این همان پرسشی است که یک مطالعه جدید، ارائه‌شده در پنجاه‌وششمین کنفرانس علوم ماه و سیارات (LPSC)، تلاش دارد به آن پاسخ دهد. در این پژوهش، دو محقق از هند، امکان‌سنجی استفاده از توان هسته‌ای در مأموریت‌های آینده به اعماق فضا را از جنبه‌های مالی، اجرایی و قابلیت اعتماد بررسی کرده‌اند. این مطالعه می‌تواند به دانشمندان، مهندسان و فضانوردان آینده در توسعه فناوری‌های نسل بعدی کمک کند، آن هم در مسیری که انسان برای گسترش حضور خود در فضا گام برمی‌دارد.
در همین راستا، مالایا کومار بیسوال، بنیان‌گذار و مدیرعامل شرکت Acceleron Aerospace در شهر بنگلور هند، درباره انگیزه این پژوهش، دستاوردهای مهم و امکان‌پذیری سفر به سایر منظومه‌ها گفت‌و‌گو کرده است.
پس انگیزه اصلی انجام این تحقیق چه بوده است؟
بیسوال می‌گوید:
«انگیزه اصلی این پژوهش، افزایش آگاهی نسبت به این واقعیت بود که سیستم‌های فعلی پیشران و تأمین انرژی ما – به‌ویژه سیستم‌های شیمیایی و خورشیدی – برای مأموریت‌های طولانی‌مدت یا در اعماق فضا کافی نیستند.
با گسترش مرزهای اکتشاف به سمت مریخ، سیارات بیرونی و حتی فضای میان‌ستاره‌ای، به سامانه‌هایی نیاز داریم که نه‌تنها قابل اعتماد باشند بلکه بتوانند به‌مدت چند دهه انرژی پایدار تولید کنند. انرژی هسته‌ای، به‌ویژه سیستم‌های مبتنی بر شکافت، به دلیل چگالی انرژی بالا و بی‌نیازی از نور خورشید، گزینه‌ای امیدبخش است. هدف ما بررسی این بود که این فناوری‌ها چگونه می‌توانند شیوه برنامه‌ریزی، تأمین انرژی و اجرای مأموریت‌ها در فراتر از مدار زمین را متحول کنند و راه را برای مأموریت‌های چندسیاره‌ای و میان‌ستاره‌ای واقعی باز کنند.»
در این تحقیق، پژوهشگران طیف گسترده‌ای از ویژگی‌ها و جنبه‌های پیشرانه‌های هسته‌ای را بررسی کرده‌اند:
از سیستم‌های تأمین انرژی، مزایای کلیدی، پیشرفت‌های مهم و کاربردهای بالقوه گرفته تا محدودیت‌ها. آن‌ها همچنین به‌طور عمیق به مفاهیمی مانند پیشرانه الکتریکی رادیوایزوتوپی، پیشرانه الکتریکی شکافت‌محور، خروجی توان بالا، نیازهای مأموریت‌های بلندمدت، پروژه مفهومی KRUSTY ناسا، اکتشاف چندسیاره‌ای، مأموریت‌های سرنشین‌دار به ماه و مریخ و مقایسه با سیستم‌های سنتی پرداخته‌اند.
در نهایت، پژوهشگران پیشرانه‌های شکافت‌محور را یک «تغییردهنده بازی» نامیده‌اند؛ فناوری‌ای که با وجود محدودیت‌هایی اندک مانند محافظت در برابر تابش و جرم سامانه، می‌تواند مزایای گسترده و پیشرفت‌های چشمگیری نسبت به فناوری‌های موجود به ارمغان آورد.
اما مهم‌ترین یافته‌های این پژوهش چه بوده است؟
بیسوال می‌گوید:
«نخست، سیستم‌های هسته‌ای توان خروجی بسیار بیشتر و پایدارتری نسبت به منابع سنتی دارند، که برای پیش‌رانش و سیستم‌های پشتیبانی حیات در مأموریت‌های طولانی حیاتی است.
دوم، این سامانه‌ها می‌توانند زمان انتقال را کاهش دهند، بار بیشتری حمل کنند و در محیط‌هایی عمل کنند که انرژی خورشیدی کارایی ندارد – مانند فضای دوردست یا سطح سیاراتی که در سایه قرار دارند.
سوم، گرچه این فناوری پتانسیل بالایی دارد، اما با چالش‌هایی مانند محافظت در برابر تابش، مسائل ایمنی و وزن سامانه روبه‌روست. با این حال، پروژه‌هایی مانند Kilopower ناسا نشان می‌دهند که ما به‌طور پیوسته در مسیر تحقق این فناوری پیش می‌رویم.»
این پژوهش همچنین بررسی کرده که چگونه می‌توان از پیشرانه‌های شکافت‌محور برای کاوش کل منظومه شمسی استفاده کرد – حتی تا کمربند کویپر، که از مدار نپتون در فاصله ۳۰ واحد نجومی (AU) آغاز شده و تا ۵۰ AU ادامه دارد. (برای مقایسه، فاصله سیارات از خورشید به‌ترتیب: عطارد ۰.۳۹ AU، زهره ۰.۷۲ AU، مریخ ۱.۵۲ AU، مشتری ۵.۲۰ AU، زحل ۹.۵۴ AU، اورانوس ۱۹.۲۲ AU، نپتون ۳۰.۰۶ AU و پلوتو ۳۹.۵ AU است.)
دلیل این امکان‌پذیری، توانایی سامانه‌های شکافت‌محور در تأمین انرژی به‌مدت چند دهه است، که راه را برای گسترش حضور انسان در مناطقی فراتر از زمین و حتی قمرهای سیارات غول‌پیکر باز می‌کند.
هرچند این مطالعه مستقیماً به کاوش فراتر از منظومه شمسی اشاره نکرده، اما مطالعات دیگر، امکان ارسال فضاپیما به نزدیک‌ترین ستاره، پروکسیما قنطورس، را پیشنهاد کرده‌اند.
آیا پیشرانه هسته‌ای می‌تواند ما را به سایر منظومه‌های ستاره‌ای، مثلاً پروکسیما قنطورس، برساند؟
بیسوال پاسخ می‌دهد:
«سفر به منظومه‌ای دیگر مانند پروکسیما قنطورس چالشی عظیم است، اما پیشرانه هسته‌ای یکی از معدود فناوری‌هایی است که می‌تواند آن را در همین قرن به‌طور بالقوه ممکن سازد.
گرچه با فناوری فعلی، رسیدن به پروکسیما قنطورس – در فاصله بیش از ۴ سال نوری – همچنان چند دهه تا چند قرن زمان می‌برد، اما ترکیب پیشرانه هسته‌ای با پیشرانه‌های الکتریکی یا یونی می‌تواند به‌طور چشمگیری دامنه دسترسی ما را افزایش دهد و زمان مأموریت را کاهش دهد.»
او ادامه می‌دهد:
«برای چنین مأموریت‌هایی، می‌توان ابتدا از پیشرانه‌های حرارتی هسته‌ای برای خروج سریع از منظومه شمسی استفاده کرد، سپس از پیشرانه‌های الکتریکی طولانی‌مدت که با راکتورهای هسته‌ای تغذیه می‌شوند برای حفظ سرعت بهره برد.
در نظریه، این سامانه‌ها می‌توانند مأموریت‌هایی را ممکن سازند که روزی داده‌هایی از سیارات فراخورشیدی نزدیک برای ما ارسال کنند. گرچه هنوز به آن نقطه نرسیده‌ایم، اما این پژوهش بخشی از زیرساخت فکری لازم برای در نظر گرفتن جدی این چشم‌اندازها را فراهم می‌کند.»
این پژوهش در ادامه مجموعه‌ای از مطالعات این گروه محقق است؛ از جمله ارائه معماری پیشنهادی برای حمل‌ونقل میان‌سیاره‌ای سرنشین‌دار (HUCITAR) برای کاوش مریخ و سیاره کوتوله سرس – بزرگ‌ترین جرم در کمربند سیارکی، که شواهدی از وجود اقیانوس نمکی زیرسطحی در گذشته دارد.
این طرح، بر اساس مطالعات ارائه‌شده توسط همین تیم در سال‌های ۱۴۰۰ و ۱۴۰۱ در کنفرانس AIAA SciTech Forum است و نشان می‌دهد چگونه انسان می‌تواند در نسل‌های آینده به جهان‌های دوردست برسد و حتی در آنجا سکونت کند.
بیسوال می‌گوید:
«معماری پیشنهادی ما نشان می‌دهد که پیشرانه الکتریکی هسته‌ای (NEP) و پیشرانه حرارتی هسته‌ای (NTP) برای کاهش زمان سفر، افزایش ظرفیت بار، و فراهم‌کردن پشتیبانی مأموریتی ضروری‌اند.
مطالعات ما همچنین شامل طراحی دقیق مأموریت، بهینه‌سازی مسیر، مدل‌های هزینه، پروتکل‌های ایمنی، تولید برق با استفاده از RTG و راکتورهای شکافت، و ملاحظات بهداشتی برای فضانوردان در سفرهای بلندمدت است.»
او در پایان تأکید می‌کند:
«اگر تنها یک پیام کلیدی برای خوانندگان داشته باشیم، این است که سیستم‌های پیشران هسته‌ای، دیگر یک رؤیای دور نیستند – بلکه به‌سرعت به یک ضرورت برای اکتشاف معنادار فراتر از مدار پایین زمین تبدیل می‌شوند.
در Acceleron Aerospace ما متعهد به ارائه پژوهش‌های بنیادی، فناوری‌ها و مفاهیم مأموریتی هستیم که تحقق این چشم‌انداز را ممکن سازد – از مریخ و سرس آغاز و به منظومه شمسی بیرونی ختم می‌شود.»
آینده پیشرانه‌های شکافت‌محور در سفرهای فضایی چه خواهد بود؟
تنها زمان پاسخ خواهد داد، و این همان دلیلی است که ما باید به علم ادامه دهیم.
همیشه علم را دنبال کنید و رو به آسمان باشید! 🌌
