NASA выбрало концепцию ядерной силовой установки для фазы I разработки в рамках своей программы инновационных передовых концепций (NIAC) на 2023 год. Концепция ядерной тепловой и ядерной электрической двигательной установки (NTP/NEP) представляет собой новый класс бимодальной ядерной двигательной установки в которой используется «цикл возбуждения волнового ротора».
Профессор Райан Госсе из Университета Флориды, считает, что эта установка поможет сократить время полета на Марс до 45 дней. Если технология будет работать, как планировалось, она может значительно сократить время полета на Марс и сделать миссии на красную планету более безопасными для людей.
Новое предложение под названием «Бимодальный NTP/NEP с циклом топпинга волнового ротора» является одним из 14 предложений, выбранных NIAC для первого этапа разработки. Он получил грант на исследования и разработку необходимых технологий.
NASA уже давно рассматривает ядерные двигатели для космических кораблей. Это включает в себя концепцию ядерного двигателя для ракетных транспортных средств (NERVA), которая была успешно испытана, но затем прекращена примерно в то же время, когда эра Аполлона подошла к концу в 1973 году.
NASA уже испытало концептуальные технологии ядерных двигателей в рамках проекта «Прометей» в начале 2000-х годов. Тем временем частная фирма Ad Astra, которой руководит бывший астронавт NASA Франклин Р. Чанг Диас, в 2021 году завершила 88-часовое испытание на выносливость своей плазменной ракеты Vasimr VX-200SS мощностью 80 кВт.
NIAC использует две ключевые концепции ядерной силовой установки. Ядерно-тепловая двигательная установка (NTP) использует ядерный реактор для нагрева жидкого водородного топлива, чтобы он преобразовывался в плазму и направлялся через сопло для создания тяги.
Госсе, руководитель программы по гиперзвуку в Университете Флориды, сочетает в своей новой концепции преимущества как NTP, так и NEP. Инженер предлагает бимодальную конструкцию на основе твердотопливного реактора NERVA, которая будет обеспечивать удельный импульс (Isp) 900 секунд. Это вдвое больше, чем у существующих химических ракет.
Кроме того, Госсе также предлагает использовать волновой ротор (WR) для дальнейшего сжатия реакционной массы за счет давления, создаваемого нагревом реактором жидкого водородного топлива. По словам инженера, это может обеспечить уровни тяги, сравнимые с концепцией NTP класса NERVA, но с более высоким Isp 1400-2000 секунд. Сочетание этого с циклом НЭП дало бы еще более высокие уровни тяги.
Все это означает, что концепция Госсе может резко сократить время полета на Марс для будущих астронавтов. Используя существующие технологии, полет с экипажем на Марс может занять от шести до девяти месяцев, чтобы добраться до красной планеты. Таким образом, сокращение времени в пути примерно до 45 дней будет означать, что миссии на Марс могут длиться месяцы, а не годы.
Это жизненно важно, поскольку длительные миссии на Марс подвергают астронавтов воздействию высоких уровней радиации, которые могут оказаться смертельными. Мало того, воздействие микрогравитации на людей в течение такого длительного периода времени также будет иметь негативные последствия для здоровья, а это означает, что существует сильный стимул для сокращения времени миссии на Марс.