Космическому кораблю требуется от семи до девяти месяцев, чтобы достичь Марса. Время зависит от космического корабля и расстояния между двумя планетами, которое меняется по мере их движения по орбитам вокруг Солнца. НАСА Perseverance — последний космический корабль, совершивший это путешествие, оно заняло около семи месяцев.
Если бы это не заняло так много времени, то рано или поздно Марс оказался бы в пределах досягаемости для человеческой миссии. НАСА изучает идею использования ядерной электрической силовой установки для сокращения времени путешествия.
Отправить миссию с экипажем на Марс гораздо сложнее, чем отправить робота-исследователя, такого как «Персеверанс». Настойчивость останется там после завершения миссии. Но людям необходимо вернуться на Землю. Одним из основных ограничений являются окна запуска. Они происходят каждые 26 месяцев, когда планеты находятся ближе всего друг к другу, что делает путешествие короче и более управляемым. Таким образом, возвращение экипажа на Марс может занять около четырех лет, в зависимости от таких факторов, как время пребывания экипажа на планете.
По мнению ее сторонников, более эффективная двигательная система, находящаяся в стадии разработки, могла бы доставить экипаж на Марс туда и обратно всего за два года. Инженеры Исследовательского центра НАСА в Лэнгли работают над ядерно-электрической двигательной установкой, которая могла бы в эти сроки приблизить Марс. В этих системах используется ядерный реактор для выработки электроэнергии, которая используется для ионизации или положительного заряда газообразного топлива и создания тяги.
Но есть загвоздка: его нужно собирать в космосе.
Система называется «Модульные сборные радиаторы для атомных электромобилей», или MARVL. MARVL связан с целью НАСА по разработке в следующем десятилетии или к концу 2030-х годов транспортного средства для перевозки на Марс, также известного как Deep Space Transport.
Одним из компонентов системы является система отвода тепла. Система представляет собой массив размером с футбольное поле после развертывания. Идея состоит в том, чтобы разбить систему на отдельные компоненты, которые можно будет собрать роботом в космосе.
«Тем самым мы устраняем попытки уместить всю систему в один обтекатель ракеты», — сказала Аманда Старк, инженер по теплопередаче в НАСА в Лэнгли и главный исследователь MARVL. «В свою очередь, это позволяет нам немного ослабить дизайн и действительно оптимизировать его».
Сложить всю систему в достаточно небольшую полезную нагрузку, чтобы она поместилась внутри обтекателя ракеты, на самом деле не вариант. Инженеры успешно сложили другие космические корабли в носовые обтекатели, а затем развернули их после освобождения. Зеркало JWST, пожалуй, лучший тому пример. Но главное зеркало JWST имеет диаметр всего 6,5 метра (21 фут 4 дюйма). Это намного меньше, чем система рассеивания тепла MARVL, и это все равно было сложной задачей.
Создание модульной системы отвода тепла и сборка ее в космосе с помощью роботов открывает новые возможности. Компоненты можно запускать в космос в любом порядке и в любой разумной комбинации.
Космическая робототехника развивается и будет играть все большую роль в будущем. Вся эта идея представляет собой инженерную задачу, но она не так уж и далека от реализации. Исследовательский центр НАСА в Лэнгли десятилетиями работал над подобными проблемами.
Лэнгли — это огромный комплекс площадью более 700 акров, в котором работают тысячи инженеров, техников и ученых. Он внес новаторский вклад в полеты и космические полеты. Центр сыграл важную роль в разработке лунного модуля «Аполлон» и внес свой вклад в другие проекты, такие как космический телескоп «Хаббл» и марсоход «Викинг». Космические технологии и исследования являются одним из их основных направлений деятельности.
Это возможность создать с нуля транспортное средство, предназначенное для запуска по частям и сборки в космосе.
«Существующие транспортные средства ранее не рассматривались в процессе проектирования в космосе, поэтому у нас есть возможность сказать: «Мы собираемся построить этот автомобиль в космосе». Как мы это сделаем? И как будет выглядеть машина, если мы это сделаем? Я думаю, что это расширит наши представления о ядерных двигательных установках», — сказала Джулия Клайн, наставник проекта в Исследовательском управлении НАСА в Лэнгли. Клайн возглавил участие центра в разработке плана развития технологий ядерно-электрических двигателей как предшественника MARVL.
Ядерно-электрическая двигательная установка (НЭП) была не единственной рассматриваемой системой. НАСА также рассматривало систему ядерного теплового движения (NTP). Они также рассматривали вариант конструкции системы NEP с четырьмя крыльями, поскольку ее можно было сложить в обтекатель полезной нагрузки системы космического запуска. Однако эта система требовала большей площади поверхности, а системы развертывания в этой конструкции были тяжелыми и сложными. Также требовалось больше топлива.
Конструкция Bi-Wing имеет ряд преимуществ по сравнению с конструкцией Quad-Wing. Его можно запускать по частям на коммерческих ракетах-носителях без необходимости использования SLS. Обтекатель полезной нагрузки ракеты не ограничивает размер радиатора и позволяет избежать солнечного потока, который препятствует охлаждению.
НАСА дало команде проекта MARVL два года на разработку этой идеи. К тому времени команда надеется подготовить небольшую наземную демонстрацию.
«Один из наших наставников заметил: «Вот почему я хотел работать в НАСА, над такими проектами», — сказал Старк, — «и это потрясающе, потому что я так рад участвовать в этом, и я чувствую то же самое. »
