Jaderný reaktor pro pohon raket

Americká společnost General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) oznámila, že její koncepce tepelného reaktoru pro pohon (NTP, Nuclear Thermal Propulsion), který by mohl dopravit astronauty na Mars, již překročila klíčové provozní parametry a reaktor byl optimalizovaný tak, aby byl řiditelný. Důležitým rysem je kompaktní aktivní zóna, která používá palivo HALEU, což je palivo s vysokým obsahem nízkoobohaceného uranu (High-Assay Low-Enriched Uranium fuel.) Jaderný pohon funguje tak, že systémy NPT čerpají kapalnou pohonnou látku přes aktivní zónu reaktoru. Teplo uvolňované jaderným štěpením ohřívá pohonnou látku a přeměňuje ji na plyn, který skrz trysky expanduje a vytváří tah. Rakety NTP mají mnohem větší energetickou hustotu než rakety na chemické palivo a jsou dvakrát účinnější. Nabízejí rovněž větší flexibilitu pro mise v hlubokém kosmickém prostoru a mohou zkrátit cestu na Mars o 25 %.

Rakety s chemickým palivem by se ale přesto používaly dál, a to ke startu misí ze Země, protože rakety NTP nemají dostatečný tah pro odpoutání od zemské přitažlivosti. Prezident GA-EMS, Scott Forny, prohlásil, že jeho společnost má jedinečné předpoklady k tomu, aby vyvinula a dodávala ekonomický a bezpečný systém NTP pro budoucí kosmické mise. Vynaložené úsilí navazuje na více než 60 let jaderného výzkumu, vývoje a zkušeností v oblasti kosmických jaderných pohonů. Vypracování koncepce reaktoru NTP navazuje na studii, kterou financovala NASA a vypracovala společnost Analytical Mechanics Associates (AMA), která rovněž analyzovala pokrok dosažený v oblasti moderních jaderných materiálů, výrobních metod a zkušeností společnosti GA, získaných v 60. letech v rámci programu NASA „Atomic Energy Commission Project Rover“. Jednalo se o jeden z prvních programů, který měl demonstrovat realizovatelnost jaderného tepelného pohonu v kosmickém prostoru. Společnost GA vyrobila 6 tun kuličkového jaderného paliva, podílela se na jeho zkoušení a na vypracování charakteristiky reaktoru SNAP-10A, což je jediný americký jaderný reaktor vypuštěný dosud do kosmu. 

Jaderné reaktory v kosmu 

Reaktor SNAP-10A byl vypuštěn v roce 1965 a poháněl satelit 43 dní. Potom byl odstaven pro poruchu regulátoru napětí, což se ale netýkalo jaderné technologie zařízení. Reaktor i nadále zůstává na orbitě. Rusko využívá více než 30 štěpných reaktorů ve vesmíru. Systémy NTP pro mise NASA s lidskou posádkou mohou být realizovatelné v krátké době, a to např. díky pokroku v oblasti jaderného paliva a díky vysokoteplotním keramickým kompozitním materiálům. 

Radioizotopové termoelektrické generátory 

Od roku 1961 používá NASA radioizotopové termoelektrické generátory. Na rozdíl od NTP nespoléhají tyto systémy na jaderné štěpení, ale místo toho přímo přeměňují teplo z rozpadu plutonia ²³⁸Pu na elektrickou energii. Z Cape Canaveral na Floridě v červenci 2020 úspěšně odstartoval Perseverance Mars rover, který je vybaven Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG). Podobné měla i dřívější marsovská vozítka, např. Curiosity. 

Zdroj: World Nuclear News, 17. 9. 2020: GA delivers HALEU-fuelled reactor concept for Mars mission.