Termodynamika to wg mnie najbardziej obiecująca dziedzina fizyki, przed którą stoją największe technologiczne wyzwania cywilizacji ludzkiej, w tym budowa kosmicznego napędu nuklearnego potrzebnego do lotów na Marsa. Sprawa stała się już aktualna i Amerykański Departament Obrony stworzył w tym celu specjalny program Orion, którego zadaniem jest zaprząc wybuchy nuklearne do roli napędu statków kosmicznych. Zajmuje się nim agencja DARP – Difense Advanced Research Project Agency, która wybrała 3 firmy z branży kosmicznej do opracowania i rozwoju tzw. NTP – nuclear thermal propulsion – jądrowego napędu termicznego. Flagowy produkt tego projektu to DRACO – Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations czyli w luźnym tłumaczeniu „rakieta demonstracyjna do szybkich operacji orbitalnych”. Wybrane firmy to General Atomics, Blue Origin, Lokckheed Martin (odpowiednio: 22 mln dolarów, 2,5 oraz 2,9). Firmy te mają zbudować i przetestować do 1025 na niskich lotach jądrowy napęd kosmiczny.
Obecnie funkcjonują dwa typy rakiet do lotów kosmicznych: chemiczne o wysokim i krótkim ciągu (reakcje wymagające dużej ilości paliwa, o sprawności rzędu 5 %, czyli tylko 5 % masy to ładunek przenoszony przez rakietę) oraz o niskim ale długim ciągu (silniki elektryczne o napędzie jonowym, które nie mogą startować z powierzchni Ziemi). Potrzeba więc złożyć te dwie cechy w jedno, co uda się prawdopodobnie w nowym typie napędu jądrowego.
W pierwszej kolejności należy odpowiednio zaprojektować skuteczny i bezpieczny silnik jądrowy i zajmie się tym koncern General Atomics. Koncepcje okrętów atomowych na drugim etapie tego projektu mają natomiast przygotować: Blue Origin i Lokheed Martin.
26 lipca 2023 urzędnicy amerykańskiego departamentu stanu oświadczyli, że rakieta z nowo zaprojektowanym silnikiem nuklearnym czyli Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO) może wystartować już w 2027 roku, a jako firmę wykonawczą wskazano Lockheed Martin.
NTP działa poprzez pompowanie ciekłego materiału pędnego, w przypadku DRACO – kriogenicznego wodoru, przez rdzeń reaktora, w którym atomy uranu rozpadają się w wyniku rozszczepienia. Proces ten podgrzewa materiał pędny, przekształcając go w gaz i przepuszczając przez dyszę w celu wytworzenia ciągu. Za opracowanie reaktora jądrowego i potrzebnego do jego napędzania odpowiedniego składu paliwa, odpowiedzialne będzie BWX Technologies. [NASA]
Napęd ten jednak stwarzać będzie pewne problemy, o których na razie się nie wspomina. Chodzi o zanieczyszczenie środowiska, które wyklucza używanie go podczas startu z Ziemi, okazuje się, że reaktor DRACO może być włączany dopiero po osiągnięciu wysokiej orbity.
Plany na najbliższe lata? NASA planuje zbudować długoterminowe siedliska ludzkie na Księżycu w ramach programu Artemis, co ma być preludium do lotów kosmicznych i planów budowy baz na Marsie.
Można tu wspomnieć, że wcześniejsze prace nad silnikami typu nuklearnego prowadzone były aż 50 lat temu, ale z powodu cięć budżetowych, polityki, a także nie dość rozwiniętej technologii, badania te zostały wówczas zarzucone. Dzisiaj stoimy u progu nowej ery cywilizacyjnej – ERY EKSPANSJI KOSMICZNEJ.
Natomiast ja, wyciągam przysłowiowy popcorn i z niecierpliwością czekam na dodanie do projektu trzech kolejnych elementów trwającej właśnie rewolucji technologicznej – AI, nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego oraz reaktorów syntezy jądrowej. Być może dopiero one niczym duży game changer, umożliwią naszą ekspansję w kosmosie.