NASA и агентство DARPA, выполняющее заказы Министерства обороны США, объединили усилия для разработки революционной технологии освоения космоса - ракеты с ядерным двигателем. Ракета, получившая название DRACO (демонстрационная ракета для маневренных цислунарных операций), будет использовать ядерную тепловую двигательную установку (ЯТДУ) для достижения беспрецедентной скорости и эффективности в космосе. Новая технология позволит осуществлять более быстрые и маневренные операции на окололунной орбите, а также сократит время полета к Марсу с шести месяцев до трех или менее, в зависимости от расположения планет.
В отличие от обычных химических ракет, в которых для создания тяги сжигается топливо, в ракетах с ЯТДУ ядерный реактор нагревает топливо (например, жидкий водород) и выбрасывает его с большой скоростью. Это позволяет создавать большую тягу при меньшем расходе топлива, что делает их идеальными для дальних полетов.
В качестве топлива в двигателе DRACO будет использоваться жидкий водород, который является одним из самых эффективных ракетных топлив. Отношение тяги к массе двигателя DRACO будет примерно в десять тысяч раз выше, чем у электрических двигателей, а удельный импульс в 2-5 раз выше, чем у химических двигателей. Для справки, удельный импульс - это показатель того, насколько эффективно ракета использует свое топливо.
Агентство DARPA объявило о заключении контракта с компанией Lockheed Martin 26 июля 2023 года. Стоимость контракта составляет 499 млн долларов с учетом дополнительных опций. Lockheed Martin будет заниматься проектированием, созданием и испытаниями космического корабля DRACO. Разрабатываемый ядерный двигатель должен соответствовать всем нормам безопасности и взаимодействовать с другими системами и компонентами ракеты DRACO. Этим как раз таки займется компания BWX Technologies, которая разрабатывает специальный ядерный реактор. Помимо ядерного двигателя компания также будет поставлять специальное топливо из низкообогащенного урана высокой степени очистки (HALEU), которое более безопасно и надежно, чем высокообогащенный уран.
Космический аппарат DRACO будет запущен в 2027 году со стартовой площадки обычной ракетой в "холодном" состоянии (это значит, что при запуске реактор будет отключен в соответствии с правилами безопасности). Реактор будет включен после того, как ракета-носитель достигнет безопасной орбиты, где возможный взрыв ядерного реактора не повредит земную поверхность. Цель проекта - показать, что технология ЯТДУ может обеспечить более быстрые и маневренные миссии в окололунном пространстве.
В будущем космические корабли с ядерным двигателем полетят на Марс.
Технология ЯТДУ может произвести революцию в области полетов на Марс и за его пределы, открывая новые возможности для научных открытий и человеческой экспансии. К числу преимуществ технологии ЯТДУ относятся:
- Снижение воздействия на космонавтов космической радиации и микрогравитации, которые могут пагубно сказаться на их здоровье и работоспособности.
- Увеличение полезной нагрузки и энергопотребления для научных приборов и связи, что может повысить качество и количество собранных данных.
- Более гибкие сценарии аварийного прерывания полета к Марсу, повышающие безопасность миссии.
- Возможность более частых и разнообразных миссий к Марсу и другим направлениям Солнечной системы для расширения наших знаний.
Технология ЯТДУ на самом деле не является новой. NASA рассматривало ее еще до создания лунной ракеты Saturn V, но в то время инженерные задачи оказались слишком сложными. В рамках программ NASA Project Rover и NERVA в 1950-1960-х годах было разработано и испытано на земле несколько двигателей с ЯТДУ, но ни один из них так и не полетел в космос из-за технических, политических и экологических проблем.
Ядерный ракетный двигатель Nerva.
Проект DARPA под названием DRACO опирается на последние достижения NASA по возрождению исследований в области ЯТДУ в рамках проекта Nuclear Thermal Propulsion Project. NASA и DARPA уверены, что им удастся преодолеть технические препятствия и сделать ракету с ядерным двигателем реальностью. Они не одиноки в этом начинании. Компания Rolls-Royce также объявила о том, что работает над проектом ядерного двигателя, основанного на концепции газоохлаждаемого быстрого реактора (GFR), которая отличается от концепции высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (HTGR), используемой компанией DRACO. Rolls-Royce планирует провести испытания своего двигателя в 2029 году, т.е. через два года после DRACO.
Ядерно-тепловые двигательные установки являются переломным моментом для освоения космоса. Они могут сделать перелет на Марс более быстрым, безопасным и захватывающим, чем мы могли себе представить.