Znajdź zawartość

NASA i jej partnerzy pracują nad napędem atomowym dla pojazdów kosmicznych. Pomysł na atomowe silniki rakietowe pojawił się w latach 40. ubiegłego wieku. Jednak dopiero teraz dysponujemy technologiami, które czynią realną koncepcję międzyplanetarnej podróży napędzanej energią atomową. Co bardzo ważne, pomysły nad którymi pracuje NASA, zakładają wykorzystanie silników o napędzie atomowym poza Ziemią. Pojazdy mają być wynoszone za pomocą silników na paliwo chemiczne i dopiero poza niską orbitą okołoziemską ma uruchamiać się silnik atomowy. Głównym wyzwaniem było zawsze zaprojektowanie bezpiecznego i lekkiego silnika o napędzie atomowym. Nowe paliwa i reaktory to zapewniają. Nadzieje z nimi związane są na tyle duże, że NASA myśli nawet o misjach załogowych korzystających z energii rozpadu jąder atomowych. Napęd jądrowy bardzo się przyda, jeśli myślimy o podróży na Marsa i z powrotem w czasie krótszym niż dwa lata, mówi Jeff Sheehy, główny inżynier w Space Technology Mission Directorate. Głównym wyzwaniem jest tutaj dokonanie odpowiedniego postępu w dziedzinie paliwa, dodaje. Paliwo takie musiałoby wytrzymać bardzo wysokie temperatury oraz warunki panujące w silniku. Dwie firmy, z którymi współpracuje NASA, zapewniają, że mają odpowiednie paliwo i reaktor. Silniki atomowe mają wykorzystywać energię z rozpadu jąder atomowym do podgrzania ciekłego wodoru do temperatury 2430 stopni Celsjusza. To aż 8-krotnie więcej niż wynosi temperatura rdzenia reaktora w typowej elektrowni atomowej. Tak podgrzany wodór ma się rozszerzać i z olbrzymią prędkością wydobywać z dysz silnika. W ten sposób będzie powstawał 2-krotnie większy ciąg na jednostkę masy paliwa niż w przypadku obecnie stosowanych paliw chemicznych. To zaś pozwoli pojazdowi poruszać się szybciej i lecieć dłużej. Dodatkową zaletą wykorzystania silnika o napędzie atomowym byłby fakt, że po dotarciu na miejsce – na przykład na orbitę jednego z księżyców Saturna – reaktor może przełączyć się z trybu pracy napędu w tryb źródła energii i przez wiele lat zasilać instrumenty naukowe umożliwiając np. wysyłanie wysokiej jakości fotografii. Uzyskanie odpowiedniego ciągu z silnika atomowego będzie wymagało użycia wysoce wzbogaconego paliwa. Paliwo takie, jak w elektrowniach atomowych, byłoby bezpieczniejsze w użyciu, jednak w warunkach wysokiej temperatury silnika oraz obecności wysoce reaktywnego wodoru, stałoby się kruche. Firma Ultra Safe Nuclear Corp. Technologies (USNC-Tech), która współpracuje z NASA, informuje, że wzbogaca swój uran do poniżej 20%. To więcej niż w reaktorach atomowych, ale mniej niż w broni jądrowej. Jej paliwo to mikroskopijne pokryte ceramiką kapsułki uranu umieszczone na macierzy z węglika cyrkonu. Mikrokapsułki utrzymują w miejscu produkty uboczne reakcji, a jednocześnie pozwalają na uchodzenie ciepła. Dość podobną konstrukcję proponuje firma BWX Technologies. Pracuje ona nad mikrokapsułkami ceramicznymi oraz eksperymentuje z paliwem zamkniętym w metalowej matrycy. Główna różnica pomiędzy projektami obu przedsiębiorstw polega na wykorzystaniu różnych moderatorów. Zadaniem moderatora jest spowolnienie neutronów z rozpadu atomowego tak, by podtrzymywały one reakcję łańcuchową. BWX umieściło swoje bloki z paliwem pomiędzy wodorkami, natomiast w projekcie USNC-Tech wykorzystano beryl w roli moderatora. Warto tutaj wspomnieć jeszcze o jednej propozycji. Naukowcy z Plasma Physics Laboratory na Princeton University wykorzystują eksperymentalny reaktor USNC-Tech podczas prac nad własną koncepcją napędu atomowego. Reaktor służy im do podgrzewania plazmy do temperatury powyżej miliona stopni Celsjusza. Samuel Cohen z Princeton mówi, że jest jeszcze jeden sposób na małe bezpieczne silniki o napędzie atomowym: reaktory termojądrowe. Obecnie podczas prac nad nimi wykorzystuje się zwykle deuter i tryt. Jednak zespół Cohena pracuje nad reaktorem fuzyjnym korzystającym z deuteru i helu-3. Do reakcji dochodzi w plazmie o bardzo wysokiej temperaturze, dzięki czemu powstaje bardzo mało neutronów. Nie lubimy neutronów, gdyż mogą one zmienić materiały konstrukcyjne, jak stal, w coś na podobieństwo sera szwajcarskiego i spowodować, że staną się one radioaktywne, mówi Cohen. Co więcej koncepcja nad którą pracują w Princeton – Direct Fusion Drive – wymaga znacznie mniej paliwa niż standardowa fuzja, a samo urządzenie może być 1000-krotnie mniejsze niż standardowe. Napęd wykorzystujący reakcję termojądrową może, przynajmniej teoretycznie, znacząco przewyższać napęd jądrowy. Dostarczy on bowiem aż 4-krotnie więcej energii. Jednak technologia reakcji termojądrowej wciąż jest słabo rozwinięta, a specjaliści muszą pokonać wiele przeszkód jak uzyskanie i utrzymanie plazmy oraz efektywna zamiana uzyskanej energii w ciąg. Dlatego też, jak przyznaje Cohen, technologia napędu termojądrowego raczej nie będzie gotowa do końca lat 30., do czasu startu proponowanej misji załogowej na Marsa. Tymczasem USNC-Tech ma już niewielkie prototypy oparte na swoim paliwie. Jesteśmy na najlepszej drodze, by spełnić wymagania NASA i do roku 2027 zademonstrujemy gotowy do użycia system w skali 1:2, zapewnia Michael Eades dyrektor ds. inżynieryjnych USNC-Tech. Później firma ma zbudować gotowy do marsjańskiej misji system napędowy w pełnej skali. « powrót do artykułu

Chiny prawdopodobnie przeprowadziły w tajemnicy testy pojazdu kosmicznego wielokrotnego użytku. Eksperci interesujący się chińskim programem kosmicznym zauważyli, że rankiem 4 września w okolicach kosmodromu Jiuquan na Pustyni Gobi obowiązywały ograniczenia w ruchu powietrznym. Uznali, że mimo braku wcześniejszych zapowiedzi, chiny wystrzeliły rakietę Długi Marsz 2F. Po jakimś czasie agencja Xinhua potwierdziła, że start miał miejsce, a na pokładzie rakiety znajdował się eksperymentalny pojazd wielokrotnego użytku, który miał przetestować w czasie lotu technologie wielokrotnego użytku przydatne podczas pokojowego wykorzystania przestrzeni kosmicznej. Dwa dni później, 6 września, agencja poinformowała, że pojazd bezpiecznie wylądował. Udostępnione dotychczas dane wskazują, że pojazd wprowadzono na orbitę na wysokości 550 kilometrów. To podobna wysokość, na jakiej odbywały się dotychczasowe chińskie lody załogowe. Chiny trzymają jednak większość informacji w tajemnicy. Nie wiemy, jak duży był pojazd, co robił na orbicie ani jak długo jest w stanie na niej przebywać. Wiadomo, że Chiny od co najmniej dekady pracują nad technologią jakiegoś rodzaju samolotu kosmicznego. W 2017 zapowiedziano, że testowy lot takiego pojazdu może odbyć się w roku 2020. Dotrzymanie terminów zaskoczyło ekspertów. Chińczycy mogli rzeczywiście zrealizować swoje plany gdyż, jak mówi Andrew Jones, dziennikarz interesujący się chińskim programem kosmicznym, ostatnio zmodyfikowano stanowisko startowe i pojawiły się plakietki misji z potencjalnym wizerunkiem nowego pojazdu. Jean Deville, analityk zajmujący się chińskim programem kosmicznym, mówi, że samolot kosmiczny mógłby w znacznym stopniu wspomóc chiński program i plany budowy stacji kosmicznej. Pojazd wielokrotnego użytku byłby bardzo przydatny, tym bardziej, gdyby był to właśnie samolot, gdzie przyspieszenia mogłyby być znacznie mniejsze niż w np. w promach kosmicznych, zatem łatwiejsze do zniesienia dla astronautów. Inna możliwość jest taka, że chiński pojazd bardziej przypomina tajny amerykański X-37B, niewielki bezzałogowy prom kosmiczny, który odbył dotychczas kilka tajnych misji, pozostając na orbicie przez wiele miesięcy. Niezależnie jednak od tego, co naprawdę Chińczycy wystrzelili, wskazuje to na zwiększające się możliwości Państwa Środka. « powrót do artykułu