 на 2023 рік NASA обрало ядерну концепцію для першої фази розробки.){kind=link}
Birkaç kurumun önümüzdeki yıllarda aya astronot göndermeyi planladığı, yenilenen bir uzay araştırmaları çağında yaşıyoruz. Önümüzdeki on yıl içinde NASA ve Çin, Mars'a mürettebat gönderecek ve yakında diğer ülkeler de onlara katılabilir. Astronotları alçak Dünya yörüngesinin (LOO) ve Dünya-Ay sisteminin ötesine taşıyacak bu ve diğer görevler, yaşam desteği ve radyasyondan korunmadan enerji ve itme gücüne kadar değişen yeni teknolojiler gerektiriyor. İkincisi söz konusu olduğunda, Nükleer Termal ve Nükleer Elektrikli Tahrik (NTP/NEP) zafer için ana yarışmacıdır!
2023 NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) programının bir parçası olarak NASA, geliştirmenin ilk aşaması için bir nükleer konsept seçti. Bu yeni çift modlu nükleer enerji santralleri sınıfı, bir "rotor ivme dalga döngüsü" kullanır ve Mars'a uçuş süresini 45 güne indirebilir.
Wave Rotor Acceleration Cycle ile Bimodal NTP/NEP olarak adlandırılan öneri, Florida Üniversitesi'ndeki hipersonik program direktörü ve Florida Mühendislik Uygulamalı Araştırma Programı (FLARE) ekibinin bir üyesi olan Profesör Ryan Gosse tarafından ortaya atıldı. Gosse'nin önerisi, NAIC tarafından bu yıl projeyle ilgili teknolojilerin ve yöntemlerin geliştirilmesine yardımcı olmak için 14 $'lık bir hibe içeren geliştirmenin ilk aşaması için seçilen 12 tekliften biri. Diğer teklifler arasında yenilikçi sensörler, enstrümantasyon, üretim teknolojileri, güç sistemleri ve daha fazlası vardı.
Nükleer enerji, temelde, her ikisi de kapsamlı bir şekilde test edilmiş ve doğrulanmış teknolojilere dayanan iki konsepte indirgenir. Nükleer Termal Tahrik (NTP) için çevrim, sıvı hidrojeni (LH2) ısıtarak iyonize hidrojen gazına (plazma) dönüştüren ve daha sonra itme kuvveti oluşturmak için nozullardan yönlendirilen bir nükleer reaktörden oluşur. Proje de dahil olmak üzere bu tahrik sisteminin bir test versiyonunu oluşturmak için birkaç girişimde bulunuldu. korsanABD Hava Kuvvetleri ve Atom Enerjisi Komisyonu'nun 1955'te başlattığı ortak bir proje.
1959 yılında NASA, görevi ABD Hava Kuvvetleri'nden devraldı ve program, uzay uçuşu uygulamalarına yönelik yeni bir aşamaya girdi. Sonuçta bu, başarılı bir şekilde test edilen katı çekirdekli bir nükleer reaktör olan Roket Araçları için Nükleer Tahrik Sisteminin (NERVA) ortaya çıkmasına yol açtı. 1973'te Apollo döneminin sona ermesiyle birlikte programın finansmanı büyük ölçüde kesildi ve bu da herhangi bir uçuş testi yapılmadan programın iptal edilmesine yol açtı.
Öte yandan, nükleer elektrikli tahrik (NEP), itme kuvveti oluşturmak için inert bir gazı (ksenon gibi) iyonize eden ve hızlandıran bir elektromanyetik alan oluşturan bir Hall etkili iticiye (iyon itici) güç sağlamak için bir nükleer reaktöre dayanır. Bu teknolojiyi geliştirme çabaları, NASA'nın Nükleer Sistemler Girişimi (NSI) kapsamındaki Prometheus projesini içeriyor.
Her iki sistemin de geleneksel kimyasal motorlara göre daha yüksek özgül dürtü (Isp), yakıt verimliliği ve neredeyse sınırsız enerji yoğunluğu gibi önemli avantajları vardır. Kavramlar, 10 bin saniyeden fazla belirli bir itiş gücü sağlamaları, yani itişi yaklaşık üç saat sürdürebilmeleri bakımından farklılık gösterse de, itme seviyesi geleneksel roketlere ve NTP'lere kıyasla oldukça düşüktür.
Gosse, bir elektrik güç kaynağına duyulan ihtiyacın, ideal koşullar altında termal enerji dönüşümünün %30-40 olduğu uzayda ısı dağılımı sorununu da gündeme getirdiğini söyledi. Ve NERVA'nın NTP tasarımları, Mars ve ötesine insanlı görevler için en iyi yöntem olsa da, bu yöntemin aynı zamanda yüksek delta dalgalı görevler için yeterli başlangıç ve son kütle kesirlerini sağlamada sorunları vardır.
Bu nedenle, her iki hareket yöntemini (bimodal) içeren öneriler, her ikisinin avantajlarını bir araya getirdiği için tercih edilir. Gosse'nin önerisi, kimyasal roketlerin mevcut performansının iki katı olan 900 saniyelik belirli bir dürtü (Isp) sağlayacak olan NERVA katı yakıt reaktörüne dayalı iki modlu bir tasarımı içeriyor.
Gosse'nin önerdiği döngü ayrıca, emme havasının sıkıştırma reaksiyonu tarafından oluşturulan basınç dalgalarını kullanan içten yanmalı motorlarda kullanılan bir teknoloji olan bir dalga basınç yükseltici veya dalga rotorunu (WR) içerir.
Bir NTP motoruyla eşleştirilen WR, reaksiyon kütlesini daha da sıkıştırmak için reaktördeki LH2 yakıtının ısıtılmasıyla oluşturulan basıncı kullanacak. Gosse'nin vaat ettiği gibi, bu, NERVA sınıfı NTP konseptiyle karşılaştırılabilir itiş seviyeleri sağlayacak, ancak 1400-2000 saniyelik bir fırlatma süresi sağlayacak. NEP döngüsü ile birleştiğinde Gosse, istek seviyesinin daha da arttığını söyledi.
Geleneksel motorlar kullanılırsa, insanlı bir Mars görevi üç yıla kadar sürebilir. Bu görevler, her 26 ayda bir, Dünya ve Mars'ın en yakın mesafedeyken (Mars muhalefeti olarak adlandırılır) başlayacak ve geçişte en az altı ila dokuz ay geçirecek.
45 günlük (altı buçuk hafta) bir geçiş, toplam görev süresini yıllar yerine aylara indirir. Bu, radyasyona maruz kalma, mikro yerçekiminde geçirilen süre ve ilgili sağlık sorunları dahil olmak üzere Mars görevleriyle ilişkili ana riskleri büyük ölçüde azaltacaktır.
Enerji santrallerine ek olarak, güneş ve rüzgar enerjisinin her zaman mevcut olmadığı uzun süreli kara görevleri için istikrarlı bir güç kaynağı sağlayacak yeni reaktör tasarımları için öneriler var.
Örnekler arasında NASA'nın Sterling Teknolojisini Kullanan Kilovat Reaktörü (KRUSTY) ve NASA'nın NAIC 2023 programı kapsamındaki ilk geliştirme aşaması için seçilen Fisyon/Füzyon Hibrit Reaktörü sayılabilir. Bunlar ve diğer nükleer teknolojiler, bir gün Mars'a ve derin uzaydaki diğer yerlere insanlı görevlere olanak sağlayabilir. , belki de düşündüğümüzden daha erken!
Ayrıca ilginç: