NASA và Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng Hoa Kỳ (DARPA) đang hợp tác trong một dự án đột phá để chứng minh một loại động cơ tên lửa mới có thể cho phép các nhiệm vụ đến sao Hỏa và các điểm đến khác trong hệ mặt trời nhanh hơn và hiệu quả hơn.
Xem thêm: Tàu thăm dò DART của NASA đã va chạm và tách thành công 37 tảng đá ra khỏi tiểu hành tinh Dimorphos.
Dự án, được gọi là DRACO (“Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations”), nhằm mục đích thử nghiệm động cơ đẩy nhiệt hạt nhân (NTP) trong quỹ đạo vào năm 2027. Động cơ sẽ sử dụng một lò phản ứng hạt nhân nhỏ để làm nóng khí hydro và phun ra qua một vòi phun, tạo ra lực đẩy. Công nghệ này có khả năng tăng gấp đôi hoặc gấp ba năng lực tải và giảm thời gian di chuyển so với tên lửa hóa học thông thường.
Lịch sử của Động cơ tên lửa Đẩy Nhiệt Hạt Nhân
Ý tưởng sử dụng năng lượng hạt nhân để cung cấp năng lượng cho tên lửa không phải là mới. Trên thực tế, NASA đã có một chương trình có tên NERVA (“Động cơ Hạt nhân cho Ứng dụng Phương tiện Tên lửa”) trong những năm 1960 và 1970, đã phát triển và thử nghiệm một số động cơ NTP trên mặt đất.
Chương trình đã bị hủy bỏ vào năm 1972, chủ yếu do hạn chế ngân sách và thiếu sự hỗ trợ chính trị. Tuy nhiên, NASA không bao giờ từ bỏ khái niệm này, vì họ nhận ra những lợi ích của NTP cho việc khám phá không gian sâu. Trong những năm gần đây, NASA đã phục hồi quan tâm của mình đối với NTP, đặc biệt là cho các nhiệm vụ con người đến sao Hỏa, đây là một trong những mục tiêu lâu dài của cơ quan.
NASA ước tính rằng NTP có thể rút ngắn chuyến đi đến sao Hỏa từ sáu tháng xuống còn bốn tháng, giảm thiểu việc tiếp xúc của các phi hành gia với bức xạ vũ trụ và vi trọng lực. NTP cũng có thể cho phép các cửa sổ phóng linh hoạt hơn và thiết kế nhiệm vụ, cũng như cung cấp thêm năng lượng và khả năng cơ động cho các hoạt động quỹ đạo.
Dự án DRACO
Vào năm 2021, DARPA đã khởi động chương trình DRACO, với mục tiêu là chứng minh động cơ NTP trong không gian lần đầu tiên. DARPA là một cơ quan của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ phát triển các công nghệ mới nổi cho các ứng dụng quân sự.
Lợi ích của DARPA đối với NTP bắt nguồn từ tầm nhìn của họ về việc tạo ra các tàu vũ trụ nhanh nhẹn và phản ứng nhanh có thể hoạt động trong không gian, khu vực giữa Trái đất và Mặt trăng, nơi các đối thủ tiềm tàng có thể gây ra mối đe dọa cho tài sản và lợi ích của Hoa Kỳ.
DARPA đã chọn Lockheed Martin, một công ty hàng không vũ trụ và quốc phòng hàng đầu, để thiết kế, phát triển và chế tạo tàu vũ trụ DRACO và động cơ NTP của nó. Lockheed Martin đang hợp tác với BWX Technologies, một công ty công nghệ hạt nhân, để cung cấp lò phản ứng hạt nhân và nhiên liệu HALEU cho động cơ.
HALEU là viết tắt của uranium có hàm lượng cao thấp, là uranium được làm giàu từ 5% đến 20% của đồng vị urani-235. HALEU được coi là an toàn hơn và ít có khả năng lây lan hơn uranium được làm giàu cao (HEU), có hơn 20% urani-235 và được sử dụng trong một số lò phản ứng nghiên cứu và vũ khí hạt nhân.
Sứ mệnh DRACO
Tàu vũ trụ DRACO sẽ được phóng lên quỹ đạo Trái đất thấp bằng một tên lửa thông thường, nơi nó sẽ trải qua một số kiểm tra và thử nghiệm trước khi kích hoạt động cơ NTP của nó.
Động cơ sẽ sử dụng các máy bơm điện để lưu thông hydro lỏng qua lõi lò phản ứng, nơi nó sẽ được nung nóng bằng phản ứng phân hạch lên trên 2.000 độ C. Khí hydro nóng sau đó sẽ được phun ra qua một vòi phun với tốc độ cao, tạo ra lực đẩy.
Tàu vũ trụ sẽ quỹ đạo Trái đất trong vài tháng, thử nghiệm hiệu suất và độ tin cậy của động cơ NTP trong các điều kiện khác nhau. Nhiệm vụ cũng sẽ chứng minh khả năng của tàu vũ