ایده پیش‌رانش هسته‌ای فضایی یک گام دیگر به واقعیت نزدیک‌تر شد + جدید

0 97

ایده پیش‌رانش هسته‌ای فضایی یک گام دیگر به واقعیت نزدیک‌تر شد + جدید

آژانس فضایی آمریکا و آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (دارپا) روز چهارشنبه اعلام کردند که برای طراحی، ساخت و آزمایش یک سامانه‌ی پیش‌رانش هسته‌ای که بتواند یک روز سفر به مریخ را تسریع کند، شرکت لاکهید مارتین را انتخاب کرده‌اند. این موتور موشکی هسته‌ای احتمالا تا اوایل سال ۲۰۲۷ آماده خواهد شد.

شرکت بی‌دبلیوایکس تکنالوژیز نیز که در شهر لینچبرگ ویرجینیا مستقر است، وظیفه‌ی ساخت رآکتور شکافت هسته‌ای را در قلب موتور جدید برعهده خواهد داشت. این برنامه‌ی ۴۹۹ میلیون دلاری، «موشک آزمایشی برای عملیات‌های چابک بین زمین و ماه» یا به اختصار دریکو نامیده می‌شود.

چرا موشک هسته‌ای؟

پیشرانه‌های شیمیایی سنتی در بلندکردن موشک‌ها از روی سطح زمین عملکردی عالی دارند؛ اما برای به‌پیش‌راندن فضاپیماها در منظومه شمسی به‌طرز وحشتناکی ناکارآمد هستند. آن‌ها جرعه‌جرعه سوخت را مصرف نمی‌کنند، بلکه آن را در حجمی سرسام‌آور می‌بلعند؛ به‌گونه‌ای که رسیدن به مریخ به حجم عظیمی سوخت و اکسیدکننده‌ی مایع نیاز دارد و دست‌کم ۶ ماه طول می‌کشد. برای آنکه انسان واقعا به گونه‌ای میان‌سیاره‌ای تبدیل شود، باید راه بهتری برای سفرهای فضایی پیدا کند.

ورنر فون براون، مهندس آلمانی که پس از جنگ جهانی دوم به آمریکا برده شد، حتی پیش از آنکه موشک ساترن ۵ انسان را با پیش‌رانش شیمیایی روی ماه فرود آورد، به ظرفیت پیش‌رانش گرماهسته‌ای واقف بود. این ایده سپس به شکل‌گیری پروژه‌ای به نام موتور هسته‌ای برای کاربرد موشکی یا به اختصار «نروا» انجامید؛ اما درنهایت به نفع برنامه شاتل فضایی کنار گذاشته شد.

ایده اصلی برای ساخت موشک هسته‌ای ساده است: رآکتور هسته‌ای سوخت، مثلا هیدروژن مایع را به سرعت گرم می‌کند و سپس گاز منبسط می‌شود و با عبور از نازل، نیروی رانش ایجاد می‌کند. بااین‌حال مهندسی چنین سامانه‌ای برای حرکت در فضا چالش‌برانگیز است. همچنین برای ساخت رآکتور هسته‌ای و پرتاب ایمن آن به فضا، مانع قانونی وجود دارد.

درنتیجه، فناوری پیش‌رانش گرماهسته‌ای برای مدت طولانی نادیده گرفته شد. سرانجام در سال ۲۰۲۰، دارپا اعلام کرد که درصدد ساخت یک نسخه‌ی پروازی از موتور موشکی هسته‌ای است. این تصمیم، بذر شکل‌گیری برنامه دریکو را فراهم کرد و از آنجا که ارتش آمریکا به جابه‌جایی موثر محموله در اطراف زمین و ماه علاقه‌مند بود، واژه‌ی سیس‌لونار (فضای بین زمین و ماه) در نام برنامه گنجانده شد.

ناسا بعدا با هدف ساخت فناوری مشابه برای ماموریت مریخی خود به دریکو پیوست. دلیل این تصمیم نیز واضح بود: بسیاری از دانشمندان و مهندسان بر این باورند که تنها راه پایدار برای پیشبرد برنامه‌ی اکتشاف مریخ، استفاده از پیش‌رانش هسته‌ای است.

براساس اعلام ناسا و دارپا، لاکهید مارتین پیمانکار اصلی برای مونتاژ موشک آزمایشی رآکتور گرماهسته‌ای (X-NTRV) و موتور آن است. بی‌دبلیوایکس تکنالوژیز به‌عنوان یکی از شریکان لاکهید مارتین، رآکتور هسته‌ای را می‌سازد و سوخت اورانیوم دارای خلوص بالا و غنای پایین را برای تامین انرژی رآکتور فراهم می‌کند.

ناسا رهبری ساخت موتور هسته‌ای را برعهده خواهد گرفت و دارپا بر بسیاری از مسائل دیگر، از الزامات مقررات هسته‌ای گرفته تا عملیات‌ها و تحلیل ایمنی موشک نظارت خواهد داشت. رآکتور هسته‌ای به دلایل ایمنی در حالت «سرد» پرتاب خواهد شد و تا وقتی به مدار به اندازه‌ی کافی مرتفع نرسد، روشن نخواهد شد.

این مدار نهایی هنوز مشخص نشده است؛ اما احتمالا ۷۰۰ تا دو هزار کیلومتر بالاتر از سطح زمین قرار دارد. در این ارتفاع، ورود دوباره‌ی موشک به جو سیاره، صدها سال پس از وقوع هرگونه واکنش هسته‌ای اتفاق خواهد افتاد.

موتور هسته‌ای داخل فرینگ محموله‌ی موشک فالکون ۹ اسپیس ایکس یا موشک ولکان پرتاب خواهد شد و تا حد زیادی به مرحله‌ی فوقانی موشک‌های مرسوم شبیه خواهد بود. این موتور شامل یک مخزن سوخت بزرگ هیدروژن، رآکتور هسته‌ای، ساختار فضاپیمای پشتیبان و نازل خواهد بود. پس از رسیدن به مدار امن، رآکتور روشن خواهد شد و سپس دمای هیدروژن مایع در کمتر از یک ثانیه از ۲۰ کلوین (فقط ۲۰ درجه‌ی سانتی‌گراد بالاتر از صفر مطلق) به ۲۷۰۰ کلوین (۲۴۲۶ درجه سانتی‌گراد) افزایش خواهد یافت.

اما بعد از آن چه اتفاقی رخ خواهد داد؟ باید صبر کنیم تا ببینیم؛ زیرا هنوز ناشناخته‌های زیادی در مورد عملکرد رآکتور هسته‌ای و سوخت اورانیوم آن در گرانش صفر وجود دارد. باید درنظر داشت که نسخه‌ی اولیه‌ی موتور هسته‌ای، یک نمونه‌ی آزمایشی خواهد بود و مانند هر موشک دیگری تا تبدیل‌شدن به نسخه‌ی عملیاتی، راه طولانی درپیش خواهد داشت.

فراتر از پیش‌رانش هسته‌ای

آزمایش هیجان‌انگیز پیش‌رو فقط درباره‌ی آزمودن موتور هسته‌ای نخواهد بود. هرچند برای ساخت یک رآکتور هسته‌ای که بتواند در محیط ریزگرانش کار کند، به ابداع فناوری‌های جدید مختلف نیاز است، تلاش زیادی نیز باید برای مدیریت سوخت هیدروژن مایع موشک انجام شود.

تا به امروز، هیدروژن مایع فقط به مدت چند روز با موفقیت در فضا ذخیره شده است؛ زیرا این سوخت در بالاتر از دمای فوق‌سرد ۲۰ کلوین به جوش می‌آید. ناسا و دارپا در ماموریت خود تلاش خواهند کرد تا هیدروژن مایع را به مدت چند ماه در حالت فوق‌سرد ذخیره و زمان کافی را برای آزمایش‌های متعدد موتور گرماهسته‌ای فراهم کنند.

پس از اتمام سوخت، حتی اگر کنترل‌کنندگان زمینی همچنان ارتباط خود را با فضاپیما حفظ کنند، موتور دیگر نمی‌تواند کار کند. اگر بتوان به صورت رباتیک سوخت‌گیری کرد، ماموریت می‌تواند تمدید شود و طراحان فضاپیما قصد دارند چنین امکانی را تدارک ببینند.



Source link

Leave A Reply

Your email address will not be published.