Fagyott füstbe csomagolt urán lehet az űrhajózás jövője

A kémiai rakéták tolóerejét és a napvitorlák hosszú élettartamát ötvözi az a nukleáris meghajtás, amelyet a Positron Dynamics fejleszt a NASA támogatásával. A maghasadás energiáját felhasználó űrmeghajtásból elméletben nagyon sokféle létezhet. A szóban forgó konstrukció a fragmentációs nukleáris motor vagy FFRE néven ismert, és technológiai korlátok miatt nem tudták megépíteni – eddig.

A fragmentációs motor egyik nagy problémája az volt, hogy komplikált és nehézkes plazmalevitációs technológiára lett volna hozzá szükség. A Positron Dynamics két kortárs technikai újítással tette egyszerűbbé és használhatóvá a konstrukciót: aerogéllel és szupravezető mágnesekkel.

A nukleáris meghajtás során az történik, ami a Földön atomerőművekben szokott, csak a felszabaduló energiát nem feltétlenül elektromosság fejlesztésére használják, hanem tolóerőt állítanak elő vele.

Mérnöki csodákkal turbózzák

Az aerogél a legalacsonyabb sűrűségű szilárd anyag, amelyet laboratóriumban állítanak elő, leginkább a fagyott füsthöz hasonló. Tulajdonságai is különlegesek: erős, felülete óriási, és kiváló hőszigetelő, emiatt kiváló ötlet lenne benne elhelyezni a nukleáris meghajtó nagy tisztaságú urán üzemanyagát. Az aerogél könnyű, és nem tartja vissza a maghasadás során felszabaduló részecskéket.

A konstrukció másik elemét a szupravezető mágnesek képezik. Ezek olyan erős elektromágnesek, amiket például a fúziós reaktorokban használnak arra, hogy túlmelegedés nélkül hosszabb ideig tudjanak erős mágneses teret előállítani plazma megtartásához. A fúziós kutatások természetesen fejlettebb mágnesek kifejlesztéséhez vezettek. Az FFRE hajtóműben fő szerepük, hogy a maghasadáskor felszabaduló nehezebb és nagy kinetikus energiájú részecsketöredékeket ne egy helyen tartsák, hanem a lehető legnagyobb sebességgel a rakéta hátulján kilőjék (egyúttal megvédve tőlük az űrhajó többi részét).

A Positron Dynamics meghajtása további finomításra szorul, de annyi már látszik, hogy ha sikerül megvalósítani, viszonylag szerény tömeg mellett is képes lesz tartósan gyorsítani egy űrhajót.

Nukleáris meghajtó rendszereket az Egyesült Államok és a Szovjetunió is kifejlesztett, de a kedvező eredmények ellenére 

alacsony föld körüli pályán ugyanis nem volt szükség ezek erejére, az automata szondák pedig nem érzékenyek rá, hogy mennyi idő alatt érnek el úti céljukhoz. A NASA a XXI. század elején, az Artemis-program indulásával kezdte újból támogatni a nukleáris meghajtással kapcsolatos fejlett kutatásokat. 14 különböző megoldást vizsgálnak, ezek között van nukleáris-elektromos ion motor, van olyan, ami sós vizet alakítana plazmává, és van olyan, ami azt a 70-es években fejlesztett megoldást fejleszti tovább, amiben a maghasadás hőhatását hidrogén üzemanyag gyorsítására használják.

Egy nukleáris meghajtással kapcsolatban a fő ellenérzés, hogy radioaktív sugárzással jár és veszélyes, de pont azért alkalmas emberi űrrepülésre, mert hamarabb elér a céljához. A Marsra utazás idejét egy ilyen meghajtás 9 hónapról pár hónapra rövidítené (és a kétévente előforduló optimális indulási ablakra sem kellene várni), így összességében kevesebb kozmikus sugárzásnak tenné ki az űrhajósokat.

(Universe Today)