На этой неделе NASA объявило, что выбрало генерального подрядчика для строительства ядерного двигателя. Компания Lockheed Martin (в сотрудничестве с несколькими другими, включая BWX Technologies, которая возьмет на себя создание самого двигателя) уже через четыре года покажет демонстрационный прототип. NASA делает на технологию большую ставку в контексте освоения Луны и Марса. В материале расскажем подробнее о проекте DRACO и о том, как он поможет человечеству сделать шаг к покорению Солнечной системы.
DRACO
Проект DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations, «Демонстрационная ракета для гибких окололунных операций») — это программа разработки теплового ядерного двигателя, которая начата Управлением перспективных исследовательских проектов (DARPA) министерства обороны США. Эта структура Пентагона известна тем, что финансирует довольно много смелых проектов, даже те из них, реализация которых займет десятилетия. В январе этого года DARPA и NASA подписали соглашение о совместной работе над программой DRACO (и совместном финансировании разработки).
Подробностей о DRACO не так много. По всей видимости, это будет твердофазный ядерный ракетный двигатель. Как и в реакторах на атомных электростанциях, топливо будет размещено в тепловыделяющих сборках. Выделяющаяся при делении ядер энергия нагреет рабочее тело — сжиженный водород (которое при этом одновременно является и теплоносителем, и охлаждающим элементом). Нагретое рабочее тело, выходя из сопла, создаст реактивную тягу.
«Реактор, лежащий в основе ядерной тепловой двигательной установки, представляет собой серьезную техническую проблему из-за очень высоких рабочих температур, необходимых для достижения целей двигательной установки»
Энтони Каломино, руководитель отдела ядерных технологий NASA
Удельный импульс (отношение тяги к расходу рабочего тела, то есть, по сути, эффективность работы двигателя) экспериментального советского ядерного ракетного двигателя РД-0410 составила свыше 8000 м/с (у химических ракетных двигателей этот показатель не превышает 4500 м/с).
Время — жизни
Почему же разработка ядерного ракетного двигателя может быть ключевым фактором для осуществления пилотируемого полета на Марс? Дело во времени, которое космонавты проведут в космосе и на красной планете. Мы уже писали о том, какие опасности таит это путешествие, так что чем меньше времени оно займет, тем выше шанс, что члены экспедиции вернутся живыми.
Сейчас экспедиция на Марс займет, по оценкам NASA, примерно три года. Год корабль будет лететь к планете, год — обратно. А еще год экипаж вынужден будет провести на поверхности Марса, ожидая, когда планеты вновь сойдутся наилучшим образом, чтобы время перелета оказалось минимальным.
NASA считает ядерные двигатели ключом к тому, чтобы время миссии сократилось до двух лет. Тогда в обратный путь можно будет отправиться, не дожидаясь милости от расположения планет.
С места — в космос
Разработанный двигатель DRACO не будут испытывать на земле — NASA решило, что это слишком сложно и небезопасно, а вдобавок ко всему еще и дорого. Удивительно, но дешевле будет сразу запустить перспективный аппарат на околоземную орбиту.
Известно, что DRACO выведут на высоту от 700 до 2000 километров как обычную полезную нагрузку ракетой-носителем. После этого в течение нескольких месяцев будут проводить огневые испытания. Именно на такой срок рассчитан запас рабочего тела — сжиженного водорода. Впрочем, возможно, двигатель получится дозаправить, но это зависит от развития смежных технологий. В частности, та же Lockheed Martin разрабатывает похожую технологию для лунной программы Blue Moon от Blue Origin.
Напомним, что для обеспечения долгосрочных миссий, Lockheed Martin проектирует космический буксир Cislunar Transportation. Он будет состоять из двух частей, выводимых на орбиту отдельно друг от друга: собственно буксира и заправщика. Уже на орбите заправщик сможет перекачивать жидкое топливо в спускаемый аппарат Blue Moon.
Если все будет удачно, то дозаправка станет единственной сложной операцией на орбите. Основная задача прототипа — показать, что реактор и двигатель в принципе работоспособны в космосе.
Что по бюджету?
На DRACO выделили 499 миллионов долларов — довольно скромный бюджет. Однако сумма эта вряд ли окончательная. К тому же ключевые разработчики проекта — Lockheed Martin и BWX Technologies — вложат в создание двигателя собственные средства. И это вполне логично, ведь если все пройдет успешно, то компании получат уникальную экспертизу и займут весьма перспективный рынок.
NASA получит уникальную технологию, которая обеспечит агентству первенство в новой космической гонке — масштабному освоению Луны и покорению Марса. Ну а Пентагон рассчитывает на разведывательные и патрульные миссии на околоземной орбите, чтобы взять под контроль и космическое пространство.
Будем надеяться, что, невзирая на давнюю космическую традицию, время реализации проекта DRACO не слишком выйдет за запланированные сроки.