Bizi Ay'a, Mars'a ve ötesine götürecek misyonlar peşinde NASA, bir dizi yeni nesil itici güç kavramını araştırıyor. Mevcut konseptlerin avantajları vardır - kimyasal roketler yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir ve iyon motorları yakıt açısından çok verimlidir - gelecekteki umutlarımız, verimliliği ve gücü birleştiren alternatifler bulmamıza bağlıdır.
Bu amaçla, NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi'ndeki araştırmacılar bir kez daha nükleer roketler geliştirmek istiyorlar. NASA'nın Oyun Değişen Gelişim Programının bir parçası olarak, Nükleer Termal Tahrik (NTP) projesi, uzak gezegenlere ve nispeten kısa bir sürede ağır yükler sağlamak için daha az yakıt kullanabilen yüksek verimli uzay aracının oluşturulmasını görecekti .
NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ndeki NTP projesi projesi Sonny Mitchell’in yeni bir NASA basın açıklamasında söylediği gibi:
“Güneş sistemine girerken, nükleer tahrik, insanın Mars yüzeyine ve ötesindeki dünyalara erişimini genişletmek için tek gerçek uygulanabilir teknoloji seçeneğini sunabilir. İnsan keşfi için derin alan açabilecek teknolojiler üzerinde çalışmaktan heyecan duyuyoruz. ”
Bunu görmek için NASA, ABD hükümetine nükleer bileşenlerin ve yakıtın önde gelen tedarikçisi olan Virginia merkezli bir enerji ve teknoloji şirketi olan BWX Technologies (BWXT) ile bir ortaklık kurdu. NASA'nın gelecekte Mars'a yapılacak olası görevlerini destekleyecek gerekli reaktörleri geliştirmesine yardımcı olmak için şirketin yan kuruluşu (BWXT Nuclear Energy, Inc.) 18,8 milyon dolar değerinde üç yıllık bir sözleşme aldı.
NASA ile çalışacakları bu üç yıl boyunca BWXT, NTP teknolojisini uygulamak için gereken teknik ve programlı verileri sağlayacaktır. Bu, prototip yakıt elemanlarının üretilmesi ve test edilmesinden ve NASA'nın nükleer lisanslama ve düzenleme gereksinimlerini çözmesine yardımcı olmaktan oluşacaktır. BWXT ayrıca NASA planlamacılarına NTP programları ile fizibilite ve uygun fiyatla ilgili sorunları ele almada yardımcı olacaktır.
BWXT Başkanı ve İcra Kurulu Başkanı Rex D. Geveden'in anlaşmayı söylediği gibi:
“BWXT, Mars misyonunu destekleyen bu heyecan verici nükleer uzay programı üzerinde NASA ile çalışmaktan son derece memnun. Nükleer enerjili bir uzay aracı için reaktör ve yakıt tasarlama, geliştirme ve üretme konusunda benzersiz bir kaliteye sahibiz. Bu, yeteneklerimizi, nükleer tahrik ve nükleer yüzey gücünde uzun vadeli büyüme fırsatları gördüğümüz uzay pazarına taşımak için uygun bir zamandır. ”
Bir NTP roketinde, uranyum veya döteryum reaksiyonları, bir reaktörün içindeki sıvı hidrojeni ısıtmak için kullanılır ve bunu iyonize hidrojen gazına (plazma) dönüştürür, bu daha sonra itme oluşturmak için bir roket nozulundan yönlendirilir. Nükleer Elektrikli Tahrik (NEC) olarak bilinen ikinci bir olası yöntem, aynı temel reaktörün ısısını ve enerjisini elektrik enerjisine dönüştürerek daha sonra bir elektrik motoruna dönüştürmesini içerir.
Her iki durumda da, roket, NASA'nın ve diğer tüm uzay ajanslarının temel dayanağı olan kimyasal itici gazlardan ziyade tahrik üretmek için nükleer fisyona güveniyor. Bu geleneksel tahrik şekline kıyasla, her iki nükleer motor da bir takım avantajlar sunar. İlk ve en belirgin olanı, roket yakıtıyla karşılaştırıldığında sunduğu neredeyse sınırsız enerji yoğunluğudur.
Bu, ihtiyaç duyulan itici gaz miktarını azaltarak fırlatma ağırlığını ve münferit görevlerin maliyetini düşürür. Daha güçlü bir nükleer motor, seyahat sürelerinin kısalması anlamına gelir. NASA, zaten bir NTP sisteminin Mars'a yolculuk yapmayı altı yerine dört aya çıkarabileceğini tahmin etti ve bu da astronotların yolculukları sırasında maruz kalacağı radyasyon miktarını azaltacaktır.
Adil olmak gerekirse, Evreni keşfetmek için nükleer roketler kullanma kavramı yeni değildir. Aslında NASA, Uzay Nükleer Tahrik Bürosu altında nükleer tahrik olasılığını kapsamlı bir şekilde araştırdı. Aslında, 1959 ve 1972 arasında SNPO, Nevada Jackass Flats'teki AEC’nin Nevada Test Bölgesinde Nükleer Roket Geliştirme İstasyonunda 23 reaktör testi yaptı.
1963 yılında SNPO, Ay'a ve gezegenler arası alana uzun menzilli mürettebat görevi için nükleer termal tahriki geliştirmek üzere Roket Aracı Uygulamaları için Nükleer Motor (NERVA) programını da yarattı. Bu, SNPO'nun Mars'a mürettebatlı bir görev için gereklilikleri karşıladığını onayladığı nükleer termal motor olan NRX / XE'nin oluşturulmasına yol açtı.
Sovyetler Birliği, 1960'larda N-1 roketlerinin üst aşamalarında kullanmayı umarak benzer çalışmalar yaptı. Bu çabalara rağmen, bütçe kesintileri, kamu yararı kaybı ve Apollo programı tamamlandıktan sonra Uzay Yarışı'nın genel bir tasfiyesi nedeniyle hiçbir nükleer roket hizmete girmedi.
Ancak uzay araştırmalarına olan ilgi ve Mars ve ötesine önerilen iddialı misyon göz önüne alındığında, nükleer roketlerin sonunda hizmet görebileceği görülüyor. Düşünülen popüler bir fikir, hem nükleer bir motora hem de geleneksel iticilere - “bimodal uzay aracı” olarak bilinen bir kavrama dayanan çok aşamalı bir roket. Bu fikrin ana savunucusu NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi'nden Dr. Michael G. Houts.
2014 yılında Dr. Houts, bimodal roketlerin (ve diğer nükleer kavramların) “uzay araştırmaları için oyun değiştiren teknolojileri” nasıl temsil ettiğini özetleyen bir sunum gerçekleştirdi. Örnek olarak, NASA’nın Mars’a önerdiği mürettebat misyonunda kilit bir teknoloji olan Uzay Lansmanı Sisteminin (SLS) alt aşamada kimyasal roket ve üst aşamada nükleer termal motorla nasıl donatılabileceğini açıkladı.
Bu kurulumda, nükleer motor, roket yörüngeye ulaşana kadar "soğuk" olarak kalacaktı; bu noktada üst aşama devreye alınacak ve reaktör itme üretmek için etkinleştirilecekti. Raporda belirtilen diğer örnekler arasında Dış Güneş Sistemi ve Kuiper Kuşağı'nı keşfedebilen uzun menzilli uydular ve Güneş Sistemi boyunca insanlı görevler için hızlı ve verimli ulaşım yer alıyor.
Şirketin yeni sözleşmesinin 30 Eylül 2019'a kadar sürmesi bekleniyor. O zaman, Nükleer Termal Tahrik projesi düşük zenginleştirilmiş uranyum yakıt kullanmanın fizibilitesini belirleyecek. Bundan sonra, proje bir yıl test edecek ve gerekli yakıt elemanlarını üretme yeteneğini geliştirecektir. Her şey yolunda giderse NASA’nın “Mars'a Yolculuk” unun bazı nükleer motorları içerebileceğini tahmin edebiliriz!
