Tento týden to byl kosmonautický nášup s dvojitým přidáním. Dočkali jsme se hned tří neúspěšných startů, úspěšného návratu předčasně ukončené mise Crew-11 anebo (též úspěšného) převozu rakety SLS na rampu. V hlavním tématu se však Kosmotýdeník bude soustředit na plány NASA a amerického ministerstva energetiky ohledně nukleárních reaktorů na Měsíci. V dalších tématech přidáme ještě přípravu lunárního modulu Blue Ghost Mk1. Přeji vám dobé čtení a pěknou neděli.
Pro efektivní a bezpečné využívání jaderných reaktorů ve vesmíru je nezbytné pochopit, jak dlouhodobě odolávají drsným podmínkám vesmírného prostoru. Pro ověření vlivu dlouhého pobytu reaktoru v tomto prostředí se dá využít studium vysloužilých reaktorů na oběžné dráze okolo Země. Na takový výzkum je zaměřen projekt CubeSatu REXIS s výraznou českou stopou.
Jen při vyslovení názvu atomová nebo vodíková puma jímá mnoho lidí velký strach. A není se co divit, lidstvo dosud nevymyslelo a neotestovalo ničivější a potenciálně více smrtící zbraně. I přesto byl jejich vývoj a objevy, které k němu vedly, dosti zajímavou kapitolou fyziky, ale i matematiky nebo chemie. Navíc našly jaderné zbraně svoje uplatnění, byť poněkud okrajové, i ve vědeckém výzkumu a dokonce i v kosmonautice, kde by to čekal zřejmě jen málokdo. Právě proto jsem se rozhodl vás dnes s touto oblastí seznámit. Politice se pochopitelně v dnešním textu zcela nevyhneme, avšak nemusíte se obávat, hlavním pilířem zůstane pochopitelně věda. Začneme výrazně dříve, než v 40. letech minulého století, nejprve se totiž musíme stručně podívat na vývoj atomové fyziky.
Agentura NASA nyní dokončuje úvodní fázi svého projektu Fission Surface Power, který se zaměřuje na vývoj návrhových konceptů malého štěpného jaderného reaktoru, který by vyráběl elektřinu a dal by se využít v rámci demonstrační mise na Měsíc. Jeho vývoj by zároveň podpořil budoucí návrhy podobných zařízení pro Mars. NASA v roce 2022 udělila tři kontrakty za 5 milionů dolarů, přičemž každý komerční partner dostal za úkol vypracovat prvotní návrh, který obsahuje reaktor, systém pro konverzi energie, systém pro hospodaření s teplem, systém pro správu elektrického výstupu a distribuční systémy. Komerční partneři měli také odhadnout ceny svých projektů, vypracovat časový harmonogram, který by vedl k systému schopnému podporovat po dobu nejméně deseti let lidskou přítomnost na Měsíci.
Vloni v listopadu jsme vás informovali o společném projektu NASA a amerického ministerstva energetiky, který vyzýval firmy, aby se přihlásily do výběrového řízení na vývoj kosmického štěpného jaderného reaktoru. Obě instituce z předložených designových konceptů vybraly tři, které by mohly být do konce desetiletí připraveny k demonstraci svých schopností na Měsíci. Tato technologie má umožnit budoucí průzkum v rámci programu Artemis. Každý z kontraktů udělených prostřednictvím Idaho National Laboratory, která spadá pod ministerstvo energetiky, se pohybuje okolo 5 milionů amerických dolarů. Uzavřené kontrakty mají financovat vývoj prvních designových konceptů štěpného jaderného reaktoru, který by měl po dobu 10 let poskytovat na Měsíci přibližně 40 kW elektrického výkonu.
Po nehodě, která potkala družici Kosmos 954, o které byla řeč v minulém díle, prošly sovětské radarové družice US-A konstrukčními změnami, které měly zabránit opakování takové nehody. Ovšem problémy se nevyhýbaly ani některým následujícím misím, takže v roce 1988 byla vypuštěna poslední družice řady US-A. Sovětský svaz také dvakrát na oběžné dráze vyzkoušel nový typ jaderného reaktoru TEU-5 alias Topol, či Topaz-1.
Provoz sovětských radarových družic US-A, které používaly jaderné reaktory, se utěšeně rozbíhal. Po fázi testů se přistoupilo k vypuštění ostrých družic, které ve většině případů fungovaly bez problémů. Ovšem družice Kosmos 954 si vybrala porci problémů měrou vrchovatou. Družice se vymkla kontrole řídícího střediska a neřízeně vstoupila do zemské atmosféry. Dopad jejích trosek na území Kanady způsobil významný diplomatický spor.
Sovětské družice US-A sloužily ke sledování lodí a ponorek v oceánech. Jelikož využívaly radar, měly poměrně velké nároky na napájení elektrickou energií. Tehdejší doba však neumožňovala stavbu vysoce účinných fotovoltaických panelů. Ty by tak musely být hodně velké. Jelikož se však tyto družice pohybovaly na velmi nízké oběžné dráze Země, způsobovaly by takto velké panely rychlejší klesání družice do zemské atmosféry. Zdrojem energie těchto družic se proto staly jaderné štěpné reaktory Buk.
Zatímco v minulých dílech věnovaných americkým či sovětským jaderným štěpným reaktorům v kosmonautice byla řeč o projektech, které se buďto vůbec nedostaly do kosmického prostoru, nebo šlo o jedinou misi, dnes to bude jinak. Sovětský jaderný štěpný reaktor Buk (alias BES-5) se totiž mezi roky 1967 a 1985 dostal na oběžnou dráhu Země v celkem 36 případech! Primárně měla tato technologie sloužit k napájení radarových družic pro sledování lodí a ponorek v oceánech.
Sovětský jaderný reaktor Romaška se sice nikdy do vesmíru nedostal, ale při pozemních testech si vedl velice dobře – fungoval téměř 21 měsíců. To všechno zvládl i navzdory relativně jednoduché konstrukci – především ve srovnání s téměř stejně výkonným americkým protějškem SNAP-10A. Sovětský svaz však dal nakonec přednost paralelně vyvíjenému programu jaderného štěpného reaktoru BES-5 Buk.
