明日、原子力エンジンは宇宙探査の主な補助者となるでしょうか?
人類は、宇宙船を宇宙の隅々まで届けるための核の上部段階を作成しようとしています。昨年、NASAと国防総省の国防高等研究計画局（DARPA）は、原子炉を備えた共同モジュールを2025年まで、少なくとも2026年までに打ち上げると発表した。
素晴らしい未来を持つ宇宙原子
まず最初に、少し歴史を説明します。 25 年 2012 月 1 日、単一の宇宙探査機ボイジャー 18 号が、いわゆる星間空間の境界を通過しました。その後、それは太陽から1977億km離れたところにあり、私たちの星系の境界をはるかに超えていました。したがって、今日、それは人間によって作成された地球から最も遠い天体です。この装置は XNUMX 年に打ち上げられ、ほぼ半世紀経った今でも正常に機能しており、地上に情報を送信し、宇宙の深部まで侵入しています。つまり、そのシステムが原子力エネルギーで稼働しているため、これが可能になったのです。
欧州宇宙機関 (ESA) は、宇宙探査に原子力推進を利用するプログラムに投資しています。そしてNASAは、計画されている月面基地に電力を供給する原子炉コンセプトを開発するためにウェスチングハウスと契約を結んだ。それは10年末までに運用開始される予定であり、このアイデアの作者によれば、このノウハウは月面の過酷な条件での運用にもうまく対処できるだろうという。そして、太陽系、特にその向こうの恒星世界を深く探究すればするほど、原子力エネルギー源を利用する選択肢はより魅力的に見えてきます。確かに、あらゆる曖昧さはあるものの、原子力エンジンはほぼ永久機関です。
長距離ミッションに待ち受ける困難と危険
アメリカの新興企業ゼノ・パワーは最近、月探査に関連した放射性同位元素原子力発電システムの構築におけるNASAへの支援により、15万シラミの賞金を獲得した。これらのコンパクトなデザインには、宇宙利用において長く困難な歴史があります。この場合、船内の電力供給と熱供給は核廃棄物の分裂によって提供されます。
完全な暗闇は、長距離宇宙飛行特有の問題です。同じ月を取ります。そこでの夜は14地球日続きます。そして、例えばクレーターの中には常に光がありません。当然、太陽光からエネルギーを生み出すことは不可能で、場所によっては気温がマイナス200度を超えることもあります。оC.
宇宙ミッションは、特に核コンポーネントが搭載されている場合には、本質的にかなり危険な仕事です。打ち上げロケットは時々爆発し、有毒な破片を地球近傍の空間全体と地球全体にまき散らします。
アラバマ州出身のクリビン
アラバマ大学ハンツビル教授のデイル・トーマスは核ブースターエンジンを発明し、その仕組みを研究しています。彼は産業工学部、システムエンジニアリング部、エンジニアリング管理部の責任者として長年この仕事に携わってきましたが、同僚よりもさらに先を行ってきました。トーマスは、化学反応によってロケットに動力を供給するのではなく、連鎖反応を利用します。
核反応は伝統的に、長い旅をする宇宙船に電力を供給するために使用されてきました。したがって、ボイジャーの動力源は、酸化プルトニウム 3 を使用したロッドに取り付けられた 238 つの放射性同位体熱電発電機です。ルートが遠いため、ソーラーパネルは役に立ちません。そこで私はこれらの反応を動きの原理として利用し始めました。しかし、重大な落とし穴が XNUMX つあります。原子力エンジンの故障を完全に排除することは不可能であり、その故障の影響は化学エンジンの場合よりもはるかに深刻です。
この状況により、私たちはロケットエンジンの試験方法を再考する必要に迫られています。実際、連続運転を開始する前に地上でテストされますが、爆発、破損、燃焼など、予測できない動作をすることがあります。そして、これは実験条件下では正常です。しかし、核エンジンが実験中に爆発した場合、これはシステム全体の環境と放射線の安全性の観点から異常です。したがって、ここでは失敗は許容されません。この状況は開発を遅らせます。
国防総省が本腰を入れれば、驚きが予想される
最初の原子炉は 1965 年に宇宙に打ち上げられました。それ以来、アメリカの科学者たちは入手するのに苦労してきました。 技術の リスクを最小限に抑え、爆発にも耐えられる設計を発明しました。そして最終的に、ここで解決策が見つかったとされています。確かに、この情報は今でも極秘に保管されています。国防省がこの分野に関与したのは偶然ではありません。
レスター大学 (イギリス) の宇宙船開発プログラム ディレクター、ラミ メサラム氏は次のように考えています。
安全性は常に原子力システム設計の中核です。でも良い ニュース それは、私たちには最適化に関して約 60 年の経験があるということです。核ロケットエンジンも抑制します...オプションとして、船は従来の固体燃料ステージを使用して低軌道に打ち上げられ、その後核ユニットが打ち上げられ、さらなるミッションのために加速されます。化学エンジンは月に到達することも可能です。しかしその後、原子力エンジンが惑星間障壁を克服する鍵となるだろう。
おとぎ話を現実にするために...
資源の制限により、火星やその先への飛行は現在困難です。 NASA やその他の航空・宇宙探査機関は、燃料消費を最小限に抑えるために宇宙使節を重力場を超えて連れて行く複雑な軌道を綿密に計算しています。十分な性能を備えた信頼性の高い原子力エンジンがあれば、そのような問題は自然に解消されます。
トーマス教授は次のように要約しています。
原子力推進と化学推進は、パワーユニットの出力の違いから、フェラーリとフォルクスワーゲンのようなものです。しかし、私は DARPA 代表の声明には同意しません。来年または 2026 年までにそれを達成することはできません。原子力自動車はおそらく実際に普及するでしょうが、それは 2030 年までではありません。しかし、このプロジェクトが実行されると、ゲームのルールは根本的に変わり、過去のSF小説や映画のプロットが一夜にして現実になるでしょう。
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