Czerwony glob jest symbolem naszych typowo ludzkich marzeń o eksploracji. Dzięki pracy zespołu amerykańskich naukowców i studentów staje się dla nas coraz bardziej realnym celem wypraw. Wszystko to za sprawą rozwiązania, które może wywrócić do góry nogami nasze możliwości w zakresie bezpiecznego i co również ważne — sprawnego przetransportowania się na Marsa.
NASA planuje załogowe misje na Marsa na około rok 2040, niemniej cały czas pojawiają się pytania o to, jak szybko, bezpiecznie i efektywnie możemy tam dotrzeć. Rakiety chemiczne wydają się być w tym zakresie jedynie smutną koniecznością: wymagają ogromnych ilości paliwa i czasu, a długotrwały pobyt astronautów w przestrzeni kosmicznej wiąże się z ryzykiem problemów zdrowotnych spowodowanych promieniowaniem i brakiem grawitacji. Technologia jądrowa ma szansę nam w tej patowej sytuacji nieco pomóc.
Silniki NTP wykorzystują reaktor jądrowy do podgrzewania ciekłego wodoru do ekstremalnych temperatur – sięgających ponad 2200 stopni Celsjusza – który następnie zostaje wyrzucony przez dyszę, generując potężny ciąg. To sposób bardziej wydajny, niż standardowe napędy używające paliw ciekłych i reakcji spalania. Co więcej, skraca się w sposób zauważalny czas przelotu, umożliwiając dotarcie na Marsa w mniej niż 100 dni. A to już bardzo kusząca perspektywa — choćby z punktu widzenia zdrowia astronautów.
Głównym bohaterem przeprowadzonego w reaktorze badawczym Uniwersytetu Stanowego Ohio był specjalistyczny piec In-Pile Steady-State Extreme Temperature Testbed. Zaprojektowany przez Narodowe Laboratorium Oak Ridge, INSET to wprost arcydzieło, które potrafi w zaledwie pięć minut podnieść ciepłotę próbek z poziomu temperatury pokojowej do 2200°C. Jednocześnie urządzenie umożliwia prowadzenie testów w obecności silnego napromieniowania neutronami – a takich warunków nie da się uzyskać w konwencjonalnych laboratoriach.
Badaniu poddano cztery próbki paliwa rakietowego, pokryte warstwą węgliku cyrkonu – substancji, która może stanowić klucz do bezpiecznego użycia technologii NTP. Węglik cyrkonu ma tu niezwykłe właściwości: chroni kluczowe elementy systemu przed infiltracją wodoru i korozją, nie zakłócając przy tym działania reaktora. Próbki były poddawane intensywnemu promieniowaniu i cyklom temperatur przez dwa pełne dni, co pozwoliło na dokładną ocenę ich trwałości.
W realizację eksperymentu zaangażowali się nie tylko pracownicy ośrodków badawczych, byli to również studenci i młodzi badacze. Ich udział nie ograniczał się do biernej obserwacji – byli głównymi operatorami pieca INSET, rejestrowali dane i koordynowali przebieg testów.
Wiosną tego roku zespół przeprowadzi analizę postirradiacyjną w ORNL, która pozwoli dokładniej ocenić stan powłok i ich zdolność do długoterminowej ochrony paliwa. Jeśli wyniki okażą się zgodne z oczekiwaniami, powłoka z węgliku cyrkonu może trafić do pierwszych reaktorów jądrowych napędzających rakiety, które mogą stać się podstawą tego, czego użyjemy w docelowej misji na Marsa.
Termiczny napęd jądrowy nie jest rozwiązaniem w stu procentach bezproblemowym. Mimo wszystko i tak wielu badaczy zastanawia się nad bezpieczeństwem i otwarcie pyta: czy możliwe jest stworzenie reaktora, który nie tylko zapewni ciąg, ale też nie zagrozi załodze w przypadku awarii? Jakie procedury zabezpieczające należy wdrożyć na pokładzie statku kosmicznego wyposażonego w aktywny reaktor jądrowy? Konstrukcja samego reaktora musi być odporna na mikrograwitację, drgania wynikające ze startu oraz promieniowanie kosmiczne. Dokładnie tak — reaktor jądrowy musi być sam zabezpieczany przed promieniami z zewnątrz, których w kosmosie absolutnie nie brakuje.
Aczkolwiek NTP jest i tak bardzo kuszącym rozwiązaniem. Poza skróceniem czasu podróży, napęd ów pozwali nam również na większą elastyczność trajektorii lotu i potencjalne powroty na Ziemię bez konieczności oczekiwania na sprzyjające warunki orbitalne. Może też służyć jako system awaryjny lub napęd pomocniczy przy lądowaniu na innych ciałach niebieskich.
Czytaj również: Perseverance testuje materiały skafandrów kosmicznych – to krok w stronę Marsa
Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, pierwsze rakiety z takim napędem mogą opuścić orbitę Ziemi już w ciągu najbliższych 15 lat. To zaś oznacza nie tylko sprawniejsze podróże, ale i nowe możliwości dla nauki, technologii oraz przyszłych pokoleń astronautów. W dalszej perspektywie może pomóc nam w kolonizacji Marsa, tworzeniu autonomicznych baz badawczych, a nawet możliwości przesyłania zasobów na inne planety Układu Słonecznego.
Być może wkrótce Mars stanie się nie tylko celem z marzeń wielu ambitnych umysłów, a prawdziwym przystankiem w podróży człowieka w przestrzeń kosmiczną. Chyba wszyscy, którzy kibicują gatunkowi ludzkiemu w tych dążeniach, bardzo by sobie tego życzyli.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
