Let kosmické lodi poháněné DRACO podle představ umělce z DARPA
Agentura pro pokročilý rozvoj DARPA pokračuje v hledání technologií ke zvýšení přežití a stability vojenské orbitální skupiny. Nejodvážnějším návrhem v této oblasti je vytvoření jaderného pohonného systému DRACO pro satelity, se kterým budou moci manévrovat a uniknout před útokem. Tento koncept vypadá velmi zajímavě, ale má své výhody i nevýhody.
Slibný vývoj
Zhruba před rokem byl spuštěn nový program DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations). Byly vypracovány obecné plány pro provedení určitých prací a byly identifikovány klíčové požadavky a technologie projektu. Navíc začalo hledání účinkujících.
V září 2020, DARPA podepsala dohodu s Gryphon Technologies. Během několika příštích let bude muset poskytnout vědeckou a technologickou podporu vývojářům motoru DRACO. Hodnota kontraktu dosáhla 14 milionů dolarů.
V dubnu tohoto roku vešly ve známost plány na blízkou budoucnost; byly také podepsány nové smlouvy s dodavateli. V následujících 18 měsících je plánováno provedení konstrukčních prací, rozdělených do dvou oblastí - Trať A a Trať B. Cílem Tratě A je vývoj nového jaderného raketového motoru. V rámci paralelního projektu „B“ vypracují podobu „provozní“ kosmické lodi pro takový motor (Operational System – OS) a také vytvoří technologický demonstrátor (Demonstration System – DS).
Realizátorem projektu Track A byla jmenována společnost General Atomics; bude jí pomáhat společnost Gryphon Technologies, která byla do programu dříve zapojena. Vývojem kosmické lodi byly pověřeny Lockheed Martin a Blue Origin. Všichni účastníci programu budou neustále vzájemně komunikovat a vyměňovat si technické a jiné informace.
V červnu se k DRACO připojila další společnost – Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) z Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC). Jeho úkolem bude pomáhat s rozvojem obou „dráh“ v kontextu bezpečnosti pohonného systému a souvisejících systémů.
Byl tak stanoven konečný seznam účastníků programu a začala skutečná výzkumná a vývojová práce. Plánují za ně utratit několik let a stovky milionů dolarů. První let demonstrátoru DS s pohonem DRACO je naplánován na rok 2025. Jak již bylo dříve oznámeno, nosná raketa na chemický pohon vynese DS na oběžnou dráhu, kde podstoupí testy pohonu. Není známo, jak brzy se podaří dovést nové technologie do fáze OS a uvést je do praxe.
Nové principy
Cílem programu DRACO je vytvořit jaderný pohonný systém typu NTP (Nuclear Thermal Propulsion). Architektura a princip fungování takového motoru je dobře znám, ale DARPA zatím nezveřejnila zadání a přesné charakteristiky budoucího produktu.
Možná podoba kosmické lodi s motorem typu NTP. Grafika popularmechanics.com
Klíčovým prvkem motoru NTP/DRACO je jaderný reaktor požadovaného výkonu. Jak bylo oznámeno, reaktor bude využívat uran s úrovní obohacení v rozmezí 5-20 procent. (tzv. HALEU - High Assay Low Enriched Uranium). Teplo z reaktoru bude využito k ohřevu pracovní tekutiny, kterou bude zkapalněný vodík nebo jiná látka. Kapalná látka se vypaří, získá další energii a proudí tryskou vysokou rychlostí, čímž zajistí potřebný tah.
Podle výpočtů bude NTP motor využívající vodík z hlediska obecných charakteristik a schopností přibližně dvakrát účinnější a hospodárnější než chemický. To přinese určité výhody při vývoji a provozu kosmických lodí. Zejména bude možné zmenšit nádrže na vodíkové „palivo“ a snížit celkovou hmotnost lodi.
Hlavním cílem projektu DRACO je zlepšit bezpečnost vojenských kosmických lodí na nízkých drahách. Vyspělé země, považované za potenciální protivníky USA, mají nebo vyvíjejí protisatelitní zbraně. V důsledku toho v průběhu rozsáhlého konfliktu orbitální skupina Pentagonu riskuje, že rychle ztratí alespoň část svého vybavení a schopností.
Hlavním výsledkem projektu DRACO by měl být univerzální jaderný pohonný systém vhodný pro montáž na kosmické lodě pro různé účely. S jeho pomocí se navrhuje stáhnout satelity z dopadu protidružicových raket nebo interceptorů.
Princip takové ochrany je vcelku jednoduchý. V případě zjištění útoku bude muset jaderný motor rychle přenést zařízení na jinou oběžnou dráhu vč. vyšší, mimo dosah zbraně nepřítel. Jakmile hrozba zmizí, DRACO bude moci vrátit zařízení na předchozí oběžnou dráhu. Vysoká účinnost z hlediska jaderného paliva a pracovní tekutiny umožní provádět takové manévry opakovaně.
Potenciál projektu
Na úrovni klíčových myšlenek a konceptů vypadá program DRACO docela zajímavě a slibně. Zároveň je zřejmé, že vývoj všech potřebných komponent bude spojen s vážnými obtížemi a bude značně nákladný. Zda se podaří překonat všechny očekávané a náhlé obtíže a splnit všechny plány, ukáže čas.
Myšlenka použití ekonomického pohonného systému k odstranění satelitu z dopadu má vysoký potenciál a je velmi zajímavá. Stávající a budoucí protidružicové rakety a interceptory jsou navrženy tak, aby ničily orbitální cíle na známé trajektorii, což vám umožňuje vypočítat předstihový bod.
Náhlá změna parametrů oběžné dráhy cíle minimálně sníží účinnost takové zbraně. Nepřítel bude muset spustit nové záchytné prostředky, jejichž úspěšné použití také není zaručeno. DRACO bude také moci zvednout satelit nad linii zachycení - díky tomu budou všechny rakety a bojové kosmické lodě k ničemu.
Jeden z posledních GPS satelitů ve fázi montáže. V budoucnu mohou taková zařízení obdržet motor DRACO. Fotky Lockheed Martin
Získání takových příležitostí je však spojeno s řadou obtíží různého druhu. Předně je třeba vzít v úvahu, že motory typu NTP vhodné pro integraci do raketové a kosmické techniky stále existují pouze v teoretické rovině. General Atomics, Gryphon Tech., USNC-Tech a další ještě musí najít všechny potřebné technologie a vytvořit plnohodnotný fungující engine.
Je třeba poznamenat, že DARPA projevuje určitý optimismus a plánuje provést první orbitální let OS / DRACO již v roce 2025. To může znamenat, že část výzkumných prací byla provedena a úspěšně dokončena. Podle jejich výsledků bude zahájen vývoj plnohodnotného projektu. I přes složitost zadaných úkolů mají účastníci programu stále dostatek času před stanovenými termíny.
Program DRACO, stejně jako mnoho dalších slibných projektů, může čelit finančním problémům. Přesné náklady na vývoj zásadně nového motoru a souvisejících produktů zatím nebyly stanoveny, i když už nyní je jasné, že se bavíme o stovkách milionů či miliardách dolarů. Vysoké náklady v kombinaci se složitostí a technickými riziky mohou vést k nejtvrdší kritice nebo dokonce k uzavření projektu.
Úspěšné dokončení vývoje a testování DS a OS s produktem DRACO také nezaručuje úplný úspěch. Vyvíjí se slibné jaderné zařízení pro použití na kosmických lodích. Kolik budou stát sériové motory a jak ovlivní náklady na aktualizaci orbitální konstelace, je velkou otázkou.
V daleké budoucnosti může být vývoj na DRACO použit v různých oblastech raketového a kosmického průmyslu, kde jsou vyžadovány kompaktní a ekonomické pohonné systémy. Takové vyhlídky celého směru však přímo závisí na výsledcích aktuálního projektu. Pokud to armádě a kongresmanům nevyhovuje, nelze se divit, že civilní vesmírný průmysl také opustí jaderný pohon.
S nejistou budoucností
Jak se na obrannou vyspělou vývojovou organizaci sluší a patří, DARPA se opět snaží vytvořit plnohodnotný jaderný raketový motor, navíc pro řešení konkrétních problémů a s přehledem pro použití v reálných projektech. Navrhované nápady jsou velmi zajímavé a nový projekt je skutečně schopen vytvořit velkou rezervu pro budoucnost, kdy se protidružicové zbraně stanou skutečnou a vážnou hrozbou.
Úspěšné dokončení programu DRACO je však stále otázkou. Stojí před velmi složitými úkoly, jejichž řešení pravděpodobně nebude rychlé, nenákladné a jednoduché z hlediska vědy a techniky. V souladu s tím je program vystaven riziku zpoždění, nedostatku finančních prostředků a dalších problémů. Zda bude možné dodržet všechny termíny, dodržet rozpočet a vytvořit zařízení s požadovanými vlastnostmi - to se ukáže během několika příštích let.