Vývoj vesmírných jaderných systémů nestagnuje, USA vyvíjí další dvě technologie

Americká společnost Defense Innovation Unit (DIU) uzavřela smlouvy s Ultra Safe Nuclear Technologies a Avalanche Energy. Dohody se týkají demonstrace další generace jaderného pohonu a zdroje energie pro malá vesmírná plavidla.

Cílem obou společností je ověření řešení problému manévrování ve vesmírném prostoru mezi Zemí a Měsícem. Pohonné systémy by měly být dostatečně výkonné, schopné dopravovat velké hmotnosti a umožnit tak expanzi vesmírných misí. DIU plánuje urychlit přijetí této technologie a umožnit tak její efektivní komercializaci ve vojenském sektoru Spojených států.

Společnosti pracují na dvou odlišných technologiích, které by měly urychlit pozemní a vzdušné testování prototypů jaderných pohonů. Jedna technologie se zaměřuje na vývoj kompaktního fúzního reaktoru, zatímco druhá technologie vyvíjí radioizotopové generátory nové generace. Jedním z cílů nově uzavřených smluv je zprovoznit orbitální demonstrační systém obou přístupů do roku 2027.

Vizualizace vesmírného plavidla poháněného zařízením EmberCore společnosti Ultra Safe Nuclear. Zdroj: USNC

Společnost Avalanche Energy vyvíjí zařízení pojmenované Orbiton. To využívá elektrostatické pole jako past fúzních iontů ve spojení se systémem jejich udržení a překročení limitů hustoty náboje. Výsledná termonukleární fúze je pak zdrojem elektrické energie, či tepla a může tak sloužit jako pohonný systém. Na rozdíl od jiných fúzních konceptů slibuje zařízení Orbitron možnost vesmírného nasazení, jelikož může být zmenšeno a využito jako pohonný systém i jako zdroj elektřiny.

Budoucí mise budou vyžadovat dobré manévrovací schopnosti a vyšší příkon elektrické energie. DIU předpokládá, že program vývoje pokročilého pohonného systému (NAPP) bude mít přímý vliv na vesmírnou energetiku ve Spojených státech a ohlašuje tak éru snadného taktického manévrování ve vesmíru.

"Systémy založené na chemických reakcích, či solárních systémech nemohou poskytnout dostatek energie potřebné pro mise plánované americkým ministerstvem energie. Pokročilé jaderné technologie poskytnou rychlost, výkon a schopnosti reagovat na udržení výhody ve vesmíru. Jaderné technologie byly tradičně vyvíjeny a provozovány vládou. Objevili jsme však prosperující symbiózu ve spojení s komerčním systémem. Do toho řadíme také start-up projekty zabývající se inovacemi ve vesmírném jaderném průmyslu," sdělil Ryan Weed, major amerických vzdušných sil.

Americká agentura pro pokročilé obranné projekty a americká NASA se zaměřují na vývoj jaderných štěpných systémů pro větší vesmírná plavidla. Program DIU se specializuje na menší plavidla s vysokým stupněm manévrovatelnosti, ve kterých jsou jako zdroj energie fúzní reakce a radioizotopové generátory.

Jádro ve vesmíru

Radioizotopové generátory (RTG) jsou ve vesmíru využívány již od roku 1961. Palivem těchto systémů je obvykle 238-Pu. RTG jsou používány v případech, kdy vesmírné plavidlo vyžaduje maximální výkon do 100 kW. Velkou výhodou termoelektrických generátorů je jejich mechanická jednoduchost a díky tomu redukce možných selhání v důsledku opotřebení zařízení, či selhání některé komponenty. Naproti tomu jsou reaktorové systémy sice mnohem výkonnější, ale také komplikovanější a selhání jedné komponenty může zapříčinit selhání celé sondy, či zařízení ve vesmíru.

Víceúčelový termoelektrický generátor elektrické energie Zdroj: NASA

Výhodou fúzních pohonných systémů je rychlé zahřátí a urychlení pohonné hmoty až na rychlosti vyšší než 30 km/s. Přitom částice žádným způsobem neinteragují s vesmírným plavidlem. Díky tomu tento pohonný systém zamezuje poškození plavidla teplem, či radiací. Jakmile se podaří zmenšit a zefektivnit tyto jednotky, bude možné pomocí této technologie realizovat meziplanetární mise a průzkumy hlubokého vesmíru.