Американці приступили до розробки космічного апарату на ядерній тязі

Управління перспективних дослідницьких проектів Міністерства оборони США (DARPA) приступило до реалізації програми DRACO. Раніше відома як ROAR, вона передбачає розробку і випробування космічного апарату з тепловим ядерним ракетним двигуном до 2025 року. Про вибір виконавців для програми розповідається на сайті DARPA.

Конструкторам космічних апаратів при виборі способу пересування доводиться вибирати з двох варіантів - хімічних і електричних ракетних двигунів. Перші мають високу тягу, що дозволяє швидко виконувати маневри, але порівняно низькою швидкістю закінчення газів робочого тіла. Це означає, що вони дуже швидко і неекономічно витрачають паливо. Тому космічному апарату з хімічними ракетними двигунами доводиться брати в політ багато палива, щоб запасу характерестичної швидкості (тобто максимальної швидкості, яку космічний апарат зможе досягти, витративши все паливо) вистачало для перельоту до цілі. Другі володіють чудовими показниками швидкості закінчення робочого тіла (у професійному середовищі замість цього використовується питомий імпульс, тобто відношення створюваного двигуном імпульсу до секундної витрати робочого тіла), але настільки малою тягою, що космічному апарату з електричними ракетними двигунами на виконання маневру потрібні тижні і місяці.

Теплові ядерні ракетні двигуни виглядають як золота середина. Теоретично не поступаючись у тязі хімічним ракетам, вони мають більшу швидкість закінчення робочого тіла, хоча і поступаються за цим показником електричним. Ядерні ракетні двигуни дозволяє набагато ефективніше виконувати швидкі орбітальні маневри і відправляти в міжпланетні перельоти набагато більш масивні кораблі, при цьому використовуючи менші за масою запаси палива.

Проекти теплових ядерних ракетних двигунів вже створювалися і випробовувалися в минулому. Це американські NERVA і радянські РД-0410, які розроблялися в 50-х - 80-х роках. Американський проект уже на стадії готовності до застосування на космічних кораблях згорнув 1972 року рішенням адміністрації президента Ніксона через скорочення фінансування космічних програм. Розробка радянського двигуна тривала на воронезькому КБХА до 1988 року, коли важка фінансова обстановка перебудови і наслідки аварії на Чорнобильській АЕС призвели до зупинки всіх робіт за проектом. Єдиний виготовлений РД-0410 досі зберігається на підприємстві. Однак інтерес до технології не зник.

У березні 2019 року в США оголосили про плани розробки нового ядерного ракетного двигуна під назвою ROAR (Reactor On A Rocket). Наступного року програма отримала додаткове фінансування, і була перейменована в DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations). Інтерес до ядерного ракетного двигуна проявляє американське Міністерство оборони, яке має намір розширити свою діяльність за межі навколоземної орбіти.

DARPA розповіло 12 квітня про перехід проекту DRACO в стадію технічного проектування, яке триватиме найближчі 18 місяців. За цей час компанія General Atomics повинна розробити ядерний реактор для двигуна, а корпорації Blue Origin і Lockheed Martin - створити конкуруючі проекти демонстраційних і робочих космічних апаратів, на яких будуть використовуватися нові двигуни. Проект, що переміг, буде реалізовуватися на наступному етапі. Мета програми - продемонструвати в 2025 році працездатність теплового ядерного ракетного двигуна на космічному кораблі.

Згідно з технічним завданням, реактор двигуна буде працювати на низькозбагаченому урановому паливі з вмістом ізотопу U-235 від п'яти до 20 відсотків. Схоже збагачення передбачається використовувати і в аналогічному проекті, який розробляє NASA. У порівнянні, паливо для легководних реакторів АЕС містить від трьох до п'яти відсотків ізотопу U-235, а в енергетичних установок, які використовуються на американському флоті - до 90 відсотків.

Минулого року повідомлялося, що в США стартували роботи над мобільним ядерним реактором для потреб Міністерства оборони. Детальніше дізнатися про способи генерації електрики в космосі можна в нашому матеріалі «Енергетика в космосі».