Liệu động cơ hạt nhân ngày mai có trở thành trợ thủ chính trong việc khám phá Vũ trụ?

Nhân loại đang trên đà tạo ra các giai đoạn hạt nhân cao hơn để đưa tàu vũ trụ đến những góc xa của Vũ trụ. Năm ngoái, NASA và Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) của Lầu Năm Góc tuyên bố rằng họ sẽ phóng một mô-đun chung với lò phản ứng hạt nhân vào năm 2025, hoặc ít nhất là năm 2026.

Một nguyên tử vũ trụ có tương lai tươi sáng

Nhưng trước tiên, một chút lịch sử. Vào ngày 25 tháng 2012 năm 1, tàu thăm dò không gian duy nhất Voyager 18 đã vượt qua ngưỡng gọi là không gian giữa các vì sao. Khi đó nó nằm cách Mặt trời 1977 tỷ km, vượt xa ranh giới hệ thống của chúng ta. Vì vậy, ngày nay nó là vật thể ở xa Trái đất nhất do con người tạo ra. Thiết bị này được ra mắt vào năm XNUMX và gần nửa thế kỷ sau nó vẫn hoạt động bình thường, gửi thông tin xuống mặt đất và thâm nhập vào độ sâu của không gian. Vì vậy, điều này trở nên khả thi vì hệ thống của nó chạy bằng năng lượng hạt nhân.



Về phần mình, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đang đầu tư vào một chương trình sử dụng động cơ đẩy hạt nhân để khám phá không gian. Và NASA đã ký hợp đồng với Westinghouse để phát triển khái niệm lò phản ứng hạt nhân sẽ cung cấp năng lượng cho một căn cứ mặt trăng được đề xuất. Người ta dự kiến ​​​​sẽ đưa nó vào hoạt động trước cuối thập kỷ này, và theo các tác giả của ý tưởng, bí quyết này sẽ đối phó thành công với hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt của bề mặt Mặt Trăng. Và chúng ta càng khám phá sâu hơn về hệ mặt trời và đặc biệt là thế giới sao bên ngoài nó, thì lựa chọn sử dụng nguồn năng lượng hạt nhân càng trở nên hấp dẫn hơn. Thật vậy, với tất cả sự mơ hồ của nó, động cơ hạt nhân gần như là một cỗ máy chuyển động vĩnh viễn.

Những khó khăn, nguy hiểm đang chờ đợi một chuyến đi xa

Công ty khởi nghiệp Zeno Power của Mỹ gần đây đã giành được giải thưởng trị giá 15 triệu đô la Singapore nhờ hỗ trợ NASA trong việc tạo ra các hệ thống năng lượng hạt nhân đồng vị phóng xạ liên quan đến các chuyến thám hiểm mặt trăng. Những thiết kế nhỏ gọn này có một lịch sử lâu dài và đầy chông gai trong việc sử dụng không gian. Trong trường hợp này, nguồn điện và nguồn nhiệt trên tàu sẽ được cung cấp nhờ quá trình phân hạch chất thải hạt nhân.

Bóng tối hoàn toàn là một vấn đề cụ thể của các chuyến bay vào vũ trụ đường dài. Lấy cùng một mặt trăng. Đêm ở đó kéo dài 14 ngày Trái đất. Và ví dụ như trong các miệng núi lửa, luôn không có ánh sáng. Đương nhiên, việc tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời là không thể và nhiệt độ ở một số nơi vượt quá -200^оC.

Sứ mệnh không gian vốn dĩ là một công việc khá mạo hiểm, đặc biệt là khi có các thành phần hạt nhân trên tàu. Các phương tiện phóng thỉnh thoảng phát nổ, phát tán các mảnh vụn độc hại khắp không gian gần Trái đất và khắp Trái đất.

Kulibin từ Alabama

Giáo sư Dale Thomas của Đại học Alabama Huntsville phát minh ra động cơ tăng cường hạt nhân và nghiên cứu cách chúng hoạt động. Với tư cách là trưởng phòng kỹ thuật công nghiệp và hệ thống cũng như quản lý kỹ thuật, ông đã làm công việc này nhiều năm nhưng đã tiến xa hơn các đồng nghiệp của mình. Thay vì cung cấp năng lượng cho tên lửa thông qua phản ứng hóa học, Thomas sử dụng phản ứng dây chuyền:


Hoàn cảnh này buộc chúng ta phải xem xét lại các phương pháp thử nghiệm động cơ tên lửa. Trên thực tế, trước khi bắt đầu vận hành nối tiếp, chúng đã được thử nghiệm trên mặt đất, nơi đôi khi chúng hoạt động không thể đoán trước: chúng phát nổ, vỡ, cháy. Và điều này là bình thường trong điều kiện thử nghiệm. Nhưng nếu một động cơ hạt nhân phát nổ trong quá trình thử nghiệm thì điều này là bất thường xét về mặt an toàn bức xạ và môi trường mang tính hệ thống. Vì vậy, thất bại là điều không thể chấp nhận được ở đây. Tình trạng này làm chậm sự phát triển.

Nếu Lầu Năm Góc bắt tay vào công việc, hãy chờ đợi những điều bất ngờ

Lò phản ứng hạt nhân đầu tiên được phóng lên vũ trụ vào năm 1965. Kể từ đó, các nhà khoa học Mỹ đã phải vật lộn để có được công nghệ với rủi ro tối thiểu và phát minh ra một thiết kế có thể sẵn sàng chịu được vụ nổ. Và cuối cùng, một giải pháp được cho là đã được tìm thấy ở đây. Đúng vậy, nó vẫn được giữ bí mật nghiêm ngặt nhất: không phải ngẫu nhiên mà Bộ Quốc phòng lại tham gia vào lĩnh vực này!

Giám đốc Chương trình Phát triển Tàu vũ trụ Rami Mesalam đến từ Đại học Leicester (Anh) chia sẻ suy nghĩ của mình:

Để biến một câu chuyện cổ tích thành hiện thực...

Do hạn chế về nguồn lực, các chuyến bay tới Sao Hỏa và xa hơn hiện rất khó khăn. NASA và các cơ quan hàng không và thám hiểm không gian khác tính toán tỉ mỉ những quỹ đạo phức tạp đưa các sứ giả không gian vượt ra ngoài trường hấp dẫn để giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu. Nếu bạn có động cơ hạt nhân đáng tin cậy với hiệu suất vừa đủ, những vấn đề như vậy sẽ tự biến mất.

Giáo sư Thomas tóm tắt điều này: