مهندسان دانشگاه ایالتی اوهایو در حال توسعه روشی نوین برای تأمین انرژی موتورهای موشکی هستند که از اورانیوم مایع برای ایجاد نوعی پیشران هستهای سریعتر و کارآمدتر استفاده میکند؛ روشی که میتواند سفرهای رفت و برگشت به مریخ را در کمتر از یک سال ممکن سازد.
ناسا و شرکای خصوصیاش تمرکز خود را بر ماه و مریخ قرار دادهاند و در تلاشاند تا حضور دائمی انسان را در اجرام آسمانی دوردست برقرار کنند. آینده سفرهای فضایی به ساخت موتورهایی وابسته است که بتوانند فضاپیماها را با سرعت بیشتر و به مسافتهای دورتر هدایت کنند. در حال حاضر، پیشران حرارتی هستهای در صدر فناوریهای نوین موتورهای فضایی قرار دارد که هدف آن کاهش چشمگیر زمان سفر و امکان حمل بارهای سنگینتر است.
در این فناوری، یک راکتور هستهای برای گرم کردن پیشران مایع تا دماهای بسیار بالا استفاده میشود. این پیشران سپس به گاز تبدیل شده و از طریق نازل خارج میشود تا نیروی رانش ایجاد کند. مفهوم جدید موتور با نام «راکت حرارتی هستهای گریز از مرکز» (CNTR)، از اورانیوم مایع برای گرم کردن مستقیم پیشران استفاده میکند. این روش، طبق پژوهشی منتشرشده در نشریه Acta Astronautica، نسبت به موتورهای شیمیایی سنتی و حتی سایر موتورهای هستهای، بازدهی بیشتری دارد.
در صورت موفقیت، CNTR میتواند امکان سفرهای طولانیتر با مصرف سوخت کمتر را فراهم کند. موتورهای شیمیایی سنتی حدود ۴۵۰ ثانیه رانش از مقدار مشخصی پیشران تولید میکنند؛ معیاری که به آن «ضربه ویژه» گفته میشود. موتورهای هستهای میتوانند به حدود ۹۰۰ ثانیه برسند و CNTR ممکن است این عدد را حتی بیشتر افزایش دهد.
اسپنسر کریستین، دانشجوی دکترای دانشگاه اوهایو و مسئول ساخت نمونه اولیه CNTR، در بیانیهای اعلام کرد: «برای مثال، میتوان سفری ایمن و یکطرفه به مریخ را در شش ماه انجام داد، در حالی که همین مأموریت با روشهای فعلی یک سال طول میکشد. بسته به عملکرد آن، موتور نمونه CNTR ما را به سوی آینده سوق میدهد.»
این موتور علاوه بر سرعت بیشتر، قابلیت استفاده از انواع مختلفی از پیشرانها مانند آمونیاک، متان، هیدرازین یا پروپان را دارد که میتوان آنها را در سیارکها یا اجرام دیگر فضایی یافت.
با این حال، این مفهوم هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد و چالشهای مهندسی متعددی باید پیش از اجرای مأموریتهای مریخی برطرف شوند. مهندسان در حال بررسی نحوه راهاندازی، خاموشسازی و عملکرد پایدار موتور هستند و همچنین به دنبال راههایی برای کاهش اتلاف اورانیوم مایع میگردند.
دین وانگ، استاد مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه اوهایو و عضو ارشد پروژه CNTR، در بیانیهای گفت: «درک بسیار خوبی از فیزیک طراحی خود داریم، اما هنوز چالشهای فنی وجود دارد که باید بر آنها غلبه کنیم. باید پیشران هستهای فضایی را به عنوان اولویتی پایدار حفظ کنیم تا این فناوری فرصت رشد و بلوغ پیدا کند.»
