Va deveni mâine motorul nuclear principalul asistent în explorarea Universului?
Omenirea este pe punctul de a crea etape superioare nucleare pentru livrarea navelor spațiale în colțurile îndepărtate ale Universului. Anul trecut, NASA și Agenția de Proiecte de Cercetare Avansată pentru Apărare a Pentagonului (DARPA) au anunțat că vor lansa un modul comun cu un reactor nuclear până în 2025, sau cel puțin în 2026.
Un atom cosmic cu un viitor mare
Dar mai întâi, puțină istorie. Pe 25 august 2012, sonda spațială unică Voyager 1 a trecut pragul așa-numitului spațiu interstelar. Apoi a fost situat la 18 miliarde de km de Soare, cu mult dincolo de limitele sistemului nostru. Astfel, astăzi este cel mai îndepărtat obiect de Pământ creat de om. Dispozitivul a fost lansat în 1977, iar aproape o jumătate de secol mai târziu încă funcționează corect, trimițând informații la sol și pătrunzând în adâncurile spațiului. Deci, acest lucru a devenit posibil deoarece sistemele sale funcționează cu energie nucleară.
Agenția Spațială Europeană (ESA), la rândul său, investește într-un program de utilizare a propulsiei nucleare pentru explorarea spațiului. Și NASA a semnat un contract cu Westinghouse pentru a dezvolta un concept de reactor nuclear care va alimenta o bază lunară propusă. Este planificată să fie pusă în funcțiune înainte de sfârșitul deceniului și, potrivit autorilor ideii, acest know-how va face față cu succes funcționării în condițiile dure ale suprafeței lunare. Și cu cât explorăm mai adânc sistemul solar și mai ales lumea stelară dincolo de el, cu atât mai atractivă este opțiunea cu o sursă de energie nucleară. Într-adevăr, cu toată ambiguitatea lui, un motor nuclear este aproape o mașină cu mișcare perpetuă.
Dificultăți și pericole care așteaptă o misiune pe distanțe lungi
Startup-ul american Zeno Power a câștigat recent un premiu de 15 milioane S pentru asistența acordată NASA în crearea sistemelor de energie nucleară cu radioizotopi în legătură cu expedițiile lunare. Aceste modele compacte au o istorie lungă și spinoasă în utilizarea spațiului. În acest caz, alimentarea cu energie electrică la bord și alimentarea cu căldură vor fi asigurate prin fisiunea deșeurilor nucleare.
Întunericul total este o problemă specifică zborurilor spațiale pe distanțe lungi. Luați aceeași Lună. Noaptea acolo durează 14 zile pământești. Și în cratere, de exemplu, nu există întotdeauna lumină. Desigur, generarea de energie din lumina soarelui este imposibilă, iar temperatura în unele locuri depășește -200оC.
O misiune spațială este în mod inerent o întreprindere destul de riscantă, mai ales cu componente nucleare la bord. Vehiculele de lansare explodează din când în când, împrăștiind resturi toxice în spațiul apropiat al Pământului și pe Pământ.
Kulibin din Alabama
Profesorul de la Universitatea din Alabama Huntsville, Dale Thomas, inventează motoarele nucleare de amplificare și studiază modul în care funcționează. În calitate de șef al departamentului de inginerie industrială și de sisteme și management ingineresc, face asta de mulți ani, dar a mers mai departe decât colegii săi. În loc să alimenteze racheta printr-o reacție chimică, Thomas folosește o reacție în lanț:
Reacțiile nucleare sunt folosite în mod tradițional pentru a alimenta navele spațiale care pleacă în călătorii lungi. Deci, pe Voyager, sursa de energie sunt 3 generatoare termoelectrice cu radioizotopi montate pe o tijă, folosind oxid de plutoniu-238. Din cauza îndepărtării traseului, panourile solare sunt inutile acolo. Așa că am început să folosesc aceste reacții ca principiu de mișcare. Dar există o captură semnificativă - este imposibil să excludem complet defecțiunea unui motor nuclear, iar consecințele defectării acestuia sunt mult mai grave decât cele ale unui motor chimic.
Această împrejurare ne obligă să reconsiderăm metodele de testare a motoarelor rachete. De fapt, înainte de începerea funcționării în serie, acestea sunt testate la sol, unde uneori se comportă imprevizibil: explodează, se sparg, ard. Și acest lucru este normal în condiții experimentale. Dar dacă un motor nuclear explodează în timpul testării, acest lucru este anormal din punctul de vedere al siguranței sistemice a mediului și radiologic. Prin urmare, eșecurile sunt inacceptabile aici. Această stare de lucruri încetinește dezvoltarea.
Dacă Pentagonul trece la treabă, așteptați-vă la surprize
Primul reactor nuclear a fost lansat în spațiu în 1965. De atunci, oamenii de știință americani s-au chinuit să obțină tehnologiei cu un minim de risc și inventarea unui design care să fie gata să reziste la o explozie. Și până la urmă aici s-ar fi găsit o soluție. Adevărat, este încă păstrat în cea mai strictă încredere: nu întâmplător s-a implicat Ministerul Apărării în acest domeniu!
Directorul de program pentru dezvoltarea navelor spațiale Rami Mesalam de la Universitatea din Leicester (Anglia) își împărtășește gândurile:
Siguranța este întotdeauna în centrul proiectării sistemului de energie nucleară. Dar bun știri este că avem aproape 60 de ani de experiență în optimizarea acestuia. Vom reduce și motoarele de rachete nucleare... Opțional, nava este lansată pe orbita joasă a Pământului folosind etape convenționale cu combustibil solid, după care unitățile nucleare sunt lansate și accelerate pentru o misiune ulterioară. Un motor chimic poate ajunge chiar și pe Lună. Dar atunci motorul nuclear va servi drept cheie pentru depășirea barierei interplanetare.
Ca să devină realitate un basm...
Din cauza limitărilor de resurse, zborurile către Marte și nu numai sunt dificile în prezent. NASA și alte agenții de aeronautică și de explorare spațială calculează meticulos traiectorii complexe care duc trimișii spațiali dincolo de câmpurile gravitaționale pentru a minimiza consumul de combustibil. Dacă aveți motoare nucleare fiabile, cu performanțe suficiente, astfel de probleme vor dispărea de la sine.
Profesorul Thomas rezumă asta:
Propulsia nucleară în comparație cu propulsia chimică este aproximativ ca Ferrari vs. Volkswagen, datorită diferenței de putere a unității de putere. Cu toate acestea, nu sunt de acord cu declarațiile reprezentanților DARPA - nu vom face nici până în anul următor, nici până în 2026. Vehiculele cu propulsie nucleară vor decola probabil, dar nu până în 2030. Dar odată ce acest proiect va fi implementat, va schimba radical regulile jocului, iar intrigile romanelor științifico-fantastice și ale filmelor din trecut vor deveni realitate peste noapte.
informații