DARPA и НАСА планируют испытать ядерную ракету к 2026 году

Если вы хотите полететь на Марс, вам нужно тщательно выбрать дату вылета. Идеальные окна запуска приходят только каждые 26 месяцев, и эти окна запуска узкие, потому что планеты должны быть выровнены. Буквально.

Быстрая ракета могла бы расширить эти окна, сократить продолжительность полета и сэкономить чувствительный ко времени груз, а также пассажиров. Беда в том, что скорость современных химических ракет ограничена количеством топлива и кислорода, которые они могут нести.

Вместо, вы могли бы использовать ядерную энергию— не просто радиоактивный источник тепла, который мог бы питать слабый ионный двигатель долговременного космического зонда, а настоящий ядерный реактор. Такая печь могла бы превратить струйку жидкого водорода с температурой 20 кельвинов в торнадо из газа с температурой 2700 кельвинов, что позволило бы управляемому количеству топлива обеспечить мощную тягу на полпути к Марсу, а затем изменить направление тяги для замедления.

Это именно то, что НАСА и ДАРПА хотят построить сначала как прототип, затем как лунную ракету и, наконец, как межпланетный корабль. 26 июля агентства раскрыты детали проектапартнерство с Локхид Мартин и BWX Technologies, реакторная компания, базирующаяся в Линчбурге, штат Вирджиния. Они дали проекту имя DRACO в стиле Гарри Поттера, что означает «Демонстрационная ракета для гибких окололунных операций».

План состоит в том, чтобы испытать прототип в космосе, начиная с конца 2026 года. Это очень короткий заказ, частично облегченный за счет объединения того, что обычно является вторым и третьим этапами разработки. Ускорение возможно, потому что прототип «включает в себя много устаревшего оборудования из прошлых миссий в дальнем космосе», — говорится в сообщении. Табита Додсон, руководитель программы DRACO в DARPA. «Мы хотели иметь высоконадежную космическую платформу со всем, что не связано с двигателем, с низким риском».

По старой программе в реактор закладывался оружейный уран-235, который сейчас тоже не на повестке дня.

Первая фаза разработки новой конструкции реактора уже завершена, стоимость которой не разглашается. Бюджет следующих двух этапов вместе составляет 499 миллионов долларов США.

Если прототип сработает, следующим шагом будет создание лунной ракеты, скорость которой упростит строительство и снабжение базы на Луне. Но настоящая отдача наступит, когда будет отдан приказ отправиться на Марс.

Между тем, кто знает, какие военные дивиденды могут потечь. DARPA финансирует экспериментальные технологии, которые когда-нибудь могут быть использованы, не обязательно уточняя, для чего это может быть. Возможно, ядерная ракета могла бы перебросить спутники из одной части мира в другую.

Идея ядерной ракеты была впервые исследовался как проект Орион в 1950-х годах., что, наконец, привело к наземным испытаниям двигателя. Это вряд ли идеально — некоторые проблемы лучше всего исследовать в вакууме, при нулевой температуре.г условия. Но, в любом случае, на повестке дня наземные испытания уже не стоят. В соответствии с сегодняшними требованиями безопасности исследователи должны будут улавливать выхлопные газы, удалять все радиоактивные материалы и утилизировать их. Поэтому планируется разместить прототип на орбите высотой 700 километров, с которой он не упадет на Землю еще лет 300 или около того.

По старой программе в реактор закладывался оружейный уран-235, который сейчас тоже не на повестке дня. Вместо этого в проекте указан гораздо менее обогащенный U-235. «Работать безопасно; находиться рядом безопасно; ему не нужны меры защиты, которые должны быть для плутония», — говорит Энтони Каломиноспециалист по материалам и конструкциям в НАСА.

Пока ракета находится на стартовой площадке, цепная реакция деления и последующая радиоактивность подавляются вращающимися барабанами, которые направляют свою поглощающую нейтроны сторону внутрь, обращенную к активной зоне реактора. Затем, когда двигатель благополучно окажется на орбите, барабаны повернутся, обнажив свои отражающие нейтроны стороны, которые отбрасывают нейтроны обратно в ядро. Это отражение повысит плотность нейтронов, стимулируя деление. Другие меры безопасности включают поглощающие нейтроны провода внутри активной зоны, которые «отравляют» цепную реакцию до тех пор, пока они не будут втянуты.

Во время летных испытаний будет измерен ряд характеристик, в частности тяга двигателя, измеряемая в тысячах фунтов, и его удельный импульс. Это просто то, сколько времени требуется двигателю и его топливу, чтобы разогнать собственную массу со скоростью 1 стандартная гравитация (9,8 метра в секунду в квадрате). Анимация ракеты производства Lockheed Martin. можно увидеть здесь.

Химические ракеты, работающие в вакууме, имеют около 400 секунд удельного импульса, но ядерный имеет «свыше 700, до 900» секунд, «это то, о чем НАСА говорило для доставки людей на Марс», — сказала Лиза Мэй, менеджер Lockheed Martin по стратегии исследования дальнего космоса. Национальная оборона прошлый месяц.

Прототип также проверит, как долго жидкий водород — в данном случае около 2000 кг — может храниться на орбите. Есть надежда, что это продлится несколько месяцев, что на два порядка больше, чем до сих пор достигнуто. Было бы еще лучше, если бы можно было найти способ дозаправить орбитальный ядерный двигатель, чтобы его можно было использовать годами. Сегодняшние ракеты-носители разгонного блока работают примерно 12 часов, прежде чем превратиться в космический мусор.