“Acesta este exact genul de lucruri pe care NASA ar trebui să -și concentreze resursele.”
Ilustrația artistului a motorului de rachetă nucleară Draco în spațiu. Credit: Lockheed Martin
Noile detalii despre planurile administrației Trump pentru NASA, lansate vineri, au dezvăluit dorința Casei Albe de a pune capăt dezvoltării unui motor de rachetă termică nucleară experimentală care ar fi putut arăta un nou mod de explorare a sistemului solar.
Cererea bugetară NASA a lui Trump este plină de reduceri de cheltuieli. În general, Casa Albă propune reducerea bugetului NASA cu aproximativ 24 la sută, de la 24,8 miliarde de dolari în acest an la 18,8 miliarde de dolari în anul fiscal 2026. În poveștile anterioare, ARS a acoperit multe dintre programe Impact de reducerile propuse, care ar anula racheta de sistem de lansare a spațiului și nava spațială Orion și ar încheia numeroase misiuni de știință robotizată, inclusiv revenirea eșantionului de Marte, sonde la Venus și Telescoape spațiale viitoare.
În schimb, finanțarea rămasă pentru programul de explorare umană a NASA s -ar îndrepta către susținerea proiectelor comerciale pentru a ateriza pe Lună și Marte.
Inițiativele NASA pentru a fi pionierat tehnologiile spațiale de generație viitoare sunt, de asemenea, lovite din greu în propunerea bugetară a Casei Albe. Dacă administrația Trump își va face drum, Direcția de misiune a tehnologiei spațiale a NASA, sau STMD, va vedea că bugetul său este aproape la jumătate, de la 1,1 miliarde de dolari la 568 milioane dolari.
Cererea bugetară a lui Trump nu este definitivă. Ambele case ale Congresului controlate de republican vor scrie propriile versiuni ale bugetului NASA, care trebuie reconciliate înainte de a merge la Casa Albă pentru semnătura președintelui Trump.
“Bugetul reduce tehnologia spațială cu aproximativ jumătate, inclusiv eliminarea proiectelor de propulsie spațială eșuată”, a scris Casa Albă într -o imagine de ansamblu inițială a cererii bugetare NASA lansate pe 2 mai.
Respirând foc
Săptămâna trecută, Casa Albă și NASA au pus un punct mai fin asupra acestor „proiecte de propulsie spațială eșuată”.
“Acest buget nu oferă finanțare pentru proiecte de propulsie termică nucleară și propulsie electrică nucleară”, au scris oficialii într -un supliment tehnic publicat vineri în detalii de propunerea bugetară NASA a lui Trump. “Aceste eforturi sunt investiții costisitoare, ar fi nevoie de mulți ani pentru a se dezvolta și nu au fost identificate ca mod de propulsie pentru misiuni de spațiu profund. Proiectele de propulsie nucleară sunt încheiate pentru a obține economii de costuri și pentru că există și alte alternative de propulsie mai apropiate pentru tranzitul Marte.”
În primul rând, printre aceste reduceri, Casa Albă își propune să pună capăt participării NASA la proiectul demonstrativ pentru proiectul Agile Cislunar Operations (DRACO). NASA a spus că această propunere „reflectă decizia partenerului nostru de a anula” misiunea Draco, care ar fi demonstrat pentru prima dată un motor de rachetă termică nucleară în spațiu.
Partenerul NASA în misiunea Draco a fost Agenția de proiecte de cercetare avansată de apărare, sau DARPA, brațul de cercetare și dezvoltare a Pentagonului. Un purtător de cuvânt al DARPA a confirmat că agenția a încheiat proiectul.
“DARPA a finalizat implicarea agenției în racheta demonstrativă pentru programul Agile Cislunar Orbit (DRACO) și își tranzită cunoștințele către partenerul nostru de misiune Draco, Administrația Națională de Aeronautică și Spațială (NASA) și la alte programe potențiale DOD”, a spus purtătorul de cuvânt, într -un răspuns la întrebările scrise.
Un motor de rachetă nucleară, care urma să facă parte din programul NASA avortat NERVA, este testat la Jackass Flats, Nevada, în 1967. Credit: Corbis prin Getty Images)
Acum mai puțin de doi aniNASA și DARPA au anunțat că intenționează să avanseze cu proiectul de aproximativ 500 de milioane de dolari Draco, vizând o lansare pe Orbit Earth la bordul unei rachete chimice tradiționale în 2027. “Cu ajutorul acestei noi tehnologii, astronauții ar putea călători către și din spațiul profund mai repede decât oricând, a spus o capacitate majoră pentru misiunile echipate către Mars, a spus fostul administrator NASA Bill Nelson.
Misiunea Draco ar fi constat în mai multe elemente, inclusiv un reactor nuclear pentru a încălzi rapid combustibilul cu hidrogen lichid super-rece, depozitat într-un rezervor izolat la bordul navei spațiale. Temperaturile din interiorul motorului ar ajunge la aproape 5.000 ° Fahrenheit, fierberea hidrogenului și conducând gazul rezultat printr -o duză, generând tracțiune. Din exterior, designul navei spațiale arată foarte mult ca etapa superioară a unei rachete tradiționale. Cu toate acestea, teoretic, un motor de rachetă termică nuclear precum Draco ar oferi de două ori eficiența motoarelor rachete convenționale cu cea mai mare performanță. Acest lucru se traduce prin combustibil semnificativ mai puțin pe care o misiune către Marte ar trebui să -l transporte pe sistemul solar.
În esență, un motor de rachetă termică nuclear combină capacitatea de înaltă acțiune a unui motor chimic cu unele dintre beneficiile eficienței combustibilului ale motoarelor solare-electrice cu tracțiune scăzută. Cu Draco, inginerii au căutat date grele pentru a verifica înțelegerea propulsiei nucleare și au dorit să se asigure că designul provocator al motorului nuclear a funcționat efectiv. Draco ar fi folosit Uraniu cu un nivel ridicat pentru a -și alimenta reactorul nuclear.
Propulsia electrică nucleară folosește un reactor nuclear de la bord pentru a -și accelera un gaze ionizate, cum ar fi xenonul, printr -un câmp magnetic. Propulsia electrică nucleară ar oferi un alt salt în eficiența motorului dincolo de capacitățile unui sistem precum Draco și poate oferi în cele din urmă cea mai atractivă opțiune pentru a dura transportul spațial profund.
NASA a condus la dezvoltarea motorului rachetelor nucleare ale lui Draco, în timp ce DARPA a fost responsabilă pentru proiectarea generală a navelor spațiale, operațiunile și problema spinoasă de a se asigura aprobarea de reglementare pentru lansarea unui reactor nuclear pe orbită. Reactorul de pe Draco s -ar fi lansat în modul „rece” înainte de a activa în spațiu, reducând riscul pentru persoanele de pe teren în caz de accident de lansare. Forța spațială a fost de acord să plătească pentru lansarea lui Draco pe o rachetă de lansare a lansării United.
DARPA și NASA l -au selectat pe Lockheed Martin ca contractant principal pentru nava spațială Draco în 2023. BWX Technologies, lider în industria nucleară din SUA, a câștigat contractul pentru a dezvolta reactorul misiunii.
“Am primit avizul de la DARPA că a pus capăt programului Draco”, a spus un purtător de cuvânt al lui Lockheed Martin. “În timp ce suntem dezamăgiți de decizie, nu ne schimbă viziunea despre modul în care puterea nucleară influențează modul în care vom explora și opera în vastitatea spațiului.”
Mormânt în laborator
Au trecut mai mult de 60 de ani de la un Reactor nuclear construit în SUA lansat pe orbită. Săptămâna aviației a raportat în ianuarie Acea problemă cu care se confruntă inginerii Draco a implicat întrebări despre cum să testați în siguranță motorul termic nuclear la sol, în timp ce aderați la protocoalele de siguranță nucleară.
„Reunim două lucruri – asigurarea misiunii pentru spațiu și siguranța nucleară – și există o cantitate corectă de complexitate”, a spus Matthew Sambora, manager de programe DRACO la DARPA, într -un interviu acordat Aviation Week. La vremea respectivă, DARPA și NASA au renunțat deja la o lansare din 2027 pentru a se concentra pe dezvoltarea unui motor prototip folosind heliu ca propulsor înainte de a trece la un motor operațional cu combustibil cu hidrogen lichid mai energetic, a raportat Aviation Week.
Greg Meholic, inginer la Aerospace Corporation, a evidențiat deficitul în capacitatea de testare la sol într -o prezentare anul trecut. Testarea propulsiei termice nucleare „necesită ca eșapamentul motorului să fie spălat de radiologice înainte de a fi eliberat”, a scris el. Această cerință „ar putea duce la instalații substanțial mari, prohibitiv, costisitoare, care durează ani de zile pentru a construi și califica”.
Aceste protocoale de siguranță nu au fost la fel de stricte atunci când NASA și Forțele Aeriene au urmărit pentru prima dată propulsia nucleară în anii ’60. Acum, primul efort serios al secolului XXI pentru a zbura un motor de rachetă nucleară în spațiu se oprește.
“Având în vedere că nevoile noastre de explorare umană și știință pe termen scurt nu necesită propulsie nucleară, proiectele demonstrative actuale se vor încheia”, a scris Janet Petro, administratorul interimar al NASA, într-un Scrisoare care însoțește eliberarea bugetului administrației Trump săptămâna trecută.
Această figură ilustrează elementele majore ale unui motor tipic rachetă termică nucleară. Credit: NASA/Glenn Research Center
Bugetul de 2024 al NASA a alocat 117 milioane de dolari pentru lucrările de propulsie nucleară, o creștere de la 91 milioane dolari anul precedent. Congresul a adăugat mai multe finanțări pentru programele de propulsie nucleară ale NASA asupra bugetului propus de administrația Biden în ultimii ani, semnalând sprijinul pe Capitol Hill care poate economisi cel puțin unele inițiative de propulsie nucleară anul viitor.
Este adevărat că propulsia nucleară nu este necesară pentru nicio misiune NASA în prezent pe cărți. Rachetele de astăzi sunt bune la încărcarea și oamenii de pe planeta Pământ, dar odată ce o navă spațială ajunge pe orbită, există mai multe modalități de a o propulsa spre destinații mai îndepărtate.
Arhitectura existentă a NASA pentru trimiterea astronauților pe Lună folosește racheta SLS și nava spațială Orion, ambele propuse pentru anulare și arată foarte mult ca vehiculele pe care NASA le -a folosit pentru a zbura astronauții pe Lună acum mai bine de 50 de ani. Nava reutilizabilă a SpaceX, proiectată cu un ochi spre așezarea lui Marte, folosește propulsie chimică convențională, cu propulsoare de metan și oxigen lichid pe care SpaceX speră într -o zi să le genereze pe suprafața planetei roșii.
Așadar, NASA, SpaceX și alte companii nu au nevoie de propulsie nucleară pentru a învinge China înapoi pe lună sau pentru a pune primele amprente umane pe Marte. Dar există un consens larg că pe termen lung, rachetele nucleare oferă un mod mai bun de a vă deplasa în jurul sistemului solar.
Motivul armatei pentru finanțarea propulsiei termice nucleare a fost potențialul său de a deveni un mijloc mai eficient de manevrare pe pământ. Multe dintre cele mai importante nave spațiale ale armatei sunt limitate de combustibil, iar forța spațială investighează alimentarea orbitală și metodele de propulsie noi pentru a prelungi durata de viață a sateliților.
NASA Programul de energie nucleară nu este terminat. Propunerea bugetară a administrației Trump solicită finanțarea continuă pentru programul de putere de suprafață de fisiune a agenției, cu scopul de a face un reactor nuclear care ar putea alimenta o bază pe suprafața lunii sau a lui Marte. Lockheed și BWXT, contractorii implicați în misiunea Draco, fac parte din programul de putere de suprafață fisiune.
Există unele finanțări în cererea bugetară a Casei Albe pentru demo-uri tehnologice folosind alte metode de propulsie în spațiu. NASA va continua experimentele de finanțare în depozitarea pe termen lung și transferul propulsoarelor criogene precum metanul lichid, hidrogenul lichid și oxigenul lichid. Aceste proiecte comune între NASA și industrie ar putea deschide calea pentru depozitele de propulsor de alimentare cu orbitală și orbitarea de depozite de propulsor, alinându -se la direcția companiilor precum SpaceX, Blue Origin și United Launch Alliance.
Dar mulți oameni de știință și ingineri cred că propulsia nucleară oferă singura cale realistă Pentru o campanie durabilă care transformă oamenii între pământ și Marte. Un raport comandat de NASA și academiile naționale a concluzionat în 2021 că un program agresiv de dezvoltare a tehnologiei ar putea avansa propulsia termică nucleară suficient pentru o expediție umană pe Marte în 2039. Perspectivele de propulsie electrică nucleară au fost mai murdare.
Acest lucru ar fi impus NASA să-și crească substanțial bugetul pentru propulsia nucleară imediat, probabil printr-un ordin de mărime dincolo de nivelul de finanțare de bază al agenției, sau până la o sumă care depășește 1 miliard de dolari pe an, a declarat Bobby Braun, co-președinte al Raportului Național Academiilor, într-un interviu din 2021 cu ARS. Asta nu s -a întâmplat.
Mergând nuclear
Arhitecturile de transport interplanetar prevăzute de NASA și SpaceX vor folosi, cel puțin inițial, în primul rând, propulsia chimică pentru croaziera dintre Pământ și Marte.
Kurt Polzin, șef Inginerul proiectelor de propulsie nucleară spațială NASA, a declarat că obstacolele tehnice semnificative stau în calea oricărui sistem de propulsie selectat pentru a alimenta încărcături grele și oameni pe Marte.
“Oricine spune că a rezolvat problema, nu știi asta pentru că nu ai suficiente date”, a spus Polzin săptămâna trecută la Summit -ul Homan to the Moon și Marte de la Washington.
“Știm că pentru a face o misiune de Marte cu o navă de stele, ai nevoie de multe alimente pe Pământ, ai nevoie de o mulțime de realimitări la Marte, pe care trebuie să le trimiți în avans”, a spus Polzin. „Fie trebuie să trimiteți acest propulsor în avans, fie să trimiteți o grămadă de materiale și hardware la suprafață pentru a fi configurat și faceți robotic propulsorul în situ în timp ce sunteți acolo.”
Spacex-ul lui Elon Musk pariază pe propulsie chimică pentru zboruri dus-întors către Marte cu racheta sa de stele. Acest lucru va necesita asamblarea instalațiilor de generație de propulsor pe suprafața marțiană. Credit: SpaceX
Săptămâna trecută, fondatorul SpaceX, Elon Musk, a subliniat modul în care compania intenționează să aterizeze primele nave de stele pe Marte. Foaia sa de parcurs include peste 100 de zboruri de marfă pentru a livra echipamente pentru a produce propulsoare de metan și oxigen lichid pe suprafața lui Marte. Acest lucru este necesar pentru ca orice navă de stele să lanseze pe planeta roșie și să se întoarcă pe Pământ.
„Puteți începe să vedeți că acest lucru începe să devină un Rube Goldberg mod de a face Marte, a spus Polzin. „Voi spune că nu poate funcționa? Nu, dar voi spune că este într -adevăr, foarte dificil și provocator. Există o mulțime de minuni pentru a -l face să funcționeze? Absolut. Așadar, ideea că SpaceX a rezolvat Marte sau va face Marte cu Starship, aș provoca asta pe fața ei. Nu cred că analiza și datele se opresc. “
Inginerii știu cum funcționează motoarele cu rachete alimentate cu metan în spațiu. Oamenii de știință au creat oxigen lichid și metan lichid de la sfârșitul anilor 1800. Scalarea unei plante cu propulsor pe Marte pentru a produce mii de tone de lichide criogene este o altă problemă. Pe termen lung, aceasta ar putea fi o soluție potrivită pentru viziunea lui Musk de a crea un oraș pe Marte, dar vine cu costuri și riscuri imense de pornire. Totuși, propulsia nucleară este și o tehnologie complet testată.
“Lucrul cu nuclear este că există provocări pentru a -l face să funcționeze și”, a spus Polzin. “Cu toate acestea, toate provocările mele sunt rezolvate aici pe Pământ și pe orbita de pe pământul scăzut înainte de a pleca. Nuclear este frumos. Are un impuls specific mai mare, mai ales atunci când vorbim despre propulsie termică nucleară. Are o tracțiune ridicată, ceea ce înseamnă că va primi astronauții noștri acolo și înapoi, dar pot transporta toate combustibilul pe care trebuie să-l revin cu mine, fără a face ca să fac să fac rapid un combustibil. Sau trimiteți orice propulsor pre-poziționat pentru a vă întoarce. “
Traseul de război asupra propulsiei nucleare nu este nimic nou. Forța Aeriană a început un program pentru a dezvolta reactoare pentru rachete termice nucleare la înălțimea Războiului Rece. NASA a preluat rolul Forțelor Aeriene câțiva ani mai târziu, iar proiectul a continuat în următoarea fază, numită motorul nuclear pentru aplicația vehiculului rachetă (NERVA). Președintele Richard Nixon a anulat în cele din urmă proiectul NERVA în 1973, după ce guvernul a cheltuit 1,4 miliarde de dolari, echivalent cu aproximativ 10 miliarde de dolari în dolari de astăzi. În ciuda a aproape două decenii de muncă, Nerva nu a zburat niciodată în spațiu.
Făcând lucrurile grele
Pentagonul și NASA au studiat mai multe inițiative de propulsie electrică termică și nucleară nucleară înainte de Draco. Astăzi, există un caz de afaceri comercial național pentru reactoarele nucleare compacte dincolo de guvern. Dar există un interes comercial scăzut pentru a monta o demonstrație de propulsie nucleară la scară largă exclusiv cu finanțarea privată.
Fred Kennedy, co-fondator și CEO al unei companii de energie nucleară spațială numită Dark Fission, a declarat că majoritatea investitorilor de capital de risc nu au apetitul de a aștepta profituri financiare în propulsia nucleară pe care o pot vedea în 15 sau 20 de ani.
“Este un truism: spațiul este greu”, a spus Kennedy, fost manager de program DARPA. “Nuclear se dovedește a fi greu din motive pe care le putem înțelege cu toții. Așadar, spațiul-nuclear este pătrat, oameni buni. Drept urmare, dați acest lucru asociatului dvs. obișnuit la o firmă VC și se sperie repede. Ei văd alunițele pe toată fața și fug de țipere.”
Dar costurile de lansare comerciale scad. Cu investiții guvernamentale susținute și reglementări simplificate, „aceasta este cea mai bună șansă pe care am avut -o de mult timp” pentru a obține un sistem de propulsie nucleară în spațiu, a spus Kennedy.
Tehnicienii pregătesc o duză pentru un motor de rachetă termică nucleară prototip în 1964. Credit: NASA
“Cred că, în acest moment, suntem în această perioadă de tranziție, în care companii precum a mea vor avea să se bazeze pe unele larguri guvernamentale, precum și pe speranță atât parteneriate comerciale, cât și investiții private cinstite”, a spus Kennedy. “Acum trei ani, ți -aș fi spus că cred că aș fi putut face totul cu investiții private, dar trei ani mi -au transformat părul alb.”
Cei care împărtășesc părerea lui Kennedy au crezut că primesc un aliat în administrația Trump. Jared Isaacman, astronautul comercial miliardar Trump a desemnat să devină următorul administrator al NASA, a promis că va acorda prioritate propulsiei nucleare în mandatul său de șef al agenției spațiale a națiunii.
În timpul ședinței sale de confirmare a Senatului din aprilie, Isaacman a declarat că NASA ar trebui să predea gestionarea rachetelor grele, nave spațiale cu evaluare umană și alte proiecte către industria comercială. Această schimbare, a spus el, ar permite NASA să se concentreze pe „provocările aproape imposibile pe care nicio companie, o organizație sau o agenție nicăieri în lume nu le va putea întreprinde”.
Exemplul pe care Isaacman l -a dat în audierea sa de confirmare a fost propulsia nucleară. “Acesta este ceva pe care nicio companie nu l -ar fi început vreodată”, le -a spus parlamentarilor. “Nu există o rentabilitate economică evidentă. Există provocări de reglementare. Acesta este exact genul de lucruri pe care NASA ar trebui să -și concentreze resursele.”
Dar Casa Albă a anunțat brusc sâmbătă că a retras nominalizarea lui Isaacman cu câteva zile înainte ca Senatul să -l confirme pentru postul de la NASA. Deși nu există niciun indiciu că retragerea lui Trump a lui Isaacman a avut vreo legătură cu orice parte specifică a planului de finanțare al Casei Albe, îndepărtarea lui lasă NASA fără un avocat pentru propulsia nucleară și o serie de alte proiecte care se încadrează sub toporul bugetar al Casei Albe.
Stephen Clark este un reporter spațial la ARS Technica, care acoperă companii spațiale private și agențiile spațiale din lume. Ștefan scrie despre nexusul tehnologiei, științei, politicii și afacerilor de pe planetă și în afara planetei.
Comentarii recente