Artistieke impressie, nucleaire raket voor Marsreis Credits; NASA
USNC-Tech systeem gebruikt, unieke, volledig keramische micro-ingekapselde (FCM) brandstof voor de reactor. De technologie is gebaseerd op een herverwerkte variant van nucleair materiaal, High-Assay Low Enriched Uranium (HALEU), dat wordt gebruikt om kernreactoren op aarde aan te drijven en is verrijkt met 20 procent. USNC-Tech verpakt de brandstof in gecoate fragmenten van zirkoniumcarbide, waardoor het systeem hoge temperaturen kan doorstaan zonder al te veel brandstof te verbranden. Door kleine hoeveelheden HALEU te gebruiken, levert dit unieke NTP-concept een hoge stuwkracht en een specifieke impuls die voorheen alleen mogelijk was met hoogverrijkt uranium. USNC-Tech merkt ook op dat de FCM-brandstof gebruik maakt van reeds bestaande toeleveringsketens en productiefaciliteiten die worden gebruikt door ontwikkelaars van kernreactoren op aarde, waardoor productierisico’s worden verminderd. “De sleutel tot het ontwerp van USNC-Tech is een bewuste overlap tussen terrestrische en ruimtevaartreactortechnologieën”, aldus USNC-Tech CEA Paolo Venneri. “Hierdoor kunnen we de vooruitgang in nucleaire technologie en infrastructuur van terrestrische systemen benutten en deze toepassen op onze ruimtereactoren.”
NASA hoopt zo rond 2033 de eerste bemande Marsmissie te lanceren. Maar dit is mede afhankelijk van hoe o.a. de beoogde maanmissie Artemis gaat verlopen, welke gepland staat voor 2024, en van de lanceervensters voor Mars. Een Marsreis vindt plaats als de planeet aan dezelfde kant van de zon is gepositioneerd als de aarde. Dit komt slecht om de 26 maanden voor: dus in 2031, 2033, enzovoort. NASA-hoofd Jim Bridenstine zei recenteljk in een blogpost***: “Een eerste retourreis naar Mars met geavanceerde voorstuwsystemen plannen we op zo een twee jaar, dit om blootstelling aanstraling voor astronauten zoveel mogelijk te beperken evenals andere missierisico’s. Ons favoriete lanceervenster geeft de bemanning ongeveer 30 dagen op het oppervlak van Mars. Dit is genoeg tijd om op zoek te gaan naar leven in een andere wereld.” Maar Bridenstine voegde eraan toe dat er nog een hoop werk aan de winkel is voordat de benodigde middelen, technologie en capaciteiten helemaal op orde zijn om zo een veeleisende missie naar de rode planeet te kunnen ondersteunen.
NASA heeft diverse projecten gaande m.b.t. nucleaire aandrijving voor in de ruimte; de ontwikkeling van een Mars NTP-transportortarchitectuur, focust zich met name rond het ontwerp van Cermet brandstofelementen/reactoren; de industrie die hierbij betrokken is betreft Aerojet Rocketdyne, BWXT en USNC-Tech. Verder ontwikkelt men het Kilopowersysteem voor energievoorziening op planetaire oppervlakken. En DARPA ontwerpt voor zijn DRACO-programma, ‘Demonstration Agile Cislunar Operations’ een NTP-propulsiesysteem. Dit systeem zal het Amerikaanse leger in staat stellen militaire missies in de maanomgeving mogelijk te maken. Het systeem is vijf keer efficiënter dan zijn chemische tegenhanger. Rusland wil rond 2030 een nucleaire raket lanceren, zowerd vorig jaar bekend, De lancering zal plaatsvinden vanaf het Vostochny Kosmodrom. De raket is voornamelijk bedoeld om grote hoeveelheden vracht mee te vervoeren naar de ruimte, dit met het oog op het bouwen van bases op andere planeten. De nucleaire motor, geplande levensduur 10-12 jaar, zal worden aangedreven door een gasgekoelde, snelle neutronenreactor, waarbij een mengsel van helium en xenon wordt gebruikt voor het koelsysteem bij een kerntemperatuur die naar verwachting 1500 graden Celsius kan bereiken. Bronnen: World Nuclear News / New Atlas / NASA / Roscosmos
**USNC beschrijft FCM als een volgende generatie uranium oxycarbide tristructural isotroop (TRISO) deeltjesbrandstofontwerp, waarbij de 50 jaar oude grafietmatrix van traditionele TRISO-brandstof wordt vervangen door siliciumcarbide (SiC). Het resultaat is een veiligere nucleaire brandstof die bestand is tegen hogere temperaturen en meer straling. De SiC-matrix in FCM-brandstof biedt een dichte, gasdichte barrière die het ontsnappen van splijtingsproducten voorkomt, zelfs als een TRISO-deeltje tijdens bedrijf zou scheuren. De nieuwe matrix verbetert de structurele en insluitende eigenschappen van TRISO-deeltjes, waardoor radioactieve splijtingsproducten permanent worden vastgehouden en afgedicht, waardoor verontreiniging van het milieu wordt voorkomen.
***https://blogs.nasa.gov/bridenstine/2020/07/20/human-exploration-of-mars-is-on-the-horizon/
Gerelateerde Astroblogs:
Perseverance spot kolossale zonnevlekgroep AR3576 vanaf Mars!
Deep Space missie naar de asteroïde Psyche uitgerust met modern lasersysteem voor het testen van snellere communicatie op ruimtemissies
Ruimtevaartgigant Lockheed Martin stort zich op Project JETSON om nucleair-electrische ruimtevaarttechnologieën een boost te geven
Speak Your Mind