Planowane misje na Marsa z użyciem rakiet z napędem jądrowym napotykają na istotne wyzwanie

Napęd oparty na rozszczepieniu atomów, zwany nuklearnym napędem rakietowym, może znacznie skrócić czas podróży między planetami w Układzie Słonecznym. Tradycyjne technologie napędowe wymagają lat, aby przebyć tę olbrzymią odległość, ale dzięki energii pochodzącej z rozszczepienia atomów czas podróży można skrócić o znaczną część.

Dan Kotlyar, specjalista w dziedzinie inżynierii jądrowej z Georgia Institute of Technology, podkreśla, że rozwój tej technologii jest niezwykle istotny, ale w pracach nad nią obecne są spore wyzwania. Trudności w zdobyciu paliwa to jedno z głównych problemów napotykanych podczas rozwoju rakiet z napędem jądrowym.

Historycznie duże korporacje, m.in. General Electric, inwestowały w rozwój napędu jądrowego już od lat 50. Korzystające z wzbogaconego uranu eksperymenty fundowane przez rząd USA zakłóciły się jednak w przeszłości. Ze względu na związek tego surowca z produkcją broni atomowej, dostęp do niego jest teraz trudniejszy niż kiedykolwiek wcześniej.

Dodatkowo, w ostatnich latach doszło do ograniczeń importu uranu z Rosji przez administrację Bidena, co jeszcze bardziej skomplikowało sytuację. Wszystko to sprawiło, że dostęp do tego surowca jest obecnie utrudniony. Może to utrudnić rozwój technologii nuklearnego napędu rakietowego.

HALEU – kompromisowe rozwiązanie?

Aby obejść problem z dostępnością wzbogaconego uranu, amerykański Departament Energii uruchomił w 2009 roku program Global Threat Reduction Initiative. Jego celem jest przekształcanie wysoce wzbogaconego uranu w tzw. HALEU (high-assay, low-enriched uranium) – paliwo, które ma niższe wzbogacenie i wyższą zawartość energii.

Dan Kotlyar zauważa, że HALEU jest mniej wydajne niż tradycyjnie wzbogacony uran, przez co zwiększa masę rakiety. To naturalnie sprawia, że nie wszystkie korzyści płynące z technologii cieplnego napędu nuklearnego mogą być osiągnięte.

W praktyce zwiększenie masy rakiet w zasadzie ogranicza korzyści płynące z technologii, których główną zaletą jest właśnie niska masa. Obecnie rozwój silników napędzanych jądrowo utknął w martwym punkcie, ale badacze w USA pracują nad poprawą efektywności silników do rakiet jądrowych.

Dzięki temu w przyszłości stosowanie uranu o wysokiej prożybie i niskim wzbogaceniu jako paliwa rakietowego może stać się sensowne.