Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı (ORNL), astronotları Mars’a ve ötesine gönderebilecek ORNL nükleer roket motorlarını geliştirmek üzere simüle edilmiş bir nükleer reaktör test yatağı inşa etti.
Tarihsel olarak, uzaya çıkmak ve ağır yükleri Güneş Sistemi’nin ötesine veya dışına göndermek kimyasal roketlere dayanıyordu. Bu işi gayet iyi yapıyorlar, ancak ilk Alman V2 roketi 1944’te uzaya uçtuğunda bile, bu roketlerin teorik sınırlarına yakın bir performans sergiliyor olması, bu roketlerin dezavantajlarından biri. Doğru, o zamandan beri çok ilerleme kaydedildi. Ancak bu ilerleme esas olarak sistemin iyileştirilmesi ve ağırlığın azaltılması alanında oldu.
ORNL nükleer roket motor test yatağı yaptı
Bu nedenle, Mars’a çok sınırlı sayıda insanlı bir görev, kimyasal bir roket motoru için neredeyse mutlak sınırdır. Pratikte, kimyasal roketler bir ton yükü yörüngeye yerleştirmek için yaklaşık 16 ton yakıta ihtiyaç duyar ve Ay’a ulaşmak için her ton yük için 1.000 ton yakıt gerekir. Apollo uzay aracıyla birlikte bir Apollo Saturn V’in Dünya’dan ayrıldığında bir gökdelen büyüklüğünde olmasının, ancak Komuta Modülü döndüğünde yalnızca bir bahçe kulübesi kadar olmasının nedeni budur.
Dünya’nın yakın çevresinden öteye gidebilmek veya Dünya ile Ay arasındaki bölgede hızlı ve ucuz bir şekilde hareket edebilmek için ORNL nükleer roket kullanmak gerekiyor. Bu güç, nükleer itki olarak tanımlanıyor.
Temel olarak, bir nükleer roket motoru, itici olarak hidrojenin içinden geçtiği ve 3.000 K’ye (2.727 °C, 4.940 °F) kadar ısıtılan bir reaktördür; bu da itme ve özgül itme açısından kimyasal bir rokete göre neredeyse iki kat daha fazla verimlilik sağlar. Ancak nükleer roketlerle ilgili iki büyük sorun var. Birincisi, ORNL nükleer roket motorunun erimesini istemiyorsanız, üretilen ısının dikkatlice kontrol edilmesi gerekiyor. İkincisi ise, uzayda, gemide olsalar bile hiçbir teknisyenin ulaşamayacağı kompakt ve son derece radyoaktif bir paket içinde bulunan roketin nasıl kontrol edileceği. Buna ek olarak, bir roketin açılıp kapanabilmesi ve gaz verebilmesi gerekiyor, bu yüzden onu kontrol etmek, yeryüzündeki bir enerji santralini kullanmaktan çok daha zor.
NASA’nın nükleer motor tasarımının merkezinde, uranyum-235 yakıt elemanlarını tutan ve hidrojenin içinden akması için bir dizi kanalla delinmiş silindirik bir çekirdek bulunuyor. Bu çekirdeğin etrafı, çekirdekten yayılan nötronları yansıtarak nükleer reaksiyonu başlatan bir berilyum tabakasıyla sarılmıştır. Bu tabakanın içinde bir tambur halkası bulunur. Tamburların bir tarafı berilyum, diğer tarafı bor ile kaplıdır. Berilyum tarafına çevrildiğinde nötronlar yansıtılır. Bor tarafına çevrildiğinde nötronlar emilir ve ORNL nükleer roket reaktörü kapatılır. Tamburu sadece kısmen çevirerek reaksiyon istenen seviyeye düşürülebilir.