Ядерное ракетное топливо для полета на Марс успешно испытали в США
Отделение электромагнитных систем американской компании General Atomics успешно испытало топливо для твердотопливных ядерных ракетных двигателей (ЯРД) в условиях, приближенных к космическим. Эксперимент показал, что разработка устойчива к воздействию как экстремально высоких температур, так и к эрозии протекающего через него водорода. Ожидается, что ЯРД на основе такого вида топлива позволят космическим кораблям долететь до Марса примерно за месяц.
Принцип работы ЯРД заключается в нагреве рабочего тела (обычно водорода) энергией ядерной реакции деления или синтеза ядер, и создании реактивной тяги. Традиционный ЯРД состоит из нагревательной камеры с ядерным реактором, системы подачи рабочего тела и сопла. Рабочее тело подается из бака насосом в камеру ЯРД, где контактирует с тепловыделяющими элементами ядерного реактора, снаряженными делящимся материалом (топливом), после чего нагревается, расширяется и вылетает из камеры через сопло с огромной скоростью. Огромный объем работ по твердофазным ЯРД был проведен в США и СССР во второй половине 1960-х – начале 1980-х.
General Atomics провела испытания на стенде в Центре космических полетов NASA им. Маршалла в штате Алабама. Образцы ядерного топлива подвергались воздействию газообразного водорода, разогретого до температуры в 2326 °C, что примерно соответствует рабочей температуре в камере ЯРД.
Всего было проведено шесть термических циклов с максимальным нагревом по 20 минут каждый. Это позволило продемонстрировать эффективность защиты топлива от эрозии и разложения горячим водородом, а также устойчивости топливных элементов без проточного охлаждения, в космическом вакууме. Как отметили в General Atomics, подобные проверки на воздействие окружающей среды стали первыми в своем роде, в ходе них новая разработка показала отличные результаты.
Была также подтверждена способность топлива выдерживать температуры до 2726 °C как с охлаждением, так и без охлаждения рабочим телом. Это позволит тепловому ЯРД работать в 2-3 раза эффективнее, чем традиционные химические ракетные двигатели.
Специалисты остались довольны итогами проведенных проверок. Они отметили, что топливо выдержало экстремально высокие температуры и воздействие горячего газообразного водорода – то есть способно работать, как и задумывалось изначально, в активной зоне ЯРД космического применения.
«Мы очень воодушевлены положительными результатами испытаний, доказывающими, что топливо способно выдерживать такие условия эксплуатации, что приближает нас к созданию безопасных и надежных ядерных тепловых двигателей для полетов к Луне и в дальний космос», - говорится в сообщении General Atomics.
Ожидается, что такое топливо будет использоваться в ЯРД, которые смогут доставить человека в дальний космос с беспрецедентной скоростью. Согласно наиболее оптимистичным оценкам исследователей, таким образом путь до Марса может занять примерно месяц, что значительно быстрее, чем полеты с помощью химических ракетных двигателей. По подсчетам NASA, космическим кораблям на последних потребуется как минимум 6-7 месяцев, чтобы достичь Красной планеты.
Ранее NASA и Управление перспективных исследовательских проектов Минобороны США (DARPA) заключили контракт с военно-промышленным гигантом Lockheed Martin на $500 млн для разработки ракетной системы DRACO с ядерным двигателем. Предполагается, что она позволит астронавтам достичь Марса всего за 45 дней.
