_ NASA investește într-un nou concept de rachetă nucleară pentru viitorul explorării spațiului și al astrofizicii

În următorii ani, NASA plănuiește să trimită mai multe misiuni de astrobiologie pe Venus și Marte pentru a căuta dovezi ale vieții extraterestre. Acestea vor avea loc alături de misiunile cu echipaj pe Lună (pentru prima dată de la epoca Apollo) și primele misiuni cu echipaj pe Marte.

Dincolo de sistemul solar interior, există planuri ambițioase de a trimite misiuni robotizate în Europa. , Titan și alte „Lumi oceanice” care ar putea găzdui viață exotică. Pentru a îndeplini aceste obiective, NASA investește în câteva tehnologii noi interesante prin programul NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC).

Selecția din acest an include avioane alimentate cu energie solară, bioreactoare, vele luminoase, tehnologie de hibernare, experimente de astrobiologie, și tehnologie de propulsie nucleară. Aceasta include un concept pentru o rachetă cu motor nuclear cu izotop cu peliculă subțire (TFINER), o propunere a membrului superior al personalului tehnic James Bickford și a colegilor săi de la Charles Stark Draper Laboratory — un dezvoltator independent de tehnologie din Massachusetts.

Această propunere se bazează pe dezintegrarea izotopilor radioactivi pentru a genera propulsie și a fost recent selectată de NIAC pentru dezvoltarea fazei I.

Așa cum arată propunerea lor, propulsia avansată este esențială pentru realizarea mai multor concepte de misiune de generație următoare. Acestea includ trimiterea unui telescop la punctul focal al lentilei gravitaționale a soarelui și o întâlnire cu un obiect interstelar care trece. Aceste concepte de misiune necesită viteze rapide care pur și simplu nu sunt posibile cu rachetele convenționale.

În timp ce velele luminoase sunt investigate pentru misiuni de tranzit rapid în sistemul solar și Proxima Centauri, ele nu pot face manevrele de propulsie necesare în spațiul adânc. .

Conceptele nucleare care sunt posibile cu tehnologia actuală includ propulsia nuclearo-termică și nuclearo-electrică (NTP/NEP), care au forța necesară pentru a ajunge în locații din spațiul profund. Cu toate acestea, după cum au observat Bickford și echipa sa, acestea sunt, de asemenea, mari, grele și costisitoare de fabricat.

„În schimb, propunem un motor izotop nuclear cu peliculă subțire, cu capacitate suficientă de căutare, întâlnire și apoi returnează mostre de la obiecte interstelare îndepărtate și care se mișcă rapid”, scriu ei. „Aceeași tehnologie permite reorientarea unui telescop cu lentilă gravitațională, astfel încât o singură misiune să poată observa numeroase ținte de mare valoare.”

Conceptul de bază este similar cu o velă solară, cu excepția faptului că se bazează pe foi subțiri de un izotop radioactiv care folosește impulsul produșilor săi de descompunere pentru a genera forță.

Așa cum îl descriu ei, designul de bază încorporează foi de Thorium-228 cu o grosime de aproximativ 10 micrometri (0,01 mm). Acest metal radioactiv natural (utilizat în mod obișnuit în terapia cu radiații) suferă dezintegrare alfa cu un timp de înjumătățire de 1,9 ani. Impingerea este produsă prin acoperirea unei părți cu un strat absorbant gros de ~50 de micrometri (0,05 mm), forțând particulele alfa în direcția opusă călătoriei.

Nava spațială ar necesita 30 kg (66 lbs) de toriu -228 răspândit pe o suprafață de peste 250 m2 (~2.700 picioare pătrate), oferind mai mult de 150 km/s (93 mi/s) de tracțiune.

Pentru comparație, cea mai rapidă misiune care s-a bazat pe convenționale propulsia a fost Parker Solar Probe (PSP), care a atins o viteză de 163 km/s (101 mi/s) când a ajuns în cel mai apropiat punct al orbitei sale în jurul soarelui (periheliu). Cu toate acestea, acest lucru s-a datorat manevrei de asistență gravitațională cu Venus și atragerii gravitației soarelui.

Avantajele acestui sistem includ simplitatea, deoarece designul se bazează pe fizica și materialele cunoscute. De asemenea, oferă scalabilitate pentru a găzdui sarcini utile mai mici (cum ar fi senzorii) sau misiuni mai mari (cum ar fi telescoapele spațiale).

Un singur vehicul de lansare convențional ar putea introduce mai multe dintre aceste nave spațiale într-o traiectorie de evacuare solară, necesitând o viteză de evacuare de 42,1 km/s (26 mi/s). Plăcile de tracțiune pot fi, de asemenea, reconfigurate pentru a permite vectorizarea de tracțiune și manevrele navelor spațiale, ceea ce înseamnă că nava spațială ar putea cerceta misiuni viitoare odată ce ajunge în spațiul adânc.

Aceasta include telescoape destinate lentilei gravitaționale solare (SGL) punct focal și misiuni care se vor întâlni cu obiecte interstelare (ISO) și, eventual, vor returna mostre pe Pământ pentru analiză. Apropo de asta, nava spațială ar avea capacitatea de rezervă să se întâlnească singură cu un ISO și să returneze mostre.

Degradarea naturală a foilor poate fi valorificată și folosind un strat de materiale termoelectrice (sau plăci Peltier). ) pentru a genera putere electrică în exces de aproximativ 50 kW la o eficiență de 1%. Un strat de material emițător de particule beta ar putea fi, de asemenea, adăugat pentru a neutraliza radiația alfa și pentru a „induce o polarizare a tensiunii care direcționează emisiile de eșapament și/sau exploatează vântul solar din ieșire.”

Ei notează, de asemenea, modul în care conceptul poate. să fie proiectat cu mai multe „etape” echipate cu Actinium-227 (sau alți izotopi cu un timp de înjumătățire mai mare), ceea ce duce la o viteză mai mare pe durata de viață extinsă a misiunii. În mod similar, o versiune modificată care se bazează pe toriu-233 poate valorifica ciclul combustibilului toriu - o descompunere izotopică în cascadă care în cele din urmă produce uraniu-232 - care va duce (sustin ei) la o performanță crescută de aproximativ 500%. În mod clar, tehnologia propusă prezintă multe oportunități de dezvoltare viitoare și ar putea fi folosită pentru a executa mai multe profiluri de misiune.

Aceste misiuni se aliniază cu viziunea NASA pentru secolul următor, care include trimiterea de nave spațiale pentru a studia ISO de aproape, descoperi. planete locuibile în sistemele stelare vecine, desfășoară misiuni cu echipaj dincolo de sistemul Pământ-lună și caută viață pe alte corpuri cerești.

(Fluierul)