Agencja Zaawansowanego Rozwoju DARPA wraz z szeregiem organizacji zewnętrznych rozpoczyna wstępne projektowanie programu DRACO. Jego celem jest stworzenie obiecującego statku kosmicznego z silnikiem rakietowym. Za pomocą takiej technologii armia będzie mogła uzyskać zupełnie nowe możliwości o charakterze logistycznym i innym.
Nowe zadania
Pentagon pracuje obecnie nad koncepcją „szybkiego manewru w przestrzeni między Ziemią a Księżycem”. Proponowane są kompleksy i systemy do różnych celów, zdolne do szybkiego umieszczenia wymaganego ładunku na orbicie i rozwiązania niektórych pojawiających się problemów. W takim przypadku na charakterystykę rakiety nośnej i statku z ładunkiem nakładane są specjalne wymagania. To właśnie ten ostatni proponuje się rozwijać w ramach nowego programu.
Program został nazwany DRACO - Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations („Rakieta demonstracyjna do elastycznych operacji na orbicie Księżyca”). Jak sama nazwa wskazuje, podczas gdy mówimy o demonstratorze złożonej technologii rakietowo-kosmicznej. Pierwsze uruchomienie rakiety i statku nowego typu ma nastąpić nie później niż w 2025 roku.
Kluczową kwestią w programie DARPA jest wybór układu napędowego. DARPA uważa, że współczesne chemiczne i przyszłe elektryczne silniki rakietowe mają niekorzystny stosunek kluczowych cech i dlatego nie nadają się do użycia w „szybkim manewrze”.
Wyjściem z tej sytuacji powinien być silnik rakietowy jądrowy (NRM), oznaczony jako Nuclear Thermal Propulsion (NTP). Specjalnie dla DRACO proponuje się opracowanie takiego silnika o określonym poziomie wydajności. Zakłada się, że NRE o dużej mocy właściwej i wysokiej sprawności nada statkowi wymagane właściwości.
W kilku etapach
Poszukiwania przyszłych uczestników projektu rozpoczęły się w zeszłym roku. Poinformowano o zbliżającym się podpisaniu kontraktów z dużymi organizacjami z dużym doświadczeniem w sektorze rakietowym i kosmicznym. Nie wykluczono możliwości przyciągnięcia małych organizacji z niezbędnymi kompetencjami. W ostatnim czasie proces poszukiwań zakończył się podpisaniem umów z kontrahentami.
12 kwietnia DARPA ogłosiła rozpoczęcie prac projektowych DRACO i wybór wykonawców. Rozwój nowych technologii i jednostek będzie prowadzony przez General Atomics, Gryphon Technologies, Blue Origins i Lockheed Martin. Przypisuje im się różne zadania, m.in. dość skomplikowane.
Wcześniej informowano, że program DRACO zostanie podzielony na kilka etapów, z których każdy będzie rozwiązywał własne problemy. Pierwszy z nich, rozpoczynający się właśnie teraz, potrwa 18 miesięcy i zakończy się jesienią przyszłego roku.
Podzielony jest na dwa główne obszary, w trakcie których rozwiązywane będą różne zadania. Celem projektu „Track A” jest stworzenie definicji ogólnego wyglądu układu napędowego w oparciu o NTP i późniejsze opracowanie projektu wstępnego. General Atomics zostaje wykonawcą toru A. Główne elementy reaktora zostaną opracowane przez Gryphon Technologies.
Blue Origin i Lockheed Martin będą działać równolegle na ścieżce B. Muszą opracować dwa projekty statków kosmicznych. Jako pierwsi zrobili tzw. Demo systemu demonstracyjnego (DS) do testowania. Następnie na jej podstawie powstanie produkt Systemu Operacyjnego (OS), przeznaczony do pełnoprawnego działania.
Należy zauważyć, że projekty DS i OS nie są głównymi składnikami programu. W najbliższej przyszłości główny nacisk zostanie położony na jądrowy system napędowy NTP. Konieczne jest znalezienie niezbędnych technologii i sformułowanie głównych cech jego projektu. Również DARPA i kontrahenci będą musieli wypracować kwestie bezpieczeństwa.
DARPA już zapowiada kolejne etapy programu, ale rezygnuje ze zbędnych szczegółów. Do jesieni przyszłego roku powstanie system rakietowo-kosmiczny, po którym rozpocznie się rozwój pełnoprawnego projektu. Pierwszy start zaplanowano na 2025 rok. Z oczywistych względów twórcy DRACO nie mogą jeszcze ujawnić wszystkich technicznych aspektów projektu.
Zaawansowane technologie
Dostępne dane dotyczące projektu DRACO pozwalają nam wyobrazić sobie, jak będzie wyglądał nowy amerykański system rakietowo-kosmiczny – i dlaczego tak bardzo interesuje Pentagon, reprezentowany przez DARPA. Taki system obejmowałby rakietę nośną, prawdopodobnie jednego z istniejących typów, oraz specjalny, nowo opracowany statek kosmiczny.
Do startu i wejścia na obliczoną orbitę DRACO użyje „tradycyjnej” rakiety wspomagającej z silnikiem rakietowym na paliwo chemiczne. Pomimo wszystkich zalet i środków ostrożności, NRM jest zbyt niebezpieczny do stosowania w atmosferze ziemskiej. Statek będzie mógł uruchomić własny silnik tylko w kosmosie.
Gryphon Technologies oferuje najnowocześniejszy projekt NRE oparty na dobrze znanej koncepcji silnika na paliwo gazowe. W takim silniku wodór musi wejść do rdzenia, otrzymać energię cieplną i wyjść przez dyszę, tworząc ciąg. Zasada ta została już wykorzystana w projektach eksperymentalnych z przeszłości, a w nowym projekcie planowane jest wykorzystanie nowoczesnych rozwiązań w zakresie konstrukcji i technologii.
Planowane jest uzyskanie kilku głównych korzyści dzięki wykorzystaniu NRE. Silnik jądrowy jest znacznie bardziej kompaktowy i lżejszy niż instalacja płynna z tymi samymi wskaźnikami ciągu, a także nie potrzebuje dużych zbiorników na paliwo i utleniacz. Wykorzystanie energii atomowej zapewnia znaczne korzyści we wszystkich podstawowych cechach. Produkcja NRE jest jednak trudna i kosztowna, a jej stosowanie wiąże się z szeregiem ważnych ograniczeń. Wypadek ze zniszczeniem rdzenia grozi najpoważniejszymi konsekwencjami.
Przyszłe problemy
DARPA i Pentagon wskazują, że rakieta i system kosmiczny DRACO będą wykorzystywane do różnych operacji w kosmosie na orbicie Księżyca. DRACO będzie się różnić od istniejących statków kosmicznych większą elastycznością i wydajnością użytkowania. Jednocześnie armia amerykańska nie wymienia konkretnych zadań, przed którymi stanie taki system.
Być może lista przyszłych obowiązków nowego statku z NRE nie została jeszcze ustalona, a zadania dla niego będą poszukiwane na kolejnych etapach programu. Nie można jednak wykluczyć, że Pentagon ma już najpoważniejsze plany tego rozwoju, ale nie uważa za konieczne ich ujawniania.
NASA wykazuje również zainteresowanie systemami z NRE - mogą być przydatne do niewojskowej eksploracji kosmosu. Oczekuje się, że system podobny do DRACO ułatwi misje naukowe, takie jak loty na Księżyc czy Marsa. W tym drugim przypadku, według obliczeń, silnik jądrowy skróci czas lotu o połowę.
Jednak jest za wcześnie, aby Pentagon i NASA planowały praktyczne wykorzystanie obiecującego systemu rakietowo-kosmicznego. W najbliższych latach DARPA wraz z zespołem organizacji wykonawczych skoncentruje się na budowaniu zaplecza teoretycznego i technologicznego oraz projektowaniu nowych produktów. Jeśli program DRACO nie napotka poważnych problemów, to pierwszy lot testowy odbędzie się w 2025 roku - i dopiero do tego czasu realne perspektywy projektu w jego obecnej formie będą jasne.
