پرتاب فضاپیما با موشک هسته‌ای

فناوری رقابتی محصولات و امکانات فضایی در ناسا، بعد از امضای قرارداد آژانس پرواز فضایی "مارشال" در هاست‌ویل آلاباما با مرکز انرژی هسته‌ای "BWXT" برای توسعه و به روز رسانی مفاهیم پیشرانه حرارتی هسته‌ای (NTP) و عناصر سوخت جدید برای قدرت آنها، می‌تواند دچار یک رنسانس شود.

ماموریت‌های "آپولو" به ماه بسیاری از چیزها را نشان داد. آنها ابتکارات، عزت و شجاعت انسان را نشان دادند. آنها نشان دادند که مهندسی و صنعت آمریکایی می‌تواند در زمانی کوتاه به هدف برسد و نشان دهد که انسان نباید تنها به یک سیاره محدود شود.

متاسفانه، این را نیز نشان داد که موشک‌های شیمیایی در پیمایش فضا، دارای محدودیت‌های فنی هستند. درست است که آنها می‌توانستند فضانوردان را به ماه بفرستند، اما تنها با استفاده از یک موشک یک بار مصرف، یعنی یک آسمان‌خراش که فقط یک کپسول با ظرفیت "SUV" بود و هیچ کاربرد دیگری جز قرارگیری در موزه نداشت.

چیزی که حتی در سال 1969 مشهود بود، این بود که در بیشتر موارد، موشک‌های شیمیایی می‌توانستند به سیاره مریخ سفر کنند. با این حال، این امر می‌توانست تنها در بهترین شرایط و در یک پیکربندی بی‌نقص انجام شود که سفر را کمی بیشتر از یک شیرجه یا یک ماموریت انتحاری طولانی انجام داده باشد.

حالا که بشر به شناخت و کشف و بهره‌برداری خوبی از منظومه شمسی رسیده، یک سیستم نیرو محرکه بسیار قوی‌تر مورد نیاز است؛ یک موتور اتمی.

موتورهای اتمی یا هسته‌ای برای فضاپیماها تقریبا قبل از اینکه جوهر روی معادله معروف " E = mc²" آلبرت انیشتین خشک شود، تصور می‌شد.

انفجار اولین بمب اتمی در سال 1945 و توسعه اولین راکتورهای قدرتی در مدت کوتاهی پس از آن باعث شد که این ایده امکان‌پذیر باشد و از سال 1955 تا 1972 دولت آمریکا یک برنامه آزمایشی برای ایجاد یک موتور عملی را دنبال کرد.

دلایل این امر واضح بود. با سرعت بالاتر اگزوز و نیروی ویژه بیشتر، یک راکت هسته‌ای می‌تواند بارهای بزرگتر یا بارهای کوچکتر را با سرعت بیشتری حمل کند.

امروزه که خطراتی که فضاپیماها را تهدید می‌کنند، بهتر شناخته شده‌اند، این موتورها فوق‌العاده جذاب به نظر می‌رسند. زیرا آنها می‌توانند چندین ماه‌ را صرف سفر به مریخ کنند که این امر باعث می‌شود فضانوردان زمان کمتری در معرض نا امنی و اشعه‌های کیهانی باشند. علاوه بر این در مریخ، راکتور موتور می‌تواند یک منبع تغذیه پرقدرت برای ایستگاه فضایی فراهم کند.

در پروژه "NERVA" یک موتور عملیاتی توسعه داده شد، اما هیچ‌وقت در هیچ ماموریت فضایی استفاده نشد. بخشی از علت این بود که هرچند این موشک دو برابر موشک‌های شیمیایی کارایی داشت، اما نیاز به اورانیوم غنی شده به عنوان سوخت و همچنین نیاز به کار در دمای 2727 درجه سانتیگراد، آن را بسیار خطرناک و خطرپذیر کرد.

امروزه با توجه به چالش‌های ناسا در فرستادن فضانوردان به مریخ، گزینه هسته‌ای به عنوان بخشی از برنامه تغییر رویکرد این آژانس فضایی است. ضمن این که ناسا قرارداد 18.8 میلیون دلاری خود را تا 30 سپتامبر سال 2019 با شرکت "BMXT" که سوخت هسته‌ای نیروی دریایی آمریکا را فراهم می‌کند، تمدید کرد تا امکان توسعه یک موتور جدید با استفاده از نوع جدید سوخت را بررسی کند.

بر خلاف طرح‌های قبلی که از اورانیوم بسیار غنی شده استفاده می‌شد، "BMXT" به بررسی استفاده از اورانیوم غنی شده با درصد کم (LEU) که ​​کمتر از 20 درصد از اورانیوم 235 غنی می‌شود، خواهد پرداخت. این سوخت نه تنها امن‌تر از سوخت‌ بسیار غنی شده است، بلکه ترتیبات امنیتی نیز کم اهمیت‌تر است و مقررات حمل‌ونقل همانند راکتورهای تحقیق دانشگاهی است.

علاوه بر این، "LEU" اجازه می‌دهد تا بسیاری از تست‌های این فناوری بدون هیچ سوختی انجام شود، زیرا اثرات تابش مخرب بسیار پایین است. همچنین، آزمایشات اولیه موتور فعال می‌تواند در یک حلقه بسته که هیچ خروجی به محیط طبیعی ندارد، انجام شود.

جنبه اصلی توسعه این فناوری یک فرم ایزوتوپیک خالص تنگستن است که با اورانیوم مخلوط شده و می‌تواند برای ساخت یک سوخت سرامیکی فلزی (Cermet) استفاده شود که تحت حرارت بالای ایجاد شده، توسط موتور پایدار خواهد بود.

بر اساس قرارداد، "BMXT" و ناسا نمونه‌های سوختی "Cermet" را با 90 درصد تنگستن خالص تولید و آزمایش می‌کنند و همچنین به دنبال حل مشکلات در ساخت سوخت هستند تا ببینند آیا یک موتور "LEU" نیروی مورد نیاز را خواهد داشت. همچنین روی حل و فصل مجوزهای لازم و الزامات قانونی مربوط به فعالیت‌های هسته‌ای کار می‌کنند. علاوه بر این، "BMXT" هزینه‌های ساخت و ساز چنین موتوری را بررسی خواهد کرد.

اگر ناسا ماه آینده موتورهای "LEU" را معرفی کند، این پروژه آزمایش و فرایند تولید عناصر سوخت "Cermet" را طی یک سال انجام خواهد داد. آزمایش کامل میله‌های "Cermet" سوخت در "مارشال" انجام خواهد شد.