ในขณะที่มนุษยชาติเตรียมพร้อมสำหรับภารกิจอันทะเยอทะยานไปยังดวงจันทร์ ดาวอังคารและที่อื่นๆ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังพัฒนาระบบขับเคลื่อนที่เร็วและมีประสิทธิภาพ หนึ่งในนวัตกรรมที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือ Nuclear Thermal Propulsion เป็นเทคโนโลยีที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการจ่ายพลังงานให้กับยานอวกาศและลดระยะเวลาการเดินทางผ่านอวกาศได้อย่างมาก
Nuclear Thermal Propulsion (NTP) หรือระบบขับเคลื่อนด้วยพลังงานความร้อนนิวเคลียร์ คือหนึ่งในเทคโนโลยีที่จะเปลี่ยนเกมการเดินทางในอวกาศระยะไกล โดยเฉพาะภารกิจส่งมนุษย์ไปดาวอังคาร
การขับเคลื่อนความร้อนนิวเคลียร์คืออะไร?
ระบบขับเคลื่อนความร้อนนิวเคลียร์เป็นระบบจรวดขั้นสูงที่ใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แทนการเผาไหม้ทางเคมีเพื่อสร้างแรงผลักดัน แทนที่จะเผาไหม้เชื้อเพลิงด้วยออกซิเจน เครื่องปฏิกรณ์จะให้ความร้อนแก่เชื้อเพลิงจรวดน้ำหนักเบา—โดยทั่วไปคือไฮโดรเจน—จนถึงอุณหภูมิที่สูงมาก ก๊าซไฮโดรเจนร้อนจะขยายตัวอย่างรวดเร็วและถูกไล่ออกผ่านหัวฉีดจรวด ทำให้เกิดแรงผลักดันอันทรงพลัง
กระบวนการนี้ช่วยให้ยานอวกาศบรรลุประสิทธิภาพและความเร็วที่สูงกว่าจรวดเคมีทั่วไป
NTP ทำงานอย่างไร?
การทำงานของระบบขับเคลื่อนความร้อนนิวเคลียร์สามารถสรุปได้เป็นสี่ขั้นตอนหลัก:
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดกะทัดรัดสร้างความร้อนจำนวนมหาศาลผ่านการแยกตัวของนิวเคลียร์
ไฮโดรเจนเหลวไหลผ่านแกนเครื่องปฏิกรณ์และดูดซับความร้อน
ไฮโดรเจนขยายตัวเป็นก๊าซอุณหภูมิสูง
ก๊าซถูกขับออกทางหัวฉีดจรวด ทำให้เกิดแรงขับดันยานอวกาศไปข้างหน้า
เครื่องปฏิกรณ์ในระบบ NTP ต่างจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์บนโลกตรงที่ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการขับเคลื่อนยานอวกาศมากกว่าการผลิตไฟฟ้า
ข้อดีของการขับเคลื่อนด้วยความร้อนนิวเคลียร์
การเดินทางในอวกาศลึกได้เร็วขึ้น
ระบบ NTP สามารถผลิตประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้เกือบสองเท่าของจรวดเคมีทั่วไป วิธีนี้สามารถลดเวลาเดินทางไปดาวอังคารจากประมาณเจ็ดถึงเก้าเดือนเหลือประมาณสี่ถึงหกเดือน ขึ้นอยู่กับการออกแบบภารกิจ
ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่มากขึ้น
เนื่องจากไฮโดรเจนมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำมาก จึงสามารถเร่งให้มีความเร็วสูงมากได้ ส่งผลให้เกิดแรงกระตุ้นจำเพาะที่สูงกว่า ซึ่งเป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพของเครื่องยนต์จรวดที่สำคัญ
