Dodano: 23 kwietnia 2021r.

DARPA wybrała trzy firmy do dalszego rozwoju statków kosmicznych o napędzie jądrowym

Amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności - DARPA - wybrała trzy firmy z sektora kosmicznego do opracowania jądrowego napędu termicznego, który umożliwiałby szybkie manewrowanie w przestrzeni kosmicznej.

DARPA wybrała trzy firmy do dalszego rozwoju statków kosmicznych o napędzie jądrowym

 

General Atomics, Blue Origin i Lockheed Martin otrzymały kontrakty w ramach pierwszej fazy programu DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations), w którym ma zostać opracowany i przetestowany jądrowy napęd termiczny (NTP – nuclear thermal propulsion). Według nieoficjalnych danych General Atomics otrzymał 22 miliony dolarów, Lockheed Martin 2,9 miliona dolarów, a Blue Origin 2,5 miliona dolarów. Program prowadzi DARPA – Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności pracująca dla rządu Stanów Zjednoczonych. Jego celem jest zademonstrowanie systemu nad niską orbitą okołoziemską do 2025 roku.

Szybkie manewrowanie w przestrzeni kosmicznej

Departament Obrony Stanów Zjednoczonych ma podstawowe wymagania dotyczące szybkiego manewrowania pojazdami nie tylko na lądzie, morzu i powietrzu, ale także w kosmosie. Obecnie statki kosmiczne opierają się albo na rakietach chemicznych, które zapewniają wysoki ciąg, ale mają spore ograniczenia jeśli chodzi o wydajność paliwa, albo na napędzie elektrycznym o wysokiej wydajności, ale niskim ciągu. Jest to problem w przestrzeni kosmicznej, gdzie zmieniające się orbity wymagają zarówno dużego ciągu, jak i wysokiej wydajności.

Przedstawiciele DARPA chcą połączyć zalety obu napędów, czyli osiągnąć wysoki stosunek ciągu do masy, podobny do napędu chemicznego i zbliżyć się do wysokiej wydajności systemów elektrycznych. To połączenie dałoby statkowi kosmicznemu większą sprawność we wdrażaniu założenia Departament Obrony Stanów Zjednoczonych dotyczącego szybkiego manewrowania w przestrzeni między Ziemią a Księżycem. I właśnie te oczekiwania ma spełnić nowy napęd.

- Szybkie manewry w przestrzeni kosmicznej tradycyjnie stanowiły wyzwanie, ponieważ obecne elektryczne i chemiczne systemy napędów kosmicznych mają wady odpowiednio pod względem stosunku ciągu do masy jak i wydajności paliwa - powiedział Nathan Greiner, szef programu DRACO.

Napęd jądrowy dla statków kosmicznych

Systemy nuklearnych cieplnych silników rakietowych wykorzystują reaktory, w których rozszczepiane jest paliwo uranowe, co wyzwala ogromne ilości ciepła. Propelenty, takie jak chociażby wodór, tłoczone są przez reaktor, gdzie zwiększają swoją objętość poprzez wystawienie na działanie wysokich temperatur. Wodór jest następnie wyrzucany przez dysze z dużą prędkością, co wywołuje ciąg.

Jak ocenili specjaliści z DARPA, stosunek ciągu do masy w przypadku NTP jest około 10 tys. razy wyższy niż w przypadku elektrycznych układów napędowych, a wydajność paliwa jest od dwóch do pięciu razy większa niż w przypadku konwencjonalnych rakiet chemicznych.

Pierwsza faza programu potrwa 18 miesięcy i ma składać się z dwóch ścieżek. Pierwsza skupi się na opracowaniu reaktora podsystemu napędowego. Druga ma wyłonić projekty koncepcyjne statków kosmicznych. Pierwsza ścieżka przeznaczona jest dla General Atomics, natomiast w drugiej Blue Origin i Lockheed Martin niezależnie opracują koncepcję systemu operacyjnego pojazdu w oparciu o przedstawione przez zleceniodawcę cele. W kolejnych etapach, być może już inni wykonawcy, skupią się na szczegółowym projekcie i wykonaniu statku kosmicznego gotowego do testów w przestrzeni kosmicznej.

DARPA rozwija jądrowy napęd termiczny już od jakiegoś czasu. W ubiegłym roku przyznała 14 mln dolarów firmie Gryphon Technologies, która dostarcza rozwiązania inżynieryjne i techniczne dla krajowych organizacji bezpieczeństwa. Administracja NASA kilka lat temu też wyraziła zainteresowanie potencjałem napędu jądrowego, zwłaszcza w przypadku skrócenia czasu podróży na Marsa w porównaniu z napędem chemicznym.

 

Źródło: Live Science, fot. DARPA