Nel perseguimento di missioni che ci riporteranno sulla Luna, su Marte e oltre, la NASA ha esplorato una serie di concetti di propulsione di prossima generazione. Mentre i concetti esistenti hanno i loro vantaggi - i razzi chimici hanno un'alta densità di energia e i motori a ioni sono molto efficienti in termini di consumo di carburante - le nostre speranze per il futuro dipendono da noi per trovare alternative che combinano efficienza e potenza.
A tal fine, i ricercatori del Marshall Space Flight Center della NASA stanno ancora una volta cercando di sviluppare missili nucleari. Come parte del programma di sviluppo di cambi di gioco della NASA, il progetto NTP (Propulsione termica nucleare) vedrebbe la creazione di veicoli spaziali ad alta efficienza che sarebbero in grado di utilizzare meno carburante per fornire carichi utili pesanti a pianeti distanti e in un tempo relativamente breve .
Come Sonny Mitchell, il progetto del progetto NTP al Marshall Space Flight Center della NASA, ha dichiarato in un recente comunicato stampa della NASA:
“Mentre entriamo nel sistema solare, la propulsione nucleare può offrire l'unica opzione tecnologica realmente praticabile per estendere la portata umana alla superficie di Marte e ai mondi oltre. Siamo entusiasti di lavorare su tecnologie che potrebbero aprire uno spazio profondo per l'esplorazione umana ".
A tal fine, la NASA ha stretto una partnership con BWX Technologies (BWXT), una società energetica e tecnologica con sede in Virginia che è un fornitore leader di componenti nucleari e carburante per il governo degli Stati Uniti. Per aiutare la NASA a sviluppare i reattori necessari a supporto di possibili future missioni con equipaggio su Marte, la consociata della compagnia (BWXT Nuclear Energy, Inc.) ha ottenuto un contratto triennale del valore di $ 18,8 milioni.
Durante questi tre anni in cui lavoreranno con la NASA, BWXT fornirà i dati tecnici e programmatici necessari per implementare la tecnologia NTP. Ciò consisterà nella produzione e nel collaudo di prototipi di elementi di combustibile e nell'aiutare la NASA a risolvere qualsiasi requisito di licenza e regolamentazione nucleare. BWXT aiuterà anche i pianificatori della NASA ad affrontare i problemi di fattibilità e in modo economico con il loro programma NTP.
Come ha affermato l'accordo Rex D. Geveden, Presidente e Amministratore Delegato di BWXT:
“BWXT è estremamente lieto di collaborare con la NASA a questo entusiasmante programma spaziale nucleare a sostegno della missione su Marte. Siamo qualificati unicamente per progettare, sviluppare e produrre il reattore e il combustibile per un veicolo spaziale a propulsione nucleare. Questo è un momento opportuno per orientare le nostre capacità nel mercato spaziale, dove vediamo opportunità di crescita a lungo termine nella propulsione nucleare e nella potenza della superficie nucleare. "
In un razzo NTP, le reazioni di uranio o deuterio vengono utilizzate per riscaldare l'idrogeno liquido all'interno di un reattore, trasformandolo in idrogeno gassoso ionizzato (plasma), che viene quindi incanalato attraverso un ugello a razzo per generare spinta. Un secondo possibile metodo, noto come Nuclear Electric Propulsion (NEC), prevede che lo stesso reattore di base abbia convertito il suo calore e la sua energia in energia elettrica che poi alimenta un motore elettrico.
In entrambi i casi, il razzo si basa sulla fissione nucleare per generare propulsione piuttosto che propellenti chimici, che fino ad oggi è stato il pilastro della NASA e di tutte le altre agenzie spaziali. Rispetto a questa tradizionale forma di propulsione, entrambi i tipi di motori nucleari offrono numerosi vantaggi. La prima e più ovvia è la densità di energia praticamente illimitata che offre rispetto al carburante per missili.
Ciò ridurrebbe la quantità totale di propellente necessaria, riducendo così il peso di lancio e il costo delle singole missioni. Un motore nucleare più potente significherebbe tempi di percorrenza ridotti. La NASA ha già stimato che un sistema NTP potrebbe effettuare il viaggio su Marte a quattro mesi anziché a sei, il che ridurrebbe la quantità di radiazioni a cui gli astronauti sarebbero esposti nel corso del loro viaggio.
Ad essere onesti, il concetto di usare razzi nucleari per esplorare l'Universo non è nuovo. In effetti, la NASA ha esplorato ampiamente la possibilità di propulsione nucleare sotto l'ufficio spaziale di propulsione nucleare. Infatti, tra il 1959 e il 1972, la SNPO condusse 23 test sui reattori presso la stazione di sviluppo di missili nucleari presso il sito di prova del Nevada dell'AEC, a Jackass Flats, Nevada.
Nel 1963, SNPO ha anche creato il programma NERlear Engine for Rocket Vehicle Applications (NERVA) per sviluppare la propulsione nucleare-termica per missioni a lungo raggio sulla Luna e nello spazio interplanetario. Ciò portò alla creazione di NRX / XE, un motore nucleare-termico che SNPO certificava di aver soddisfatto i requisiti per una missione con equipaggio su Marte.
L'Unione Sovietica condusse studi simili negli anni '60, sperando di usarli nelle fasi superiori del loro razzo N-1. Nonostante questi sforzi, nessun missile nucleare è mai entrato in servizio, a causa di una combinazione di tagli di bilancio, perdita di interesse pubblico e una generale liquidazione della Space Race dopo il completamento del programma Apollo.
Ma dato l'attuale interesse per l'esplorazione dello spazio e l'ambiziosa missione proposta su Marte e oltre, sembra che i missili nucleari possano finalmente vedere il servizio. Un'idea popolare che viene presa in considerazione è un razzo a più stadi che farebbe affidamento sia su un motore nucleare sia su propulsori convenzionali - un concetto noto come "veicolo spaziale bimodale". Un importante sostenitore di questa idea è il Dr. Michael G. Houts del NASA Marshall Space Flight Center.
Nel 2014, il dott. Houts ha condotto una presentazione che illustra come i razzi bimodali (e altri concetti nucleari) rappresentassero "tecnologie rivoluzionarie per l'esplorazione dello spazio". Ad esempio, ha spiegato come lo Space Launch System (SLS) - una tecnologia chiave nella proposta missione della NASA su Marte - potrebbe essere equipaggiato con un razzo chimico nella parte inferiore e un motore nucleare-termico nella parte superiore.
In questa configurazione, il motore nucleare rimarrebbe "freddo" fino a quando il razzo non avesse raggiunto l'orbita, a quel punto lo stadio superiore sarebbe stato schierato e il reattore sarebbe stato attivato per generare spinta. Altri esempi citati nel rapporto includono satelliti a lungo raggio che potrebbero esplorare il Sistema solare esterno e la Cintura di Kuiper e un trasporto rapido ed efficiente per le missioni con equipaggio in tutto il Sistema Solare.
Il nuovo contratto della società dovrebbe durare fino al 30 settembre 2019. A quel tempo, il progetto Nuclear Thermal Propulsion determinerà la fattibilità dell'uso di combustibile a base di uranio a basso arricchimento. Successivamente, il progetto impiegherà un anno a testare e perfezionare la sua capacità di produrre gli elementi di combustibile necessari. Se tutto andrà bene, possiamo aspettarci che il "Journey to Mars" della NASA possa incorporare solo alcuni motori nucleari!
