НАСА подписало соглашение с Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) о разработке ядерная ракета это может сократить время полета до Марса примерно на четверть по сравнению с традиционными химическими ракетами. Но прежде чем ядерные технологии будут запущены в космос, необходимо устранить риски для обеспечения общественной безопасности.
Ядерные ракеты — идея не новая. Эксперименты проводились в 1950-х гг. Военные США, а затем НАСА но никогда не запускать в космос. Теперь, с перспективой отправки людей на Марс в 2030-х годах, эта идея возрождается, чтобы сократить примерно семь месяцев, которые требуются обычной ракете, чтобы добраться до Марса. Это может быть благом для будущих астронавтов, которым предстоит семимесячное путешествие в один конец с использованием современных технологий.
Идея состоит в том, чтобы использовать небольшой ядерный реактор для нагрева жидкого топлива до очень высоких температур, превращая его в горячий газ, который выбрасывает ракетное сопло на высокой скорости, создавая тягу.
Конструкция ядерной ракеты означает, что они, как правило, будут производить меньшую тягу, чем химическая ракета, но ядерные двигатели могут работать непрерывно в течение нескольких недель, постоянно ускоряясь, в конечном итоге достигая более высоких скоростей по принципу черепахи и зайца.
Ожидается, что ядерные двигатели будут в два раза экономичнее химических ракет, в основном потому, что они могут нагревать газ, который они используют для тяги, до более высокой температуры, чем химическое горение, а более горячий газ означает больше энергии.
Более быстрое путешествие на Марс дает огромные преимущества. Астронавты будут подвергаться меньшему воздействию космического излучения во время путешествия. Психологическое давление жизни в замкнутом пространстве вдали от дома будет снижено. Припасы и спасательная миссия могут быть доставлены быстрее. Эти ракеты также могут открыть внешнюю часть Солнечной системы, так что полеты к Юпитеру и его большому семейству ледяных спутников в конечном итоге станут досягаемыми.
Хотя технология ядерной силовой установки, безусловно, осуществима, она не может быть легко воспринята общественностью. Аварии в Чернобыле, Три-Майл-Айленде и Фукусиме заставили многих людей скептически относиться к ядерной безопасности. И будет риск.
Ядерная ракета не будет использоваться для запуска космического корабля с поверхности Земли — она будет предназначена только для запуска в космосе. Его нужно было бы запустить на орбиту на большой химической ракете, поэтому публике пришлось бы принять риск запуска ядерного реактора на стандартной ракете, наполненной взрывоопасным топливом.
А ракеты бывают и будут выходить из строя катастрофически, что ракетчики с черным юмором иногда называют РУД — «быстрая внеплановая разборка».
Никто не хочет, чтобы на побережье Флориды или Диснейленда сыпались ядерные обломки, и это не единственный возможный сценарий. Авария на орбите потенциально может привести к выбросу радиоактивных материалов в атмосферу.
Эти проблемы безопасности должны быть решены до того, как любая ядерная ракета покинет землю.
Мы использовали ядерный, только не реактор
Ядерная технология в другой форме использовалась с самого начала космической программы, просто не для двигателей. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ) обеспечивали питание зондов дальнего космоса для инструментов, радио и камер в ряде миссий.
Они особенно полезны для миссий в дальний космос, таких как «Вояджер», «Кассини» и «Новые горизонты», которые отважились уйти слишком далеко от Солнца, чтобы солнечные батареи были эффективными. Они также питают два марсохода, которые в настоящее время путешествуют по Марсу: Perseverance и Curiosity.
РИТЭГи — это гораздо более простые и маломощные устройства, и, что особенно важно, они не являются ядерными реакторами. Вместо этого они преобразуют тепло, выделяемое при радиоактивном распаде небольшого количества ядерного материала (часто плутония), в электричество. Эти устройства могут работать десятилетиями. Они близнецы Вояджер космические корабли до сих пор питаются от РИТЭГов, которые были запущены в 1977 году и сейчас находятся за пределами нашей Солнечной системы.
Хотя были возражения против их использования с 1980-х годов РИТЭГи оказались относительно безопасными. США видели несколько несчастных случаев, в том числе один в 1968 году, когда из-за неудачного запуска метеорологического спутника Nimbus-1 его РИТЭГ был брошен в океан. Он был восстановлен неповрежденным, а топливо было повторно использовано в более поздней миссии.
Шестеро гражданских лиц из северной экспедиции находят обломки спутника, упавшего на землю 24 января 1978 года.
Но были и более серьезные аварии. Канадцы могут помнить случай 1978 года, когда советский разведывательный спутник разбросал 50 кг урана из своего ядерного теплового генератора на территории в 124 000 квадратных километров на севере Канады.
Но ядерный реактор — гораздо более сложное устройство, требующее более высоких температур, теплоносителей и большего количества ядерного топлива.
Ядерные ракеты обладают большим потенциалом для следующего поколения космических кораблей, которые могут позволить людям исследовать более глубокие места в космосе.
Однако перед инженерами стоит задача обеспечить выполнение всех проверок и противовесов, чтобы убедить астронавтов, которые будут летать на этих машинах, и людей на земле в том, что они могут безопасно эксплуатироваться до того, как технология будет принята.
