Chociaż koncepcja rakiet z napędem jądrowym zrodziła się bardzo, bardzo dawno temu, a NASA w ciągu swojej historii zdążyła zbudować i przetestować kilka takich napędów, dotychczas w przestrzeni kosmicznej nie znalazła się rakieta w ów napęd wyposażona. Istnieją jednak szanse na to, że przyszłości się to zmieni, bowiem NASA pracuje nad silnikiem rakietowym wykorzystującym przemianę jądrową zwaną rozszczepieniem jądra atomowego (ang. nuclear fission), polegającą na rozpadzie jądra zwykle na dwa fragmenty o zbliżonych masach.
Rakiety z napędem rakietowym byłyby dwa razy wydajniejsze niż wykorzystywane obecnie rakiety z napędem chemicznym. Niemniej, nie dość że budowa odpowiednio małych reaktorów, które zasilałyby rakiety, jest wymagająca, to używanie ich wiązałoby się ze sporym ryzykiem, z oczywistych względów. Mimo to NASA uważa, że podjęcie się tego ryzyka może być konieczne.
„Na Marsa można dotrzeć, korzystając z napędu chemicznego, ale będzie to bardzo trudne. Podróż dalszą niż na Księżyc lepiej zrealizować z użyciem napędu nuklearnego.”, powiedział Bill Emrich, ekspert w dziedzinie napędów jądrowych – jeden z członków zespołu badawczego, który realizuje w Centrum Lotów Kosmicznych imienia George’a C. Marshalla projekt NASA o nazwie NTREES (Nuclear Thermal Rocket Element Environmental Simulator).
Źródło: NASA
NTREES pozwala inżynierom i naukowcom na przeprowadzanie realistycznych, niejądrowych testów prototypowych elementów silników jądrowych. Zamiast przeprowadzać reakcje nuklearne, badacze używają w jego ramach prądu elektrycznego o ogromnej mocy, by podgrzewać elementy układu paliwowego napędu.
Takie testy są bardzo ważne nie tylko dlatego, że są nieporównywalnie bezpieczniejsze niż naziemne testy z użyciem rzeczywistego napędu jądrowego, ale także dlatego, że pozwalają na opracowanie sposobów na radzenie sobie z gigantycznym ciepłem generowanym przez napędy jądrowe, a co za tym idzie – na stworzenie samych napędów, które będą w stanie przetrwać to ciepło. Podczas gdy reaktory jądrowe wykorzystywane na powierzchni Ziemi rozgrzewają się do ponad 315 stopni Celsjusza, reaktory napędów rakietowych mają osiągać temperaturę co najmniej 2000 stopni Celsjusza.
Symulator projektu NTREES. Źródło: NASA
Warto wspomnieć, że nawet jeśli z czasem jakaś rakieta zostanie wyposażona w napęd nuklearny, taki napęd nie byłby wykorzystywany podczas startów. To byłoby zbyt ryzykowne (a nikt nie chce kolejnej katastrofy na miarę Czarnobyla). Dlatego to napęd chemiczny wynosiłby rakiety na orbitę, a napęd nuklearny byłby wykorzystywany już w samej przestrzeni kosmicznej. Tam silniki nuklearne mogą być niezwykle przydatne.
„Wiele problemów związanych z eksploracją kosmosu wymaga ciągłej dostępności mocy o wysokiej gęstości, a istnieje klasa takich problemów, dla których energia jądrowa jest tym preferowanym, jeśli nie jedynym, rozwiązaniem.”, powiedział w sierpniu Rex Geveden, były administrator NASA. Obecny administrator NASA, Joe Bridenstine, stwierdził natomiast, że rakiety z napędem jądrowym mogą być „przełomem” i „niesamowitą okazją, którą Stany Zjednoczone powinny wykorzystać”.
Projekt NTREES kilka lat po swoim powstaniu został włączony do większego programu, który ma na celu sprawdzenie, w jaki sposób silnik nuklearny może być z integrowany z rakietą NASA nowej generacji – SLS (Space Launch System). Dodatkowo, aby napęd jądrowy w końcu stał się rzeczywistością, w 2017 roku agencja przyznała firmie BWX Technologies trzyletni kontrakt warty 19 milionów dolarów i cel zbudowania takiego napędu, wykorzystującego rozszczepienie jądra atomowego. Realizację jądrowych zapędów NASA powinien przyspieszyć zastrzyk gotówki o wartości 125 milionów dolarów, który w tym roku agencja otrzymała od Kongresu USA.
Zanim NASA wystrzeli rakietę z napędem jądrowym, musi opracować protokoły bezpieczeństwa związane z jego użytkowaniem, czego zażądał od niej Biały Dom. Gdy te powstaną, pierwszy lot silnika nuklearnego odbędzie się w 2024 roku, zgodnie z obecnymi planami. Choć ostatecznie rakiety wyposażone w taki silnik mają latać na Marsa i dalej, najpierw zapewne polecą na Księżyc – w końcu, najpierw jakoś trzeba je w kosmosie przetestować.
Źródło: Wired