NASA po zhvillon një raketë bërthamore për të arritur në Mars në vetëm 45 ditë

Ne jetojmë në një epokë të rinovimit të eksplorimit të hapësirës, ​​me disa agjenci që planifikojnë të dërgojnë astronautë në Hënë në vitet e ardhshme. Në dekadën e ardhshme, NASA dhe Kina do të dërgojnë ekuipazhe në Mars dhe vendet e tjera së shpejti mund t'u bashkohen atyre. Këto dhe misione të tjera që do t'i çojnë astronautët përtej orbitës së ulët të Tokës (LOO) dhe sistemit Tokë-Hënë kërkojnë teknologji të reja duke filluar nga mbështetja e jetës dhe mbrojtja nga rrezatimi te energjia dhe shtytja. Dhe kur bëhet fjalë për këtë të fundit, Propulsioni Bërthamor Termik dhe Elektrik Bërthamor (NTP/NEP) është pretendenti kryesor për fitoren!

Si pjesë e programit të koncepteve të avancuara inovative të NASA-s 2023 (NIAC), NASA ka zgjedhur një koncept bërthamor për fazën e parë të zhvillimit. Kjo klasë e re e centraleve bërthamore bimodale përdor një "cikël valësh të përshpejtimit të rotorit" dhe mund të zvogëlojë kohën e fluturimit në Mars në 45 ditë.

Propozimi, i quajtur Bimodal NTP/NEP me ciklin e përshpejtimit të rotorit të valës, u parashtrua nga profesor Ryan Gosse, drejtor i programit të hipersonikës në Universitetin e Floridës dhe anëtar i ekipit të Programit të Floridës për Kërkimin e Aplikuar në Inxhinieri (FLARE). Propozimi i Gosse është një nga 14 të përzgjedhurit nga NAIC këtë vit për fazën e parë të zhvillimit, i cili përfshin një grant prej 12 dollarësh për të ndihmuar në zhvillimin e teknologjive dhe metodave që lidhen me projektin. Ofertat e tjera përfshinin sensorë inovativë, instrumente, teknologji prodhuese, sisteme të energjisë dhe më shumë.

Fuqia bërthamore në thelb zbret në dy koncepte, të cilat të dyja mbështeten në teknologjitë që janë testuar dhe verifikuar tërësisht. Për shtytjen termike bërthamore (NTP), cikli përbëhet nga një reaktor bërthamor që ngroh hidrogjenin e lëngshëm (LH2), duke e kthyer atë në gaz hidrogjeni të jonizuar (plazmë), i cili më pas drejtohet përmes grykave për të krijuar shtytje. Janë bërë disa përpjekje për të krijuar një version testues të këtij sistemi shtytës, duke përfshirë edhe projektin pirat, një projekt i përbashkët i Forcave Ajrore të SHBA dhe Komisionit të Energjisë Atomike që u lançua në 1955.

Në vitin 1959, NASA mori përsipër nga Forcat Ajrore të SHBA-së dhe programi hyri në një fazë të re kushtuar aplikimeve të fluturimeve në hapësirë. Kjo përfundimisht çoi në Propulsionin Bërthamor për Mjetet e Raketave (NERVA), një reaktor bërthamor me bërthamë të ngurtë që u testua me sukses. Me fundin e epokës Apollo në 1973, financimi për programin u shkurtua në mënyrë drastike, duke çuar në anulimin e tij përpara se të kryhej ndonjë test fluturimi.

Propulsioni elektrik bërthamor (NEP), nga ana tjetër, mbështetet në një reaktor bërthamor për të fuqizuar një shtytës me efekt Hall (nxitës jonesh) që gjeneron një fushë elektromagnetike që jonizon dhe përshpejton një gaz inert (siç është ksenoni) për të krijuar shtytje. Përpjekjet për të zhvilluar këtë teknologji përfshijnë projektin Prometheus të NASA-s nën Iniciativën e Sistemeve Bërthamore (NSI).

Të dy sistemet kanë avantazhe të rëndësishme ndaj motorëve kimikë tradicionalë, duke përfshirë impulsin specifik më të lartë (Isp), efikasitetin e karburantit dhe densitetin praktikisht të pakufizuar të energjisë. Edhe pse konceptet ndryshojnë në atë që ato ofrojnë një impuls specifik prej më shumë se 10 mijë sekondash, domethënë, ata mund të mbajnë shtytje për gati tre orë, niveli i shtytjes është mjaft i ulët në krahasim me raketat konvencionale dhe NTP.

Nevoja për një burim energjie elektrike, tha Gosse, ngre gjithashtu çështjen e shpërndarjes së nxehtësisë në hapësirë, ku konvertimi i energjisë termike është 30-40% në kushte ideale. Dhe ndërsa modelet NTP të NERVA janë metoda më e mirë për misionet e drejtuara në Mars dhe më gjerë, kjo metodë gjithashtu ka probleme me sigurimin e fraksioneve adekuate të masës fillestare dhe përfundimtare për misionet me rritje të lartë delta.

Kjo është arsyeja pse propozimet që përfshijnë të dyja metodat e lëvizjes (bimodale) preferohen, pasi ato kombinojnë avantazhet e të dyjave. Propozimi i Gosse përfshin një dizajn bimodal të bazuar në reaktorin e karburantit të ngurtë NERVA, i cili do të siguronte një impuls specifik (Isp) prej 900 sekondash, dyfishi i performancës aktuale të raketave kimike.

Cikli i propozuar i Gosse përfshin gjithashtu një përforcues të presionit të valës ose rotorin e valës (WR), një teknologji e përdorur në motorët me djegie të brendshme që përdor valët e presionit të krijuara nga reagimi i ngjeshjes së ajrit të marrjes.

E çiftuar me një motor NTP, WR do të përdorë presionin e krijuar nga ngrohja e karburantit LH2 në reaktor për të ngjeshur më tej masën e reagimit. Siç premton Gosse, kjo do të sigurojë nivele shtytjeje të krahasueshme me atë të konceptit NTP të klasës NERVA, por me një kohë nisjeje prej 1400-2000 sekondash. Kur kombinohet me ciklin NEP, thotë Gosse, niveli i dëshirave rritet edhe më shumë.

Nëse përdoren motorë konvencionalë, një mision i drejtuar në Mars mund të zgjasë deri në tre vjet. Këto misione do të nisin çdo 26 muaj kur Toka dhe Marsi janë në distancën e tyre më të afërt (e ashtuquajtura opozita marsiane), dhe do të kalojnë të paktën gjashtë deri në nëntë muaj në tranzit.

Një tranzit 45-ditor (gjashtë javë e gjysmë) do të shkurtonte kohën totale të misionit në muaj në vend të viteve. Kjo do të reduktonte në masë të madhe rreziqet kryesore që lidhen me misionet në Mars, duke përfshirë ekspozimin ndaj rrezatimit, kohën e kaluar në mikrogravitet dhe problemet shëndetësore të lidhura.

Përveç termocentraleve, ka propozime për dizajne të reja reaktorësh që do të siguronin një furnizim të qëndrueshëm me energji elektrike për misionet tokësore me kohëzgjatje të gjatë ku energjia diellore dhe e erës nuk janë gjithmonë të disponueshme.

Shembujt përfshijnë reaktorin kilovat të NASA-s duke përdorur teknologjinë stërvitore (KRUSTY) dhe reaktorin hibrid Fission/Fusion të zgjedhur për fazën e parë të zhvillimit të NASA-s në kuadër të programit NAIC 2023. Këto dhe teknologji të tjera bërthamore mund të mundësojnë një ditë misione me njerëz në Mars dhe vende të tjera në hapësirën e thellë , ndoshta më shpejt nga sa mendojmë!

Gjithashtu interesante:

• Pse NASA e quajti Venusin "binjakun e keq" të Tokës?
• Teleskopi Webb i NASA-s zbuloi ekzoplanetin e tij të parë