Jadrový reaktor urýchli let človeka na Mars

NASA plánuje do roku 2035 poslať človeka na Mars. Aká technológia nás napokon dostane na „červenú planétu“, ktorá je v priemere vzdialená 225 miliónov km?

0
165
Nový model reaktora, s ktorým prišla spoločnosť USNC-Tech.
Koncept nového motora by mal byť dvojnásobne efektívnejší než chemické rakety. Zdroj: USNC-Tech

Na Marse oplýva nehostinným prostredím. Je tam chladnejšie než na Antarktíde a chýba aj životne dôležitý kyslík. Čím dlhšie astronautom potrvá cesta a čím dlhšie tam zostanú, tým väčšie riziká im hrozia. Vedci preto hľadajú spôsoby, ako skrátiť čas letu na „červenú planétu“.

Spoločnosť Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) so sídlom v americkom Seattli navrhla riešenie: motor s jadrovým tepelným pohonom (nuclear thermal propulsion engine – NTP), ktorý by ľudí zo Zeme dopravil na Mars len za tri mesiace. V súčasnosti by najkratšia možná cesta bezpilotnej sondy na Mars trvala sedem mesiacov, predpokladá sa však, že ľudskej posádke by misia zabrala až deväť mesiacov.

Myšlienka jadrových raketových motorov sa datuje do 40. rokov 20. storočia, opätovne sa však táto technológia začala zvažovať len nedávno; ako súčasť riešenia pri výskume ďalekého vesmíru. Technický riaditeľ spoločnosti USNC-Tech, Michael Eades tvrdí, že rakety s jadrovým pohonom by boli výkonnejšie a dvakrát efektívnejšie ako súčasné chemické motory, čo znamená, že by doleteli ďalej a rýchlejšie a spaľovali by menej paliva. „Jadrová technológia rozšíri dosah ľudstva z nízkej obežnej dráhy Zeme až do ďalekého vesmíru,“ povedal Eades pre CNN. Okrem toho, že ľuďom umožní cestovanie vo vesmíre, mohlo by to podľa neho otvoriť priestor pre galaktické obchodné príležitosti.

Rýchlejšie cestovanie vo vesmíre

„Väčšinu dnešných rakiet poháňajú chemické motory. Tie by vás síce mohli dostať na Mars, ale trvalo by to príliš dlho – minimálne tri roky so spiatočnou cestou,“ hovorí Jeff Sheehy, hlavný inžinier Riadenia misií vesmírnych technológií NASA. Americká Národná agentúra pre letectvo a vesmír sa na Mars chce dostať rýchlejšie, aby minimalizovala nevyhnutný čas, ktorý posádka strávi vo vesmíre. To hlavne kvôli zníženiu času vystavenia účinkom vesmírneho žiarenia, ktoré by ľuďom mohlo spôsobiť zdravotné problémy vrátane choroby z ožiarenia či zvýšeného celoživotného rizika rakoviny, účinkov na centrálny nervový systém a degeneratívnych chorôb.

Zároveň by sa tým eliminovalo aj celkové riziko vesmírnej misie. „Čím dlhšie ste vonku, tým viac času zostáva, aby sa veci pokazili,“ dodáva Jeff Sheehy. Práve preto sa Agentúra snaží vyvinúť rakety na jadrový pohon. Systém NTP využíva jadrový reaktor na výrobu tepla z uránového paliva. Táto tepelná energia ohrieva kvapalné palivo, zvyčajne kvapalný vodík, ktorý sa mení na plyn a spätne vytvára ťah. Rakety NTP produkujú dvojnásobný ťah na jednotku pohonnej látky v porovnaní s chemickým systémom; dalo by sa teda povedať, že „zdvojnásobuje kilometre na galón“. NTP technológia by teda mohla astronautov dopraviť na Mars a späť za menej než dva roky.

Ilustrácia ukazuje kozmickú loď na nukleárny pohon NTP. Zdroj: NASA.

Jednou z hlavných výziev pri výrobe NTP motora je nájdenie vhodného uránového paliva, ktoré by odolalo teplotám tavenia vo vnútri jadrového systému. USNC-Tech avizuje, že tento problém vyriešil vývojom paliva, ktoré funguje pri teplotách do 2 430 stupňov Celzia. Palivo obsahuje karbid kremíka, materiál používaný v pancierovaní nádrží vytvárajúci plynotesnú bariéru, ktorá bráni úniku rádioaktívnych produktov z reaktora a chráni astronautov.

Spolu s ďalšími spoločnosťami predstavil USNC-Tech výsledky svojho vývoja ľuďom z NASA. A hoci táto firma nekomentovala špecifiká jednotlivých návrhov, prezradila, že vývoj ukazuje uskutočniteľnosť jadrových motorov ako voľby pre expedície ľudí na Marse.

Je jadro bezpečnou voľbou?

Kratšie misie by síce obmedzili vystavenie posádky kozmickému žiareniu, stále sú však obavy aj zo žiarenia emitovaného z jadrového reaktora vo vnútri kozmickej lode. „To by sa dalo zmierniť dizajnom rakety,“ vysvetľuje Michael Eades a dodáva: „Kvapalné palivá uložené medzi motorom a priestorom pre posádku blokujú rádioaktívne častice, takže pôsobia ako mimoriadne účinný radiačný štít.“

Jeff Sheehy zasa uvádza, že vzdialenosť medzi posádkou a reaktorom takisto poskytuje nárazník, a akýkoľvek návrh NTP by umiestnil obytné priestory vo vzťahu k reaktoru na opačný koniec rakety. Na zaistenie ochrany ľudí na Zemi by kozmická NTP loď nevzlietla priamo zo Zeme. Namiesto toho by ju na obežnú dráhu vyniesla bežná kozmická raketa a tá by až potom naštartovala svoj jadrový reaktor. Akonáhle sa dostane na orbitu, je neškodná, pretože výbuchy a tepelné žiarenie sa nemôžu pohybovať vo vákuu. Keby došlo ku katastrofe a rozbil by sa raketový reaktor, jeho trosky by desaťtisíce rokov nepristáli ani na Zemi, ani na žiadnej inej planéte. Do tej doby by sa rádioaktívna látka prirodzene rozpadla do stavu, v akom by už nebola nebezpečná.

NASA

Objavovanie ďalekého vesmíru

Hoci súčasným cieľom USNC-Tech pre jednosmernú cestu je päť až deväť mesiacov, jadrová technológia má potenciál skrátiť trvanie výletov zo Zeme na Mars až na 90 dní. Tieto rýchlejšie misie by mohli otvoriť množstvo príležitostí. USNC-Tech chce svoju technológiu rozvíjať pre vládne agentúry ako NASA či Ministerstvo obrany USA a takisto pre komerčný vesmírny trh. Spoločnosť tvrdí, že jej koncept by pomohol pri podpore vesmírneho cestovného ruchu a pri „rýchlych logistických službách na obežnej dráhe“, akou je napríklad preprava satelitov alebo dodávka kozmických lodí schopných opraviť satelity vo vesmíre.

Hlavný inžinier Riadenia misií vesmírnych technológií NASA Jeff Sheehy súhlasí, že rakety na jadrový pohon budú kľúčom k otvoreniu slnečnej sústavy. Varuje však, že kým sa budú naplno využívať, zaberie to najmenej dve desaťročia. Predtým, ako bude posádka vyslaná na Mars v NTP rakete, bude potrebné vykonať množstvo demonštrácií a testov. „Nikto zatiaľ nikdy neletel na jadrový pohon,“ hovorí. „Myslím, že skôr, než sa začnú predávať letenky, to bude mnohokrát vyskúšané.“

 

Čítajte viac:

Nový koncept jadrového motora predstavili v NASA