Rakete na nuklearni pogon otvaraju novu eru osvajanja svemira

Osvajanje Marsa, ali i ostatka Sunčevog sistema, odavno je želja kako naučne zajednice, tako i autora iz domena naučne fantastike, ali i šire javnosti. Crveni planet, naizgled blizu, i dalje je predaleko za bilo kakve misije sa Zemlje, osim kada se radi o automatiziranim programima, bez ljudske posade.

Nedavna objava Američke svemirske agencije (NASA) na neki način je približila planet koji decenijama golica maštu čovječanstva i potencijalno poboljšala šanse da ljudska noga u skorije vrijeme zakorači na crveno tlo Marsa.

NASA je potpisala sporazum sa agencijom Ministarstva odbrane Sjedinjenih Američkih Država za razvoj novih tehnologija (DARPA) koji će voditi ka razvoju termonuklearnih pogona za korištenje u svemirskim letjelicama, a sagovornici navode da bi uspješna realizacija ove saradnje bila ogroman iskorak za širenje ljudske vrste nebeskim prostranstvima.

Rakete na termonuklearni pogon bi trebalo da budu testirane do 2027. godine, a njihovo korištenje bi znatno skratilo vrijeme putovanja u odnosu na konvencionalne, hemijske pogone, koji su do sada korišteni, gdje bi putovanje do Marsa, primjera radi, bilo skraćeno za tri do četiri puta, a do Jupitera bi let bio skraćen sa sedam na dvije godine, pojašnjava dr. Dragan Gajić, redovni profesor Departmana za fiziku Prirodno-matematičkog fakulteta u Nišu (u penziji) i predsjednik Astronomskog društva Alfa.

Daleka putovanja

Program termonuklearnih raketa koje bi trebale biti razvijene ovom saradnjom bit će ključan za učinkovitiji i brži transport materijala na Mjesec i kasnije ljudi na Mars, a time predstavlja mogući skokovit napredak u svemirskoj tehnologiji i otvaranje nove ere svemirskih nuklearnih tehnologija, dodaje dr. sc. Stefan Cikota, astrofizičar s Fakulteta elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu.

Kako kaže, ovakvi pogoni zanimljivi su za daleka putovanja, poput svemirske misije s ljudskom posadom na Mars, a uz pomoć ove nove tehnologije, astronauti bi mogli putovati brže nego ikad.

“Smanjenje vremena putovanja ključan je preduvjet za misije s ljudskom posadom na Mars, jer duža putovanja zahtijevaju više zaliha i robusnije sustave. Sazrijevanje brže i učinkovitije tehnologije prijevoza pomoći će NASA-i da ispuni svoje ciljeve od Mjeseca do Marsa. Prema trenutnim NASA-inim očekivanjima, prvo putovanje s ljudskom posadom na Mars bit će moguće već u 2030-im godinama”.

Ostale prednosti ovakvog pogona uključuju povećani kapacitet nosivosti naučne instrumentacije, te opskrbljivanje energijom za instrumente veće snage i komunikaciju.

“Nuklearni toplinski pogon također bi mogao omogućiti fleksibilnije scenarije prekida misija, primjerice osigurati ljudskoj posadi da se vrati na Zemlju u slučaju nepredviđenog prekida putovanja, što doprinosi sigurnosti kompleksnih misija poput one na Marsu”, pojašnjava Cikota.

Kako kaže astrofizičar zagrebačkog FER-a, tehnologija termonuklearnog pogona može osigurati veliki potisak i udvostručiti ili utrostručiti učinkovitost današnjih konvencionalnih hemijskih raketnih pogona. Ovaj sistem radi prenosom topline iz reaktora direktno na plinovito vodikovo gorivo, a zagrijani vodik širi se kroz mlaznicu kako bi osigurao potisak za pogon svemirske letjelice.

Za mnoge, veliko je pitanje zašto nuklearni reaktori nisu korišteni dosada za osvajanje svemira, kada se već decenijama nuklearna energija koristi za pogon, primjera radi, ogromnih nosača aviona, koji su praktički pravi mali plutajući gradovi, ili za pogon podmornica.

Stara istraživanja

Sagovornici Al Jazeere podsjećaju da ideja o korištenju nuklearne energije za svemirske pogone nije potpuno nova, no do danas tehnologija nije bila spremna za njenu primjenu. Koncept termonuklearnog toplinskog pogona NASA je razvila prije više od 50 godina s idejom primjene u svemirskim misijama, kada su i provedena posljednja konceptualna ispitivanja prvih nuklearnih toplinskih raketnih motora, kaže Cikota.

Profesor Gajić napominje da istraživanja vezana za termonuklearni pogon (NTP) i njihova najava nisu iznenađenje, niti predstavljaju novinu.

“U vreme Prvog hladnog rata, još davne 1960. godine, govorilo se o razvoju ovakvih pogona. Setimo se da je upravo trka u svemu i svačemu u vreme te epohe hladnog rata dovela do prvog leta čoveka u Kosmos i do spuštanja prvih ljudi na Mesec. Mi smo uveliko u Drugom hladnom ratu (koji, na žalost sve više postaje vreo), tako da je, nakon kineske najave na partijskom kongresu 2018. godine da će realizovati korišćenje NTP-a do 2040. godine u okviru programa istraživanja Marsa i razvoja turizma u svemiru, bilo logično očekivati da će SAD požuriti sa sličnom realizacijom.

S obzirom na ogromne ekonomske troškove u vezi ratnih zbivanja u Ukrajini, pitanje je da li će se takva istraživanja nešto prolongirati, jer su i dosadašnje misije iz ekonomskih razloga odlagane. S druge strane, najave sukoba SAD i Kine i činjenica da su danas svemirske tehnologije uveliko u vojnim koncepcijama velikih sila, možda će i istraživanja NTP-a biti ubrzana”.

Tek današnja naučna dostignuća u fizici materijala te mogućnosti razvoja i ispitivanja nuklearnih reaktora, NASA-i u partnerstvu s američkim Ministarstvom energetike (DoE) omogućuju napredak u razvoju funkcionalnih komponenti potrebnih za demonstraciju prvog prototipa nuklearnog toplinskog pogona, pojašnjava Cikota.

Prema potpisanom sporazumu između NASA-e i agencije Ministarstva obrane SAD-a za razvoj novih tehnologija DARPA, NASA-ina Uprava za svemirsku tehnologiju vodit će tehnički razvoj nuklearnog termalnog motora koji će biti integriran s DARPA-inom eksperimentalnom svemirskom letjelicom nazvanom DRACO (eng. Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations).

DARPA će biti odgovorna za razvoj cijelog stepena i motora koji uključuje i reaktor, te će voditi cjelokupni program uključujući integraciju i nabavku raketnih sistema, odobrenja, raspored i sigurnost, te montažu i integraciju motora sa svemirskom letjelicom. Tokom razvoja, NASA i DARPA će sarađivati na sastavljanju motora prije demonstracije svemirskog leta planiranog već za 2027. godinu, pojašnjava Cikota.

Nuklearna energija u svemiru

S obzirom na postojeći Sporazum o svemiru iz 1967. godine, koji između ostalog zabranjuje korištenje nuklearnog oružja u svemiru, upotrebu termonuklearnih pogona bi neki mogli vidjeti kao “rupu u zakonu”, ili jednostavno izazvati zabrinutost koliko je ova tehnologija namijenjena za mirnodopske svrhe, odnosno krije li se nešto više iza toga.

Profesor Gajić pojašnjava da pravna regulativa, sadržana u Sporazumu o svemiru iz 1967. godine, kojem je pristupilo više od 100 zemalja, podrazumijeva demilitarizaciju i sprečavanje ekološkog zagađenja svemira, ali ne govori o korištenju NTP-a.

“Čak dozvoljava ispitivanje svemirskog oružja u Zemljinoj orbiti i korištenje vojnih satelita u njoj.”

Međutim, drugi problem je što postoji mogućnost problema tokom uzlijetanja ovakvih letjelica za Zemlje, sa potencijalno katastrofalnim posljedicama.

“Havarije prilikom samih uzletanja, koje, kako se pokazalo nisu tako retke, uz korišćenje NTP-a, mogu uzrokovati ogromne ekološke probleme”, kaže Gajić.

“Predlog je da ove opasnosti budu otklonjene time što će ovi reaktori u neaktivnom stanju biti parkirani u orbiti, na gotovo 1.000 kilometara, nakon čega bi se povezivali sa raketom i tek tada aktivirali. Ipak, rizici su ogromni. Benefiti da će takve letelice, upućene pre svega ka destinacijama daljim od Meseca, samo jednom havarijom bili bi poništeni. Ali, setimo se da je ‘put do pakla popločan dobrim namerama'”.

Prema njegovim mišljenju, svemirska legislativa je manji problem. U tom smislu, postavlja pitanje: “Koja velika sila poštuje deklaracije i sporazume koji su doneti u Organizaciji Ujedinjenih nacija?”

Dobra vijest za ljubitelje svemira i zagovornike osvajanja nebeskih prostranstava jeste da nije ovo jedina tehnologija na kojoj se aktivno radi.

Kako kaže Cikota, NASA i američko Ministarstvo energetike (DoE) osim pogonskih sistema trenutno razvijaju i napredne svemirske nuklearne tehnologije za opskrbljivanje energijom. Kroz projekt “Fission Surface Power” razvijani su koncepti komercijalnih projekata nuklearnih elektrana koje bi se mogle koristiti na površini Mjeseca, a kasnije i na Marsu, dodaje.