Η αντίστροφη μέτρηση για την πρώτη επανδρωμένη αποστολή στον Άρη έχει αρχίσει, με τη NASA να στοχεύει στη δεκαετία του 2030. Ωστόσο, υπάρχει ένα τεράστιο εμπόδιο που δεν αφορά μόνο την τεχνολογία, αλλά την ίδια την ανθρώπινη βιολογία: ο χρόνος. Με τα σημερινά δεδομένα της χημικής πρόωσης, το ταξίδι διαρκεί μήνες, εκθέτοντας τους αστροναύτες σε επικίνδυνη κοσμική ακτινοβολία και τις συνέπειες της μικροβαρύτητας.
Η λύση φαίνεται να έρχεται από τα εργαστήρια του MIT, όπου ο ερευνητής Taylor Hampson επιχειρεί να ξεκλειδώσει τα μυστικά της Πυρηνικής Θερμικής Πρόωσης (Nuclear Thermal Propulsion - NTP). Η έρευνά του δεν υπόσχεται απλώς ταχύτητα, αλλά την επιβίωση των μελλοντικών εξερευνητών.
Το τέλος της χημικής εποχής;
«Το να πάμε στο Φεγγάρι ήταν ένα πράγμα. Ο Άρης είναι κάτι τελείως διαφορετικό», αναφέρει χαρακτηριστικά ο Hampson, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Πυρηνικής Επιστήμης και Μηχανικής (NSE) του MIT. Η απόσταση που μας χωρίζει από τον Κόκκινο Πλανήτη κυμαίνεται από 53 έως 400 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Τα συστήματα που μας πήγαν στον δορυφόρο μας απλά δεν επαρκούν.
Εδώ εισέρχεται η Πυρηνική Θερμική Πρόωση. Σε αντίθεση με τους χημικούς πυραύλους που καίνε καύσιμα για να παράγουν ώση, ένας κινητήρας NTP χρησιμοποιεί έναν πυρηνικό αντιδραστήρα για να θερμάνει ένα προωθητικό αέριο, όπως το υδρογόνο, σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Το αέριο εκτονώνεται μέσω ενός ακροφυσίου, δημιουργώντας ώση.
Το αποτέλεσμα; Διπλάσια ή και μεγαλύτερη απόδοση σε σχέση με τους καλύτερους χημικούς πυραύλους που διαθέτουμε σήμερα. «Θέλεις να φτάσεις τους αστροναύτες εκεί γρηγορότερα. Αυτό είναι το ισχυρότερο κίνητρο για την πυρηνική πρόωση», εξηγεί ο Hampson.
Ο κώδικας που αντικαθιστά τις εκρήξεις
Το μεγάλο πρόβλημα με τους πυρηνικούς πυραύλους είναι πως δεν μπορείς εύκολα να τους δοκιμάσεις στη Γη. Το κόστος είναι απαγορευτικό, οι περιβαλλοντικοί κανονισμοί αυστηροί και οι κίνδυνοι τεράστιοι. Επομένως, πώς σχεδιάζεις κάτι που δεν μπορείς να ανάψεις για να δεις αν λειτουργεί;
Η απάντηση βρίσκεται στην προσομοίωση. Ο Hampson αναπτύσσει εξειδικευμένο κώδικα για να μοντελοποιήσει τη συμπεριφορά του κινητήρα, εστιάζοντας στο πιο κρίσιμο και επικίνδυνο στάδιο: την εκκίνηση.
«Με την NTP, ο κινητήρας δεν ανάβει και σβήνει απλά, όπως ένας κινητήρας καύσης», σημειώνει ο ερευνητής. Η ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας κατά την εκκίνηση μπορεί να προκαλέσει αστοχία υλικών. Ακόμη και μετά το σβήσιμο, ο αντιδραστήρας συνεχίζει να παράγει θερμότητα λόγω της ραδιενεργού διάσπασης, απαιτώντας συνεχή ψύξη.
Ο Hampson δημιουργεί μοντέλα που προσομοιώνουν ολόκληρο το σύστημα – από τις δεξαμενές και τις αντλίες μέχρι τον πυρήνα του αντιδραστήρα. Στόχος είναι να κατανοήσει πώς αλληλεπιδρούν τα θερμοδυναμικά φαινόμενα με τα νετρονικά (τη συμπεριφορά των νετρονίων στον αντιδραστήρα) χωρίς να χρειαστεί να κατασκευαστεί φυσικό πρωτότυπο σε αυτό το στάδιο.
Μια «φουτουριστική» πραγματικότητα
Η δουλειά του Hampson δεν είναι θεωρητική άσκηση. Συνδέεται άμεσα με τα σχέδια της NASA και προγράμματα όπως το DRACO, που στοχεύουν στην επίδειξη πυρηνικής πρόωσης στο Διάστημα μέχρι το 2027. Η ικανότητα να προβλέψουμε με ακρίβεια τη συμπεριφορά αυτών των κινητήρων μέσω υπολογιστικών μοντέλων είναι το «κλειδί» για να λάβουν το πράσινο φως οι αποστολές.
Ο ίδιος ο ερευνητής, έχοντας περάσει από εταιρείες όπως η Blue Origin, βλέπει την πυρηνική πρόωση ως το επόμενο λογικό βήμα. «Η πυρηνική πρόωση είναι από μόνη της προηγμένη, και εγώ δουλεύω σε αυτό που έρχεται μετά. Είναι σχεδόν φουτουριστικό», δηλώνει.
Καθώς η ανθρωπότητα κοιτάζει προς τα άστρα, η έρευνα στο MIT αποδεικνύει ότι ο δρόμος για τον Άρη δεν περνάει μόνο μέσα από γιγαντιαία εργοστάσια κατασκευής πυραύλων, αλλά και μέσα από οθόνες υπολογιστών που τρέχουν πολύπλοκους αλγόριθμους, εξασφαλίζοντας ότι όταν ανάψουν τελικά οι μηχανές, θα μας πάνε στον προορισμό μας με ασφάλεια.
