Raketten som kan revolusjonere romfarten

Fusjonsraketten kan frakte astronauter raskere og billigere til andre planeter.

Publisert
Rakettmotoren Fusion Driven Rocket utvikles av firmaet MSNW, med støtte fra NASA. Den kan korte ned reisetiden til Mars og andre kloder dramatisk, og bety en revolusjon for bemannede romferder. (Foto: (Illustrasjon: NASA/MSNW, bearbeidet av forskning.no))
Rakettmotoren Fusion Driven Rocket utvikles av firmaet MSNW, med støtte fra NASA. Den kan korte ned reisetiden til Mars og andre kloder dramatisk, og bety en revolusjon for bemannede romferder. (Foto: (Illustrasjon: NASA/MSNW, bearbeidet av forskning.no))

Rakettmotoren skal kunne forkorte reisen til Mars fra flere måneder til bare 30 dager. Jo kortere tid reisen tar, desto mindre farlig stråling blir astronautene utsatt for.

Motoren kombinerer også lav vekt med høy effekt. Dette vil redusere prisen, og kan bety en revolusjon for interplanetariske romreiser, ifølge nettsidene til NASAs avdeling for avansert framtidsteknologi, NIAC.

Ørsmå hydrogenbomber

NIAC finansierer utviklingen av motoren Fusion Driven Rocket (FDR). Den utvikles av det amerikanske firmaet MSNW, og ligner i prinsippet en ørliten hydrogenbombe,  eller rettere sagt en serie kjernefysiske bomber.

De eksploderer tett i tett, som en maskingeværsalve ut av dysen på raketten. Slike kjernefysiske reaksjoner utvikler mye mer energi enn den kjemiske forbrenningen som driver vanlige rakettmotorer.

Giganten Orion

Ordet kjernefysisk bombe har ingen god klang. Derfor ble en tilsvarende teknologi fra den kalde krigens dager, prosjekt Orion, skrinlagt da prøvestansavtalen ble undertegnet i 1963.

Men Orion og FDR er også svært forskjellige på mange måter. Orion brukte samme type kjedereaksjon som i vanlige atomkraftverk og atombomber. Den kalles fisjon, altså deling eller spalting.

I fisjon spaltes tunge grunnstoffer, for eksempel uran, til lettere grunnstoffer. Da frigjøres energi.

Slike fisjonsbomber må være ganske store for å få i gang kjerneprosessene.  Dermed måtte Orion-skipet være tilsvarende stort og tungt, mange tusen tonn, for ikke å bli knust av trykkkraften fra bombene.

En mindre, 6000 tonns versjon av Orion-romskipet i bane rundt planeten Saturn, slik datakunstneren tenker seg det. Tre størrelser ble planlagt i den opprinnelige rapporten, fra ti tusen til åtte millioner tonn. Vi ser gløden fra en atombombeeksplosjon bak romskipet. (Illustrasjon: NASA)
En mindre, 6000 tonns versjon av Orion-romskipet i bane rundt planeten Saturn, slik datakunstneren tenker seg det. Tre størrelser ble planlagt i den opprinnelige rapporten, fra ti tusen til åtte millioner tonn. Vi ser gløden fra en atombombeeksplosjon bak romskipet. (Illustrasjon: NASA)

Skaleres ned

FDR bruker isteden den motsatte reaksjonen, fusjon. Det er samme type prosesser som lager energi inne i sola.

Lette grunnstoffer, som hydrogen, smelter sammen under voldsomt trykk og temperatur til tyngre grunnstoffer.

Slike fusjonsbomber trenger ikke å være store. De kan skaleres voldsomt ned, til rundt en milliarddel av de krigerske hydrogenbombene.

Kraften blir mindre og lettere å hanskes med, men fortsatt mer enn stor nok til å drive et passende romskip til Mars og enda lengre ut i solsystemet.

Varmekraftverk

Men hvorfor i det hele tatt bruke en serie med ørsmå bomber? Hvorfor ikke la fusjonen gå jevnt, som inne i sola?

Å holde i gang en jevn fusjonsprosess er veldig vanskelig. Ett av de største forskningsprosjektene i dag går ut på å lage en slik fusjonsreaktor, International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) ved Cadarache i Sør-Frankrike.

Prosjektet vil først produsere energi rundt 2027, og ITER er bare en prototyp. Energien i ITER og dens etterfølgere skal brukes til å lage elektrisk energi, som i alle andre kjernefysiske kraftverk.

Slike kraftverk er i prinsippet varmekraftverk, som driver turbiner med varm gass eller væske, akkurat som for eksempel kullkraftverk. Forskjellen er bare at varmen kommer fra kjernereaksjoner.

Ionemotorer

Også romskip kan drives etter dette prinsippet.  Den elektriske strømmen kan brukes til å sette fart på elektrisk ladet gass. Dette kalles ionemotorer eller plasmamotorer.

Slike motorer er mer effektive enn motorer drevet med kjemisk forbrenning, men de er mindre effektive enn fusjonsmotoren FDR.

Metall mot gassboble

FDR går nemlig ikke veien om varme og elektrisistet. Her er det selve eksplosjonen som slynger ut gasser fra dysen til raketten.

Kraftige magnetfelt skyter små metallfolier mot en boble av elektrisk ladet gass. Denne gassen består av deuterium og tritium, to varianter av hydrogen.

Metallfoliene treffer gassboblen, som også holdes fast av et magnetfelt. Gassboblen presses voldsomt sammen, slik at fusjonsreaksjonene starter.

Energien som utvikles, får metallplatene til å fordampe. Denne dampen slynges ut med stor fart fra dysen til FDR-motoren.

Til Mars i 2030?

Teknologien var kjent allerede under den kalde krigen. Nå har imidlertid en generasjon fysikere fra denne epoken falt fra, og gamle forskningsresultater må graves fram igjen.

NASA har alt finansiert første fase av prosjektet, og 1. august i fjor ble det klarert for videre utredning gjennom fase 2.

Går det som prosjektleder John Slough og hans kolleger i MSNW håper, vil en bemannet ferd til Mars kunne starte rundt 2030. Og ferden vil altså i beste fall ta bare 30 dager.

Lenker/referanser:

Om Fusion Driven Rocket på nettsidene til NASA

Videointervju med prosjektleder i MSNW, John Slough

Transkripsjon av videointervjuet over, på nettsidene til Executive Intelligence Review

John Slough et.al: Nuclear Propulsion through Direct Conversion of Fusion Energy: The Fusion Driven Rocket. Phase I Final Report

Teknisk tunge powerpoint-slides fra foredrag om FDR av John Slough, holdt på NIACs vårsymposium, mars 2012

Om framdriftssystemer i rommet, fra nettsidene til firmaet MSNW

Nettsidene til til NASAs avdeling for avansert framtidsteknologi, NIAC