Inżynier chce dotrzeć na Marsa w 45 dni za pomocą hybrydowej rakiety nuklearnej

Całkowicie szalona koncepcja może umożliwić dotarcie na Marsa w półtora miesiąca… jeśli uda się wyjść poza fazę science fiction.

Przy obecnym boomie lotniczym projekty kolonizacji międzyplanetarnych stają się coraz bardziej konkretne. Ale zanim zainstaluje się samowystarczalną kolonię na innym ciele niebieskim, jak życzy sobie Elon Musk, konieczne będzie już opracowanie wielu nowych technologii wspierających te wysiłki. Jednym z najważniejszych kroków będzie zbudowanie statku zdolnego do podróżowania znacznie szybciej niż obecny statek, aby dotrzeć na inne planety w rozsądnym czasie; mieszkaniec NASA ma nadzieję osiągnąć to za pomocą a koncepcja hybrydowego pędnika jądrowego.

Aby wyrwać się ze szponów ziemskiej grawitacji i opuścić orbitę naszej planety, statek musi osiągnąć prędkość większą niż 40 kilometrów na godzinę. W wartościach bezwzględnych jest to bardzo ważna prędkość; ale jeśli chodzi o pokonywanie znacznych odległości, takich jak ta, która dzieli nas od Marsa, jest to w rzeczywistości stosunkowo powolne. Obecne maszyny wymagają ok 7 miesięcy dotrzeć do naszego szkarłatnego sąsiada.

Nie stanowi to problemu, gdy chodzi po prostu o wysłanie tam sondy; ale staje się to bardzo problematyczne, gdy do równania włączy się astronautów. Dla ich dobra bezwzględnie konieczne będzie skrócenie czasu podróży; nikt nie chce być zamknięty w ciasnym kokpicie przez wiele miesięcy, pod zalewem wysoce rakotwórczego promieniowania kosmicznego.

Warto przeczytać!  Nie tylko Sony: czy Google i Nvidia również sprzeciwiają się umowie Microsoft x Activision?

Podróże międzyplanetarne, wieczny kompromis

Intuicyjnie moglibyśmy powiedzieć, że wystarczy wcisnąć grzybek. Rozwijając większy ciąg, statek mógłby dotrzeć do innej planety w znacznie bardziej rozsądnym czasie. Ale w rzeczywistości jest to o wiele bardziej skomplikowane.

Zdecydowana większość paliwa wyrzutni jest zużywana na wzniesienie się do bram ziemskiej atmosfery, a następnie na zastosowanie ostatecznego doładowania w celu wydostania się z grawitacyjnej strefy wpływów. Pozostaje więc tylko strmiał paliwo w ostatnim pojeździe na samą podróż.

Renderowanie 3D statku kosmicznego nad planetą
© Raphael Jeanneret – Pixabay

W misjach, w których czas podróży nie ma znaczenia, jest to łatwy problem do obejścia. Ponieważ w kosmosie panuje niemal absolutna próżnia, bez cząstek powietrza, które mogłyby przeciwdziałać ruchom pojazdu, wystarczy sprytnie wykalkulowane przyspieszenie przyspieszenia, a następnie dać się ponieść, „powoli”, ale pewnie, bez zużywania większej ilości paliwa do mety.

Ale jeśli chcesz zmniejszyć to opóźnienie, przyspieszając bardziej, umowa zmienia się całkowicie. Mechanicznie oznacza to przewożenie znacznie większej ilości paliwa. A co za tym idzie, zbudować absolutnie ogromną rakietę, która wyrzuci cały ten materiał z powierzchni Ziemi. Nie wspominając o tym, że konieczne będzie również spowolnienie maszyny, aby osiedlić się na docelowej orbicie…

Nuklearna na ratunek

Aby obejść te ograniczenia, konieczne jest zatem wyobrażenie sobie rewolucyjnego układu napędowego. Musi być w stanie wywierać równoważną siłę, ale zużywając znacznie mniej paliwa na jednostkę czasu. W przypadku silników rakietowych jest to mierzone przez specyficzny impuls lub Isp. Zwykle wyraża się go w sekundach i im większy, tym wydajniejszy system. Przy systemie o wystarczającym ciągu i dużym Isp pojazd mógłby przyspieszać przez dłuższy czas, aby szybko dostać się na inną planetę.

Warto przeczytać!  Marvel Snap przedstawia plan działania na rok 2023: oto wszystkie wiadomości

Jednak w tym kontekście istnieje już bardzo interesujące źródło energii: tzw jądrowy. Ryan Gosse, profesor z University of Florida, chce to wykorzystać do zmiany status quo. Wymyślił koncepcję, która według niego umożliwiłaby dotarcie na Marsa w zaledwie 45 dni zamiast 7 miesięcy. W tym celu chce połączyć dwie technologie, obie oparte na reaktorze jądrowym.

koncepcja hybrydowego silnika jądrowego
© Ryan Gosse

Pierwszym elementem byłby pędnik jądrowy typu NTP do napędu jądrowo-termicznego. Pomysł polega na podgrzaniu ciekłego wodoru w celu wytworzenia plazmy, która następnie zostanie wyrzucona w celu wytworzenia ciągu. Na papierze to podejście ma Isp około 900 sekund – dwukrotnie więcej niż w przypadku standardowego silnika rakietowego. Interesujący zysk, ale jeszcze niewystarczający, aby dotrzeć na Marsa w półtora miesiąca.

Ponadto chce użyć silnika jonowego. W tym przypadku wytwarzane jest pole elektromagnetyczne, które jonizuje i przyspiesza gaz obojętny w celu wytworzenia ciągu. Te silniki wyświetlają absolutnie gigantyczny ISP (ponad 10 000 sekund), ale ciąg jest również śmiesznie niski. Dlatego są używane do napędzania bardzo małych sond do granic kosmosu i nie nadają się do transportu dużego pojazdu załogowego na Marsa.

Warto przeczytać!  AI: artyści sztucznej inteligencji w sądzie

Marzenie dziecka… na razie

Łącząc te dwa elementy w silniku o nazwie Wave Rotor, Gosse sugeruje, że możliwe byłoby osiągnięcie rozsądny ciąg, ale z wciąż gigantycznym Isp (1800 do 4000 sekund, tj. od 4 do 8 razy Isp standardowego silnika chemicznego). Wystarczająco dużo, aby trzymać nogę na akceleratorze i dotrzeć na Marsa w rekordowym czasie.

Niestety nie publikował absolutnie żadnej wskazówki ani wyjaśnienia, jak to osiągnąć. Po prostu stworzył ładny obraz, który nie zawierał żadnych prawdziwych informacji. Nie ma informacji o tym, jak pokonać niezliczone przeszkody techniczne. Dopóki nie udowodniono inaczej, jego koncepcja jest zatem czystą i prostą fantastyką naukową.

Ale to nie jest nieciekawe. Jest to część globalnego podejścia NASA. Agencja zarzuca szeroką sieć i bada jak najwięcej alternatywnych dróg, aby przyspieszyć tranzyt międzyplanetarny. Dlatego interesujące będzie sprawdzenie, które z tych koncepcji przetrwają za kilka lat. Lub, co bardziej prawdopodobne, w ciągu kilku dekad. Kto wie, może statki kosmiczne jutra będą wyposażone w wirniki falowe!