Полеты в космосе на "кипятильнике" из атомного реактора: новый проект DARPA

Он должен получить тягу, которая в 10 000 раз больше тяги электрических ракетных двигателей, и эффективность, которая в пять раз выше химических ракетных двигателей.

Агентство перспективных разработок DARPA заплатило компании Gryphon Technologies $14 млн за построение демонстрационного макета нового типа космического двигателя. Его сердцем должен стать атомный реактор, который буквально кипятит рабочее тело, разгоняя его до огромной скорости. Новый ядерный реактивный двигатель DARPA планирует использовать в своей программе Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO) для полетов около Луны. Двигатель назвали High-Assay Low Enriched Uranium (HALEU) Nuclear Thermal Propulsion (NTP).

Существующие технологии полетов в космос используют реактивную систему. В ней рабочее тело, чаще всего газ, разгоняется и выбрасывается в одну сторону, а космический корабль начинает двигаться в другую сторону. Реактивные двигатели на химическом топливе придают большую тягу, что полезно, когда нужно преодолевать гравитационное поле планеты. Однако у них низкая эффективность, которая измеряется через параметр удельного импульса. Он показывает, сколько секунд один килограмм топлива будет обеспечивать тягу в один килограмм.

Электрические ракетные двигатели имеют в разы более высокий, чем у химических ракетных двигателей, удельный импульс. В них рабочее тело ускоряется электрическим полем, и благодаря своей высокой эффективности они могут непрерывно работать от десятков часов до многих месяцев. Однако тяга у таких двигателей микроскопическая.

Еще в 1940-х годах появилась концепция нового космического двигателя на основе ядерного реактора. По принципу работы такой двигатель похож на кипятильник, в котором рабочее тело нагревается реакцией атомного распада. Он обещал высокую тягу и высокий удельный импульс. Однако в те времена технологии не позволили создать рабочий прототип.

Система Nuclear Thermal Propulsion (NTP) использует ядерный реактор для нагрева рабочего тела. В качестве последнего планируется использовать водород. Он должен получить тягу, которая в 10 000 раз больше тяги электрических ракетных двигателей, и эффективность, которая в пять раз выше химических ракетных двигателей.

Специалисты Gryphon планируют создать для HALEU реактор, который работает на применяемом топливе реакторов наземных атомных электростанций. Его должны повторно обогатить до 5-20%. Это больше, чем у гражданских реакторов, но меньше, чем у военных реакторов.