Program DARPA DRACO do stworzenia statku kosmicznego z silnikiem jądrowym
Statek kosmiczny DRACO na orbicie - na razie tylko w umyśle artysty
Agencja Zaawansowanego Rozwoju DARPA wraz z szeregiem organizacji zewnętrznych rozpoczyna wstępny projekt w ramach programu DRACO. Jego celem jest stworzenie obiecującego statku kosmicznego z jądrowym silnikiem rakietowym. Za pomocą takiego sprzętu armia będzie mogła uzyskać zasadniczo nowe możliwości o charakterze logistycznym i innym.
Nowe wyzwania
Pentagon pracuje obecnie nad koncepcją „szybkiego manewru w przestrzeni między Ziemią a Księżycem”. Proponowane są kompleksy i systemy do różnych celów, zdolne do szybkiego wyniesienia niezbędnego ładunku na orbitę i rozwiązania niektórych pojawiających się problemów. Jednocześnie na charakterystykę rakiety nośnej i statku z ładunkiem nakładane są specjalne wymagania. To właśnie ten ostatni proponuje się rozwijać w ramach nowego programu.
Program nosił nazwę DRACO - Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations („Rakieta demonstracyjna do elastycznych operacji na orbicie Księżyca”). Jak wynika z tej nazwy, podczas gdy mówimy o kompleksie demonstracyjnym technologii rakietowych i kosmicznych. Pierwszy start rakiety i okrętu nowego typu ma nastąpić nie później niż w 2025 roku.
Kluczową kwestią programu DARPA jest wybór układu napędowego. DARPA uważa, że nowoczesne chemiczne i zaawansowane elektryczne silniki rakietowe mają niekorzystny stosunek kluczowych cech i dlatego nie nadają się dobrze do użycia w „szybkim manewrze”.
Wyjściem z tej sytuacji powinien być jądrowy silnik rakietowy (NRE), oznaczony jako Nuclear Thermal Propulsion (NTP). Specjalnie dla DRACO proponuje się opracowanie takiego silnika o zadanym poziomie wydajności. Zakłada się, że NRE o dużej mocy właściwej i dużej sprawności nada statkowi niezbędne właściwości.
W kilku etapach
Poszukiwania przyszłych uczestników projektu rozpoczęły się w zeszłym roku. Poinformowano o zbliżającym się podpisaniu umów z dużymi organizacjami z dużym doświadczeniem w dziedzinie rakiet i kosmosu. Nie wykluczono możliwości przyciągnięcia małych organizacji z niezbędnymi kompetencjami. W ostatnim czasie proces poszukiwań zakończył się podpisaniem umów z wykonawcami.
12 kwietnia DARPA ogłosiła rozpoczęcie prac projektowych DRACO i wybór wykonawców. Rozwój nowych technologii i jednostek będą prowadzone przez General Atomics, Gryphon Technologies, Blue Origins i Lockheed Martin. Przydzielane są im różnego rodzaju zadania, m.in. dość skomplikowane.
Wcześniej informowano, że program DRACO będzie podzielony na kilka etapów, z których każdy będzie rozwiązywał własne problemy. Pierwszy z nich, rozpoczynający się właśnie teraz, potrwa 18 miesięcy i zakończy się jesienią przyszłego roku.
Podzielony jest on na dwa główne obszary, podczas których rozwiązywane będą różnorodne zadania. Celem projektu Track A jest stworzenie definicji ogólnego wyglądu układu napędowego opartego na NTP, a następnie opracowanie wstępnego projektu. Wykonawcą Ścieżki A jest General Atomics. Główne elementy reaktora opracuje firma Gryphon Technologies.
Blue Origin i Lockheed Martin będą pracować równolegle nad ścieżką B. Muszą opracować dwa projekty statków kosmicznych. Jako pierwsi wykonali tzw. próbka demonstracyjna Demonstration System (DS), przeznaczona do testów. Następnie na jego podstawie stworzą produkt Systemu Operacyjnego (OS) przeznaczony do pełnej eksploatacji.
Należy zauważyć, że projekty DS i OS nie są głównymi składnikami programu. W najbliższej przyszłości nacisk zostanie położony na system napędu jądrowego NTP. Konieczne jest znalezienie niezbędnych technologii i sformułowanie głównych cech jego projektu. Ponadto DARPA i kontrahenci będą musieli rozwiązać kwestie bezpieczeństwa.
DARPA zapowiada już kolejne fazy programu, ale bez wdawania się w szczegóły. Do jesieni przyszłego roku powstanie wygląd systemu rakietowo-kosmicznego, po czym rozpocznie się rozwój pełnoprawnego projektu. Pierwsze uruchomienie planowane jest na 2025 rok. Z oczywistych względów twórcy DRACO nie mogą jeszcze ujawnić wszystkich aspektów technicznych projektu.
Obiecujące technologie
Dostępne dane na temat projektu DRACO pozwalają sobie wyobrazić, jaki będzie nowy amerykański system rakietowo-kosmiczny – i dlaczego cieszy się on dużym zainteresowaniem reprezentowanego przez DARPA Pentagonu. Taki system obejmowałby pojazd nośny, prawdopodobnie jeden z istniejących typów, oraz specjalny statek kosmiczny o nowej konstrukcji.
Jedna z koncepcji statku kosmicznego z silnikiem jądrowym
DRACO użyje „tradycyjnej” rakiety nośnej LRE napędzanej chemikaliami, aby wystartować i wejść na orbitę projektową. Pomimo wszystkich zalet i środków ostrożności, NRE jest zbyt niebezpieczny, aby można go było używać w atmosferze ziemskiej. Statek będzie mógł uruchomić własny silnik tylko w przestrzeni kosmicznej.
Gryphon Technologies oferuje najnowocześniejszą konstrukcję NRE opartą na dobrze znanej koncepcji silnika na gazową ciecz roboczą. W takim silniku wodór musi dostać się do rdzenia, otrzymać energię cieplną i wydostać się przez dyszę, tworząc ciąg. Zasada ta była już stosowana w projektach pilotażowych z przeszłości, aw nowym projekcie planowane jest zastosowanie nowoczesnych rozwiązań w zakresie konstrukcji i technologii.
Dzięki zastosowaniu JRD planuje się uzyskanie kilku głównych korzyści. Silnik jądrowy jest znacznie bardziej kompaktowy i lżejszy niż elektrownia na paliwo ciekłe o tej samej charakterystyce ciągu, a także nie potrzebuje dużych zbiorników na paliwo i utleniacz. Wykorzystanie energii atomowej zapewnia znaczące korzyści we wszystkich głównych cechach. Jednak NRE jest skomplikowany i kosztowny w produkcji, a jego stosowanie wiąże się z szeregiem istotnych ograniczeń. Wypadek ze zniszczeniem rdzenia grozi najpoważniejszymi konsekwencjami.
Pytania na przyszłość
DARPA i Pentagon wskazują, że system rakietowo-kosmiczny DRACO będzie wykorzystywany do różnych operacji w kosmosie na orbicie Księżyca. DRACO będzie się różnić od istniejących statków kosmicznych większą elastycznością i efektywnością użytkowania. Jednocześnie wojsko amerykańskie nie wymienia konkretnych zadań, jakie staną przed takim systemem.
Niewykluczone, że lista przyszłych zadań nowego statku w NRE nie została jeszcze ustalona, a zadania dla niego będą poszukiwane na kolejnych etapach programu. Nie można jednak wykluczyć, że Pentagon ma już najpoważniejsze plany tego rozwoju, ale nie uważa za konieczne ich ujawniania.
Zainteresowanie systemami NRE wykazuje też NASA – mogą one przydać się do pozamilitarnej eksploracji kosmosu. Oczekuje się, że system taki jak DRACO ułatwi misje naukowe, takie jak loty na Księżyc czy Marsa. W tym drugim przypadku, według obliczeń, silnik jądrowy skróci czas lotu o połowę.
Jednak jest jeszcze za wcześnie, aby Pentagon i NASA planowały praktyczne wykorzystanie obiecującego systemu rakietowo-kosmicznego. W najbliższych latach DARPA wraz z zespołem organizacji kontraktujących skupi się na stworzeniu bazy teoretycznej i technologicznej oraz projektowaniu nowych produktów. Jeśli program DRACO nie napotka poważnych problemów, to pierwszy lot testowy będzie mógł zostać przeprowadzony w 2025 roku - i dopiero do tego czasu będą jasne realne perspektywy projektu w jego obecnym kształcie.
informacja