A NASA a Holdra, a Marsra és azon túl is visszatérő küldetések végrehajtása során számos új generációs meghajtási koncepciót vizsgált meg. Míg a meglévő koncepcióknak megvannak az előnyeik - a vegyi rakéták nagy energia sűrűségűek és az ionhajtóművek nagyon üzemanyag-takarékosak -, a jövőre vonatkozó reményeink arra számítanak, hogy alternatívákat találjunk, amelyek ötvözik a hatékonyságot és az erőt.
Ennek érdekében a NASA Marshall Űrközpontjában a kutatók ismét nukleáris rakéták kidolgozására törekednek. A NASA játékmódosító fejlesztési programjának részeként a nukleáris hőmeghajtó (NTP) projekt olyan nagy hatékonyságú űrhajót hoz létre, amely kevesebb üzemanyagot képes felhasználni a nehéz hasznos teher továbbjuttatására a távoli bolygókra, és viszonylag rövid idő alatt. .
Amint azt Sonny Mitchell, a NASA Marshall űrrepülőközpontjának NTP-projektjének a NASA nemrégiben kiadott sajtónyilatkozatában mondta:
„Ahogy a Naprendszerbe távozunk, a nukleáris meghajtás az egyetlen valóban életképes technológiai lehetőséget kínálhatja, amely kiterjeszti az emberi hatótávolságot a Mars felszínére és az azon túl lévő világokra. Örülünk, hogy olyan technológiákon dolgozunk, amelyek mély teret nyithatnak az emberi kutatások számára. ”
Ennek áttekintése érdekében a NASA partnerséget kötött a BWX Technologies-szel (BWXT), egy virginiai székhellyel rendelkező energia- és technológiai céggel, amely nukleáris alkatrészek és üzemanyagok vezető szállítója az Egyesült Államok kormányának. Annak érdekében, hogy segítse a NASA-t a szükséges reaktorok kidolgozásában, amelyek támogatják a lehetséges jövőbeli személyzettel folytatott missziókat a Marsba, a társaság leányvállalata (BWXT Nuclear Energy, Inc.) 18,8 millió dollár értékű hároméves szerződést nyert.
A NASA-val folytatott három év alatt a BWXT biztosítja az NTP-technológia megvalósításához szükséges műszaki és programozási adatokat. Ez az alábbiakból áll: üzemanyag-elemek prototípusának előállítása és tesztelése, és segít a NASA-nak a nukleáris engedélyezési és szabályozási követelmények megoldásában. A BWXT emellett segítséget nyújt a NASA tervezőinek a megvalósíthatósági kérdések és megfizethető módon az NTP programjuk kezelésében.
Ahogy Rex D. Geveden, a BWXT elnöke és vezérigazgatója elmondta a megállapodást:
„A BWXT rendkívül örül annak, hogy együtt dolgozik a NASA-val ezen az izgalmas nukleáris űrprogramnál a Mars-misszió támogatása érdekében. Egyedülállóan képzettek vagyunk a nukleáris energiahajók reaktorának és üzemanyagának megtervezésére, fejlesztésére és gyártására. Ez az alkalom, hogy képességeinket az űrpiacra fordítsuk, ahol hosszú távú növekedési lehetőségeket látunk az atomenergiában és a nukleáris felszíni energiában. ”
Egy NTP-rakéta során urán- vagy deutérium-reakciókat használnak a folyékony hidrogén melegítésére a reaktoron belül, ionizált hidrogén gázzá (plazmává) alakítva, amelyet ezután egy rakéta fúvókán keresztül vezetnek a tolóerő létrehozásához. Egy második lehetséges módszer, az úgynevezett nukleáris elektromos meghajtás (NEC), magában foglalja ugyanazt az alapreaktorot, amely hőjét és energiáját villamos energiává alakítja, amely azután elektromos motort hajt meg.
Mindkét esetben a rakéta a nukleáris hasadásra támaszkodik, és nem hajtja kémiai hajtóanyagok előállítására, ami a NASA és az összes többi űrügynökség alapját képezi eddig. A meghajtás hagyományos formájához képest mindkét típusú nukleáris motor számos előnyt kínál. Az első és legnyilvánvalóbb a gyakorlatilag korlátlan energiasűrűség, amelyet kínál a rakétaüzemanyaghoz képest.
Ez csökkentené a szükséges hajtóanyag mennyiségét, ezáltal csökkentené az indítás súlyát és az egyes küldetések költségeit. Egy erősebb atommotor csökkentett utazási időt jelent. A NASA már becslése szerint egy NTP-rendszer hat helyett négy hónapra teheti a Mars felé tartó utat, ami csökkentené a sugárzás mértékét, amelyre az űrhajósok ki vannak téve utazásuk során.
Az igazságosság kedvéért a nukleáris rakétáknak az univerzum felfedezéséhez való koncepciója nem új. A NASA valójában a nukleáris meghajtás lehetőségét széles körben vizsgálta meg az Űrmagasság-meghajtó Iroda keretében. Valójában 1959 és 1972 között az SNPO 23 reaktorpróbát hajtott végre az AEC Nevada tesztterületén, a nevadai Jackass Flats nukleáris rakétafejlesztő állomásán.
Az SNPO 1963-ban létrehozta a Nuclear Engine for Rocket Vehicle Applications (NERVA) programot a nukleáris termikus meghajtás fejlesztésére a távoli személyzet számára a Holdra és a bolygók közötti űrbe történő távozáshoz. Ez az NRX / XE létrehozását eredményezte, egy nukleáris termikus motort, amelyet az SNPO tanúsított, hogy megfelel a személyzet által a Marsba indított küldetés követelményeinek.
A Szovjetunió hasonló tanulmányokat végzett az 1960-as években, remélve, hogy ezeket felhasználhatja N-1 rakéta felső szakaszában. Ezen erőfeszítések ellenére semmiféle nukleáris rakéta nem lépett üzembe a költségvetési csökkentések, a közérdek elvesztése és az Űrverseny általános megszűnése miatt az Apollo program befejezése után.
De tekintettel az űrkutatás iránti jelenlegi érdeklődésre és a Marsra és azon túl javasolt ambiciózus küldetésre, úgy tűnik, hogy a nukleáris rakéták végre láthatják a szolgálatot. Az egyik népszerû ötlet, amelyet fontolóra vesznek, egy többlépcsõs rakéta, amely mind nukleáris motorra, mind pedig a hagyományos tolóerõkre támaszkodik - ezt a fogalmat „bimodális ûrhajónak” nevezik. Ennek az ötletnek az egyik legfontosabb támogatója Dr. Michael G. Houts, a NASA Marshall űrrepülési központja.
2014-ben Dr. Houts bemutatót tartott, amelyben felvázolta, hogy a bimodális rakéták (és más nukleáris koncepciók) hogyan reprezentálják az „űrkutatáshoz változó technológiákat”. Példaként elmagyarázta, hogyan lehet az Űrindító Rendszert (SLS) - amely a NASA javasolt személyzetének Mars-missziója egyik kulcsfontosságú technológiája - felszerelni kémiai rakéttal az alsó szakaszban és nukleáris hőmotorral a felső szakaszban.
Ebben az elrendezésben az nukleáris motor „hideg” marad, amíg a rakéta el nem éri a pályáját, ahol a felső szakasz elhelyezésre kerül és a reaktor aktiválódik, hogy tolóerőt generáljon. A jelentésben idézett további példák között szerepelnek a távolsági műholdak, amelyek fel tudják tárni a külső Naprendszert és a Kuiper-övet, valamint a Naprendszer teljes, gyors és hatékony szállítása a személyzet által végzett feladatokhoz.
A társaság új szerződése várhatóan 2019. szeptember 30-án fog lejárni. Abban az időben a nukleáris hőmeghajtó projekt meghatározza az alacsony dúsítású urán üzemanyag felhasználásának megvalósíthatóságát. Ezt követően a projekt egy éven keresztül teszteli és finomítja a szükséges üzemanyag-elemek előállításának képességét. Ha minden jól megy, akkor számíthatunk arra, hogy a NASA „Utazás a Marsba” része csak néhány nukleáris motor!
