Výprava k Marsu a zpět nebude pro slabé povahy. Její délka se totiž nebude počítat na dny, týdny, či měsíce. Ovšem existují technologie, které by jednou mohly pomoci s transportem posádky k Marsu a zpět za relativně rychlé dva roky. Jednou z možností, které agentura NASA v tomto směru zvažuje, je jaderný elektrický pohon, který využívá jaderného reaktoru k výrobě elektřiny, která pak ionizuje (pozitivně nabíjí) a elektricky urychluje plynné pohonné médium, které tak poskytuje kosmické lodi tah. Výzkumníci z Langleyho střediska v Hamptonu (stát Virginia) pracují na systému, který by mohl přiblížit koncept jaderného elektrického pohonu o významný kus blíže k realizaci.

Zdroj: https://www.nasa.gov/
Projekt MARVL (Modular Assembled Radiators for Nuclear Electric Propulsion Vehicles) cílí na kriticky důležitý prvek jaderného elektrického pohonu, na systém pro odvod tepla, který dělí na menší díly, u kterých je možné využít robotické a autonomní skládání v kosmickém prostoru. „Tímhle postupem eliminujeme snahu vměstnat celý systém do jednoho aerodynamického krytu rakety,“ uvedla Amanda Stark, inženýrka z Langleyho střediska specializující se na přenos tepla a hlavní řešitelka projektu MARVL a dodala: „To umožňuje trochu uvolnit design a skutečně jej optimalizovat.“
Uvolnění designu je klíčové, protože, jak Stark zmínila, předešlé nápady počítaly s umístěním celého radiátorového systému jaderně-elektrického pohonu pod jeden aerodynamický kryt, který chrání náklad při letu rakety atmosférou. A přitom jde o pole radiátorů, které po plném rozložení dosáhne plochy srovnatelné s fotbalovým hřištěm. Asi si dokážete představit výzvy, kterým by čelili inženýři při snaze úhledně složit tak masivní systém do nákladového prostoru rakety.

Zdroj: https://upload.wikimedia.org/
Technologie MARVL otevírá nové možnosti. Namísto nacpání celého systému do existující rakety by dal výzkumníkům flexibilitu v podobě posílání kousků systémů do kosmického prostoru, jakýmkoliv způsobem, který by dával největší smysl. Tyto dílky by se pak do jednoho celku složily až mimo zemský povrch. V kosmickém prostoru by roboti spojili radiátorové panely jaderného elektrického systému pomocí trubic, kterými by protékalo kapalné kovové chladivo – třeba slitina sodíku a draslíku známá pod názvem NaK, který vychází z chemických značek obou prvků.
Stále se sice jedná o inženýrskou výzvu, ovšem jde o typ inženýrské výzvy spojené se skládáním v kosmickém prostoru, na čemž experti z Langleyho střediska pracují už desítky let. Technologie MARVL by mohla být významným prvotním milníkem. Spíše než jako doplněk k existující technologii by byla montáž dílů v kosmickém prostoru přínosem a ovlivnila by konstrukci samotné kosmické lodi, které bude sloužit.
„Existující kosmické lodě při svém vývojovém procesu nezvažovaly skládání v kosmickém prostoru, takže máme tu možnost říct: „Tuhle loď postavíme ve vesmíru. Jak to uděláme? A jestli to uděláme, jak bude taková loď vypadat?“ Myslím si, že to rozšíří naše uvažování o jaderném pohonu,“ říká Julia Cline, mentorka projektu na výzkumném ředitelství Langleyho střediska, která vedla účast střediska na vývoji technologického plánu vyzrání jaderného elektrického pohonu, jenž předcházel projektu MARVL. Plán dozrání prováděl agenturní projekt Space Nuclear Propulsion na Marshallově středisku v alabamském Huntsville.
Ředitelství NASA pro vesmírné technologie udělilo projektu MARVL grant v rámci iniciativy Early Career Initiative a poskytlo týmu dva roky na rozvoj konceptu. Stark a její kolegové spolupracují na vývoji systému hospodaření s teplem se společností Boyd Lancaster, Inc. V týmu jsou také konstruktéři chladičů z Glennova střediska v Clevelandu a inženýři specializovaní na kapaliny z Kennedyho střediska na Floridě. Tým doufá, že po dvou letech přejde návrh MARVL k pozemní demonstraci v malém měřítku. Myšlenka robotické stavby jaderného pohonného systému v kosmickém prostoru jitří představivost.
„Jeden z našich mentorů poznamenal: „Tohle je důvod, proč chci pracovat v NASA, pro projekty jako je tenhle,““ uvedla Stark a dodala: „Což je úžasné, protože jsem tak šťastná, že jsme do toho zapojení a cítím to stejně.“ Dodatečná podpora Pro MARVL pochází z agenturního projektu Space Nuclear Propulsion. Jeho dlouhodobou snahou je dozrání technologií pro provoz u Měsíce a blízkozemní průzkum, ale i vědecké mise do hlubšího vesmíru, včetně pilotované kosmonautiky, s využitím jaderného elektrického i jaderného tepelného pohonu.
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/01/bi-wing.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/01/marvl-segment-2-alt.png
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/17/NaK_alloy.jpg
Krok spravnym smerom! Pre medziplanetarne lety sond kategorie do „10t“ a dobou letu „radovo roky“ si vystacime s chemickym pohonom, ale ak chceme pokrocit o uroven vyssie, fyzikalne pohony budu nevyhnutne. Postavenie opakovane a dlhodobo pouzitelneho kozmickeho tahaca na fyzikalnom principe by mala byt priorita – vytvoril by sa podobny akceleracny moment ako prinasaju znovupouzitelne nosice pri doprave na LEO.
Určitě zajímavý projekt. Bohužel nepíšou, jaký elektrický výkon by reaktor s takovým chladičem poskytoval. Pokud bych to porovnal se solárním panelem, tak ten by při ploše 50×100 metrů mohl dodat až 1 MW (na zemské orbitě, na marsovské trochu pod polovinu) a byl by konstrukčně mnohem jednodušší.
Při ploše 50 x 100 m by mohl panel dávat až 1,5 MW, podceňujete moderní solární panely. Problém u reaktoru je hmotnost, účinnost chlazení a dlouhodobá spolehlivost ve vakuu.
Zase s rostouci vzdalenosti od Slunce vykon klesa, vykon 50×100 bude u Marsu o 43 %(zdroj Coopilot 🙂 ) nizsi nez u Zeme. U Jupiteru je vykon na 4% oproti Zemi (Coopilot).
Tak tak. Za dráhou Marsu už je využití solárních panelů dost omezené (sonda Juno je v zásadě maximum možného), ale do této vzdálenosti mi to nepřijde jako špatná varianta, když se podíváme na to, jak komplikovaný je jaderný reaktor se všemi nezbytnými podpůrnými systémy jako je v článku zmiňované chlazení. Na povrchu Marsu by ale reaktor rozhodně k zahození nebyl, protože sluneční svit je tam nestálý.
S těmi soláry je to zatím mimo. Pan Škorpík zde v článku z 24-9-24 uvádí výkon plazmového motoru Vasimr, který dle velmi skoupého technického popisu v článku odpovídá, výkon reaktoru cca 200 MW. Uvádí problém s chlazením.
V článku se zdá být nastíněna možná cesta k řešeni. U paliva vodíku výtoková rychlost až 300 km/s, to by bylo skvělé.
Ten článek nemůžu najít, ale stejné hodnoty nabízí Wikipedie:
https://en.wikipedia.org/wiki/Variable_Specific_Impulse_Magnetoplasma_Rocket#Mars_in_39_days
Ano, chlazení je právě ten velký problém, protože chladit ve vakuu je možné jen vyzařováním. Proto mě zajímalo, kolik ten v článku zmiňovaný chladič zvládne vyzářit.
Vasimr má v různých variantách příkon do 200 kW, ale asi by šel postavit větší. Navíc se bude taky hodně zahřívat.
Článek: Mezihvězdné lety – realita či fikce? 24.září 2024 pan Škorpík
Snad si to pamatuju správně, 200 kW měl mít jen experimentání plazmový motor na ISS, k postrkování na správnou dráhu. Pan Škorpík píše o reaktoru 200 MW pro Vasimr pro meziplanetární použití…
Já ještě přidám odkaz na zmiňovaný článek.