Lockheed Martin được chọn để chế tạo tàu thăm dò không gian sâu chạy bằng năng lượng hạt nhân

Khi ngày càng có nhiều sứ mệnh không gian mở rộng ra ngoài hệ mặt trời bên trong và thời gian thực hiện sứ mệnh tăng từ nhiều năm lên nhiều thập kỷ, việc tìm cách cung cấp năng lượng và đẩy các tàu vũ trụ này đòi hỏi phải suy nghĩ sáng tạo hơn. Tên lửa hóa học và các tấm pin mặt trời đã phục vụ tốt cho các kỹ sư hàng không vũ trụ trong hơn 60 năm, nhưng vào thời kỳ đầu của thời đại vũ trụ, những thiết bị này đã hoạt động gần đến giới hạn lý thuyết và các sứ mệnh tới Sao Mộc là xa nhất có thể.

Bất kỳ sứ mệnh nào ngoài quỹ đạo Sao Mộc đều phải dựa vào một số dạng năng lượng hạt nhân để vận hành hệ thống của nó và tên lửa hóa học trong khu vực chỉ có thể đẩy tàu vũ trụ bằng cách hạn chế trọng tải và sử dụng quỹ đạo súng cao su phức tạp để tăng tốc độ cần thiết để đến đích.

JETSON, được phát triển bởi Lockheed với sự hợp tác của Tập đoàn Điện hạt nhân Không gian (SpaceNukes) và BWX Technologies, Inc. (BWXT), cho đến nay đã bước vào giai đoạn thiết kế sơ bộ và sẽ trải qua quá trình xem xét thiết kế quan trọng nếu được phê duyệt. Mục tiêu là kết hợp lò phản ứng phân hạch hạt nhân với động cơ đẩy Hall sử dụng điện trên vệ tinh LM2100 của Lockheed.

Ở dạng hiện tại, tàu vũ trụ JETSON bao gồm một lò phản ứng bên trong hộp máy dò và một bộ tản nhiệt phía sau nó. Từ đây, một sự bùng nổ kéo dài để giữ các thiết bị điện tử và máy đẩy Hall càng xa nguồn năng lượng phóng xạ càng tốt.

Lò phản ứng dựa trên Dự án trình diễn Lò phản ứng nghìn công suất năm 2018 sử dụng công nghệ Stirling (KRUSTY) của NASA và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và sử dụng lõi uranium-235 đúc rắn đường kính 6 inch (15 cm) làm nhiên liệu với bộ phản xạ oxit berili bao quanh lõi. Một thanh cacbua boron khởi động và dừng lò phản ứng, trong khi các tấm phản xạ thu giữ các neutron thoát ra và đưa chúng trở lại lõi.

Vì lý do an toàn, lò phản ứng đã ngừng hoạt động cho đến khi tàu vũ trụ đi vào quỹ đạo an toàn. Sau khi hoạt động, nhiệt do lò phản ứng tạo ra sẽ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho một bộ động cơ nhiệt Stirling, hoạt động bằng cách nén và giãn nở các khí trong một chu trình khép kín. Điều này có thể tạo ra năng lượng lên tới 20kWe, gấp hơn ba lần công suất của các tấm pin mặt trời trên tàu vũ trụ hiện tại.

Điều này không chỉ giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của tàu thăm dò không gian sâu mà còn cung cấp năng lượng cho máy đẩy Hall, giúp tăng tốc tàu vũ trụ một cách từ từ và đều đặn đến tốc độ đủ nhanh để thoát khỏi hệ mặt trời hoặc cho phép tàu thăm dò đến thăm nhiều mục tiêu tiềm năng.

Barry Miles, giám đốc chương trình JETSON và nhà nghiên cứu chính của Lockheed Martin, cho biết: "Việc phát triển công nghệ phân hạch hạt nhân cho các ứng dụng không gian là chìa khóa để giới thiệu các công nghệ" Từ các hệ thống phụ điện công suất cao và động cơ đẩy điện đến động cơ nhiệt hạt nhân hoặc năng lượng bề mặt phân hạch, Lockheed Martin tập trung phát triển các hệ thống này cùng với các cơ quan chính phủ quan trọng và các đối tác trong ngành của chúng tôi."