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Nachdem sie sich Anfang des Jahres mit der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) zusammengetan hatten, um ein nukleares Raketentriebwerk zu entwickeln, teilten Beamte der beiden Agenturen, des Hauptauftragnehmers Lockheed Martin und BWXT Technologies, wichtige Details über den Kernreaktor mit, der auf einem fliegen wird Rakete ins All. Dieser Reaktor ist Teil des DRACO-Programms der beiden Agenturen, das eine kernreaktorbasierte Rakete im Weltraum testen wird. Unter DRACO ist die NASA für die Entwicklung des Kerntriebwerks verantwortlich, während DARPA für andere Aspekte der Mission verantwortlich sein wird.
NASA und DARPA versichern, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit des nuklearen Raketentriebwerks gering ist und die geltenden Vorschriften eingehalten werden
NASA und DARPA hatten sich im Januar im Rahmen einer Ankündigung zusammengetan, die einen Testflug für eine Atomrakete im Jahr 2027 plante. Diese Rakete wird einen kleinen Reaktor und Wasserstoff nutzen, um diesen zu erhitzen und Schub zu erzeugen. Die Vereinbarung mit dem Namen Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO) sieht vor, dass die NASA die Triebwerks- und Raketenentwicklung leitet, während DARPA für ein experimentelles nuklear-thermisches Raketenfahrzeug (X-NTRV) verantwortlich sein wird.
Das Paar wählte Lockheed Martin als Hauptauftragnehmer für das Fahrzeug und seinen Motor, der Uran zur Demonstration des Antriebs verwenden wird. Der NASA-Portfoliomanager für Nukleartechnologien, Dr. Steve Calomino, erklärte, dass die wichtigsten Aspekte der DRACO-Mission darin bestehen werden, die komplexe Turbomaschinenausrüstung des Triebwerks zu testen, die Leistung des Reaktors zu verstehen, die Leistung des Triebwerks zu manipulieren, um es hochzufahren, neu zu starten und zu drosseln Es. Ziel des Tests ist es, Daten zu sammeln, um die Modelle der NASA am Boden zu überprüfen. Diese Modelle werden der Raumfahrtbehörde die „technische Grundlage“ liefern, um zu verstehen, welche Rolle Atomantriebe und Raketen bei einer Reise zum Mars spielen können.
Eine wesentliche Einschränkung des DRACO-Tests ist die Wahl von Wasserstoff als Brennstoff. Während herkömmliche Raketentriebwerke flüssigen Sauerstoff als Oxidationsmittel verwenden, um einen Treibstoff wie Kerosin zu verbrennen, nutzt das Kernkraftwerk die Wärme eines Reaktors, um kryogenen Wasserstoff auf hohe Temperaturen zu erhitzen. Aus diesem Grund ist Wasserstoff der limitierende Faktor für den Test, da die Leistung der DRACO-Rakete durch die Zeit begrenzt wird, die DARPA und NASA den Wasserstoff im Orbit kühl halten können. Allerdings bietet die Masse von Wasserstoff auch erhebliche Vorteile, da er eine geringere Dichte als herkömmliche Raketentreibstoffe aufweist. Für die DARPA-Rakete umfasst der Test zweitausend Kilogramm Wasserstoff und einhundert Kilogramm Uran.
Daten sind eine wichtige Ressource für die NASA, da sie es der Agentur und dem Verteidigungsministerium ermöglichen, eine Investition zu rechtfertigen, um den Reaktor heiß genug zu machen, um zuverlässige Daten zu sammeln. Die DRACO-Programmmanagerin der DARPA, Dr. Tabitha Dodson, teilte mit, dass das NERVA-Atomraketenprogramm der NASA Ende des 20. Jahrhunderts recht weit fortgeschritten war und drei Reaktoren pro Jahr herstellte, nachdem das Triebwerk bereits am Boden getestet worden war.
Die DARPA ist ziemlich zuversichtlich, dass das Kerntriebwerk vor dem Start sicher am Boden bleiben wird. Dies spiegelt sich in den Ansichten der NASA wider, wobei Dr. Calomino die mit dem Flug und der Wahl des Treibstoffs verbundenen Risiken ausführlich erläutert:
Wir haben Radioisotopensysteme erwähnt. Ich möchte klarstellen, dass Spaltsysteme keine Radioisotopensysteme sind. Sie sind sehr, sehr unterschiedlich. Radioisotopensysteme sind von dem Zeitpunkt an, an dem sie für den Einsatz in einem Stromgenerator vorbereitet werden, bis zu dem Zeitpunkt, an dem sie in die Nutzlast eingebaut werden und auf der Startrampe stehen, radioaktiv. Wissen Sie, Plutonium ist im Grunde genommen ein radioaktives Material. Uran 235 ist, ohne dass es gespalten wurde und tatsächlich von radioaktiven Produkten umgeben ist, grundsätzlich ein Metall. Es ist sicher, in der Umgebung zu arbeiten, es ist sicher, sich in der Nähe aufzuhalten, es sind keine Schutzmaßnahmen erforderlich, die für Plutonium erforderlich sind. Wenn Ihnen während des Starts oder auf der Startrampe selbst ein Missgeschick passiert, sind die möglicherweise dadurch erzeugten Trümmer nicht schlimmer als die Trümmer, die von den Turbomaschinen erzeugt würden und bei einem solchen Unfall ebenfalls verstreut werden könnten woanders platziert. Es ist nur so, dass es zu diesem Zeitpunkt kein radioaktives Material ist.
Ich denke, wir haben über eines der Hauptrisiken oder ein anderes großes Risiko gesprochen. Eines der Hauptrisiken, mit denen wir uns befassen und die wir sorgfältig prüfen, besteht darin, dass der Reaktor tatsächlich in Wasser untergeht. Wir nennen es ein Wasserimmersionsereignis, bei dem man die Kritikalität des Reaktors tatsächlich erhöhen kann, und er könnte, wenn er nicht daran gehindert würde, aktiv werden. Aber ich denke, Joe hat ziemlich detailliert mit denen gesprochen, und wir haben Möglichkeiten, Giftleitungen und Giftsysteme einzurichten, um sicherzustellen, dass dieses Ereignis, falls es eintreten sollte, immer noch unter der Schwelle eines Reaktors liegen könnte eine Gefahr für die Biosphäre oder ein anderes Expositionsereignis auf der Erde.
Dr. Dodson sprach über die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses und kommentierte:
Ich wollte hier noch etwas hinzufügen. Also erwähnte Anthony ein Unfallszenario, das wir für nahezu unmöglich halten. Die Möglichkeit ist so gering. Natürlich müssen wir bei Unfällen alle möglichen Möglichkeiten berücksichtigen. Daher ist die Idee, dass sich der Reaktor beispielsweise selbst einschalten könnte, wenn er ins Wasser fällt, in vielen Fällen erfunden.
. . . Die Wahrscheinlichkeiten sind sehr gering und selbst im Falle eines Unfalls wäre die radiologische Freisetzung in die Bevölkerung enorm gering. Und dies steht im Einklang mit NSPM-20, das bereits im Telefonat erwähnt wurde. Es gibt also eine Tabelle, die besagt, dass Sie mit dem Start beginnen können, solange Sie im Hinblick auf die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls oder einer extrem winzigen Freisetzung in die Öffentlichkeit nahezu unmöglich sind, Sie sich also im Grunde genommen in der Hintergrundstrahlung befinden. DRACO hat also bereits alle unsere vorläufigen Analysen über das gesamte Spektrum möglicher Unfälle durchgeführt und festgestellt, dass wir bei der niedrigen Wahrscheinlichkeit ganz unten und bei der winzigen Freisetzungsmenge ganz unten liegen.
Der Motor selbst verwendet einen Standard-Expander-Zyklus, der es wahrscheinlich macht, dass der Wasserstoff zunächst erhitzt und dann zum Antrieb der Turbomaschinen verwendet wird. Die NASA strebt einen spezifischen Wirkungsgrad (isp) von 800 bis 900 Sekunden an und Dr. Calomino erklärte, dass die Erzeugung von Schub das Erhitzen von Wasserstoff bei 20 Kelvin auf 2.700 Grad in einer Sekunde und die anschließende Expansion des erhitzten Wasserstoffs aus der Triebwerksdüse erfordert. Die NASA hat die Kosten für Tests am Boden untersucht und festgestellt, dass diese höher sind als die Kosten für die Durchführung des Tests im Weltraum. Die Hauptkostentreiber sind das Auffangen der Motorabgase und die Notwendigkeit sicherzustellen, dass Spaltprodukte nicht in die Atmosphäre gelangen.
Dies lässt sich zwar vor Ort erreichen, kostet aber zu viel Geld und Zeit; Laut dem NASA-Portfoliomanager sind jedoch Bodentests erforderlich, wenn die Agentur Fracht und Menschen mit einem Atomantrieb zum Mars transportieren will.
Die Umlaufbahn für den Test kann zwischen 700 und 2.000 Kilometern liegen, und der Hersteller des Reaktors, BWXT, erklärte, dass das Unternehmen die Fähigkeit bewiesen habe, die Materialien und Komponenten für den Reaktor herzustellen.