Lidstvo se chystá vykročit za hranice oběžné dráhy. Amerika připravuje návrat lidí na Měsíc. Na příští desetiletí pak Američané plánují let astronautů na Mars. Stejný cíl si dávají Číňané.

Následovat je mohou další. Pilotovanými lety na Mars se zabývají také soukromé společnosti, zejména SpaceX Elona Muska.

Vesmírné lodě, které povezou lidské posádky za hranice systému Země-Měsíc, však vyžadují nové technologie, včetně nových pohonů…

Dlouhý let zvyšuje rizika

První cizí planetou, na kterou se lidé vydají, bude nepochybně Mars.

Mars fascinuje lidstvo odedávna. Je čtvrtou planetou sluneční soustavy, nachází se za oběžnou dráhou Země. Když je Zemi nejblíže (tehdy je Mars v perihelu, tedy nejblíž Slunci, a Země v afelu – nejdál od Slunce), je od ní vzdálen 54,6 milionu kilometrů. Průměrná vzdálenost mezi Zemí a Marsem je však 225 milionů kilometrů.

Nahlíženo galaktickými vzdálenostmi to je, co by kamenem dohodil. Jenže se současnými chemickými pohony bychom na Mars letěli sedm měsíců.

To je dlouhá doba. Sedm měsíců strávených ve vesmíru při letu na Mars může způsobit, že astronauti ztratí příliš mnoho kostní hmoty. Tak dlouhý let rovněž zvyšuje rizika spojená s radiací.

Americká vesmírná agentura NASA proto oprášila myšlenku jaderného pohonu, který by dobu letu na rudou planetu mohl významně zkrátit.

Američané i Sověti jaderné pohony raket za studené války vyvíjeli, později však od nich upustili. NASA je s vidinou letů do vzdálenějších končin vesmíru nedávno oživila.

Agentura v programu 2023 Innovative Advanced Concepts (NIAC) vybrala jaderný koncept, který vstoupí do první fáze vývoje.

Je jím bimodální (dvoudílný) pohonný systém, který kombinuje dvě technologie – jaderný tepelný (Nuclear Thermal, NTP) a jaderný elektrický pohon (Nuclear Electric Propulsion, NEP). NASA ho popisuje na svém webu.

Vesmírný expres

Jaderný tepelný pohon využívá reaktor k ohřevu kapalného vodíku, který se přemění na ionizovaný vodíkový plyn – plazmu. Potom prochází trychtýřem. Tím dodává lodi tah.

Jaderný elektrický pohon využívá reaktor k pohonu iontového motoru. Iontový motor vytváří elektromagnetické pole, které ionizuje a urychluje inertní plyn (například xenon). Plyn tryskami opouští motor a vytváří tah.

Oba pohony mají proti konvenčnímu chemickému motoru značné výhody, zejména vyšší specifický impuls (Isp), nižší spotřebu paliva a téměř neomezenou hustotu energie.

zdroj: kredit-Ryan Gosse/NASA

Ryan Gosse, expert na hypersonické systémy z Floridské univerzity, který vývoj nové dvoudílné koncepce vedl, do ní začlenil přeplňovací cyklus. Jeho základem je vlnový rotor, který využívá tlaku vznikajícího při zahřívání kapalného vodíku ke stlačování reakční hmoty. Tím se významně zvyšuje účinnost motoru.

Dvoudílný systém NTP/NET by podle Gosse umožnil dosáhnout rudé planety do 100 dnů. S vlnovým rotorem bude čas letu možné zkrátit na méně než polovinu.

„Bimodální konstrukce s přeplňovacím cyklem umožní rychlou přepravu pilotovaných misí – za 45 dní – na Mars. Bude to revoluce v průzkumu hlubokého vesmíru naší sluneční soustavy,“ píše na webu NASA v sekci vesmírné techniky Ryan Gosse.