Інженери NASA запропонували двоконтурну ядерну ракету для польотів до Марса

Інженери NASA та компанії General Atomics запропонували концепцію синхронної бімодальної ядерної ракети S-BNR, яка має поєднати високу тягу ядерного теплового двигуна з ефективністю ядерної електричної тяги. Автори проєкту вважають, що така архітектура може скоротити тривалість перельотів у Сонячній системі, зокрема пілотованих місій до Марса.

Як повідомляє IEEE Spectrum, над концепцією працюють головний інженер проєкту NASA з ядерних космічних двигунів у Центрі космічних польотів Маршалла Курт Ползін і головний інженер з ядерних технологій та матеріалів General Atomics Роберт Шляйхер. За їхньою оцінкою, застосування нової системи потенційно дало б змогу зменшити час перебування екіпажу в космосі під час марсіанської експедиції з 620 до 335 днів або менше.

Два контури в одному реакторі

У запропонованій системі один реактор має дві гідравлічно незалежні петлі. Відкритий контур призначений для ядерного теплового двигуна: рідкий водень проходить через активну зону, нагрівається до температури понад 2700 кельвінів і створює високу тягу. Такий режим потрібен для критичних маневрів, зокрема зміни траєкторії.

Закритий контур виробляє електроенергію для бортових систем і електричних рушіїв. У ньому робоча рідина циркулює через іншу частину активної зони, нагрівається та приводить у дію турбіну з генератором. Електричні рушії забезпечують малу, але тривалу й ефективну тягу, яка може використовуватися для прискорення та гальмування протягом польоту.

На відміну від попередніх бімодальних проєктів, S-BNR не потребує складної клапанної системи для перемикання між режимами. Активну зону поділено на ділянки з різними паливними елементами: високотемпературними для нагрівання водню та низькотемпературними для тривалого виробництва електрики. Це, за задумом інженерів, дозволить зберігати генерацію електроенергії навіть під час роботи теплового двигуна.

Випробування та безпека запуску

Розробникам ще належить підтвердити стабільне керування реактором у широкому діапазоні потужностей — від рівня, потрібного для електропостачання, до сотень мегават теплової потужності під час маневрів. Окремими завданнями є створення сумісних паливних елементів, відведення залишкового тепла та тривала робота системи: марсіанські місії можуть потребувати років безперервного виробництва енергії.

Автори також зазначають, що наземні випробування мають відбуватися із повним збиранням і очищенням потенційно радіоактивних продуктів вихлопу. Реактор планують запускати в космос у неактивному стані, а ланцюгову реакцію розпочинати лише після виведення апарата на безпечну траєкторію. Наступними етапами вони називають моделювання, ненуклеарні випробування контурів, перевірку матеріалів, тестування реактора та демонстрації в космосі.