Nové palivo odolává podmínkám jaderného tepelného pohonu reaktoru

Společnost General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) úspěšně otestovala jaderné palivo, které může jednoho dne pohánět a pohánět kosmickou loď budoucnosti. Zkoušky ověřují, že palivo může přežít drsné prostředí jaderného raketového reaktoru.

Až dosud byly hlavním způsobem pohonu kosmických lodí chemické rakety. Abych byl spravedlivý, není to nic k posměchu. Chemické motory vynesly do vesmíru první satelit, prvního člověka na Měsíci, a vyslaly první sondy hlubokého vesmíru řítící se z naší sluneční soustavy.

Chemické rakety však dosáhly teoretických hranic svých možností. Ve skutečnosti tak učinili již, když první německá raketa V-2 dosáhla vesmíru v roce 1942. Od té doby byl veškerý pokrok ve výrobě raket větších a účinnějších prostřednictvím inovací periferních k samotnému raketovému motoru.

Existují alternativy k chemickým raketám, jako jsou iontové pohony a solární plachty, ale ty produkují nepatrný tah a mají omezené použití. U skutečně ambiciózních projektů chtějí vesmírní inženýři něco s nejméně o třetinu větším výkonem než nejlepší chemická raketa. Pokud by se takový motor podařilo vyrobit, umožnilo by to rychlé raketoplány mezi nízkou oběžnou dráhou Země a Měsíce, schopnost rychle posouvat oběžné dráhy v krátké době a vysílat velké mise s posádkou na Mars a další planety v rozumném časovém rámci.

Nejlepším, vlastně jediným kandidátem na to je systém Nuclear Thermal Propulsion (NTP) neboli jaderná raketa. Tato raketa, která byla poprvé vytvořena v roce 1945, nahrazuje spalování chemického paliva jaderným reaktorem, který se používá k ohřevu pohonné látky. Touto hnací látkou je s největší pravděpodobností vodík, i když lze použít cokoliv, včetně vody. Je to proto, že pohonná látka neposkytuje žádnou energii. Je to jen reakční hmota, která má být vypuzena, aby vytvořila tah podle prvního Newtonova zákona.

Základní princip je jednoduchý, ale s inženýrstvím je ďábel vždy v detailech. Jedním z těchto detailů je, že takový reaktor musí fungovat při velmi vysokých teplotách a silných vibracích a přežít. Hovoříme o teplotě 2 326 °C (4 220 °F) s vysoce reaktivním přehřátým vodíkovým plynem, který je vhozen do výhodné nabídky.

Jakékoli konvenční jaderné palivo by mělo problém se tomu postavit, ale to, co raketoví inženýři potřebují, je palivo, které může nejen přežít, ale zároveň se vyhnout praskání nebo roztříštění.

Podle Scotta Forneyho, prezidenta GA-EMS, nedávné testy provedené v Marshall Space Flight Center NASA v Redstone Arsenal v Alabamě prokázaly, že nejnovější palivo může přežít bez eroze nebo degradace při provozních teplotách. Palivo bylo vystaveno plnému teplu reaktoru a plynnému vodíku a zůstalo tam po dobu 20 minut – zhruba to, co by musel vydržet jaderný motor během manévru navýšení. Další testy se zabývaly tím, jak palivo zvládalo odchylky ochranných prvků, které nebyly specifikovány.

„Podle našich nejlepších znalostí jsme první společností, která použila zařízení pro testování prostředí kompaktních palivových prvků (CFEET) v NASA MSFC k úspěšnému testování a prokázání přežití paliva po tepelném cyklování v reprezentativních teplotách vodíku a rychlostech ramp,“ řekl Dr. Christina Back, viceprezidentka GA-EMS Nuclear Technologies and Materials. „Také jsme provedli testy v nevodíkovém prostředí v naší laboratoři GA-EMS, které potvrdily, že palivo fungovalo výjimečně dobře při teplotách až 3 000 °K (4 940 °F, 2 726 °C), což by umožnilo systém NTP. být dvakrát až třikrát účinnější než konvenční chemické raketové motory Jsme nadšeni, že budeme pokračovat ve spolupráci s NASA, protože dozráváme a testujeme palivo, aby splňovalo výkonnostní požadavky pro budoucí cislunar a Mars. architektury misí.“

Zdroj: General Atomics