Vesmírné testy nového jaderného raketového pohonu NASA by se mohly uskutečnit již v roce 2027

Americká organizace NASA a agentura pro pokročilé výzkumné obranné projekty (DARPA) budou do roku 2027 spolupracovat na vývoji demonstračního jaderného vesmírného pohonu­. Díky vyšší účinnosti může nový pohon pomoci zejména při průzkumech hlubokého vesmíru.

Obě organizace oznámily na konci ledna partnerství při vývoji raketového pohonu pro program Agile Cislunar Operations (DRACO). Společná dohoda má za cíl urychlit úsilí vývoje nového pohonného systému.

„Hlavním cílem je vývoj demonstračního vesmírného pohonu nejpozději do roku 2027. Nová technologie astronautům umožní rychlejší průzkumy hlubokého vesmíru. Jedná se o důležitý aspekt pro budoucí mise na Mars,“ sdělil Bill Nelson, administrátor společnosti NASA.

Vizualizace plavidla využívajícího demonstrační pohon. Zdroj: DARPA

Je to více jak 50 let, kdy Spojené Státy prováděly poslední experimenty s jaderným vesmírným pohonem. V jaderných pohonech vytváří štěpná reakce extrémně vysoké teploty a pohonná soustava následně zahřívá kapalné palivo, které je expandováno na trysce vesmírné lodi. Jedná se o podobný systém jako u konvenčních chemických motorů, jen s jiným zdrojem tepla.

Aktivní zónu projektu DRACO tvoří pevné materiály. Štěpná reakce je schopná zajistit teploty až 2760 °C. To vyžaduje použití pokročilých materiálů, které odolají vysokým teplotám. Palivem reaktoru by mělo být HALEU, což je speciální kvalitní nízkoobohacený uran.

S použitím jaderného pohonu sníží raketa potřebný cestovní čas a přinese i další výhody, například v podobě možnosti posílat nákladní lodě s materiálem na měsíční základnu, či podpoře misí na Mars s lidskou posádkou. Podle informací společnosti DARPA nabízí jaderný pohon přibližně desettísíckrát vyšší poměr tahu k hmotnosti než elektrický pohon a přibližně pětinásobné zvýšení tohoto koeficientu vůči chemickému pohonu.

Kromě zkrácení doby přepravy se zvýší kapacita užitečného zatížení. Díky jaderným technologiím budou mít palubní přístroje a komunikace k dispozici větší množství energie.

„Obě společnosti disponují dlouhodobými zkušenostmi a spoluprací, která přinášela ovoce v oblasti pokročilých technologií. Během jejich spolupráce byla vyvinuta raketa Saturn V, která pomohla dostat lidi na měsíc, či robotická údržba a doplňování paliva satelitům. Studium vesmíru je důležité pro moderní obchody, vědecké průlomy a národní zabezpečení. Schopnost dosáhnout skokového pokroku v těchto technologiích prostřednictvím programu jaderných raket DRACO bude zásadní pro efektivní a rychlejší přepravu materiálu na Měsíc, nebo i lidí na Mars.“

Dohoda podrobně popisuje rozdělení úkolů na projektu. NASA povede technický team, který bude vyvíjet jaderný vesmírný program. DARPA povede celý program a zajistí nákup materiálů a komponent raketových systémů. DARPA zajistí i následnou montáž zařízení a testování rakety.

Radioizotopový generátor MMRTG pro Mars Rover 2020. Zdroj: NASA

Jádro ve vesmíru

NASA a americké ministerstvo energetiky (DOE) spolupracují na vlastním projektu, který cílí na vývoj pokročilých vysokoteplotních reaktorů a jejich paliv jako součást jaderného pohonu vesmírných lodí. NASA a DOE také pracovali s komerčními společnostmi na vývoji jaderné elektrárny použitelné na Měsíci a potenciálně na Marsu. DARPA tyto technologie však nepoužije při výzkumu nového jaderného pohonu.

Problematikou jaderného vesmírného pohonu se zabývaly i jiné společnosti v historii. V roce 2020 společnost USNC-Tech pokročila při návrhu paliva pro jejich jaderný reaktor pro vesmírný pohon.

Kromě využití jaderné technologie pro pohon plavidla dodávají jaderné technologie i elektrickou energii pro řídící systémy na palubě. Radioizotopové generátory nabízejí jednoduchou možnost jak zajistit potřebnou energii v místech, kde neposkytují solární panely dostatečný výkon. Komplikovanější možností je využití jaderných reaktorů jako zdroje tepla a následného tepelného cyklu pro výrobu elektrické energie.