अपने मिशनों की खोज में जो हमें चंद्रमा, मंगल और उससे आगे ले जाएगा, नासा अगली पीढ़ी के कई प्रणोदन अवधारणाओं की खोज कर रहा है। जबकि मौजूदा अवधारणाओं के अपने फायदे हैं - रासायनिक रॉकेट में उच्च ऊर्जा घनत्व होता है और आयन इंजन बहुत ईंधन-कुशल होते हैं - भविष्य के लिए हमारी उम्मीदें दक्षता और शक्ति को संयोजित करने वाले विकल्प खोजने पर टिकी होती हैं।
यह अंत करने के लिए, नासा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर के शोधकर्ता एक बार फिर विकसित होना चाह रहे हैं परमाणु रॉकेट . नासा के हिस्से के रूप में गेम चेंजिंग डेवलपमेंट प्रोग्राम , न्यूक्लियर थर्मल प्रोपल्शन (NTP) परियोजना उच्च दक्षता वाले अंतरिक्ष यान के निर्माण को देखेगी जो दूर के ग्रहों पर और अपेक्षाकृत कम समय में भारी पेलोड पहुंचाने के लिए कम ईंधन का उपयोग करने में सक्षम होगा।
जैसा कि नासा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर में एनटीपी परियोजना की परियोजना सोनी मिशेल ने हाल ही में नासा में कहा था प्रेस वक्तव्य :
'जैसा कि हम सौर मंडल में आगे बढ़ते हैं, परमाणु प्रणोदन मंगल की सतह और उससे आगे की दुनिया तक मानव पहुंच का विस्तार करने के लिए एकमात्र सही मायने में व्यवहार्य प्रौद्योगिकी विकल्प प्रदान कर सकता है। हम उन प्रौद्योगिकियों पर काम करने के लिए उत्साहित हैं जो मानव अन्वेषण के लिए गहरी जगह खोल सकती हैं।'
भविष्य के संभावित मिशनों के लिए नासा के मार्शल स्पेस फ़्लाइट सेंटर द्वारा परमाणु रिएक्टरों (जैसे यहाँ चित्रित) पर विचार किया जा रहा है। क्रेडिट: नासा
इसे देखने के लिए नासा ने के साथ साझेदारी की है बीडब्ल्यूएक्स टेक्नोलॉजीज (BWXT), एक वर्जीनिया स्थित ऊर्जा और प्रौद्योगिकी कंपनी है जो अमेरिकी सरकार को परमाणु घटकों और ईंधन का एक प्रमुख आपूर्तिकर्ता है। मंगल पर संभावित भावी क्रू मिशनों का समर्थन करने वाले आवश्यक रिएक्टरों को विकसित करने में नासा की सहायता के लिए, कंपनी की सहायक कंपनी (बीडब्ल्यूएक्सटी न्यूक्लियर एनर्जी, इंक.) को 18.8 मिलियन डॉलर के तीन साल के अनुबंध से सम्मानित किया गया।
इस तीन वर्षों के दौरान, जिसमें वे NASA के साथ काम करेंगे, BWXT NTP तकनीक को लागू करने के लिए आवश्यक तकनीकी और प्रोग्राम संबंधी डेटा प्रदान करेगा। इसमें प्रोटोटाइप ईंधन तत्वों का निर्माण और परीक्षण शामिल होगा और नासा को किसी भी परमाणु लाइसेंसिंग और नियामक आवश्यकताओं को हल करने में मदद करेगा। बीडब्ल्यूएक्सटी नासा के योजनाकारों को उनके एनटीपी कार्यक्रम के साथ व्यवहार्यता के मुद्दों को संबोधित करने में भी मदद करेगा।
बीडब्ल्यूएक्सटी के अध्यक्ष और मुख्य कार्यकारी अधिकारी रेक्स डी. गेवेडेन के रूप में, समझौते के बारे में कहा :
'BWXT मंगल मिशन के समर्थन में इस रोमांचक परमाणु अंतरिक्ष कार्यक्रम पर नासा के साथ काम करके बेहद खुश है। हम परमाणु ऊर्जा से चलने वाले अंतरिक्ष यान के लिए रिएक्टर और ईंधन के डिजाइन, विकास और निर्माण के लिए विशिष्ट रूप से योग्य हैं। यह अंतरिक्ष बाजार में अपनी क्षमताओं को स्थापित करने का एक उपयुक्त समय है जहां हम परमाणु प्रणोदन और परमाणु सतह शक्ति में दीर्घकालिक विकास के अवसर देखते हैं।'
एक एनटीपी रॉकेट में, यूरेनियम या ड्यूटेरियम प्रतिक्रियाओं का उपयोग रिएक्टर के अंदर तरल हाइड्रोजन को गर्म करने के लिए किया जाता है, इसे आयनित हाइड्रोजन गैस (प्लाज्मा) में बदल दिया जाता है, जिसे बाद में रॉकेट नोजल के माध्यम से जोर देने के लिए प्रसारित किया जाता है। एक दूसरी संभावित विधि, जिसे न्यूक्लियर इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन (एनईसी) के रूप में जाना जाता है, में वही मूल रिएक्टर शामिल है जो अपनी गर्मी और ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है जो तब एक विद्युत इंजन को शक्ति प्रदान करता है।
लो अर्थ ऑर्बिट में बिमोडल न्यूक्लियर थर्मल रॉकेट की कलाकार की अवधारणा। क्रेडिट: नासा
दोनों ही मामलों में, रॉकेट रासायनिक प्रणोदकों के बजाय प्रणोदन उत्पन्न करने के लिए परमाणु विखंडन पर निर्भर करता है, जो आज तक नासा और अन्य सभी अंतरिक्ष एजेंसियों का मुख्य आधार रहा है। प्रणोदन के इस पारंपरिक रूप की तुलना में, दोनों प्रकार के परमाणु इंजन कई फायदे प्रदान करते हैं। रॉकेट ईंधन की तुलना में पहली और सबसे स्पष्ट ऊर्जा का असीमित घनत्व है।
यह आवश्यक प्रणोदक की कुल मात्रा में कटौती करेगा, इस प्रकार लॉन्च वजन और व्यक्तिगत मिशन की लागत में कटौती करेगा। अधिक शक्तिशाली परमाणु इंजन का अर्थ होगा यात्रा के समय को कम करना। पहले से ही, नासा ने अनुमान लगाया है कि एक एनटीपी प्रणाली मंगल पर छह के बजाय चार महीने की यात्रा कर सकती है, जिससे अंतरिक्ष यात्रियों को उनकी यात्रा के दौरान विकिरण की मात्रा कम हो जाएगी।
निष्पक्ष होने के लिए, उपयोग करने की अवधारणा परमाणु रॉकेट ब्रह्मांड का पता लगाना कोई नई बात नहीं है। दरअसल, नासा ने अंतरिक्ष परमाणु प्रणोदन कार्यालय के तहत बड़े पैमाने पर परमाणु प्रणोदन की संभावना का पता लगाया है। वास्तव में, 1959 और 1972 के बीच, एसएनपीओ ने 23 रिएक्टर परीक्षण किए परमाणु रॉकेट विकास स्टेशन एईसी के नेवादा टेस्ट साइट पर, जैकस फ्लैट्स, नेवादा में।
1963 में, SNPO ने भी बनाया रॉकेट वाहन अनुप्रयोगों के लिए परमाणु इंजन (एनईआरवीए) कार्यक्रम चंद्रमा और अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में लंबी दूरी के चालक दल के मिशन के लिए परमाणु-थर्मल प्रणोदन विकसित करने के लिए है। इससे एनआरएक्स/एक्सई, एक परमाणु-थर्मल इंजन का निर्माण हुआ, जिसे एसएनपीओ ने मंगल ग्रह पर एक चालक दल के मिशन की आवश्यकताओं को पूरा करने के रूप में प्रमाणित किया।
मंगल के चारों ओर कक्षा स्थापित करने के लिए कलाकार की एक द्विमॉडल परमाणु रॉकेट की अवधारणा को धीमा करना। क्रेडिट: नासा
सोवियत संघ ने 1960 के दशक के दौरान इसी तरह के अध्ययन किए, उन्हें अपने एन-1 रॉकेट के ऊपरी चरणों में उपयोग करने की उम्मीद थी। इन प्रयासों के बावजूद, बजट में कटौती, सार्वजनिक हित की हानि, और अंतरिक्ष दौड़ के सामान्य समापन के कारण, किसी भी परमाणु रॉकेट ने कभी सेवा में प्रवेश नहीं किया। अपोलो कार्यक्रम पूर्ण था।
लेकिन अंतरिक्ष अन्वेषण में वर्तमान रुचि और मंगल और उससे आगे के लिए प्रस्तावित महत्वाकांक्षी मिशन को देखते हुए, ऐसा लगता है कि परमाणु रॉकेट अंततः सेवा देख सकते हैं। एक लोकप्रिय विचार जिस पर विचार किया जा रहा है वह एक बहुस्तरीय रॉकेट है जो परमाणु इंजन और पारंपरिक थ्रस्टर दोनों पर निर्भर करेगा - एक अवधारणा जिसे 'बिमोडल अंतरिक्ष यान' के रूप में जाना जाता है। इस विचार के एक प्रमुख समर्थक नासा मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर के डॉ माइकल जी हौट्स हैं।
2014 में, Dr. Houts ने आयोजित किया प्रस्तुतीकरण यह रेखांकित करते हुए कि कैसे बिमोडल रॉकेट (और अन्य परमाणु अवधारणाएं) 'अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए खेल-बदलती प्रौद्योगिकियों' का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक उदाहरण के रूप में, उन्होंने बताया कि कैसे अंतरिक्ष प्रक्षेपण प्रणाली (एसएलएस) - मंगल पर नासा के प्रस्तावित क्रू मिशन में एक प्रमुख तकनीक - निचले चरण में रासायनिक रॉकेट और ऊपरी चरण में एक परमाणु-थर्मल इंजन से लैस हो सकती है।
इस सेटअप में, परमाणु इंजन तब तक 'ठंडा' रहेगा जब तक कि रॉकेट कक्षा में नहीं पहुंच जाता, जिस बिंदु पर ऊपरी चरण को तैनात किया जाएगा और रिएक्टर को थ्रस्ट उत्पन्न करने के लिए सक्रिय किया जाएगा। रिपोर्ट में उद्धृत अन्य उदाहरणों में लंबी दूरी के उपग्रह शामिल हैं जो बाहरी सौर मंडल और कुइपर बेल्ट का पता लगा सकते हैं और पूरे सौर मंडल में मानव मिशन के लिए तेज, कुशल परिवहन कर सकते हैं।
कंपनी का नया अनुबंध 30 सितंबर, 2019 तक चलने की उम्मीद है। उस समय, परमाणु थर्मल प्रणोदन परियोजना कम समृद्ध यूरेनियम ईंधन के उपयोग की व्यवहार्यता का निर्धारण करेगी। उसके बाद, परियोजना तब आवश्यक ईंधन तत्वों के निर्माण की अपनी क्षमता के परीक्षण और परिष्कृत करने में एक वर्ष बिताएगी। यदि सब कुछ ठीक रहा, तो हम उम्मीद कर सकते हैं कि नासा की 'जर्नी टू मार्स' में कुछ परमाणु इंजन शामिल हो सकते हैं!
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