Правительство и промышленность изучают ядерные и солнечные космические двигатели

КОСМОС

Концепция DARPA

КОЛОРАДО-СПРИНГС, Колорадо – В космосе происходит все больше коммерческой и военной деятельности, а Министерство обороны и промышленность инвестируют в новые двигательные технологии для перемещения систем на орбите быстрее, дальше и эффективнее.

Традиционно космические корабли использовали химические реакции для высвобождения энергии и создания тяги. Однако этот метод гораздо менее эффективен, чем использование ядерной тепловой энергии, сказала старший менеджер по стратегии и развитию бизнеса Lockheed Martin NextGen Лиза Мэй.

Хотя ядерная тепловая двигательная установка имеет такую ​​же тягу, как и химическая, «она в два-четыре раза более эффективна», заявила недавно журналистам Мэй. Если использовать удельный импульс, или ISP — меру эффективности двигательной системы, — у химических веществ ISP составляет около 400 секунд, тогда как у ядерных — «от 700 до 900» секунд, «именно об этом говорит НАСА, чтобы заставить людей Марс», — сказала она.

В 2021 году Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны выбрало Lockheed Martin в качестве одного из трех генеральных подрядчиков — наряду с General Atomics и Blue Origin — для первой фазы своей программы «Демонстрационная ракета для гибких цислунарных операций» (DRACO), призванной продемонстрировать потенциал ядерного оружия. Тепловая двигательная установка в космосе, говорится в сообщении DARPA.

В январе этого года НАСА объявило о партнерстве с DARPA по программе DRACO, назвав ядерный тепловой ракетный двигатель «возможностью для пилотируемых миссий НАСА на Марс». Цель состоит в том, чтобы продемонстрировать систему на орбите в 2027 финансовом году, а Космические силы предоставят ракету-носитель для миссии DRACO, говорится в заявлении DARPA.

Программа вот-вот перейдет ко второй фазе, которая «будет в первую очередь включать в себя создание и испытания неядерных компонентов двигателя», таких как клапаны, насосы, сопла и «типичная активная зона без ядерных материалов в ней», программа DARPA. сказала менеджер DRACO Табита Додсон во время панельной дискуссии на космическом симпозиуме Космического фонда в апреле. Додсон сказал, что решение по Фазе 2 «весьма близко». Однако на момент публикации в середине июля никаких контрактов заключено не было.

Третий этап проекта DRACO «будет включать сборку заправленной [ядерной тепловой ракеты] со ступенью, экологические испытания и запуск в космос для проведения экспериментов над [ядерной тепловой ракетой] и ее реактором», говорится на сайте DARPA.

«На Земле нет объектов, которые мы могли бы использовать для испытания мощности нашего реактора DRACO… поэтому мы всегда отталкивались от проведения испытаний мощности реактора в космосе», — сказал Додсон. По ее словам, после выхода в космос DARPA «очень постепенно» выведет систему на «полную мощность».

Что касается применения системы Министерством обороны, ядерный тепловой двигатель «будет выполнять задачи, обычно предназначенные для ракет разгонной ступени… но он выполняет эти задачи лучше», перенося тяжелые полезные нагрузки «быстрее [и] дальше, не нуждаясь в сверхтяжелом грузе». Ракета-носитель первой ступени», — сказала она.

«Быстрый маневр — это основной принцип современных операций Министерства обороны на суше, на море и в воздухе», — заявили в DARPA. «Однако быстрый маневр в космической сфере традиционно был сложной задачей, поскольку современные электрические и химические космические двигательные установки имеют недостатки в отношении тяги к весу и эффективности ракетного топлива соответственно».

Ядерная тепловая двигательная установка DRACO «имеет потенциал для достижения высоких показателей тяговооружённости, аналогичных космическим химическим двигательным установкам, и приближается к высокой топливной эффективности электрических систем», говорится в пресс-релизе. «Эта комбинация придаст космическому кораблю DRACO большую маневренность для реализации основного принципа Министерства обороны о быстром маневрировании в окололунном пространстве».

Однако, как и большинство ядерных технологий, космические двигательные установки могут столкнуться с нормативной бюрократией, говорит Кирк Ширман, вице-президент компании Lockheed Martin Lunar Exploration Campaign.