NASAそして米軍は原子力ロケットエンジンの試験を計画している。空間早ければ 2027 年には、今後数十年間で人々が宇宙を旅する方法に革命が起こる可能性があります。
両機関は今後、核熱推進このシステムは、NASAが2030年代後半に人類を火星に送るために使用したいと考えている技術だ。しかし、このテストミッションは、アジャイルシス月運用のためのデモンストレーションロケットとして知られています。DRACOプログラム— 宇宙飛行士は関与しないだろう。
原子力ロケットの支持者たちは、今日の化学物質を使ったロケットよりも宇宙船がより速く移動し、より重い荷物や人員を運び、より効率的に燃料を使用できるという利点を長年強調してきた。最近このアイデアが活性化され、今年はこのプロジェクトに 1 億 1,000 万ドルの予算が付けられました。
この技術について日常の人々がどれだけ知っているか、またこのプロジェクトが原子力災害に対する懸念を新たにするかどうかは不明である。 NASAと国防指導者らは、このロケットは地上の人々にとって安全であるだけでなく、最終的には宇宙飛行士にとっても宇宙旅行をより安全なものにするだろうと述べている。飛行が早くなれば、有害な宇宙線への曝露も少なくなるということだ。
しかし、火曜日にワシントンD.C.で新たな提携が発表された米国航空宇宙学会の会議で、司会者は「明らかに、国民は『あなただ』と言うだろう」と述べ、集団の良心を代弁したのかもしれない。私の頭の上に原子炉を置くつもりですか？」
「我々は放射性物質を宇宙に放出しているが、プロセス全体が安全になるように設計している」とプログラム全体を主導する軍の研究開発部門である国防高等研究計画局の局長ステファニー・トンプキンス氏は語った。 「宇宙でやる理由の一つは、いろいろな意味で、地球でやるよりも安全だからです。」
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核ロケットは宇宙旅行をどのように変えるでしょうか?
専門家らは、原子力発電ロケットからマッシャブルまでは、駅馬車から蒸気機関車、あるいは固定電話からスマートフォンのレベルに匹敵する、飛躍的なテクノロジーであると述べている。現在、エンジニアは惑星を飛び回ることに依存して、重力ブースト、宇宙探査機を太陽系の奥深くまで送るために必要な余分な力。しかし原子力があれば、軌道の正確なタイミングを得るために時には何年も待たなければならないミッションから解放されるだろう。
アラバマ大学ハンツビル校の副所長デール・トーマス氏は、「太陽系外縁部を科学探査に開放することになる。惑星が整列するまで待つ必要はない。打ち上げの機会は毎年あるだろう」と語った。推進研究センター。 「ところで、ここでは直接的な軌道について話しているので、約半分の時間でそこに到着します。」
技術者らによると、核熱推進を使えば、経路にもよるが、火星に到達するのに9カ月ではなく、最短2カ月かかる可能性があるという。そして、旅行時間を短縮すれば、そのような旅行に必要な物資を制限できるという利点があります。
なぜ米国は核ロケット実験をやめたのでしょうか?
米国による最後の核熱ロケットエンジン実験は50年以上前に行われた。その間、ニューメキシコ州のロスアラモス国立研究所は、NASA のプロジェクトローバー計画のための核ロケットの製造を支援しました。のプログラムは1972年に終了しましたリチャード・ニクソン大統領が、火星への有人探査への資金提供を削減し、代わりにスペースシャトルと低軌道での研究に支出を集中するという政治的決断を下したとき。
核熱推進システムは液体水素を原子炉に送り込み、そこでウラン原子が分裂して熱を放出します。このプロセス、核分裂として知られる、水素をガスに変換してノズルから噴射し、宇宙船を推進するための推力を生み出します。
マッシュ可能な光の速度
「太陽系外縁部を科学探査に開放しているのです。惑星が整列するまで待つ必要はありません。打ち上げの機会は毎年あります。」
今日の技術開発における「ゲームチェンジャー」は、兵器級物質とみなされない新しい形態のウランです。これにより、商業宇宙企業が試験ミッション後にスピンオフに取り組む道が開かれるとNASAの副長官パム・メルロイ氏は語った。
でもこれ低濃縮ウランこれは NASA にとって最大の課題の 1 つをもたらします。原子炉燃料と直接接触する材料は、太陽表面の約半分の華氏 4,600 度を超える温度に耐える必要があります。
技術者は試験用にキウイ原子炉ノズルを準備します。 クレジット: NASA
原子力ロケットは安全ですか?
安全性の観点から、技術者らは核システムは発射台では全く使用されないと述べている。実際、これはテクノロジーに関する最も一般的な誤解の 1 つです。ある種のハイブリッドアプローチでは、化学ロケットが宇宙船を地上に打ち上げるだろう。そして、船が高度 400 マイルから 1,300 マイルの間の宇宙空間の高度まで上昇すると、国際宇宙ステーション—原子力エンジンが引き継ぐことになるだろう。これは、物質が地球の大気圏に再突入するまでに放射性物質が確実になくなるようにするために重要である、とメルロイ氏は述べた。
何らかの理由で化学ロケットが爆発し、原子力エンジンが海に落ちたとしても、核ハードウェアは依然として「臨界状態に陥る」ことはないとトーマス氏は語った。宇宙ロケットシステムは、軌道に到達するまで機能しません。
おそらく最大の安全リスクは、打ち上げ前の重要なステップである地上試験中に発生します。エンジニアは排気ガスを捕捉するためにまだ存在していない巨大な施設を必要とするだろう、との勧告が発表された。2021 年の独立したレポートNASAは国立アカデミーに原子力推進の研究を要請していた。新規建設や既存施設の改修には数十億ドルの費用がかかる可能性がある。
アラバマ州ハンツビルにあるNASAのマーシャル宇宙飛行センターのシミュレーターは、核ロケット燃料の試作機をテストしている。 クレジット: NASA / ミック・スピアー
全米アカデミーの調査で共同議長を務めた航空宇宙コンサルタントのロジャー・マイヤーズ氏は、安全な試験設備は数十年前に技術者らがこれらのシステムの初期バージョンに取り組んでいたときには考えられなかった検討事項だと述べた。
「米国政府は1960年代後半から70年代前半にかけてネバダ州の砂漠で夜間に核ロケットエンジンを発射し、屋外でも発射した」とマイヤーズ氏は語った。 「今日はいつもより気をつけています。」
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宇宙飛行士の放射線被曝リスク
おそらく驚くべきことかもしれないが、専門家らは、将来の宇宙飛行士がエンジンのせいで放射線被ばくの危険にさらされることはないと述べている。彼らのより大きな懸念は依然としてあるだろう。深宇宙放射線太陽から。それは船の設計に由来するとトーマス氏は語った。 NASA は、原子力ロケット エンジンで動作するように宇宙船をどのように設計できるかをモデル化する研究助成金を持っています。
乗組員は前方に、エンジンは後方に配置され、その間に大きな水素タンクが置かれます。水素はたまたま例外的な中性子吸収体です。翻訳: 「燃料が盾になるようなものだ」とトーマスは言った。 「実際には、従来の化学システムよりも核熱ロケットの方が良い状態にあると思います。
「まるで燃料が盾のようだ。」
宇宙飛行士にとってのもう一つの利点は、原子力ロケットが乗組員に深宇宙ミッションを中止するチャンスを与えてくれるということだ。化学エンジンでは、宇宙船が火星に向かうと、惑星が再び並ぶまで戻ってくることはできません。
DRACO宇宙船は核熱ロケットエンジンをテストする予定です。 クレジット: DARPA イラスト
核熱ロケットと原子力電気ロケット
他の原子力推進の種類原子力などのエネルギーは、DRACO 共同プログラムでは開発されていません。原子力電気ロケットは、小型発電所のように原子炉を使用して電気を生成します。マイヤーズ氏は、宇宙旅行にはそれぞれ異なる利点があるため、NASAはそれらすべてに投資すべきだと考えている。しかし、この核熱実験プロジェクトに国防総省に参加したのは、リソースを組み合わせるのが賢明だったと同氏は述べた。
このすべてには、地球に足を置いている人々にとっても何かがあります。科学者や技術者が超高温に耐える燃料と原子炉を開発できれば、地上の原子力発電所がより安全になる可能性がある。
「そこで使える原子炉燃料は、地上の原子炉に入れれば、その原子炉を防弾にしてくれるだろう」と彼は語った。