Il rapporto del volume pertinente è pubblicato sul portale delle accademie nazionali di scienze, ingegneria e medicina (NASEM). Una copia stampata costa 45 dollari (circa 3300 rubli) e un file PDF gratuito può essere scaricato dopo la registrazione. Nella pubblicazione, i principali esperti del razzo e dell'industria spaziale guidano la loro opinione autorevole su due questioni chiave: motori di razzi nucleari termici (NTP, cortile) e centrali nucleari per motori operativi elettrici (NEP).
Entrambe queste attività in un modo o nell'altro sono state elaborate e persino incarnate "in metallo", ma per le missioni marziane non è abbastanza. Richiamare, la ricerca nazionale aeronautica e spazio spaziale (NASA) sta pianificando di atterrare le persone sul pianeta rosso intorno al 2039. Ciò precederà il volo pilato di Marte o il suo Companion Fobos nel 2033. Sembra che il tempo sia abusato, tuttavia, gli esperti ritengono che se non si agita, dovrai volare sui missili chimici e limitare fortemente il programma di missioni. L'intero rapporto è permeato da un pensiero: senza un aumento del finanziamento e del ritmo "aggressivo" di sviluppo, i reattori nucleari non aiuteranno i colonizzatori di Marte.
Potremmo pensare che la NASA e i dipartimenti americani accompagnati siano semplicemente ancora una volta cercando di segnare in modo convincente i politici e il pubblico a espandere finanziamenti. In una certa misura, è così, ma, d'altra parte, tutte le richieste sono abbastanza motivate. Se astratti dal punto di vista, "hanno solo bisogno di soldi di più", ci sono molti ragionamenti utili e ragionevoli nel rapporto. È particolarmente interessante leggere il parere degli specialisti stranieri del razzo e dell'industria spaziale contro lo sfondo di molti anni di epica con lo sviluppo di un tiro cosmico nucleare in Russia. Quindi, nella relazione ci sono diverse difficoltà fondamentali nello sviluppo di ciascuna delle direzioni.
Motori di razzi nucleari termici (cortile)
Dal punto di vista della semplicità, il design NTP è un leader incondizionato nella sfera delle tecnologie nucleari dello spazio. Infatti, è un normale motore a razzo termico in cui il corpo di lavoro (di solito idrogeno) è riscaldato non da una reazione chimica con un agente ossidante e che scorre attraverso la zona attiva del reattore atomico. Il diagramma dell'intera installazione è ingannevolmente primitivo: il gas dal serbatoio cade sull'assemblaggio del carburante, riscalda ed espande, e quindi con una velocità enorme scade dall'ugello. Tali impianti hanno anche superato i test nel secolo scorso, e alcuni erano pronti per la messa in servizio. Ma non è venuto in giro.
Per creare cantieri potenti, sicuri e durevoli, è necessario risolvere l'unico problema. O meglio, inventare tali materiali che resistono alle temperature necessarie nella zona attiva. Di norma, l'efficacia di tali motori è al massimo quando l'idrogeno viene riscaldato a 2700 gradi Kelvin. A seconda del design, questo valore varia tra 2,5 e tremila gradi. E in questa direzione della scienza dei materiali, finora sordo: uno sviluppo sperimentale unico o fallimenti di prova.
L'ulteriore mal di testa aggiunge una questione di test di tali motori - sul cortile è già lontano dall'essere previsto dalla gara spaziale degli anni '60, le emissioni di migliaia di metri cubi di gas radioattive nell'atmosfera oggi i cittadini non soffriranno da nessuna parte. Quindi e con gli stand dovrà inventare qualcosa per condurre test direttamente nello spazio.
Infine, rimane il problema della conservazione dell'idrogeno in tutto il viaggio a Marte e ritorno. Questo gas in stato liquido si diffonde a molti materiali e lascerà il serbatoio attraverso i micropori nel materiale delle pareti, e persino rapidamente evapora.
Reattori per motori a rucola elettrici
In effetti, NEP (propulsione elettrica nucleare) è esattamente la direzione che gli appaltatori "Roskosmos" vanno. Un reattore nucleare, come in terra, produce semplicemente energia, ed è già consumato incredibilmente efficienti motori di rucola elettrici (EDD). Sì, in questa variante, la spinta sarà ridicolo, ma può essere supportato almeno fino in fondo - il corpo del lavoro è trascorso molto poco. Un impulso specifico, la misura principale dell'efficacia dei motori a getto, ERD è semplicemente esteso rispetto ai "colleghi" chimici.
Con reattori nucleari nello spazio è ancora più difficile. NASA e ingegneri russi hanno esperienza nello sviluppo e nel funzionamento di tali impianti energetici in orbita. Ma per i viaggi interplanetari, il loro potere dovrà sollevare un paio di ordini di grandezza - da unità o decine di kilowatt a megawatt. E queste sono completamente nuove difficoltà con i sistemi di raffreddamento, garantendo la sicurezza e trasformare l'energia termica nell'elettricità.
Un piccolo villaggio nel rapporto è la questione dei reattori "superficiali", cioè quelli che nutrono le basi sulla luna o in Marte, se i pannelli solari non sono sufficienti. Bene, o per il potere necessario, i trasduttori fotovoltaici sono semplicemente impossibili da guidare a causa di dimensioni troppo grandi. Questa direzione è riconosciuta come una priorità per tre motivi. Innanzitutto, il progetto del chilopower ha già dimostrato le sue prestazioni, che può essere ridimensionato. Questo è un reattore nucleare compatto con motori Stirling con alimentazione elettrica fino a 10 kilowatt. In secondo luogo, tali installazioni sono necessarie per il programma Lunar "Artemis", che si svolgerà prima. Bene, e, in terzo luogo, il lavoro sui reattori della "superficie" è indirettamente promosso dal Nep, poiché può essere unificato in molti modi.
Fattori deterrenti
Sì, secondo gli specialisti americani, le centrali nucleari - se non necessario, allora un elemento estremamente desiderabile delle missioni marziane con equipaggio. E gli argomenti a favore di questo punto di vista sono molto forti. Almeno gli astronauti non devono essere sottoposti a dosi elevate di radiazioni cosmiche per mezzo anno: il rimorchio dello spazio atomico è in grado di arrivare a Marte per un mezzo e due mesi. E questo riduce il tempo di tutto il volo a più di un Severo o dà più tempo per lavorare sulla superficie del pianeta rosso.
Ma ci sono sfumature molto spiacevoli dovute all'esperienza. Il leader nell'uso dei reattori nucleari nello spazio può essere considerato l'Unione Sovietica. È anche un titolare del record assoluto in termini di incidenti pericolosi con satelliti che avevano un numero considerevole di materiali radioattivi a bordo.
Come risultato di malfunzionamenti con tali dispositivi dell'URSS, anche se senza senso, ma ha comunque lanciato fette di uranio altamente arricchito all'uranio-235 nord-ovest del Canada e dell'isola dell'Ascensione. E alcune orbite vicine a terra ad altitudini tra 760 e 860 chilometri per diverse centinaia di anni saranno indesiderabili per ospitare eventuali satelliti lì: sono gocce di metallo del refrigerante dal reattore del diametro Cosmos-1818 con un diametro fino a 30 millimetri.
È facile capire perché tutto lo sviluppo in quest'area è andato così lentamente - sono soggetti a requisiti di sicurezza di progettazione di design ancora più severi che di solito nel settore del razzo e dello spazio. E anche se tutti i dati teorici e sperimentali mostrano l'affidabilità dei reattori nucleari per voli lontani, non è un fatto che saranno utilizzati in modo massiccio. Nella società moderna, gli stati d'animo anti-masteri sono estremamente forti, in modo che il pensiero di collocare una tale installazione energetica sul razzo sia a poche persone simili.
Fonte: scienza nuda