Vývoj „probublávajícího“ pohonu je v počátcích. Kredit: Michael Mercier/UAH.

Americká vesmírná agentura NASA učinila pokroky při vývoji designu jaderného termálního kosmického pohonu. Teď mimo jiné pracují na nové generaci jaderného termálního pohonu na kapalné palivo. Ve hře jsou koncepty založené na vodíku.

Slibný je například centrifugální probublávající jaderný termální pohon, který by se mohl stát vstupenkou NASA na lety do vzdálenějšího vesmíru. Výzkum tohoto pohonu financuje Space Nuclear Propulsion Project Office, v rámci výzkumného centra NASA Marshall Space Flight Center (MSFC).

Schéma fungování „probublávajícího“ pohonu. Kredit: Propulsion Research Center.

V tomto pohonu hraje klíčovou roli plynný vodík, který doslova probublává rotujícím kapalným uranovým jádrem. Při tom dochází k ohřívání vodíku na vysokou teplotu a jeho prudkému rozpínání. Rozpínající plyn opouští pohon tryskou a tím poskytuje kosmické lodi tah. Nejde o žádné spalování.

Jak uvádí vedoucí vývoje tohoto pohonu Dale Thomas, výhodou „probublávajícího“ pohonu je, že nabízí větší výkon oproti konvenčním raketovým pohonům na kapalné palivo, v nichž dochází ke spalování vodíku. Jde o to, že v takovém konvenčním pohonu vzniká při spalování vodíku s kyslíkem voda.

Skromné začátky „probublávajícího“ pohonu. Kredit: Michael Mercier/UAH.

Z hlediska emisí je to super, ale molekula vody je oproti samotnému vodíku podstatně těžší – kvůli relativně těžkému kyslíku. Proto voda netryská z trysky tak rychle, což omezuje výsledný efekt pohonu, pokud jde o jeho specifický impuls, který udává palivovou účinnost pohonu. Stručně řečeno, když proudí z trysky v porovnání s vodou více horký a lehčí vodík, dostane kosmickou loď dál.

Thomas zároveň přiznává, že vývoj pohonu je teprve na začátku. Bude nutné vyřešit řadu technologických obtíží, v neposlední řadě najít či vyrobit materiál pro jádro pohonu, které by mělo být porézní, aby mohl probublávat vodík a zároveň udržet tavený uranový materiál. Tento koncept vlastně vznikl již v šedesátých letech. Jeho fyzika funguje, ale až do dnešní doby nebyl reálný technologicky. Thomasův tým to chce změnit.

Kosmické sondy a lodě s chemickým pohonem bývají závislé na průletech v blízkosti planet, při nichž je „nakopne“ gravitace. Jak upozorňuje Thomas, vhodné rozmístění planet pro lety do vzdálenějších koutů Sluneční soustavy se objevuje jen někdy, což omezuje naše možnosti. S „probublávajícím“ jaderným termálním pohonem bychom mohli létat po přímých drahách, třeba až do Kuiperova pásu. Což nezní špatně.

Video: How Does a Nuclear Thermal Propulsion Rocket Work?

Literatura

University of Alabama in Huntsville 8. 3. 2022.