Christopher Nolanin hittitrilleri Oppenheimer on herättänyt uudelleen yleisen kiinnostuksen kaikkeen ydinvoimaan, mukaan lukien ydinvoiman lämpövoima avaruudessa, lupaava, mutta toistaiseksi todistamaton tekniikka, joka voisi lyhentää merkittävästi matka-aikaa Marsiin ja kaukaisiin kohteisiin universumissa.

Käsite avaruusaluksesta, joka toimii ydinvoimalla.NASA

NASA on tutkinut ydinkäyttöisten rakettien elinkelpoisuutta vuosikymmeniä, ja yksityiset avaruusyrittäjät, mukaan lukien SpaceX:n toimitusjohtaja Elon Musk, vaikuttavat yleisesti ottaen tekniikan suhteen. On olemassa kourallinen julkisia ja kaupallisia yrityksiä kehittää ydinlämpömoottoreita, joiden tavoitteena on laukaista ensimmäinen ydinvoimalla toimiva raketti avaruuteen ennen tämän vuosikymmenen loppua.

Mikä on ydinvoimalla toimiva raketti?

Ydinlämpöpropulsio on tekniikka, joka voi kaksinkertaistaa kemiallisten rakettien ponneaineen tehokkuuden ja puolittaa matka-ajan. Ydinlämpörakettimoottorissa fissioreaktori tuottaa erittäin korkeita lämpötiloja. Moottori siirtää sitten reaktorin tuottaman lämmön nestemäiseen vetyajoaineeseen, joka laajenee suuttimen läpi antamaan työntövoiman avaruusaluksen kuljettamiseksi.

Nopeampi matkustaminen avaruudessa voi vähentää huomattavasti ihmisten tehtävien riskiä ja kustannuksia, ja NASA:lla on ollut ydinvoiman lämpövoima sen tutkalla yli 60 vuoden ajan. Tiedemiesten ja insinöörien on kuitenkin vielä ratkaistava tiettyjä haasteita, kuten sellaisen reaktorin suunnittelu, joka kestää avaruuslentojen ankarat olosuhteet, ja astronauttien suojeleminen säteilyltä. Raskaan ydinreaktorin laukaiseminen Maan kiertoradalle olisi myös vaikeaa, koska se vaatisi paljon polttoainetta.

Avaruusalan pioneerit suhtautuvat ydinvoimaan

Musk on yksi äänekkäimmistä ydinkäyttöisten rakettien kannattajista. Vuonna 2019 antamassaan twiitissä hän kutsui tekniikkaa loistavaksi ideaksi ja suositteli NASA:ta jatkamaan sitä. SpaceX aikoo lentää ihmisiä Marsiin vuoteen 2050 mennessä, vaikka yhtiöllä ei olekaan tunnettuja ohjelmia ydinrakettimoottoreiden kehittämiseksi.

Peter Beck, nousevan SpaceX-kilpailijan Rocket Labin toimitusjohtaja, on myös suuri tekniikan fani, hän kertoi analyytikoille tulospuhelussa aiemmin tällä viikolla.

Emme ole todellakaan parantuneet [kemiallisesta propulsiosta] 60-luvun alun jälkeen. Saavutimme jonkinlaisen kemiallisen tasapainon jonkin aikaa sitten. Tarvitsemme siis suurta edistystä, jos haluamme todella olla aurinkokunnan kansalaisia, Beck sanoi. Mielestäni ydinvoima on yksi niistä asioista, jotka voivat todella muuttaa sen.

Mutta Rocket Lab ei myöskään kehitä omaa ydinvoimateknologiaansa. Se on syvästi monimutkaista. Ja tietysti haastavinta on saada se alun perin kiertoradalle. Kerran kiertoradalla se on todella hieno tekniikka, Beck sanoi.

Rakentaako kukaan tätä tekniikkaa?

Toinen avaruusmiljardööri Jeff Bezos ei ole kertonut julkisesti mitään ydinraketeista, mutta hänen yrityksensä Blue Origin on yksi harvoista teknologian parissa työskentelevistä.

Huhtikuussa 2021 Blue Origin ja kaksi muuta yritystä – General Atomics ja Lockheed Martin – saivat 18 kuukauden sopimuksen Defence Advanced Research Projects Agencyltä (DARPA), Pentagonin tutkimus- ja kehitysosastolta, kehittää ja rakentaa ydinlämpöraketti. moottori tulevia NASAn miehistötehtäviä varten ohjelmassa nimeltä DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations).

Sopimuksen mukaan General Atomics käsittelee lämpöydinreaktorin alustavaa suunnittelua ja propulsioosajärjestelmän konseptia, kun taas Blue Origin ja Lockheed Martin kehittävät kumpikin avaruusalusten konseptisuunnitelmia.

NASA ja DARPA ilmoittivat tammikuussa aikovansa testata ensimmäistä DRACO-ydinmoottoria jo vuonna 2027.

Tämän uuden tekniikan avulla astronautit voisivat matkustaa syvälle avaruuteen ja sieltä pois nopeammin kuin koskaan – tämä on tärkeä kyky valmistautua miehistöllisiin tehtäviin Marsiin, NASAn johtaja Bill Nelson sanoi ilmoituksessaan.

Heinäkuussa brittiläinen ilmailualan yritys Pulsar Fusion ilmoitti suunnitelmistaan ​​rakentaa ydinvoimalla toimiva raketti fuusio , fission sijaan, joka voi saavuttaa jopa 500 000 mailia tunnissa.

Fuusio tuottaa valtavia määriä energiaa useita kertoja verrattuna ydinfissioprosessiin, joka vapauttaa energiaa halkeamalla atomeja. Fuusiomoottorikäyttöinen raketti voi olla jopa tehokkaampi kuin fissio-pohjainen raketti.

Fuusioraketti voisi antaa meille mahdollisuuden lähettää ihmisiä Marsiin ja tuoda heidät takaisin viikkoina, ei kuukausina tai vuosina , sanoi Adam Baker, Pulsar Fusionin propulsiotekniikan johtaja. Se voisi antaa meille mahdollisuuden tehdä edestakaisia ​​matkoja aurinkokunnan ulkoplaneetoille, lähettää ihmisiä katsomaan Saturnuksen renkaita tai Jupiterin kuita.

Pulsar Fusionin toimitusjohtaja Richard Dinan Fusion tarjoaa 1000 kertaa enemmän tehoa kuin kiertoradalla tällä hetkellä käytetyt perinteiset ionipotkurit. sanoi lausunnossaan . Jos ihmiset voivat saavuttaa fuusioenergian, fuusiovoima avaruudessa on väistämätöntä.

Pulsar Fusion aikoo testata ensimmäistä fuusiorakettiaan tämän vuosikymmenen loppuun mennessä.