Sobota, 26 září
Shadow

Ambiciózní plán: Kosmické lodě s fúzním motorem dříve než energetický reaktor?

Koncepce modifikovaného magnetického zrcadla pro udržení plazmatu, základ budoucího kosmického motoru od firmy PSS
Koncepce modifikovaného magnetického zrcadla pro udržení plazmatu, základ budoucího kosmického motoru od firmy PSS

Bude nějaká firma skutečně schopná vyvinout tento vysokorychlostní způsob dopravy, který nevyžaduje velké množství paliva, ještě v tomto století? Ze všeho nejdřív člověka napadne, jestli má společnost Princeton Satellite Systém (PSS), která tento cíl vyhlásila, vůbec brát vážně. Její sídlo v neoznačené budově nad pekařstvím v Plainsboro v New Jersey nenaznačuje, že by se mohlo jednat o partu, která chce posunout „nejzazší hranice“. Ale ambice týmu asi šesti vědců a inženýrů rozhodně nejsou malé – lidská výprava na Mars, robotické sondy do vnějších částí Sluneční soustavy, mise k nejbližšímu dalšímu systému Alfa Centauri. Toho všeho má být dosaženo v lodích poháněných jadernou fúzí.

Ano, čtete správně, fúze. Energetický zdroj, díky kterému svítí hvězdy a který se fyzici pokoušejí ovládnout přes padesát let, zatím bohužel marně. Kontrolovaná fúze by mohla zásobit celou planetu čistou energií s minimálními emisemi a zanedbatelným radioaktivním odpadem, ale ukázalo se, že ovládnout tuto sílu je velmi obtížné a komerční reaktor tak nespatří světlo světa dříve než za několik dalších desetiletí. Ale vědci z PSS věří tomu, že dokážou postavit kosmické rakety na fúzní pohon dříve, a rozhodně umí nabídnout argumenty, proč to stojí za to.

Výhody fúzního pohonu jsou jasné: „fúzní raketa pro let na Mars,“ říká zakladatel společnosti Miochael Paluszek, „bude menší než minivan a může nás dostat tam a zpátky za méně než jeden rok, ve srovnání se dvěma roky v případě chemických raket.“

Fúzní pohon totiž daleko lépe využívá energii ukrytou v palivu, bude mít tedy větší tah než standardní rakety a zároveň sebou ponese jen několik kilogramů paliva, oproti tunám, které musejí tahat rakety na kapalná paliva. Vyšší rychlost pak přináší další pozitiva: bude snížena nutná doba, po kterou jsou kosmonauti vystavení kosmickému záření a zásoby jídla mohou být redukovány na polovinu.

Fúzní pohon může být také ideálem pro automatizované mise do vzdálených končin Sluneční soustavy, například pro plánovanou misi ESA Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE). Stejně jako v případě mise na Mars by fúzní pohon umožnil značné zkrácení doby letu z původně plánovaných 8 let. Fúzní reaktor by také samozřejmě mohl zásobovat slušným výkonem všechny měřící a komunikační systémy sondy po příletu na místo určení, což by zejména v oblastech vzdálených od Slunce poskytlo řešení dalšího problému.

Zní to skvěle, ale bohužel zde dobré zprávy končí, fúze probíhá jen ve velmi horkém silně ionizovaném plynu (plazmatu). Jádra lehčích prvků musí mít dost energie na překonání odpudivé elektrické síly, teprve pak se sloučí a uvolní se velké množství využitelné fúzní energie. Nejobtížnějším úkolem je tedy zahřát palivo na obrovskou teplotu a udržet ho pohromadě, aby fůze mohla proběhnout. V současnosti slaví největší úspěch koncepce magnetického udržení s ohřevem pomocí elektromagnetických vln a vstřikování rychlých neutrálních částic.

S ohřevem pomocí EM vln počítá i PSS. Anténa připomínající kus drátu v ose reaktoru bude vysílat mikrovlny do plazmatu a ohřívat jej na potřebnou teplotu. „Ten drát,“ říká konstruktér reaktoru PSS s neskrývanou pýchou, „reprezentuje celou moji kariéru.“ Na rozdíl od koncepce tokamaku, která má tvar „pneumatiky“ se zde bude používat neuzavřená lineární konfigurace. Tyto rozdíly oproti koncepci energetického reaktoru mohou přinést určité úspory. „Každopádně jsme zatím nedosáhli zápalné teploty,“ přiznává Paluszek, to znamená, že zatím dosáhli jen velmi ojedinělých fúzních reakcí, jejichž energie je zanedbatelná, přestože tým již provádí experimenty s udržením a ohřevem horkého plazmatu.

Dosavadní experimenty v žádném případě neukazují, že projekt bude určitě fungovat, to přiznávají i vědci. „Musíme ještě udělat pořádný kus práce ve fyzice i technice konceptu,“ dodává Paluszek. Část nákladu na výzkum sponzoruje americké Ministerstvo energetiky. Mnoho dalších laboratoří pracuje na svém vlastním fúzním motoru, ale inženýr Yosef Razin dodává, že jejich výzkumná skupina je jediná, která na Mezinárodním astronomickém kongresu představila výsledky prvních experimentů.

Mezi reaktorem PSS a koncepcí energetického reaktoru je ještě jeden rozdíl, který může být současně velkou nevýhodou i výhodou. Většina reaktorů pro budoucí elektrárny počítá se spalováním směsi izotopů vodíku – deuteria a tritia. Reaktor společnosti PSS má používat směs deuteria a lehkého helia-3. Produkty této reakce jsou primárně nabité částice, byť vzniká také určité procento parazitních neutronů z reakce deuteria s deuteriem. Nabité částice se pak snadno dají usměrnit a také téměř nepronikají materiálem, to bude důležité zvláště u pilotovaných letů, kdy nebude muset být použito tolik materiálu na stínění.

Helium-3 je bohužel velmi vzácné, na Zemi se totiž nedoplňuje radioaktivní rozpadem, tak jako jeho těžší bratr helium-4. Podle vědců je na Zemi dostatek helia-3 pro provoz reaktoru o výkonu 100 MW po dobu pouze několika desetiletí, to je opravdu velmi málo. Pro cestu na Mars se sice počítá se čtyřmi malými reaktory o výkonu přibližně 1 MW, každopádně i tak vystačí pozemské zásoby jen na pár desítek letů. Na Měsíci jsou k dispozici větší zásoby (často bývají v médiích až příliš zveličované), ale jejich těžba je zatím hudbou daleké budoucnosti.

Tým z PSS se ale zdá dostatečně motivovaný, aby v případě komerčního úspěchu sehnal dostatek paliva. Uvidíme, jak se jim bude dařit.

Zdroj: Time

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..