Mars jest znacznie zimniejszy niż Antarktyda i nie ma na nim zbyt dużo tlenu, więc uznaje się go za niezbyt przyjazne środowisko. Eksperci NASA podkreślają, że im więcej czasu zajmie astronautom dotarcie na miejsce i im dłużej tam pozostaną, tym bardziej będą narażeni na ryzyko.
Bezpieczeństwo jest najważniejsze
Firma Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) z siedzibą w Seattle zaproponowała rozwiązanie tego problemu – termiczny napęd jądrowy (NTP), który mógłby przetransportować ludzi z Ziemi na Marsa w ciągu zaledwie trzech miesięcy. Obecnie najkrótszy możliwy czas podróży bezzałogowego statku kosmicznego wynosi siedem miesięcy, ale oczekuje się, że misja załogowa może potrwać co najmniej dwa miesiące dłużej.
Dyrektor ds. inżynierii w USNC-Tech Michael Eades twierdzi, że rakiety napędzane energią jądrową byłyby mocniejsze i dwukrotnie bardziej wydajne niż stosowane obecnie silniki chemiczne. Oznacza to, że mogłyby podróżować dalej i szybciej, spalając przy tym mniej paliwa. “Technologia nuklearna rozszerzy zasięg ludzkości poza niską orbitę okołoziemską i w głąb kosmosu” – powiedział w wywiadzie ze stacją CNN.
Dla NASA jest to bardzo obiecujące rozwiązanie, zważając na to, że wciąż poszukuje sposobów na to, by zminimalizować czas ekspozycji załogi statku na promieniowanie kosmiczne, które może powodować poważne problemy zdrowotne, w tym chorobę popromienną, zwiększone ryzyko zachorowania na raka, problemy z centralnym układem nerwowym i choroby zwyrodnieniowe. Zmniejszyłoby to również ogólne ryzyko związane z misją. “Im dłużej tam jesteś, tym więcej czasu jest na to, by coś poszło nie tak” – dodał Eades. Dlatego też agencja kosmiczna poszukuje możliwości rozwoju rakiet napędzanych energią jądrową.
Jak działa napęd jądrowy?
Do generowania ciepła z paliwa uranowego system NTP wykorzystuje reaktor jądrowy. Energia cieplna podgrzewa ciekły materiał pędny (zwykle ciekły wodór), który rozpręża się do postaci gazu i wystrzeliwuje z tyłu rakiety, wytwarzając dwa razy większy ciąg niż system chemiczny.
Jak powiedział główny inżynier w Technologii Misji Kosmicznych NASA Jeff Sheehy, to jak jakby powiedzieć, że robią “dwa razy więcej kilometrów przy tej samej ilości paliwa”, co oznacza, że jądrowa technologia mogłaby dostarczyć astronautów na Marsa i z powrotem w czasie krótszym niż dwa lata.
Zaszczepienie tej technologii w pojazdach NASA nie będzie jednak prostym wyzwaniem, jako że jednym z głównych wyzwań związanych z budową silnika NTP jest znalezienie paliwa uranowego, które wytrzyma wysokie temperatury w silniku.
Firma USNC-Tech twierdzi, że rozwiązała ten problem poprzez opracowanie paliwa, które może pracować w temperaturach do 2400 stopni Celsjusza. Ich paliwo zawiera bowiem węglik krzemu – materiał używany w produkcji pancerzy czołgów, który tworzy gazoszczelną barierę zapobiegającą wydostawaniu się radioaktywnych produktów z reaktora jądrowego, co pomoże chronić astronautów.
Czy opcja jądrowa jest bezpieczna?
Wiadome jest, że krótsze misje ograniczyłyby narażenie załogi na promieniowanie kosmiczne, jednak nadal istnieją obawy związane z promieniowaniem emitowanym przez reaktor jądrowy wewnątrz statku kosmicznego. Eades wyjaśnia, że problem ten może zostać zminimalizowany dzięki konstrukcji rakiety. Przechowywane między silnikiem a strefą załogi płynne materiały pędne blokują radioaktywne cząsteczki, działając jak “niezwykle dobra osłona przed promieniowaniem”.
Podobny bufor stanowi odległość między załogą a reaktorem, a każdy projekt NTP miałby opierać się na umieszczeniu pomieszczeń mieszkalnych na drugim końcu rakiety niż reaktor.
Sheeshy podkreślił, że aby chronić ludzi na Ziemi, statki kosmiczne NTP nie startowałyby bezpośrednio z naszej planety – zamiast tego zwykła rakieta chemiczna miałaby wynosić je na orbitę, a reaktor jądrowy uruchamiałby się dopiero tam.
Jak twierdzi ekspert, po dotarciu na orbitę rakieta nie mogłaby wyrządzić zbyt wielu szkód, ponieważ podmuchy i promieniowanie cieplne nie są w stanie przeniknąć przez próżnię.
Jeśli zatem doszłoby do katastrofy i reaktor rakiety rozpadłby się, jego kawałki nie wylądowałyby na ani na Ziemi, ani na żadnej innej planecie przez kolejne dziesiątki tysięcy lat, a do tego czasu radioaktywna substancja rozłożyłaby się naturalnie do punktu, w którym nie stanowiłaby już żadnego zagrożenia.
Droga do nowych kosmicznych podbojów?
Potencjalne skrócenie czasu podróży może otworzyć wiele nowych możliwości. USNC-Tech ma nadzieję rozwinąć swoją technologię dla agencji rządowych, takich jak NASA i Departament Obrony, a także dla komercyjnego rynku kosmicznego. Firma twierdzi, że jej koncepcja może pomóc w zasilaniu turystyki kosmicznej i “szybkich orbitalnych usług logistycznych”, takich jak transport satelitów lub wysyłanie statków kosmicznych do naprawy satelitów w przestrzeni kosmicznej.
Sheehy zgadza się, że rakiety napędzane energią jądrową będą kluczem do otwarcia Układu Słonecznego, ale ostrzega, że zanim wejdą do powszechnego użytku, może minąć co najmniej 20 lat – wszak jeszcze nikt nigdy nie latał z takim napędem, więc potrzebne będą liczne demonstracje i testy tego rozwiązania.