Kristóf, Jakab
20 °C
31 °C

Atommeghajtású űrhajóval mennének a Marsra az oroszok

2016.03.23. 21:22
Igazából nem az a kérdés, hogy jut-e valaha élő ember a Marsra, hanem az, hogy mennyi ideig utazik majd, ha egyszer elindul. A szomszédos bolygóig tartó, hosszú hónapokig húzódó utat eddig kényelmes és biztonságos űrhajók fejlesztésével akarták megoldani a mérnökök, de az oroszoknak van egy másik ötletük: mi lenne, ha inkább gyorsabban odaérnénk?

Alapvető probléma az űrbe felküldött rakétákkal, hogy nagyon úgy tűnik, elértünk egy határhoz: nem nagyon tudunk összerakni a mostaniaknál sokkal gyorsabb vagy erősebb rakétákat. Persze, pakolhatunk egymásra még több és több gyorsítófokozatot, amelyekkel valameddig nyújtani lehet a hatótávolságot, de ezzel csak azt érjük el, hogy a rakéta tömegének egyre nagyobb része megy el arra, hogy a levegőbe tudjon emelkedni, és egyre kisebb lesz a hasznos teher.

Egyesek szerint a megoldás az lehet, hogy nem szilárd vagy folyékony hajtóanyagú rakétákban gondolkozunk, hanem hasadóanyagban, vagyis nukleáris fisszióval hajtott rakétákban. A dolognak látszólag csak előnyei vannak: a rakéta jóval kisebb, a hajtóanyag nagy része kiesik, így megnő a hasznos teher mértéke, plusz a kisebb tömegű űrhajót ugyanazzal a tolóerővel gyorsabban tudjuk repíteni, ráadásul sokkal tovább tudjuk hajtani.

Nem csak orosz rulett

Túlzás lenne azt állítani, hogy az orosz Roszatom az első, aki ezzel az ötlettel előáll. Ahogy az oroszoknak is volt a Topaz–1 és Topaz–2 nevű, kísérleti nukleáris hajtóművük, az USA is már az előző évszázad ötvenes éveiben kísérletezett a dologgal.

Két projektjük is volt. Az Orion-tervet még 1947-ben dolgozták ki: az alapötlet az volt, hogy az űrhajó mögé dobott, majd úgy 60 méteres távolságban felrobbantott atombomba lökéshullámát felfogva teremtenének tolóerőt – ez a terv végül megmaradt elméleti síkon. Az 1959 és 1973 között folyó Nerva-projekt viszont jóval előrébb jutott: húsz eszközt teszteltek, és a munka során olyan hajtóművet is sikerült előállítani, mely már megfelelt volna éles rakétában is: az 1968-as NRX/XE hajtómű már a Marsig is eljuttathatta volna a rábízott terhet – de az amerikai kongresszus még azelőtt megvonta a program támogatását, hogy a kísérletből gyakorlat lett volna.

A probléma, hogy az emberiség tudománya a Holdig épp csak elbicegő rakétáknál megáll, sajnos nem elmúlt, csak tolódott picit az időben – mivel az elmúlt negyven évben senki nem akart igazán komolyan a Marsra, a Holdra, vagy akár csak a Nemzetközi Űrállomásnál messzebb utazni, a már kidolgozott rakéták tökéletesen megfeleltek a céloknak. Jól jelzi ezt, hogy az orosz űrprogram gerincét adó Szojuz és Proton rakéták tulajdonképpen változatlanok 1957-ben és 1965-ben kidolgozott elődjeikhez képest, de az új úttörőnek mondható amerikai űrvállalatok is a megbízhatóságon és az újrafelhasználhatóságon próbálnak javítani. Ha messzebb kell menni, az ő válaszuk is az, hogy egy rakéta indítása helyett hármat kötöznek egymáshoz.

A Roszatom azonban most elővenné az atommeghajtású rakéta ötletét. A nukleáris hajtómű lelke természetesen itt is a reaktor, a rakéta továbbra is a fúvókán kiáramoltatott, forró gázok miatt menne előre. A trükk az, hogy a hajtómű belsejében nem a megszokott módon elégetnék a hajtóanyagot, hanem a folyékony hidrogént átvezetnék a reaktoron, hogy ott forrósodjon fel.

A nukleáris termális rakétának, vagyis az NTR-nek nagy előnye, hogy kiváltja a hagyományos rakéták tömegének nagy részét adó hajtóanyagot azzal, hogy egy kis méretű reaktort, illetve egy még kisebb méretű hidrogéntartályt rak a helyére. A Roszatom szerint ez a hagyományos rakéták hatóerejénél harmincszor kedvezőbb végeredményt hozna, ami ideális lehet a Marsig, vagy akár messzebb tervezett missziók során. Egyszerűen fogalmazva a hagyományos rakétáknál a nagyobb rakéták nagyobb tömegének megmozgatásához több üzemanyag kell, viszont a több üzemanyag tovább növeli a rakéta tömegét – és így tovább a végtelenségig. A nukleáris reaktorral szerelt rakéta ezt a problémát oldhatja meg.

Nyikolaj Szokov, a tömegpusztító fegyverek terjedésének fékezésére alakult szervezet szakértője szerint a Roszatom csak félig mond igazat akkor, amikor azt állítja, hogy ez a típusú rakéta olcsóbb és hatékonyabb lenne, mint a most használt, kémiai változatok. A szakértő szerint valóban viszonylag egyszerűen kidolgozható és megvalósítható meghajtásról van szó, a baj csak az, hogy temérdek pénzt emésztene fel egy olyan űrhajó megtervezése, amelyet bátran fel lehetne rakni egy ilyen hordozórakéta elejére.

Előnyök és hátrányok

Annak ugyanis, hogy az így meghajtott űrhajó hamarabb érne a Marshoz, pont az lenne a lényege, hogy az űrhajósok minél kevesebbet legyenek kitéve a Föld mágneses pajzsán túli sugárzásnak. Viszont ha út közben egy reaktor működik a közvetlen közelükben, az ugyanolyan káros lehet, így fontos a megfelelő árnyékolások és védőpajzsok kifejlesztése. De a reaktor üzembiztonsága is nagy kérdés: a folyékony hidrogén amellett, hogy üzemanyagként szolgál, a reaktort hűtő közeg is lenne, így elég fontos valami olyan rendszert kitalálni, ami szélsőséges körülmények között is képes megbízhatóan működni.

Az oroszok egyelőre nem sokat mondtak arról, pontosan milyen hajtóműben is gondolkoznak, csak annyit árultak el, hogy másfél év helyett 45 nap alatt teljesítenék a Föld és a Mars közti távolságot. Ez úgy lehetséges, hogy míg a most használt, hagyományos rakétákból hamar kifogy a hajtóanyag, ha a rakéta folyamatosan be van gyújtva, a nukleáris folyamat sokkal hatékonyabb, akár az egész úton át tartó működést is lehetővé tesz.

Ennek egy másik következménye, hogy az így közlekedő űrhajók nem pályaíveken mozognának. Az űrutazás alapja ugyanis most az, hogy a Földről indított űreszközt a céljához vezető ideális pályára állítják – de a sebességét jórészt az indításkor, pontosabban a rakétafokozatok kiégése közben kapja meg. A nukleáris rakéta ezzel szemben akár folyamatosan működhetne, ráadásul a közvetlen irányíthatóság miatt az ívelt pályára sincs igazán szükség, lehet két pont között az egyenest választva is közlekedni.

Egy ilyen hajtómű haszna nem merülne ki abban, hogy gyorsabban lehetne eljutni a Marsra, szakértők szerint számos egyéb, ma még megoldatlan kérdésre lehetne választ adni vele: a műholdak következő generációja mellett az űrszemét összegyűjtését is leegyszerűsítené. Persze csak akkor, ha előbb a nyilvánvaló problémákat sikerülne valahogy megoldani.

Az oroszok másfél év helyett 45 nap alatt teljesítenék a Föld és a Mars közti távolságot
Az oroszok másfél év helyett 45 nap alatt teljesítenék a Föld és a Mars közti távolságot
Fotó: NASA/JPL/MSSS

Mi baj történhetne?

Azt az alapvető kérdést például, hogy mi történne egy balesetben felrobbanó rakéta reaktorában lévő hasadóanyaggal. Bár az oroszok a végtelen sztyeppéről lövik fel a rakétáikat, valahogy nem tűnik jó ötletnek a száguldó reaktorosdi még akkor sem, ha tudjuk, hogy valójában nem ez lenne az első, űrhajózásban használt nukleáris eszköz. Az USA az Apollo-program mellett számos más űrprogramjában használt atommeghajtású eszközöket, sőt, egyszer el is vesztett egy ilyen RTG-nek nevezett kis reaktort. Az azonban jóval kisebb méretű eszköz a most tervezetthez képest – hacsak a Roszatomnak nincs valami forradalmi ötlete.

Márpedig lehet, hogy van, amerikai szakértők szerint legalábbis fura, hogy az oroszok alig 15 milliárd rubeles, vagyis 700 millió dolláros fejlesztési költségvetéssel számolnak 15 évre. Ez különösen akkor fura, ha tudjuk, hogy a NASA 10 milliárd dollárt költene a saját, következő generációs rakétarendszerére, az SLS-re úgy, hogy az egy teljesen hagyományos rakéta lesz, nem atomreaktorral hajtott csoda.

Közben az is érdekes körülmény, hogy az orosz nemzetgazdaság hosszú távú romlásának megelőzése miatt hozott kényszerintézkedések között nem először szerepel az ország űrprogramjának megnyirbálása: most épp 30 százalékkal csökkentették a Roszkozmosz 2016 és 2025 közötti büdzséjét, de ez már egy korábban visszavágott költségvetés újabb csökkentése volt. Ez a költségcsökkentés az oroszok tervezett emberes holdutazását is öt évvel hátrább lökte, a mostani állás szerint 2030 helyett 2035-ben lép majd csak kozmonauta a Holdra.

Elemzők szerint nem véletlen, hogy az űrkutatásban járatlan, viszont kiterjedt erőműépítési programja miatt igen sikeres atomvállalat fejleszti a hajtóművet, az orosz űrvállalatról még annyira sem hinné el a világ, hogy képes egy ilyen nagy dobásra úgy, hogy közben a hagyományos rakétaprogramjukkal is nagyokat botlanak időnként, és hogy rendszeresen felmerül, hogy a külföldi agyelszívás miatt már csak azok dolgoznak az orosz állami űrprogramban, akik nem beszélnek elég jól ahhoz angolul, hogy lelépjenek.