Как с ядрена енергия ще стигнем по-бързо до Марс?  

Не можете да стигнете до Марс без гориво, и то много гориво.

Химическото задвижване е стандарт за космическите полети от десетилетия, но ако хората искат да пътуват до Марс, те се нуждаят от много по-мощна технология за задвижване.

,,Когато се нуждаем от такова ниво на мощност, каквото е необходимо, за да напреднем в изследването на Луната и да изпратим хора на Марс, единственият начин да го направим е с ядрена енергия.‘‘ казва Роб Чеймбърс, директор на отдел ,,Търговска стратегия за гражданско пространство и бизнес развитие‘‘ в Локхийд Мартин. ,,Ако искате да можете да изследвате рентабилно, да сте независими от Земята и да осъществите пътуване до Марс, то ви трябват ядрени системи.‘‘

Как работят системите с ядрена енергия работят?

Сравнително нови, ядрените системи за задвижване или електрическата енергия са прости.

Системите, базирани на делене, работят чрез разделяне на ниско обогатени уранови атоми в реактор, за да се създаде топлина. В реактора се подава свръххладен водород и топлината от урана бързо превръща водорода с много горещ газ под налягане. При ядрените топлинни двигатели (ЯТД) свръхгорещият водород под налягане се изхвърля през дюза, за да се създаде мощна тяга. Механиката на ЯТД е много по-проста и значително по-ефикасна от тази на химическите двигатели.

В повърхностните енергийни системи за делене на топлината от разцепването на уранови атоми се преобразува в електричество. Тези системи могат да произвеждат най-малко 40 киловата енергия и могат да работят в постоянно засенчените райони на Луната.  

Механиката, която прави ЯТД безопасен, е просто, че тя не би се случила на Земята.

Традиционна ракета носител с химическо задвижване би издигнала космически кораб от повърхността на Земята и би го насочила към безопасна околоземна орбита далеч от земната атмосфера. След като се намира на тази орбита, ядреният реактор се включва и започва процесът на делене. По този начин работата с реактора с високоактивно ниско обогатено ураново гориво (HALEU) и неговото изстрелване са безопасни.

Определянето на нивото на наземно тестване, необходимо за доказване на безопасни и ефективни операции в Космоса, също е част от настоящите усилия на Локхийд Мартин. ,,Наземните изпитания ни помагат да разберем какво е очакваното поведение и ограничения на ядрения реактор и как очакваме той да реагира и да взаимодейства със системите на управление, които разработваме‘‘, казва Джон Бендъл, старши мениджър ,,Стратегия и бизнес развитие, космически изследвания‘‘, Локхийд Мартин. 

Защо ядрено-термично задвижване?

Накратко: бързина, ефикасност и възможност за повторна употреба.

ЯТД ще позволи по-бързо пътуване в Космоса от всякога досега.
Повишената скорост на ЯТД дава предимството да има по-дълги прозорци за изстрелване, по-малко излагане на екипажа на космическа радиация в Космоса и по-бързо или с много по-голяма маса достигане на спътниците и роботизираните космически кораби до техните дестинации. Скоростта на ЯТД се дължи на високоефективната тяга – два пъти по-ефикасна от конвенционалните задвижващи системи.

,,За да се стигне до Марс с химическа двигателна система, може да са необходими сто изстрелвания, но с ядрено-термична двигателна система можем да намалим този брой до пет‘‘ казва Чеймбърс. Ефикасността на ЯТД също може да позволи повече възможности за прекъсване на мисиите.

Други предимства са максималната повторна използваемост и разширяемост за други мисии. ЯТД позволява използването на по-малко зареждащи устройства в сравнение с други системи, което прави начина на зареждане на гориво по-екологичен и по-ефикасен.

,,Ако искаме да се заемем сериозно с изследването на дълбокия Космос, ядрената система за многократна употреба е по-чист и по-ефикасен начин за постигане на целите ни‘‘, казва Бендъл. ,,ЯТД ще ни позволи да разширим изследванията си отвъд Луната по-бързо, отколкото с други алтернативи.‘‘

Икономика на Луната и други възможности

Превръщането на безопасните ядрени системи в реалност е на ръка разстояние, а заедно с това ще дойдат мащабни промени в начина, по който изследваме Космоса.

,,Енергията от повърхностно делене би означавала стабилен, независим от Земята източник на енергия на Луната и Марс‘‘, казва Лиза Мей, главен инженер и ръководител на Стратегията за следващото поколение в Локхийд Мартин. 

Високомощните системи за делене на Луната ще позволят разделянето на лунната вода на водород, който може да се използва за гориво и кислород за астронавтите.

,,Предвиждаме икономика, базирана на водата на Луната, в която това, което ни е необходимо за космически пътувания, може да се добива, търгува и използва на Луната‘‘, казва Чеймбърс.

Време е да превърнем визията в реалност

Работата на Локхийд Мартин в областта на космическите ядрени системи включва три текущи договора – партньорство с BWXT Technologies по концепции за ядрен термичен реактор и енергия от повърхностно делене за НАСА, Държавния департамент на енергетиката и Агенцията за перспективни изследователски проекти в областта на отбраната за разработване на концептуален проект на космически кораб с ЯТД.

Макар че ядрените системи са област, която тепърва започва да се развива, Локхийд Мартин има дълга история и опит в областта на ядрения контрол, като е поддържала измервателна апаратура и контрол както за наземни електроцентрали, така и за военноморски ядрени реактори. Експертизата на Локхийд Мартин в областта на авиацията, контрол на мисии и интеграция дава възможност за влияние.

,,Нашият отличителен белег идва и от наследството ни в изследването на дълбокия Космос, което изисква способност за извършване на високотехнологични, първи по рода си мисии‘‘, каза Мей. ,,Също така инвестирахме много в криогенното съхранение и пренос на водород, както и в цялостно управление на ядрения реактор‘‘.

Компанията е изградила и радиоизотопните термоелектрически генератори за планетарните мисии на НАСА като ,,Викинг‘‘,  ‚,Пионер‘‘, ,,Вояджър‘‘, ,,Аполо‘‘, ,,Касини‘‘ и ,,Нови хоризонти‘‘.