با موشک هسته‌ای جدید ناسا شاید بشود تنها در 45 روز به مریخ رسید!

ما در عصری اکتشافات فضایی تازه زندگی می‌کنیم، در حال حاضر آژانس‌های متعددی در حال برنامه‌ریزی برای فرستادن فضانوردان به ماه در سال‌های آینده هستند. این امر در دهه آینده با مأموریت‌های خدمه به مریخ توسط ناسا و چین دنبال خواهد شد و ممکن است کشورهای دیگر به زودی به آنها ملحق شوند.

این مأموریت‌ها و مأموریت‌های دیگری که فضانوردان را فراتر از مدار پایین زمین (LEO) و سیستم زمین-ماه می‌برند، به فناوری‌های جدیدی نیاز دارند، از سیستم پشتیبانی از حیات و محافظت در برابر تشعشع تا تولید انرژی.

تا از انرژی صحبت می‌کنیم، پیشرانه هسته‌ای حرارتی و الکتریکی هسته‌ای (NTP/NEP) به عنوان یکی از رقبای اصلی مطرح می‌شود!

ناسا و برنامه فضایی اتحاد جماهیر شوروی دهه‌ها صرف تحقیق در مورد نیروی محرکه هسته ای در طول مسابقه فضایی کردند.

چند سال پیش، ناسا برنامه هسته‌ای خود را با هدف توسعه نیروی محرکه هسته‌ای دو قسمتی  NTP و NEP – که می‌تواند جابجایی به مریخ را در 100 روز امکان‌پذیر کند، دوباره فعال کرد .

به عنوان بخشی از برنامه مفاهیم پیشرفته نوآورانه ناسا (NIAC) در سال 2023، ناسا برنامه مفهومی هسته‌ای را برای توسعه فاز I انتخاب کرد. این کلاس جدید از پیشرانه هسته‌ای دووجهی از «چرخه روتور روتور موجی» استفاده می‌کند و می‌تواند زمان عبور به مریخ را به تنها ۴۵ روز کاهش دهد.

البته پیشنهاد پروفسور رایان گوس -سرپرست منطقه برنامه هایپرسونیک در دانشگاه فلوریدا- تنها یکی از 14 موردی است که امسال توسط NAIC برای توسعه فاز I انتخاب شده است و یک کمک هزینه 12500 دلاری گرفته است. پیشنهادهای دیگر شامل حسگرهای نوآورانه، ابزار و تکنیک‌های تولید، سیستم‌های قدرت و موارد دیگر بود.

برای پیشرانه هسته‌ای حرارتی (NTP)، چرخه شامل یک راکتور هسته‌ای است که پیشرانه هیدروژن مایع (LH2) را گرم می‌کند و آن را به گاز هیدروژن یونیزه (پلاسما) تبدیل می‌کند که سپس از طریق نازل‌ها برای ایجاد نیروی رانش استفاده می‌وند.

تلاش‌های متعددی برای ساخت یک آزمایش این سیستم محرکه انجام شده است، از جمله Project Rover که یک تلاش مشترک بین نیروی هوایی ایالات متحده و کمیسیون انرژی اتمی (AEC) و در سال 1955 راه‌اندازی شد.

در سال 1959، ناسا مسئولیت را از USAF بر عهده گرفت و در نهایت منجر به ساخت موتور هسته‌ای برای کاربرد خودروهای موشکی (NERVA) و یک راکتور هسته جامد شد که با موفقیت آزمایش شد.

با بسته شدن دوره آپولو در سال 1973، بودجه این برنامه به شدت کاهش یافت و منجر به لغو آن قبل از انجام هر گونه آزمایش پرواز شد.

از آن سو، شوروی مفهوم NTP خود ( RD-0410 ) را بین سال‌های 1965 و 1980 توسعه داد و قبل از لغو برنامه یک آزمایش زمینی انجام داد.

از سوی دیگر، پیشرانه هسته‌ای-الکتریکی (NEP)، به یک راکتور هسته‌ای متکی است تا الکتریسیته را برای پیشرانه اثر هال (موتور یونی) فراهم کند، که یک میدان الکترومغناطیسی تولید می‌کند که یک گاز بی‌اثر (مانند زنون) را یونیزه کرده و شتاب می‌ده.برای توسعه این فناوری، پروژه پرومتئوس (2003 تا 2005) توسط ناسا در نظر گرفته شده.

هر دو سیستم مزایای قابل توجهی نسبت به نیروی محرکه شیمیایی معمولی دارند، از جمله امتیاز ضربه خاص (Isp)، راندمان سوخت و چگالی انرژی تقریبا نامحدود.

با اینکه NEP برای ارائه بیش از 10000 ثانیه ISP متمایز هستند، به این معنی که می توانند رانش را برای نزدیک به سه ساعت حفظ کنند، سطح رانش در مقایسه با موشک‌های معمولی و NTP بسیار پایین است.

با اینکه طرح‌های NTP NERVA روش ترجیحی برای مأموریت‌های انسانی به مریخ و فراتر از آن هستند، این روش همچنین دارای مشکلاتی است که کسر جرم اولیه و نهایی کافی برای مأموریت‌های delta-v بالا را فراهم می‌کند.

به همین دلیل است که پیشنهادهایی که شامل هر دو روش رانش (bimodal) می‌شوند، مورد علاقه قرار گرفته، زیرا مزایای هر دو را با هم ترکیب می‌کنند.

جابجایی 45 روزه (شش و نیم هفته) زمان کلی ماموریت را به جای سالها به ماهها کاهش می دهد. این امر خطرات عمده مرتبط با مأموریت‌های مریخ، از جمله قرار گرفتن در معرض تشعشعات، زمان صرف شده در ریزگرانش و نگرانی‌های مربوط به سلامتی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

منبع: Universe Today