X Festiwal Nauki: w podróży na Marsa wesprze nas energetyka jądrowa
Załogowy lot na Marsa, jako jeden z najbliższych celów badań Układu Słonecznego, jest całkiem realny. Zdaniem fizyka ze Środowiskowego Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego, dr hab. Ludwika Pieńkowskiego, wymaga on jednak udziału nowszych technologii niż znane obecnie rakiety, np. reaktora jądrowego.
Przy użyciu "tradycyjnych" rakiet, w których spalany jest wodór, podróż na Marsa i z powrotem musiałaby trwać prawie trzy lata. Ograniczeniem jest przede wszystkim zużycie paliwa - wyjaśniał słuchaczom Pieńkowski w trakcie sobotniego wykładu w ramach X Festiwalu Nauki.
Aby droga do Marsa była jak najkrótsza, trzeba wystartować z Ziemi w odpowiednim momencie. Potem nie można się za bardzo rozpędzić, bo trzeba by zużyć zbyt dużo paliwa przy wchodzeniu na orbitę Marsa. Przez ten czas Ziemia odsunie się od Marsa. Nie będzie więc można szybko wrócić; trzeba będzie tam siedzieć cały rok. Kiedy planety znów znajdą się w dogodnym położeniu, misja wystartuje z Marsa. I znów trzeba będzie lecieć powoli, ponieważ inaczej nie wystarczyłoby paliwa na hamowanie przed orbitą Ziemi; to będzie trwało 30 miesięcy - tłumaczył Pieńkowski.
Jak podkreślił, taka podróż jest bardzo trudna do zrealizowania, ponieważ przy długim locie i rocznym pobycie na Marsie załoga musi być odpowiednio liczna. To pociągnie też za sobą konieczność zabrania zapasów żywności, powietrza, paliwa i sprzętu. Najlepszym rozwiązaniem tego problemu jest użycie lepszych rakiet - podkreślił fizyk.
Jak mówił, jednym z pomysłów, które już w latach 60. pojawiły się w Amerykańskiej Agencji Kosmicznej (NASA) było zbudowanie rakiety, której częścią byłby specyficzny reaktor jądrowy.
W tym wypadku do napędzania rakiety byłby używany wodór, ale proces byłby wydajniejszy.
Pieńkowski wyjaśnił, że w tradycyjnej rakiecie wodór spalany jest w atmosferze tlenu, a następnie woda wyrzucana jest na zewnątrz, co tworzy siłę napędową. Cząsteczki wody - dość duże i ciężkie - nie mogą osiągać zbyt wielkiej temperatury, wobec tego rakieta wolno się rozpędza i zużywa bardzo dużo paliwa. Gdyby zamiast wody gazem wylotowym rakiety był wodór (który jest lżejszy i można go bardziej rozgrzać), osiągi rakiety znacznie by się poprawiły.
Naukowcy wymyślili więc nieduży reaktor atomowy, w którym do chłodzenia używa się wodoru. Obieg chłodzenia nie byłby zamknięty i gaz, ogrzany przez reakcję jądrową w reaktorze do bardzo wysokiej temperatury, byłby z dużą prędkością wyrzucany w przestrzeń, co napędzałoby rakietę. Prace nad konstrukcją tego typu rakiety wciąż trwają w NASA.
Na Marsa możemy też polecieć zwykłą rakietą i zorganizować sobie możliwość wytwarzania paliwa na tej planecie. Do tego także mógłby posłużyć reaktor jądrowy - powiedział Pieńkowski.
Według niego, nowoczesny mały reaktor mógłby zostać przetransportowany na Marsa bezzałogowym statkiem. Tam, po przybyciu ludzi, mógłby zostać uruchomiony. Na powierzchni planety najprawdopodobniej znajduje się zamarznięta woda, więc ludzie dysponujący reaktorem mogliby produkować potrzebne im powietrze i paliwo.
Temperatura wytwarzana przez reaktor mogłaby posłużyć do rozkładania wody na tlen do oddychania dla ludzi i na wodór - paliwo rakietowe - zaznaczył fizyk.
Jego zdaniem, taką technologię można też wykorzystać bez konieczności podróży na Marsa. Reaktor jądrowy nowej generacji, który osiąga wysokie temperatury, mógłby również na Ziemi nie tylko produkować energię elektryczną, ale także rozkładać wodę na tlen i wodór. Ten ostatni byłby wykorzystywany jako surowiec do produkcji związków węgla i wodoru, np. paliwa samochodowego. Węgiel potrzebny do takiej reakcji mógłby pochodzić np. z dwutlenku węgla wydobywającego się z tradycyjnej elektrowni.
Nad podobnymi projektami pracują naukowcy w wielu krajach, np. w USA i Chinach, a także w Unii Europejskiej. W Polsce także istnieje konsorcjum badawcze, którego celem jest budowa takich reaktorów na Śląsku. Tam mogłyby zostać użyte do wytwarzania elektryczności, produkcji paliw, a także jako źródło energii do zasilania zakładów przemysłowych.
W ramach X Festiwalu Nauki w Warszawie, do 24 września ponad 100 naukowców prezentuje warszawiakom swoje dokonania i zainteresowania badawcze. Warszawskie spotkania z nauką obejmują ponad 500 imprez. Wykłady, pokazy, warsztaty i prezentacje odbywają się nie tylko w laboratoriach i aulach wyższych uczelni czy instytutów naukowych, ale również w muzeach, parkach, obserwatoriach i pod gołym niebem.