ჩვენ ყველა კოსმოსის განახლებული კვლევის ეპოქაში ვცხოვრობთ; მსოფლიოს მრავალი კოსმოსური სააგენტო უახლოეს წლებში ასტრონავტების მთვარეზე გაგზავნას გეგმავს. მომდევნო ათწლეულში ამას მოჰყვება NASA-ს და ჩინეთის ეკიპაჟიანი მისიები მარსზე, რომლებსაც მალევე შეიძლება სხვა ქვეყნებიც შეუერთდნენ.
ეს და სხვა მისიები, რომლებმაც ასტრონავტები დედამიწის დაბალი ორბიტის მიღმა უნდა წაიყვანოს, მაგალითად, დედამიწა–მთვარის სისტემის იქით, ახალ ტექნოლოგიებს მოითხოვს — როგორც რადიაციისგან სიცოცხლის დამცავ ფარებს, ისე ენერგიას და პროპულსიას.
როდესაც საქმე პროპულსიას, ანუ მამოძრავებელ ძალას ეხება, მთავარი პრედენტენტებია ბირთვული თერმული და ბირთვული ელექტრული (NTP/NEP) პროპულსია.
ე. წ. კოსმოსური რბოლის ეპოქაში, NASA-მ და საბჭოთა კოსმოსურმა პროგრამებმა ბირთვული პროპულსიის კვლევებში ათწლეულები გაატარეს.
რამდენიმე წლის წინ, NASA-მ საკუთარი ბირთვული პროგრამა ბიმოდალური ბირთვული პროპულსიის შექმნის მიზნით განაახლა — ეს გახლავთ ორნაწილიანი სისტემა, რომელიც ბირთვული თერმული და ბირთვული ელექტრული ელემენტისგან შედგენა და მარსამდე მანძილი შეიძლება 100 დღეში დაფაროს.
NASA-ს პროგრამა Innovative Advanced Concepts-ის (NIAC) ფარგლებში, 2023 წლისთვის სააგენტომ მუშაობის I ფაზისათვის ბირთვული კონცეპტი შეარჩია. ბიმოდალური ბირთვული პროპულსიის სისტემის ეს ახალი კლასი იყენებს ტალღურ-როტორული ტოპინგის ციკლს (wave rotor topping cycle) და შეუძლია, მარსამდე გზა 45 დღემდე შეამციროს.
შეთავაზების ავტორია ფლორიდის უნივერსიტეტის პროფესორი რაიან გოსი. მისი შეთავაზება I ფაზისათვის NASA-ს მიერ შერჩეულ 14 წინადადებას შორის არის. სხვა შეთავაზებებს შორის არის ინოვაციური სენსორები, ინსტრუმენტები, საწარმოო ტექნოლოგიები, ენერგოსისტემები და ა. შ.
ბირთვული პროპულსია არსებითად ორ კონცეპტზე დგას, რომელთაგან ორივე ეფუძნება ტექნოლოგიებს, რომლების ყოველმხრივ არის შემოწმებული და დადასტურებული.
ბირთვულ-თერმული პროპულსიის (NTP) შემთხვევაში, ციკლი შედგება თხევადი წყალბადის (LH2) გამაცხელებელი ბირთვული რეაქტორისგან, რომელიც მას იონიზებულ წყალბადის აირად (პლაზმა) გარდაქმნის და რომელიც შემდეგ საქშენებით მიემართება ბიძგების წარმოსაქმნელად.
პროპულსიის ასეთი სისტემის სატესტო ვერსიის შექმნის რამდენიმე მცდელობა უკვე იყო, მათ შორის Project Rover-ი — თანამშრომლობა აშშ-ის სამხედრო-საჰაერო ძალებსა და ატომური ენერგიის კომისიას (AEC) შორის, რომელიც 1955 წელს დაიწყო.
1959 წელს პროგრამა NASA-მ გადაიბარა და ახალ ფაზაში შევიდა, რომელიც მის კოსმოსურ ფრენებში გამოყენებას გულისხმობდა. ასე შეიქმნა NERVA — მყარბირთვიანი ბირთვული რეაქტორი, რომელიც წარმატებით დაიტესტა.
1973 წელს, აპოლოს ეპოქის დასრულებასთან ერთად, დრამატულად შემცირდა ამ პროგრამის დაფინანსებაც და საბოლოოდ, ფრენის ტესტირების დაწყებამდე გაუქმდა. ამასობაში, 1965-1980 წლებში საბჭოთა კავშირმა საკუთარი ბირთვულ-თერმული პროპულსიის კონცეპტი RD-0410 შექმნა და პროგრამის გაუქმებამდე, ერთი ტესტის ჩატარებაც მოასწრო.
მეორე მხრივ, ბირთვულ-ელექტრული პროპულსია (NEP) ეფუძნება ბირთვულ რეაქტორს, რომელიც ელექტროენერგიას ჰოლის ეფექტის ძრავას (იონური ძრავა) აწვდის და თავის მხრივ, ეს უკანასკნელი გამოიმუშავებს ელექტრომაგნიტურ ველს, რომელიც ბიძგს ინერტული აირის (მაგალითად, ქსენონის) იონიზებითა და აჩქარებით წარმოქმნის. ამ ტექნოლოგიის შექმნის მცდელობები ჰქონდა NASA-ს პროგრამებს, მათ შორის Nuclear Systems Initiative-ს (NSI) და Project Prometheus-ს (2003 – 2005).
ორივე სისტემას მნიშვნელოვანი უპირატესობები აქვს ჩვეულებრივ ქიმიურ პროპულსიასთან შედარებით, მათ შორის არის მაღალი კონკრეტული იმპულსი (Isp), ეკონომიური წვა და პრაქტიკულად შეუზღუდავი ენერგიის სიმკვრივე.
მიუხედავად იმისა, რომ NEP კონცეპტები გამოირჩევა Isp-ის 10000 წამზე მეტის მიწოდებით, ანუ ბიძგების შენარჩუნება შეუძლია სამი საათის განმავლობაში — ბიძგების დონე მაინც საკმაოდ დაბალია ჩვეულებრივ რაკეტებთან და NTP-სთან შედარებით.
გოსის განცხადებით, ელექტროენერგიის წყაროს საჭიროება ასევე ქმნის კოსმოსში სითბოს უარყოფის პრობლემას — სადაც თერმული ენერგიის გარდაქმნა იდეალურ პირობებში მხოლოდ 30-40 პროცენტია.
მიუხედავად იმისა, რომ მარსამდე და იმის იქით ეკიპაჟიანი მისიებისთვის საუკეთესო მეთოდად მიიჩნევა NTP NERVA-ს დიზაინი, აქვს გარკვეული ხარვეზები.
სწორედ ამიტომ შეარჩიეს ისეთი წინადადებები, რომლებიც პროპულსიის ორივე მეთოდს (ბიმოდალური) შეიცავს, რადგან ისინი ორივეს უპირატესობებს გააერთიანებს. გოსის შეთავაზება წარმოადგენს მყარბირთვიან NERVA რეაქტორზე დაფუძნებულ ბიმოდალურ დიზაინს, რომელიც 900-წამიან კონკრეტულ იმუპლსს (Isp) უზრუნველყოფს, რაც ორჯერ მეტია, ვიდრე ამჟამინდელი ქიმიური რაკეტებისა.
ტრადიციული პროპულსიის ტექნოლოგიით, ეკიპაჟიან მისიას მარსამდე მისასვლელად შეიძლება სამი წელიც დასჭირდეს. ამ მისიების გაშვება ყოველ 26 თვეში ერთხელ უნდა მოხდეს, როდესაც დედამიწა და მარსი ორბიტებზე ერთმანეთთან ახლოს არიან და ამ მოგზაურობას სულ მცირე 6-9 თვე დასჭირდება.
45-დღიანი გზა მისიისთვის საჭირო დროს მნიშვნელოვნად შეამცირებს. შესაბამისად, საგრძნობლად შემცირდება მარსის მისიასთან დაკავშირებული რისკებიც, მათ შორის, რადიაციული ზემოქმედება, მიკროგრავიტაციაში გატარებული დრო და საფრთხეები ჯანმრთელობისადმი.
ერთ მშვენიერ დღესაც, ამ და სხვა შეთავაზებებმა შეიძლება წარმოუდგენლად გაამარტივოს ეკიპაჟიან მისიათა გაგზავნა როგორც მარსზე, ისე ღრმა კოსმოსის სხვა ადგილებში, ალბათ იმაზე ადრე, ვიდრე წარმოგვიდგენია.
მომზადებულია Universe Today-ს მიხედვით.
