Testato il Carburante per il motore a Razzo Nucleare della NASA, che guiderà l’esplorazione spaziale

Altro passo avanti per la propulsione termica nucleare dei razzi, quella che permetterà di colonizzare il sistema solare. General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) ha annunciato di aver sottoposto campioni di combustibile per la propulsione termica nucleare (NTP) a diversi test ad “alto impatto” presso il Marshall Space Flight Center (MSFC) della NASA a Huntsville, Ala. Questa notizia giunge mentre la NASA, il Dipartimento della Difesa, il Dipartimento dell’Energia e diverse aziende di tecnologia nucleare e spaziale continuano a costruire sui recenti progressi nella progettazione e dimostrazione di razzi a propulsione termica nucleare.

GA-EMS ha utilizzato il test ambientale dell’elemento di combustibile compatto (CFEET) del MSFC della NASA per verificare che il suo combustibile possa resistere a condizioni estreme all’interno di un reattore compatto ad alta temperatura adatto alle condizioni spaziali, secondo quanto annunciato dall’azienda il 20 gennaio.

I campioni sono stati sottoposti a a sei cicli termici, ottenuti tramite idrogeno suercaldo,  che ha  aumentato fino a una temperatura di picco di 2.600 K (circa 4.220 °F, 2300 C). Ogni ciclo comprendeva una sosta di 20 minuti al picco di prestazioni per testare l’efficacia della schermatura per proteggere il combustibile dall’erosione e dalla degradazione dell’idrogeno.

Secondo il GA-EMA, sono stati eseguiti altri test con “diverse caratteristiche di protezione” per testare diversi materiali in condizioni simili a quelle di un reattore. Il Combustibile ha resistito, diventando il primo campione di “Benzina” nucleare che potrebbe resistere alle condizioni d’uso.

“Per quanto ne sappiamo, siamo la prima azienda a utilizzare l’impianto di test ambientale per elementi di combustibile compatti (CFEET) presso il NASA MSFC per testare e dimostrare con successo la sopravvivenza del combustibile dopo cicli termici a temperature e velocità di rampa rappresentative dell’idrogeno”, ha dichiarato Christina Back, vicepresidente di GA-EMS Nuclear Technologies and Materials.

Considerato un successo: “I recenti risultati dei test rappresentano una pietra miliare nella dimostrazione del successo della progettazione del combustibile per i reattori NTP”, ha dichiarato Scott Forney, presidente di GA-EMS. “Il combustibile deve sopravvivere a temperature estremamente elevate e all’ambiente caldo dell’idrogeno gassoso che un reattore NTP operante nello spazio dovrebbe tipicamente incontrare. Siamo molto incoraggiati dai risultati positivi dei test che dimostrano che il combustibile può sopravvivere a queste condizioni operative, avvicinandoci alla realizzazione del potenziale di una propulsione termica nucleare sicura e affidabile per le missioni cislunari e nello spazio profondo”.

Back ha spiegato che GA-EMS ha precedentemente condotto test ad alta temperatura del suo progetto di combustibile in un ambiente privo di idrogeno presso i laboratori GA-EMS, confermando che il combustibile “si è comportato in modo eccezionale a temperature fino a 3.000 K, il che consentirebbe al sistema NTP di essere da due a tre volte più efficiente dei motori a razzo chimici convenzionali”.

I test sono stati condotti da GA-EMS per la NASA nell’ambito di un contratto gestito da Battelle e Idaho National Laboratory. Nel luglio 2021, GA-EMS, BWX Technologies e Ultra Safe Nuclear si sono aggiudicati contratti per la produzione di un progetto concettuale di reattore.

Anche General Atomics ha risposto alla richiesta della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) di progettare un reattore che potesse alimentare DRACO, il Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operation, e si è aggiudicata il contratto Track A Phase 1 nell’aprile 2021. Mentre GA-EMS ha presentato un progetto di base nell’ambito di quel contratto nell’autunno del 2022, il contratto di progettazione del reattore di Fase 2 è stato assegnato a BWXT nel luglio 2023.

DRACO, https://www.darpa.mil/research/programs/demonstration-rocket-for-agile-cislunar-operations

Mentre il DRACO procede – anche se a un ritmo tale da mettere in dubbio il suo più recente obiettivo di lancio, fissato per l’anno fiscale 2027 – a dicembre la DARPA ha pubblicato una richiesta di informazioni alla ricerca di “soluzioni innovative e rivoluzionarie” che possano “sfruttare l’attuale progettazione e sviluppo del reattore DRACO” e “migliorare la transizione verso missioni future”. L’invito si è chiuso il 21 gennaio.

Motore termico nucleare per DRACO

Non è la prima gara spaziale di GA: Il lavoro di GA-EMS sulla propulsione nucleare spaziale risale agli anni Cinquanta e l’ultimo concetto di reattore NTP dell’azienda si basa sull’esperienza maturata con il Progetto Rover negli anni Sessanta. Secondo GA, l’azienda ha fabbricato circa 6 tonnellate metriche di kernel di combustibile nucleare per il progetto.

Il recente lavoro di GA-EMS – e tutti i recenti lavori di propulsione termica nucleare della NASA, della DARPA e del DOE – mira a risolvere i problemi dei progetti storici di razzi nucleari, come la corrosione degli elementi di combustibile. E questa volta lo stanno facendo con uranio a basso arricchimento ad alto dosaggio, non con uranio ad alto arricchimento.

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