Проектът DRACO на DARPA: създаване на ядрен ракетен двигател до 2025 година

Американската агенция за перспективни изследвания в областта на отбраната DARPA обяви, че е сключила договорите за изпълнението на първата фаза от програмата DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations). Целта на този проект е създаването на топлинен ядрен ракетен двигател, който още през 2025 година трябва да започне да се използва в ниска околоземна орбита. Върху DRACO са избрани да работят компаниите General Atomics, Blue Origin и Lockheed Martin.

Към днешен ден, при разработването на ракети и космически кораби се използват два варианта на ракетните двигатели - химически и електрически ракетни двигатели. Първите имат голяма тяга, което дава възможност за бързото изпълнение на най-различни маневри, но скоростта на излизане на газовете на работното тяло е сравнително ниска, а това означава, че те твърде бързо и твърде неикономично изразходват горивото. Ето защо, космическите апарати с химически ракетни двигатели трябва да носят със себе си големи количества гориво, което да е достатъчно за достигането на съответната цел с извършването на сложни маневри. Електрическите ракетни двигатели предлагат превъзходни параметри по отношение на скоростта на изпускане на работното тяло, но имат толкова малка тяга, че на съответния космически апарат с електрически ракетни двигатели ще са необходими седмици и дори месеци за извършването на сложна маневра.

Художествена концепция за космически кораб с ядрен ракетен двигател

Топлинните ядрени ракетни двигатели са нещо като златната среда в тази област. На теория тяхната тяга е почти колкото на химическите ракетни двигатели при по-висока скорост на изпускане на работното тяло, въпреки че по този показател отстъпват на електрическите. Ядрените ракетни двигатели дават възможност за много по-ефективно извършване на орбиталните маневри и за изпращане в междупланетен полет на много по-масивни кораби, при това с използването на гориво с много по-малка маса.

DARPA заяви, че бързото маневриране е основното условие за извършването на съвременните операции на Министерството на отбраната на САЩ на суша, въздух и море. Но бързото маневриране в космоса е сложна за решаване задача за използваните към днешен ден химически и електрически ракетни двигатели. Тези системи са ограничени от гледна точка на съотношението тяга към тегло и и ядрените топлинни ракетни двигатели, разработвани в рамките на проекта DRACO, имат висок потенциал за постигането на много добро съотношение тяга към маса.

Ракетни двигатели с подобна ефективност дават възможност на космическите кораби да бъдат много по-маневрени. Това от своя страна ще даде възможност за бързото реализиране на полет от Земята до Луната и обратно с извършването на сложни маневри. Мениджърът на програмата DRACO майор Натан Грейнър от военновъздушните сили на САЩ заяви, че и трите компании, включени в първата фаза на този проект, вече са показали първите прототипи. В тях се използва топлинна ядрена импулсна технология, която ще стане основата на бъдещите операции в космоса.

Ракетният двигател от проекта NERVA

Ядрените ракетни двигатели не са нещо ново и в миналото са правени опити за тяхното създаване. Това са американският проект NERVA и съветският ядрен ракетен двигател РД-0410, които се разработват през периода от 50-те до 80-те години. Американския проект достигна етап, когато ядреният ракетен двигател вече може да се използва за задвижването на космически кораб, но през 1972 година администрацията на президента Никсън взема решение проектът да бъде прекратен и засекретен. Известно е само, че това е топлинен ядрен ракетен двигател, в който горивната камера се нагрява от реактора до много висока температура, след което се подават малки порции течен водород. При нагряването водородът се разширява и напуска камерата през соплото, като по този начин създава силна тяга.

Разработването на съветския ядрен ракетен двигател се извършва от конструкторското бюро на град Воронеж и приключва през 1988-ма година, след създаването на тежката финансова ситуация по време на перестройката, като огромно влияние оказва и взривът на чернобилската атомна електроцентрала. Изготвеният единствен екземпляр РД-0410 и до днес се съхранява във Воронеж. Този проект също е засекретен и сега се появи информация, че новите руски крилати ракети Буревестник използват подобни двигатели. Това са стари проекти, но днес е очевидно, че интересът към тази технология не е намалял.

Руският РД-0410

През месец март 2019 година САЩ обяви, че започва разработването на съвсем нов тип ядрен ракетен двигател с доста прозаичното име ROAR (Reactor On A Rocket). През 2020 година програмата получи допълнително финансиране от Американското правителство и бе преименувана в DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations). Основната причина за това бе, че американското Министерство на отбраната прояви огромен интерес към създаването на ядрен ракетен двигател и чрез него възнамерява да разшири своята дейност извън пределите на околоземната орбита.

В началото на тази седмица DARPA обяви, че проектът DRACO влиза в първата си фаза, която ще продължи 18 месеца. През това време компанията General Atomics трябва да разработи ядрения реактор за ракетния двигател, а корпорациите Blue Origin и Lockheed Martin трябва да създадат два прототипа, в които ще се използва новия тип ракетен двигател. Най-добре представилият се прототип продължава в следващия етап. Целта на тази американска програма е до 2025 година да бъде създаден и демонстриран напълно работоспособен топлинен ядрен ракетен двигател, който задвижва космически кораб.

Според техническите характеристики на този проект, реакторът трябва да работи с нискообогатено ураново гориво със съдържание на изотопа U-235 от 5 до 20%. За сравнение, урановото гориво, използвано в атомните електроцентрали, съдържа до 5% U-235. От друга страна, военните атомни подводници използват гориво с до 90% от изотопа U-235.

Остава отворен въпросът, дали радиацията от тези ракети попада в околната среда. Навярно е намерен начин за елиминиране на подобно замърсяване и съвсем скоро ще научим как става това.