Kenneth Chang • ngày 27/7/2023
Trong vòng chưa đầy ba năm tới, cơ quan NASA có thể thử nghiệm một tên lửa hạt nhân trong không gian.
Cơ quan vũ trụ và Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng, hay DARPA, đã công bố vào thứ Tư rằng Lockheed Martin đã được chọn để thiết kế, chế tạo và thử nghiệm một hệ thống đẩy mà một ngày nào đó có thể tăng tốc cho các phi hành gia trong chuyến đi tới Sao Hỏa.
BWX Technologies, có trụ sở tại Lynchburg, Va., sẽ xây dựng lò phản ứng phân hạch hạt nhân ở trung tâm của động cơ. Chương trình trị giá 499 triệu đô la có tên DRACO, chữ viết tắt của Tên lửa trình bày cho hoạt động Cislunar Agile.
Rút ngắn thời gian bay đến Sao Hỏa còn từ 3 đến 4 tháng
Điều gì sẽ xảy ra nếu một con tàu vũ trụ có thể đến Sao Hỏa trong một nửa thời gian hiện tại?
Chu kỳ 26 tháng một lần, sao Hỏa và Trái đất dịch chuyển lại đủ gần nhau để có thể thực hiện hành trình bay ngắn hơn giữa hai thế giới. Nhưng dù thế thì đó cũng là một chuyến đi khá dài, kéo dài từ bảy đến chín tháng. Trong hầu hết thời gian, tàu vũ trụ chỉ bay trong không gian.
Nhưng nếu tàu vũ trụ có thể tiếp tục tăng tốc trong nửa đầu của hành trình và sau đó bắt đầu giảm tốc độ trở lại, thì thời gian di chuyển có thể được cắt giảm. Các động cơ tên lửa hiện tại, thường dựa vào quá trình đốt cháy nhiên liệu như hydro hoặc metan với oxy, không đủ hiệu quả để thực hiện điều đó; không có đủ chỗ trong tàu vũ trụ để mang nhiều nhiên liệu đẩy như vậy.
Nhưng các phản ứng hạt nhân, tạo ra năng lượng từ sự phân tách các nguyên tử uranium, hiệu quả hơn nhiều.
Động cơ DRACO sẽ bao gồm một lò phản ứng hạt nhân làm nóng hydro từ nhiệt độ lạnh âm 420 độ F đến nhiệt độ nóng 4.400 độ, với khí nóng bắn ra từ ống phóng để tạo lực đẩy. Hiệu quả sử dụng nhiên liệu cao hơn có thể tăng tốc hành trình tới sao Hỏa, giảm thời gian các phi hành gia tiếp xúc với môi trường nguy hiểm của không gian sâu.
Động cơ đẩy hạt nhân cũng có thể được sử dụng trong các hành trình khác có khoảng cách gần trái đất hơn, đó là lý do tại sao DARPA đang đầu tư vào dự án. Công nghệ này có thể cho phép các vệ tinh quân sự di chuyển nhanh chóng trên quỹ đạo quanh Trái đất.
Bối cảnh: Trở lại tương lai
Lực đẩy hạt nhân cho không gian không phải là một ý tưởng mới. Trong những năm 1950 và 1960, Dự án Orion – được tài trợ bởi NASA, Lực lượng Không quân và Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến – đã dự tính sử dụng vụ nổ bom nguyên tử để tăng tốc tàu vũ trụ.
Đồng thời, NASA và các cơ quan khác cũng thực hiện Dự án Rover và Dự án NERVA, những nỗ lực nhằm phát triển động cơ nhiệt hạt nhân về khái niệm tương tự như những động cơ hiện đang được chương trình DRACO theo đuổi. Một loạt 23 lò phản ứng đã được xây dựng và thử nghiệm, nhưng không có cái nào được phóng lên vũ trụ. Cho đến khi kết thúc chương trình này vào năm 1973, NASA đã dự tính sử dụng các lò phản ứng hạt nhân để đẩy các tàu thăm dò không gian tới Sao Mộc, Sao Thổ và xa hơn nữa, cũng như để cung cấp năng lượng cho một căn cứ trên Mặt Trăng.
Tabitha Dodson, giám đốc dự án DRACO, cho biết trong một cuộc họp báo hôm thứ Tư: “Các khả năng kỹ thuật, bao gồm các giao thức an toàn ban đầu, vẫn khả thi cho đến ngày nay.
Một điểm khác biệt chính giữa NERVA và DRACO là NERVA đã sử dụng uranium cấp độ vũ khí cho các lò phản ứng của mình, trong khi DRACO sẽ sử dụng một dạng uranium ít được làm giàu hơn.
Lò phản ứng sẽ không được bật cho đến khi nó lên tới vũ trụ, một phần của biện pháp phòng ngừa nhằm giảm thiểu khả năng xảy ra tai nạn phóng xạ trên Trái đất.
Tiến sĩ Dodson cho biết: “DRACO đã thực hiện tất cả các phân tích sơ bộ của chúng tôi về toàn bộ các khả năng xảy ra tai nạn và nhận thấy rằng chúng tôi đang giảm dần khả năng xảy ra và giảm dần về lượng phát tán rất nhỏ”. .
Điều gì xảy ra tiếp theo: Một chuyến bay thử nghiệm trên quỹ đạo
Sự phát triển của DRACO sẽ đạt đến đỉnh điểm với chuyến bay thử nghiệm của động cơ nhiệt hạt nhân. Kirk Shireman, phó chủ tịch của Lockheed Martin, cho biết vụ phóng hiện đang được lên kế hoạch vào cuối năm 2025 hoặc đầu năm 2026.
Tiến sĩ Dodson cho biết tàu vũ trụ trình diễn rất có thể sẽ quay quanh quỹ đạo ở độ cao từ 435 đến 1.240 dặm. Con số đó đủ cao để đảm bảo rằng nó sẽ ở trong quỹ đạo hơn 300 năm, hoặc đủ lâu để các nguyên tố phóng xạ trong nhiên liệu của lò phản ứng phân rã đến mức an toàn, bà nói.