вещество (или така нареченото работно тяло). Възникващият при това импулс тласка кораба в противоположна посока на движението на струята. Въпросът се състои в това, каква сила може да ускори работното тяло.

Химически двигатели

Днес пилотираните космически кораби, такива като руския „Съюз“ и американския „ Dragon” на SpaceX, използват химически двигатели. В тях в качеството на работно тяло се използват горещи газове, които се получават в резултат на процес на горене. От своя страна тези двигатели не са икономични, а освен това товароподемността на ракетите-носители е ограничена.

Това създава доста проблеми. Преди всичко, космическите полети стават по-продължителни, тъй като космическите апарати нямат достатъчно гориво да достигнат до нужната цел с постоянно включен двигател, например от Земята до Луната. Именно за това космическите кораби „Аполо“ почти през цялото време са летели по инерция, включвайки двигателите само за няколко минути за корекция на курса. Като резултат , преодоляването на разстоянието до Луната е отнемало няколко дена, в течение на които астронавтите са били подложени на въздействието на космическата радиация. И ако няколко дена облъчване може да бъде понесено от организма без особена вреда на здравето, то пътят до Марс с продължителност няколко месеца може да убие човек.

Освен това, малкото количество гориво лишава астронавтите от свободата да маневрират. Космическият кораб не може да се движи по друга траектория, освен по тая, която внимателно е пресметната предварително, отчитайки малките запаси от гориво. А ако се случи нещо неочаквано и космическият апарат излезе на неразчетна траектория, както това се случи при изпитанията на новия космически кораб Boeing CST-100 Starliner? Тогава се налага корекция с помощта на двигателите, а това означава, че в определен момент горивото може да не стигне за жизнено важна корекция на курса.

Електрически двигатели

При космическите кораби се използват и електрически реактивни двигатели. При тях в качеството на работно тяло са газови йони (обикновено на ксенон), които се ускоряват от електрическо поле. Такава система има доста по-голяма относителна тяга (тяга на килограм работно тяло), отколкото химическите двигатели. Но подобен двигател не може да създаде достатъчно плътна струя на работното тяло. Затова тези двигатели са с малка мощност, въпреки че са икономични. По тази причина електрически силови агрегати се монтират само на малки космически апарати, които разбира се, не могат да имат на борда си екипаж.

Ядрената мечта

В случая с DRAGO всичко ще е по-друг начин. Работното тяло (предполага се, че това ще бъде водород) ще се нагрява от топлината на ядрен реактор, работещ с нискообогатен уран. Горещата струя газ ще излиза с много по-голяма скорост, отколкото при химическите двигатели. Както се съобщава в описанието на програмата на сайта на DARPA, относителната тяга на новата система ще бъде от 2 до 5 пъти по-голяма, отколкото при неикономичните химически двигатели. А самата тяга ще бъде десет хиляди пъти по-голяма, отколкото икономичните, но с малка мощност електрически двигатели.

С други думи, новата разработка ще позволи да се създаде тежък космически кораб с голям запас за предвижване. Той няма да има проблемите на съвременните космически апарати, снабдени с химически двигатели.

Целта на DARPA е създаването на прототип и провеждане на изпитания на околоземна траектория. Не се разкриват задачите, които възнамеряват да изпълняват космическите кораби с ядрени двигатели на окололунна орбита.

Атомният космос

Трябва да се отбележи, че ядрените реактори на борда на космически апарат не са новост. Първият такъв спътник, а именно американският Snapshot, е бил изстрелян на околоземна орбита през 1965 година. А започвайки от 1970 година СССР е изстрелял 31 космически апарата, снабдени с ядрения силов агрегат „Бук“. При тези апарати са се използвали ядрени реактори, при които деленето на ядрата на урана е ставало аналогично на земните АЕЦ.

Освен това в космоса отдавна и активно се използват радиоизотопни източници на електроенергия . В тях енергията се отделя за сметка на разпада на радиоактивни елементи (най-често плутоний-238). Такива агрегати снабдяват с енергия двата „Вояджър“-а, а също така марсоходите Curiosity и изстреляният през юли Preseverance. Но досега ядрените реактори и радиоизотопните източници на електроенергия са се използвали единствено за производството на електроенергия, в това число за захранване на електрически двигатели. Те не са се използвали за нагряване на работно тяло, както се предполага да става при проекта DRAGO. Това се очаква да стане технологията на утрешния ден.