نظر: مسابقه فضایی 2.0 باید هسته‌ای شود
ستون «فراسوی زمین» کریس یانگ به تعامل فناوری فضایی و سیاست می‌پردازد، و تفسیرهای اندیشمندانه‌ای درباره آخرین پیشرفت‌ها و تحولات نظارتی در این بخش ارائه می‌دهد.
از دهه ۱۹۵۰، موشک‌های هسته‌ای وعده تغییرات عظیمی در سفرهای فضایی داده‌اند.
اکنون، با همکاری ناسا، دارپا و لاکهید مارتین، ما در آستانه پرتاب اولین فضاپیمای هسته‌ای برای آزمایش به مدار قرار داریم. پروژه دراکو آنها تا حدود سال ۲۰۲۷ یک موشک گرمایی هسته‌ای (NTR) را به مدار پرتاب خواهد کرد.
چرا انرژی هسته‌ای برای اکتشافات فضایی اینقدر مهم است؟ گزارش‌های اخیر به سرعت افزایش رقابت فضایی بین آمریکا و چین اشاره کرده‌اند. این فناوری نه تنها در رقابت فضایی بین دو کشور حیاتی است، بلکه می‌تواند کلیدی برای استعمار منظومه شمسی و گسترش حضور انسان در فضا باشد.
تاریخچه‌ای کوتاه از موشک‌های هسته‌ای
در سال ۱۹۵۵، آزمایشگاه ملی لوس آلاموس به عنوان بخشی از پروژه روور شروع به توسعه موتورهای حرارتی هسته‌ای کرد. اولین موتور موشک هسته‌ای تجربی دنیا، KIWI-A، در سال ۱۹۵۹ آزمایش شد.
برنامه NERVA ناسا این کار را بین سال‌های ۱۹۶۱ و ۱۹۷۳ ادامه داد. NERVA موتوری قوی‌تر از موتورهای شیمیایی موجود برای مأموریت‌های آپولو ایجاد کرد. اگرچه برنامه NERVA بسیار امیدوارکننده بود، اما به دلیل کاهش بودجه و تمرکز روی برنامه شاتل فضایی متوقف شد.
این بدان معناست که هیچ سیستم پیشرانشی حرارتی هسته‌ای تاکنون آزمایش نشده است. اما ناسا و دارپا اخیراً قرارداد ۴۹۹ میلیون دلاری با لاکهید مارتین امضا کرده‌اند تا موشک نمایشگر عملیات هسته‌ای چابک (DRACO) را بسازند.
موشک DRACO حدود ۴۹ فوت طول و ۱۷.۷ فوت قطر خواهد داشت، که اجازه می‌دهد روی یکی از موشک‌های جدید Vulcan Centaur پرتاب شود.
شرکت‌های دیگر، از جمله Ad Astra، رویکرد متفاوتی دارند. Ad Astra که توسط فضانورد سابق ناسا فرانکلین چنگ دیاز تأسیس شده، یک موتور الکتریکی هسته‌ای به نام VASIMR را توسعه می‌دهد. این شرکت ادعا می‌کند که این موتورها می‌توانند در آینده فضاپیماها را در تنها ۴۵ روز به مریخ برسانند. به عنوان یک مقایسه، ناسا تخمین می‌زند که فضاپیماهای با موتورهای شیمیایی موجود برای رسیدن به مریخ حدود ۶-۷ ماه زمان نیاز دارند.
چرا اکنون یک موشک هسته‌ای بسازیم؟
اگر فضاپیماهای هسته‌ای ایده خوبی هستند، چرا تاکنون پرتاب نشده‌اند؟ این سوالی معتبر است. حقیقت این است که فضاپیماهای هسته‌ای همیشه ایده خوبی بوده‌اند، اما دو مشکل اساسی وجود داشته است.
اولین مشکل موضوع پول است. برنامه NERVA به دلیل کاهش بودجه ناسا متوقف شد و آنها مجبور بودند بر برنامه‌هایی تمرکز کنند که بازده سریعتری داشته باشند - در آن زمان، برنامه شاتل فضایی.
فرانکلین چنگ دیاز، بنیانگذار Ad Astra، در مصاحبه‌ای با Interesting Engineering در سال ۲۰۲۳ نیز به این مشکل اشاره کرد.
او گفت: «زمانبندی برای نمایش VASIMR در فضا کاملاً وابسته به سرمایه‌گذاری است. اکنون، برای آماده کردن این موتور برای پرواز، به چیزی در مقیاس ۱۵۰ میلیون دلار نیاز داریم. برای پرتاب آن به فضا، شاید به ۵۰-۶۰ میلیون دلار دیگر نیاز داشته باشیم.»
چنگ دیاز ادامه داد: «اگر این سرمایه‌گذاری تأمین شود، می‌توانیم این موتور را سه سال دیگر پرواز دهیم. تا آن زمان همه چیز به تدریج پیش خواهد رفت.»
مشکل دوم نظارتی است. پروژه‌هایی مانند NERVA ناسا نیاز به اورانیوم با غنای بالا، شبیه به درجه اسلحه داشتند. این مشکل ایجاد می‌کرد، زیرا در صورت شکست در پرتاب، مقدار زیادی اورانیوم روی مناطق وسیعی پراکنده می‌شد.
برای حل این مشکل، DRACO از نوع جدیدی از سوخت به نام اورانیوم با غنای کم (HALEU) استفاده خواهد کرد. این سوخت با مخلوط کردن اورانیوم با غنای بالا به درصد غنای زیر ۲۰ درصد ساخته می‌شود.
با وجود این مشکلات، آمریکا به دنبال یک مسابقه فضایی است. نوآوری سریع چین ممکن است محرک لازم برای پرواز موشک‌های هسته‌ای را فراهم کند. بر اساس گزارش اخیر Ars Technica، در آوریل ۲۰۲۱، ژنرال جیمز دیکینسون از فرماندهی فضایی آمریکا گفت که «پکن به دنبال برتری فضایی از طریق سیستم‌های حمله فضایی است.»
این گزارش به همین دلیل اشاره می‌کند که چرا ناسا و دارپا اولویت‌های خود را بر روی پروژه موشک هسته‌ای DRACO متمرکز کرده اند. با رقابت آمریکا و چین برای استعمار ماه، انتقال سریع به همسایه آسمانی ما از دیدگاه لجستیکی و دفاعی لازم خواهد بود.
پرواز به مریخ و فراتر از آن
بسیاری اصرار دارند که ابتدا باید زمین را بازسازی کنیم قبل از رفتن به مریخ. اما پول کافی برای انجام هر دو وجود دارد.
کارل ساگان، دانشمند معروف، یک بار اشاره کرد که این باور که ما فقط می‌توانیم یکی از این دو کار را انجام دهیم، یک اشتباه منطقی است که در آن امکان همزمان وقوع هر دو امر را نادیده می‌گیریم.
پروژه DRACO ناسا و دارپا می‌تواند دوره جدیدی را شروع کند که در آن موشک‌های هسته‌ای در نهایت بودجه‌ی لازم را نیز دریافت کنند.
مزایای پرواز سریع‌تر در فضا نمی‌تواند نادیده گرفته شود. اولین نکته، کاهش زمان سفر برای سلامتی فضانوردان مهم است؛ هرچه کمتر در فضای عمیق سفر کنند، کمتر به تابش کیهانی مضر دسترس پیدا می‌کنند.
هم‌ترازی مریخ-زمین نیز عامل بسیار مهمی است. اگر زمان سفر کوتاه‌تر باشد، فضانوردان ممکن است مجبور شوند طولانی‌تر در مریخ بمانند، زیرا احتمالاً عملیات خود را در زمان لازم برای شبیه‌سازی بعدی به پایان نمی‌رسانند. دو سیاره هر دو سال و دو ماه یکبار به نزدیک‌ترین نزدیکی خود می‌رسند.
اگر نیاز به هفت ماه باشد تا به مریخ برسیم، بخش بزرگی از این زمان را سفر اشغال می‌کند. موشک‌های هسته‌ای می‌توانند این زمان را نصف کنند. با توجه به این تفاوت‌ها، تغییر به موشک‌های هسته‌ای می‌تواند یک روز با تغییر از کالسکه با اسب به اتومبیل مقایسه شود. آنها می‌توانند نقش کلیدی در جامعه‌ای فضایی آینده داشته باشند.
در آن مصاحبه با IE سال گذشته، چنگ دیاز خلاصه کرد: «برای من، این یک چیز است که باید برای رفتن انسان‌ها به مریخ انجام شود. این تکلیفی است که انجام نشده است، باید نیم قرن پیش انجام می‌شد. اما هنوز دیر نیست.»
