Mars kusi nas swoją tajemniczością, a wizje kolonizacji rozpalają wyobraźnię. Problem w tym, iż dzisiaj ewentualna podróż na Czerwoną Planetę to prawdziwa odyseja.
Około dziewięciu miesięcy w ciasnej puszce, na łasce kosmicznej pustki. Ale co by było, gdybyśmy mogli skrócić ten czas o połowę? Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) ma na to pewien pomysł: napęd nuklearny.
Lot na Marsa trwa dziś tyle co ciąża – około dziewięciu miesięcy. A wszystko dlatego, iż nasze rakiety to, w dużym uproszczeniu, wielkie puszki z paliwem, które spalają mieszankę tlenu i wodoru tak jak silnik w samochodzie.
Tyle iż kosmos to nie autostrada – tu nie ma powietrza, więc trzeba zabrać tlen na pokład. I tu zaczyna się kosmiczny paradoks: im więcej chcesz spalić, by polecieć szybciej, tym więcej paliwa musisz zabrać. A to z kolei oznacza, iż statek staje się cięższy, więc potrzebuje jeszcze więcej paliwa. Błędne koło.
Chemiczne rakiety są już u kresu możliwości
Dzisiejsze rakiety, napędzane tzw. silnikami chemicznymi, są już niemal na granicy swoich technicznych możliwości. Można je jeszcze ulepszyć, poprawić materiały, zoptymalizować spalanie, ale zysk z tego będzie niewielki. Po prostu fizyka stawia granicę – nie wyciśniemy z niej więcej.
Wynika to z faktu, iż rakieta musi unieść nie tylko ładunek, ale też własne paliwo i utleniacz. To jakby samochód miał nie tylko benzynę w baku, ale też wieziony ze sobą tlen w butlach. Każdy dodatkowy kilogram to kolejne kilogramy paliwa potrzebne do jego wyniesienia.
Dlatego kosmiczne misje są piekielnie drogie i wolne. Przykład? Sonda NASA Perseverance potrzebowała około 7 miesięcy, by dotrzeć na Czerwoną Planetę. Załogowy lot potrwa jeszcze dłużej – przy obecnej technologii mówi się o 9 miesiącach w jedną stronę.
Europejska odpowiedź: silnik jądrowy
Amerykańska NASA przez lata badała alternatywne napędy, ale za prezydentury Donalda Trumpa obcięto środki na rozwój technologii jądrowych. Tymczasem po cichu, bez wielkich fanfar, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) rozwija projekt, który może odmienić zasady gry: napęd jądrowy.
Oto projekt napędu jądrowego opracowanego w ramach programu Alumni ESA.Brzmi groźnie? Wcale nie musi taki być. Chodzi nie o bomby atomowe, ale o reaktor, który zamiast spalać paliwo, po prostu je podgrzewa.
W takim systemie silnik nie potrzebuje tlenu – wykorzystuje jądrowe ciepło do ogrzewania wodoru lub innego gazu, który następnie wylatuje z dyszy pod ogromnym ciśnieniem, pchając statek do przodu. Efekt? Zamiast 9 miesięcy podróży na Marsa – tylko 4 lub 5 miesięcy.
Więcej na Spider’s Web:
Szybciej, taniej i bezpieczniej?
Oszczędność czasu to nie tylko wygoda. To również mniejsze ryzyko. Paradoksalnie, choć reaktor jądrowy brzmi niebezpiecznie, skrócenie podróży znacząco zmniejsza dawkę promieniowania kosmicznego, jaką otrzymują astronauci.
Kosmos jest pełen wysokoenergetycznych cząstek, a nasze statki są słabo chronione – im krótszy lot, tym mniejsze narażenie. ESA przekonuje, iż podróż skrócona o połowę to choćby kilkukrotnie niższe promieniowanie dla załogi.
Sam reaktor również zaprojektowano z myślą o bezpieczeństwie. Projekt ESA o nazwie Alumni zakłada, iż reaktor uruchamiany będzie dopiero wtedy, gdy statek znajdzie się na bezpiecznej orbicie, z dala od Ziemi.
Do tego momentu paliwo jądrowe – uran – pozostaje praktycznie obojętne radiologicznie. Po starcie włączany jest dopiero w przestrzeni kosmicznej, a po zakończeniu pracy – nigdy nie wraca na Ziemię.
Technologia przyszłości, która nie jest już science fiction
Zespół ESA poświęcił ponad rok na analizy i opracowanie koncepcji. Efekt? Stwierdzono, iż napęd jądrowy jest realny technologicznie – choć oczywiście wymaga jeszcze ogromnej pracy.
Przed nami testy nowych stopów ceramiczno-metalowych, budowa bezpiecznych ośrodków badawczych i rozwiązanie kwestii takich jak restart reaktora czy pozyskiwanie paliwa. Ale najważniejsze już się wydarzyło – projekt dostał zielone światło.
Co ciekawe, takie silniki najlepiej sprawdzają się przy dużych misjach – jak te na Księżyc czy Marsa. Chodzi o sytuacje, w których trzeba przyspieszyć statek do prędkości rzędu 25 tys. km/h, a potem równie gwałtownie go wyhamować. Chemiczne paliwo w takich warunkach jest jak zapalniczka próbująca napędzić odrzutowiec.
Podczas pracy silnik emituje promieniowanie neutronowe i gamma, a wielowarstwowa płyta osłony przeciwradiacyjnej chroniłaby statek kosmiczny i załogę w środku podczas krótkich, trwających mniej niż dwie godziny wzmocnień.
Europa może wygrać wyścig na Marsa
Choć Ameryka kojarzy się z dominacją w kosmosie, to właśnie Europa może być liderem nowej ery eksploracji. ESA pokazuje, iż ma nie tylko naukowców, ale też wizję i odwagę, by inwestować w technologie, które przez lata pozostawały w cieniu.
Napęd jądrowy nie sprawi, iż na Marsa polecimy za rok. Ale może sprawić, iż stanie się to możliwe w ciągu najbliższych 15–20 lat. A wtedy podróże międzyplanetarne przestaną być domeną science fiction i staną się kolejnym etapem ludzkiej historii.
