Cesta na Mars může trvat 30 dní díky jadernému pohonu

V Rusku je totiž vyvíjen jaderný pohon, který je nepatrným krůčkem v touze lidstva dotknout se hvězd a má mu alespoň umožnit to, aby vkročilo na jinou planetu.

Využití jaderné energie pro výzkum kosmu
Jádro je ve vesmíru jako doma – ve hvězdách probíhá termojaderná fúze, Země bere polovinu svého tepla z rozpadu těžkých jader a již desítky let jsou vesmírné sondy napájeny díky jadernému štěpení. Lidstvo používá jádro k napájení a ohřívání sond určených pro průzkum planet Sluneční soustavy vzdálených od Slunce. S rostoucí vzdáleností totiž klesá intenzita slunečních paprsků dopadajících na solární panely používané k výrobě elektřiny např. na družicích. Cesty dále od Slunce tak budou vždy úzce spjaty s jádrem.
Například známé sondy Voyager 1 a 2 jsou zásobované teplem a elektřinou z radioizotopového termoelektrického generátoru, který využívá samovolného štěpení plutonia k produkci tepla a elektřiny. Také vozítko Curiosity, které v současnosti zkoumá povrch Marsu, je vybaveno podobným zdrojem elektřiny. Některé družice získávají energii z jaderného reaktoru, příkladem může být více jak 30 sovětských satelitů, které v minulosti sledovaly pohyb plavidel na světových mořích.
Zcela jinou kapitolou je však použití jaderných reaktorů přímo pro pohon vesmírných plavidel. Americká NASA pracuje na projektu rakety, kde by jaderný reaktor vyráběl teplo používané pro ohřívání vodíku a jeho rozpínáním přes trysku by byl produkován tah pro pohon rakety. Ruský výzkumný ústav NIKIET ze skupin Rosatom na to jde jinak – jaderný reaktor má produkovaným teplem roztáčet elektrogenerátor, který bude vyrábět elektřinu pro plasmovou trysku.
Vývojem těchto nových pohonů vesmírných sond (v budoucnu možná i dopravních lodí) se vědci snaží obejít klasické chemické motory, které vytváří tah spalováním raketového paliva. V případě raketového paliva totiž jde o nepříliš efektivní energetické využití hmoty, takže raketa pro cestu na Mars by byla nákladná a příliš těžká. Jen palivo by stálo asi 12 mld. dolarů (to jsou zhruba dva 1000MW bloky jaderné elektrárny), takže si lze jen těžko představit opakované cesty k Marsu. Vysoká účinnost jaderných pohonů ale dokáže cestu výrazně zkrátit. Místo 4 až 5 let, dosažitelných v současnosti, by mohla cesta s lidskou posádkou proběhnout během 30 až 90 dní.

Jaderná elektrárna jako pohon vesmírné lodi
Ruská kosmická agentura Roskosmos se spojila s ruskou státní korporací pro atomovou energii Rosatom, aby společně vyvinuly zcela nový typ jaderného pohonu vesmírných lodí. Vědci z výzkumného ústavu NIKIET, který vyvíjí inovativní typy jaderných reaktorů, pracuje na zdroji elektřiny pro tento elektroreaktivní iontový pohon.
Princip iontového pohonu byl vyzkoušen již na sovětské sondě Zond-2 vypuštěné v roce 1964. Palivo (obvykle pevná látka) je působením elektrického oblouku sublimováno a vznikající plyn je ohříván natolik, až přejde na plazmu. Tento plynný oblak nabitých částic se nachází mezi dvěma nabitými deskami, takže je působením silného elektromagnetického pole urychlován. Ionty urychlené na vysokou rychlost procházejí tryskou a vytvářejí tak tah, který hýbe s vesmírnou lodí.
Takový pohon však potřebuje výkonný zdroj elektřiny, který v oblastech vzdálených od Slunce může v současnosti poskytnout jen jaderný reaktor. Aby byl pohon co nejúčinnější, musí být tento reaktor co nejlehčí a nejkompaktnější. Proto vědci zvolili vysokoteplotní reaktor chlazený směsí helia a xenonu a využívající ke štěpení paliva rychlé neutrony. Testování tohoto reaktoru je naplánováno na rok 2018 a již nyní probíhá testování jaderného paliva. První palivová kazeta byla vyrobena vloni podnikem Mašinostrojitělnyj závod ze skupiny TVEL, který vyrábí palivo především pro reaktory typu VVER včetně dukovanských i temelínských.
Reaktor je výjimečný svou kompaktností a velmi vysokou teplotou, které bude dosahovat chladicí látka. Klasická jaderná energetika se pohybuje v oblastech teplot nižších přibližně o 1000 °C a i nejnovější vysokoteplotní jaderné reaktory dosahují teplot nižších o několik set stupňů, než bude pracovní teplota vesmírného reaktoru. Projekt tak vyžaduje vývoj nových materiálů, které později naleznou uplatnění i v dalších oborech lidské činnosti.
 

Publikováno: 13. 5. 2016 | Počet zobrazení: 1875 437