NASA рассматривает ядерные ракетные двигатели как один из способов ускорить освоение дальнего космоса. По расчетам специалистов, такие установки потенциально способны сократить путешествие астронавтов к Марсу с нескольких месяцев до 45–60 дней. Это не только уменьшит время перелета, но и позволит снизить воздействие космической радиации и невесомости на экипаж.
В отличие от обычных ракет, которые используют химическую реакцию топлива и окислителя, ядерные установки получают энергию от реактора. Существует два основных направления этой технологии — ядерные тепловые и ядерные электрические двигатели.
В первом случае реактор нагревает рабочее тело, обычно водород. Расширяющийся газ выбрасывается через сопло и создает тягу. Такая система может быть примерно вдвое эффективнее традиционных химических двигателей по удельному импульсу. Это позволяет использовать меньше топлива для выполнения той же задачи или увеличить полезную нагрузку.
Второй вариант предполагает, что ядерный реактор вырабатывает электричество для питания электрических двигателей. Они разгоняют ионы или другие частицы до высокой скорости. Тяга у таких установок небольшая, но они могут работать очень долго, постепенно разгоняя космический аппарат. Поэтому ядерные электрические двигатели особенно интересны для автоматических межпланетных миссий и перевозки тяжёлого оборудования.
NASA уже имеет опыт использования ядерных источников энергии в космосе. Радиоизотопные генераторы десятилетиями обеспечивают электричеством аппараты, работающие далеко от Солнца. Такие установки используются на марсоходах Curiosity и Perseverance, а также на межпланетных станциях Voyager.
Однако радиоизотопный генератор не является ракетным двигателем: он производит электричество, но не создает тягу. Для межпланетных перелетов агентству предстоит решить гораздо более сложные инженерные задачи — разработать компактные реакторы, системы отвода тепла и безопасные установки, способные работать в условиях космоса.
Одно из перспективных направлений — проект SR-1 Freedom, связанный с демонстрацией ядерной энергетической установки в космосе. Также NASA изучает возможности применения ядерных технологий для будущих пилотируемых экспедиций.
В перспективе такие двигатели могут пригодиться не только для полетов на Марс. Они также рассматриваются для доставки аппаратов к спутникам Юпитера и Сатурна, а также для более быстрых путешествий к удаленным областям Солнечной системы.
Пока ядерные ракетные двигатели для пилотируемых межпланетных перелетов остаются перспективной разработкой. Сроки их полноценного применения зависят от результатов испытаний и решения технических вопросов, связанных с безопасностью и эксплуатацией реакторов за пределами Земли.
Читайте также: Blue Origin представила ракетный двигатель Northstar с тягой около 325 тонн