У тебя есть NERVA –
«Ожидается, что в ближайшие годы активность в окололунном пространстве значительно возрастет».
arstechnica.com, Eric Berger, 15.06.2020
Есть много способов преодолеть космическое пространство, но большинство из них довольно медленные. Вот почему космическому кораблю, стартующему с Земли, даже при запуске в оптимальное время, требуется около шести месяцев, чтобы достичь орбиты вокруг Марса.
В течение десятилетий многие ракетостроители рассматривали двигательную установку, приводимую в действие ядерным реактором, как наиболее быстрое и практичное средство для более быстрого достижения Марса и других мест в Солнечной системе.
Вернер фон Браун, немецкий инженер, переехавший в Соединенные Штаты после Второй мировой войны, осознал потенциал ядерного теплового двигателя еще до того, как его ракета «Сатурн V» высадила людей на Луну с помощью жидкостного (химического) ракетного двигателя. В конце концов, это привело к проекту под названием NERVA, который расшифровывался как «Ядерный двигатель для ракетостроения». Этот проект был в конечном счете отменен, а деньги использованы для программы Space Shuttle.
С тех пор NASA поддерживало усилия по разработке ядерного теплового двигателя. Основная идея довольно проста – ядерный реактор нагревает топливо, например жидкий водород, он, расширяясь, выбрасывается через сопло ракеты и обеспечивает тягу. Однако ни один такой ракетный двигатель никогда не летал, и в настоящее время NASA больше заинтересовано в разработке ядерного реактора для снабжения энергией баз на поверхности других миров, чем в работе над двигателем.
DARPA начинает
Но теперь министерство обороны США заинтересовалось двигателями космического базирования. В прошлом месяце, по предварительному запросу, Агентство перспективных исследований Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA) объявило о намерении подготовить летающую ядерную тепловую установку к демонстрации в 2025 году.
С помощью этой демонстрационной ракеты для гибких окололунных операций – программы DRACO, оборонное агентство ищет технологию, которая позволит более оперативно управлять космическими аппаратами на околоземной орбите, лунной орбите и повсюду между ними, предоставляя военным большую свободу действий в этих областях.
«Ожидается, что активность в окололунном пространстве значительно возрастет в ближайшие годы», – сказал майор Натан Грейнер, менеджер программы DRACO. «Гибкая ядерная тепловая силовая установка позволит Министерству обороны поддерживать осведомленность о растущей активности в этом огромном объеме космоса».
В рамках «Фазы 1» своего запроса DARPA запросила у промышленности проекты, как ядерного теплового реактора, так и эксплуатационного космического корабля для его демонстрации. Этот начальный этап программы продлится 18 месяцев. Последующие этапы приведут к детальному проектированию, изготовлению, наземным испытаниям и демонстрации в космосе. Соответствующие контракты еще не заключены, и их стоимость будет определяться рыночными предложениями.
С помощью программы DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations’ program) министерство обороны США может потенциально быстро перемещать большие спутники в пределах окололунного пространства. Например, перемещение 4-тонного спутника из точки A в точку B может занять около шести месяцев с использованием солнечной электрической тяги, тогда как этот же маневр может быть сделан за несколько часов с использованием ядерной тепловой тяги.
Чтобы использовать эту технологию для миссий на Марс, NASA, вероятно, захочет систему с более высокой тягой. То, что DARPA покажет путь с точки зрения разработки этой технологии, доказав возможность создания множества дублирующих технологий и продемонстрировав работу ядерного двигателя в космосе, будет иметь преимущества для NASA в будущем. Таким образом, хотя министерство обороны в первую очередь заинтересовано в окололунном космосе, успешное испытание DRACO также будет хорошей новостью для всех пилотируемых полетов.
Конвергентные технологии
Решение DARPA продвинуться вперед в развитии ядерной тепловой тяги приходит по мере развития критически важных технологий, заявил Джонатан Киртейн, президент перспективных программ в BWX Technologies. Компания Киртейна, которая производит большинство ядерных реакторов на подводных лодках и авианосцах ВМС США, работает с NASA над разработкой реактора для обеспечения полетов на Марс.
Одним из достижений стала возможность производства тугоплавких металлов, которые чрезвычайно устойчивы к нагреванию. По словам Киртейна, для эффективной работы двигатель должен выдерживать огромные перепады температуры и давления на длине всего в два метра. Водородное топливо хранится при температуре всего 19 Кельвин и нагревается до 2500 Кельвин или выше.
В это же время инженеры, проектирующие активные зоны ядерных реакторов, сейчас имеют доступ к вычислительной мощности, которая позволяет им быстро модернизировать новые конструкции – вычисляя такие переменные, как поток нейтронов и динамика жидкости. «Теперь, когда в вашем распоряжении есть суперкомпьютеры, вы можете переходить от многолетних вычислений к расчетам за дни и переходить к проектному решению намного быстрее, чем раньше», – сказал он.
DARPA решила, что сейчас самое время извлечь выгоду из этих зрелых технологий.
Это перевод статьи You got some nerva – The US military is getting serious about nuclear thermal propulsion.