نحن نعيش في عصر استكشاف الفضاء المتجدد؛ حيث تخطط العديد من الوكالات لإرسال رواد فضاء إلى القمر في السنوات القادمة. وسيتبع ذلك في العقد القادم ببعثات مأهولة إلى المريخ من قبل وكال الفضاء الأميركية (ناسا) والصين وقد تنضم إليهما دول أخرى.
وتتطلب هذه المهام تقنيات جديدة تتراوح من دعم الحياة والوقاية من الإشعاع إلى الطاقة والدفع؛ وعندما يتعلق الأمر بالأخير، فإن الدفع الحراري النووي والكهربائي النووي (NTP / NEP) هو المنافس الأول؛ فقد أمضت وكالة «ناسا» وبرنامج الفضاء السوفيتي عقودًا في البحث عن الدفع النووي أثناء سباق الفضاء. لكن قبل بضع سنوات، أعادت «ناسا» إطلاق برنامجها النووي بهدف تطوير الدفع النووي ثنائي النسق (نظام من جزأين يتكون من عنصر NTP و NEP) يمكن أن يتيح الانتقال إلى المريخ في 100 يوم.
وكجزء من برنامجها للمفاهيم المتقدمة المبتكرة (NIAC) لعام 2023، اختارت «ناسا» مفهومًا نوويًا لتطوير المرحلة الأولى. حيث تستخدم الفئة الجديدة من نظام الدفع النووي ثنائي النسق «دورة موجة دوّارة» يمكن أن تقلل أوقات العبور إلى المريخ إلى 45 يومًا فقط، وذلك وفق ما نشر موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص، نقلا عن Universe Today.
الاقتراح الذي عنون بـ «Bimodal NTP / NEP with a Wave Rotor Cycle»، قدمه البروفيسور رايان جوس رئيس برنامج «Hypersonics» بجامعة فلوريدا عضو فريق فلوريدا للأبحاث التطبيقية في الهندسة (FLARE)؛ وهو واحد من 14 اقتراحا تم اختيارها من قبل NAIC هذا العام لتطوير المرحلة الأولى للمساعدة في إنضاج التكنولوجيا والأساليب المستخدمة. فيما تضمنت المقترحات الأخرى أجهزة استشعار وأدوات وتقنيات تصنيع وأنظمة طاقة مبتكرة وغير ذلك.
وفي هذا الاطار، ينخفض الدفع النووي بشكل أساسي إلى مفهومين؛ كلاهما يعتمد على التقنيات التي تم اختبارها بدقة والتحقق من صحتها. فبالنسبة للدفع الحراري النووي (NTP)، تتكون الدورة من دافع تسخين سائل الهيدروجين (LH2) للمفاعل النووي، وتحويله إلى غاز الهيدروجين المتأين (البلازما) الذي يتم توجيهه بعد ذلك عبر الفتحات لتوليد الدفع. وقد تم إجراء عدة محاولات لبناء اختبار لنظام الدفع هذا، بما في ذلك Project Rover؛ وهو جهد تعاوني بين القوات الجوية الأميركية وهيئة الطاقة الذرية (AEC) التي تم إطلاقها عام 1955.
وفي عام 1959، تسلمت وكالة ناسا المهمة من USAF، ودخل البرنامج مرحلة جديدة مخصصة لتطبيقات رحلات الفضاء، أدى ذلك في النهاية إلى إنشاء محرك نووي لتطبيق المركبات الصاروخية (NERVA)؛ وهو مفاعل نووي صلب النواة تم اختباره بنجاح. فيما يعتمد الدفع النووي الكهربائي (NEP) على مفاعل نووي لتزويد الكهرباء إلى دافع تأثير هول (محرك أيوني)، والذي يولد مجالًا كهرومغناطيسيًا يؤين ويسرع غازًا خاملًا (مثل الزينون) لتكوينه. وتشمل محاولات تطوير هذه التكنولوجيا مشروع بروميثيوس لمبادرة الأنظمة النووية (NSI) التابع لوكالة ناسا (2003 إلى 2005).
واستنادًا إلى تقنية الدفع التقليدية، يمكن أن تستمر مهمة مأهولة إلى المريخ لمدة تصل إلى ثلاث سنوات. وستنطلق هذه المهمات كل 26 شهرًا عندما تكون الأرض والمريخ في أقرب نقطة لها (ويعرف أيضًا باسم معارضة المريخ) وستقضي ما لا يقل عن ستة إلى تسعة أشهر في العبور.
وقد يؤدي العبور لمدة 45 يومًا (ستة أسابيع ونصف) إلى تقليل الوقت الإجمالي للمهمة إلى أشهر بدلاً من سنوات. وهذا من شأنه أن يقلل بشكل كبير من المخاطر الرئيسية المرتبطة بالبعثات إلى المريخ، بما في ذلك التعرض للإشعاع والوقت الذي تقضيها في الجاذبية الصغرى والمخاوف الصحية ذات الصلة.
وبالإضافة إلى الدفع، هناك مقترحات لتصميمات مفاعلات جديدة من شأنها أن توفر مصدر طاقة ثابتًا للمهام السطحية طويلة الأمد حيث لا تتوفر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح دائمًا. وتشمل الأمثلة مفاعل كيلوباور التابع لوكالة «ناسا» باستخدام تقنية ستيرلينغ (KRUSTY)، ومفاعل الانشطار/الاندماج الهجين الذي تم اختياره للمرحلة الأولى من خلال اختيار «ناسا» NAIC 2023. إذ يمكن لهذه التطبيقات النووية وغيرها من التطبيقات النووية أن تمكن يومًا ما من إرسال مهمات مأهولة إلى المريخ ومواقع أخرى في الفضاء السحيق، ربما في وقت أقرب مما نعتقد.
أطلقت الصين مسباراً قمرياً غير مأهول، اليوم (الجمعة)، بهدف أن تصبح أول دولة تجمع عينات صخرية من…