اورانیوم مایع، کلید سفرهای سریع‌تر به مریخ

مهندسان دانشگاه ایالتی اوهایو در حال طراحی روشی نوین برای تأمین انرژی موتورهای موشکی هستند؛ روشی که با بهره‌گیری از اورانیوم مایع، نوعی پیشرانش هسته‌ای سریع‌تر و کارآمدتر را فراهم می‌کند و می‌تواند امکان سفرهای رفت‌وبرگشت به مریخ را در مدت کمتر از یک سال مهیا سازد.

به گزارش انتخاب و به نقل از gizmodo؛ ناسا و شرکای خصوصی آن چشم به ماه و مریخ دوخته‌اند و قصد دارند حضوری پایدار برای انسان در این اجرام دوردست ایجاد کنند. آینده‌ی سفرهای فضایی به ساخت موتورهایی وابسته است که بتوانند فضاپیماها را سریع‌تر و تا فاصله‌های دورتری پیش ببرند. پیشرانش حرارتی هسته‌ای در حال حاضر در خط مقدم فناوری‌های جدید موتور قرار دارد؛ فناوری‌ای که هدف آن کاهش چشمگیر زمان سفر و در عین حال حمل بارهای سنگین‌تر است.

سفری سریع‌تر از گذشته

پیشرانش هسته‌ای با استفاده از یک راکتور هسته‌ای، مایع پیشران را تا دماهای بسیار بالا گرم می‌کند و آن را به گاز تبدیل می‌سازد که از طریق نازل خارج شده و نیروی رانش تولید می‌کند. مفهوم موتور تازه‌توسعه‌یافته که «موشک حرارتی هسته‌ای گریز از مرکز» (CNTR) نام دارد، از اورانیوم مایع برای گرم کردن مستقیم پیشران استفاده می‌کند. بنا بر پژوهشی که در مجله Acta Astronautica منتشر شده است، این موتور نویدبخش کارآمدی بیشتر نسبت به موشک‌های شیمیایی متداول و حتی دیگر موتورهای پیشرانش هسته‌ای است.

اگر این فناوری موفقیت‌آمیز باشد، CNTR می‌تواند به فضاپیماهای آینده اجازه دهد با مصرف سوخت کمتر مسافت‌های دورتری را طی کنند. موتورهای شیمیایی معمولی حدود ۴۵۰ ثانیه رانش از مقدار معینی پیشران تولید می‌کنند؛ معیاری که «ضربه ویژه» نامیده می‌شود. موتورهای پیشرانش هسته‌ای می‌توانند به حدود ۹۰۰ ثانیه برسند و CNTR احتمالاً قادر است این عدد را از این هم بالاتر ببرد.

«برای مثال، شما می‌توانید یک سفر ایمن یک‌طرفه به مریخ را تنها در شش ماه انجام دهید، در حالی که همین مأموریت با روش‌های فعلی یک سال طول می‌کشد.» این را اسپنسر کریستین، دانشجوی دکترای دانشگاه ایالتی اوهایو و سرپرست ساخت نمونه‌ی اولیه CNTR، در بیانیه‌ای اعلام کرده است. او افزود: «بسته به این‌که این فناوری چقدر خوب عمل کند، نمونه‌ی اولیه موتور CNTR ما را به سوی آینده سوق می‌دهد.»

مسیرهای سریع‌تر و گزینه‌های بیشتر برای سوخت

CNTR نه‌تنها وعده‌ی سرعت بالاتر می‌دهد، بلکه می‌تواند از انواع مختلف پیشران مانند آمونیاک، متان، هیدرازین یا پروپان نیز استفاده کند؛ موادی که در سیارک‌ها یا دیگر اجرام فضایی یافت می‌شوند.

البته این مفهوم هنوز در مراحل ابتدایی است و پیش از آن‌که CNTR بتواند در مأموریت‌های مریخ به کار رود، چند چالش مهندسی باید حل شود. مهندسان در تلاش‌اند اطمینان یابند که روشن‌سازی، خاموش‌سازی و عملکرد موتور باعث ناپایداری نمی‌شود و هم‌زمان روش‌هایی برای کاهش هدررفت اورانیوم مایع پیدا کنند.

«ما درک بسیار خوبی از فیزیک طراحی خود داریم، اما همچنان چالش‌های فنی وجود دارد که باید بر آن‌ها غلبه کنیم.» این را دین وانگ، دانشیار مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه ایالتی اوهایو و عضو ارشد پروژه CNTR، در بیانیه‌ای اعلام کرد. او افزود: «باید پیشرانش هسته‌ای فضایی را در آینده به‌عنوان یک اولویت ثابت نگه داریم تا این فناوری فرصت کافی برای بلوغ پیدا کند.»