Ракетний двигун Зубріна в основі своєї роботи буде спиратися на керовану ядерну реакцію. У загальних рисах принцип роботи пристрою виглядає так: уран розчиняють у воді у вигляді 2% -ї суміші тетраброміду урану. Уран у суміші збагачено приблизно до 20% за U-235. І це дає йому більшу кількість матеріалу, так що він цілком може підтримувати ядерні реакції. Ця уранова сіль (або в деяких випадках сіль плутонію) являє собою «солону» частину ракети.
Таким чином виходить, що ракетне паливо являє собою розчин солей урану з воді, який повинен забезпечувати потужну реакцію ядерного поділу при проходженні через двигун. Ця реакція відбувається тому, що при певних концентраціях солона вода швидко може досягти критичної маси. Це створює самопідтримувану ланцюгову реакцію, змушуючи воду з розчиненими в ній солями урану перетворюватися на гарячу плазму, що забезпечує тягу ракети. Вихлоп такої ядерної ракети може бути в 100 разів гарячіше, ніж вихлоп звичайної хімічної ракети. Температура згоряння палива в якої сягає 3200 ° C.
Але для більш ефективних двигунів з більшою тягою температура повинна бути ще вище.
Такий двигун - високоефективний і забезпечує велику тягу - мрія інженерів. Але його дуже складно спроектувати. Однак, у разі успіху, NSWR стане найпотужнішим ракетним двигуном з коли-небудь створених. Адже його потужність сягатиме щонайменше 700 ГВт.
Пару місяців до Марса
Використання урану реакторної якості дозволить ракетам, оснащеним двигуном NSWR, досягати планет зовнішньої частини Сонячної системи всього за кілька місяців. Для порівняння, використання традиційної ракети для досягнення Сатурна сьогодні займає від 3 до 7 років при польоті в один кінець.
Швидкість закінчення робочого тіла NSWR становить близько 60 000 м/с проти 4500 м/с у звичайної хімічної ракети.
Це вражає. Але цього все одно буде недостатньо для польоту до далеких зірок. Щоб NSWR міг рухатися зі швидкістю, що становить якусь значиму частину швидкості світла, нам доведеться замінити реакторний уран на щось набагато більш потужне: уран збройової якості. Цей уран збагачений до 90% по U-235 замість 20% рівня збагачення, який ми використовували для дослідження Сонячної системи.
Якби 330-тонний космічний корабель ніс 3000 тонн соляного розчину, уран зі збагаченням до 90% міг би забезпечити йому швидкість закінчення 4700000 м/с. Або трохи більше 3% швидкості світла. Це дозволило б нам досягти Альфи Центавра всього за якихось 120 років.
Звичайно, найбільший недолік у цій конструкції - це висока температура і потужність ракети. Вихлопне сопло, що піддається таким високим температурам і випромінюванню, повинно бути виготовлено з надзвичайно міцного матеріалу. Так само паливний бак повинен бути виготовлений зі спеціальних поглинаючих нейтрони стінок. Наприклад - з бору. Без бору, що поглинає зайві нейтрони, в ємності з паливом може початися некерована ядерна реакція. Саме тому Зубрін запропонував зробити для палива резервуар з довгих трубок, виконаний з карбіду бору. По цих трубках паливо буде закачуватися в реакційну камеру. Де потім і може відбуватися поділ. Для охолодження сопла і камери Зубрін пропонував пустити по їх поверхні потік звичайної води.
Необхідні матеріали є!
А як щодо найбільш реакційної камери? Який матеріал може витримати таку енергійну реакцію? Зубрін пропонував сконструювати ракету таким чином, щоб найбільше значення мав потік рідини, а не використовувані матеріали. Його думка така - якщо швидкість рідини, що проходить через реакційну камеру, підтримувати на необхідному рівні, максимальне виділення енергії буде відбуватися в кінці камери. Тому на матеріали не буде занадто великого навантаження.
Один з найбільш твердих серед доступних матеріалів - це вищезгаданий карбід бору. Він часто використовується в авіації та інших областях через свою низьку щільність і високу зносостійкість. Однак його практично не застосовують у галузі ядерної енергетики. В основному тому, що цей матеріал активно поглинає нейтрони. Однак при цьому карбід бору є однією з найбільш хімічно стійких речовин.
Очевидно, що всі інженерні проблеми, пов'язані з NSWR, можуть бути вирішені з використанням наших сучасних наукових знань. Однак оскільки прототип так і не був побудований, неясно, чи буде ракетний двигун Зубріна працювати на практиці.
Ракетний двигун і небезпечна радіація
Також існує ще одна проблема. Це вроджений порок будь-якої ядерної ракети - викид у навколишнє середовище високорадіоактивних матеріалів. Тому такий двигун не можна використовувати при запуску з Землі. Однак ця обставина не буде проблемою в глибокому космосі. Адже величезні відстані розбавлять концентрацію радіоактивних матеріалів до рівня, що не має значення. Навіть при запуску з низької навколоземної орбіти атоми у вихлопі будуть мати достатню швидкість, щоб уникнути гравітації Сонця. І навіть взагалі покинути Сонячну систему. Очевидно, що кількість радіоактивного матеріалу, яка в цьому випадку досягне Землі, буде досить незначною.
NSWR не порушує і Договір про заборону ядерних випробувань від 1968 року. Він говорить, що ядерні бомби ні в якому разі не можна підривати в космічному просторі. Однак NSWR не є ні бомбою, ні зброєю. Попередні ядерні рухові установки, такі, як проект Оріон, не побачили світло значною мірою тому, що вони порушували цей самий договір.
NSWR - це найкращий на справжній день міжзоряний ракетний двигун, який ми можемо створити з використанням сучасних технологій. І це можна зробити, використовуючи списану ядерну зброю, що сконцентрувала в собі величезні запаси урану і плутонію. І питання, на яке ми повинні відповісти самі собі, полягає в тому, як краще використовувати ці запаси? Чи роблять вони добро тут, на Землі, в нашому ядерному арсеналі? Або ми повинні використовувати їх десь у глибинах космосу?
