Kosmiczny reaktor słoneczny. Napęd oparty na skoncentrowanej energii słonecznej

Opisy tego nowego konceptu napędowego brzmią dla wielu dość kontrowersyjnie. Jednak człowiek stojący za tym projektem to naukowiec z dorobkiem, były pracownik poważnych instytucji i firm. Tak naprawdę nie do końca wiadomo, jak to traktować. Ale nie trzeba będzie długo czekać na weryfikację jego idei w praktyce, bo testy prototypów mają się odbyć już w tym roku.

Zanim Jeff Thornburg (1) został dyrektorem generalnym Portal Space Systems, pracował m.in. dla firmy kosmicznej Elona Muska SpaceX, w projekcie Stratolaunch Paula Aallena, w projekcie orbitalnej konstelacji Kuiper Amazona, a wcześniej dla amerykańskich sił powietrznych. Obecnie pracuje nad pomysłem budowy statku kosmicznego napędzanego energią skupionego światła słonecznego.

1. Jeff Thornburg.
Fot: commons.wikimedia.org

Koncepcja polega na przepuszczaniu paliwa przez wymiennik ciepła, gdzie skoncentrowana energia cieplna pochodząca ze światła słonecznego powoduje jego rozprężanie i wytworzenie ciągu. Ma to być metoda bardziej oszczędna niż tradycyjny napęd chemiczny i szybsza niż napęd, który wykorzystuje panele słoneczne do zamiany światła słonecznego w energię elektryczną zasilającą napęd jonowy. Napęd słoneczny doskonale wypełnia niszę między tymi dwiema metodami przemieszczania statków kosmicznych między orbitami. Thornburg chce tym projektem zainteresować NASA i amerykańskie siły powietrzne.

Dlaczego też wojsko? Badacz tłumaczy: „W latach 90. nie było potrzeby szybkiego przemieszczania się na orbicie. Dopiero niedawno zagrożenia ze strony naszych przeciwników uwypukliły słabości obecnych systemów napędu elektrycznego, które mają zbyt mały ciąg i nie umożliwiają szybkiej mobilności”.

Wizja jego firmy Portal wzbudziła zainteresowanie i wsparcie finansowe ze strony inwestorów i potencjalnych klientów. Od momentu powstania w 2021 r. start-up pozyskał ponad 20 mln dolarów kapitału venture. W 2024 roku Portal uzyskał zobowiązanie do finansowania publiczno-prywatnego w wysokości 45 milionów dolarów od SpaceWERX, oddziału ds. innowacji amerykańskich sił kosmicznych. W przyszłym roku Portal ma po raz pierwszy zaprezentować swój sprzęt na orbicie.

Jeff Thornburg na pomysł nowego napędu wpadł kilka lat wcześniej przed założeniem swojej firmy. Podczas przygotowywania się do wykładu natknął się na ideę umieszczenia reaktora jądrowego w statku kosmicznym i wykorzystania skoncentrowanego ciepła z tego reaktora do wyrzucania paliwa przez silnik odrzutowy. Pomyślał wówczas, czy nie można zastąpić energii z reaktora energią ze Słońca (które nomen omen też jest reaktorem, ale to inna historia).

Wkrótce testy orbitalne

Flagowym projektem pojazdu kosmicznego firmy Portal jest Supernova. To propozycja szybkiego, wielozadaniowego pojazdu transorbitalnego, który powinien być w stanie przemieszczać się wraz z ładunkiem z jednej orbity na drugą, nawet z niskiej orbity okołoziemskiej na orbitę geostacjonarną, położoną ponad 30 tysięcy km wyżej. Powinien być w stanie wykonać to zadanie w ciągu kilku godzin lub jednego dnia, a nie tygodni lub miesięcy, jak to zwykle bywa.

Sam statek kosmiczny będzie miał rozmiar zbliżony do lodówki. Do koncentrowania światła słonecznego na wymienniku ciepła i układzie silników odrzutowych. Supernova ma wykorzystywać arkusze materiału odblaskowego, które można rozłożyć na szerokość ponad szesnastu metrów. Jako paliwo będzie służył amoniak. Wydrukowany w 3D silnik odrzutowy z wymiennikiem ciepła, nazwany Flare, został pomyślnie przetestowany na Ziemi na początku 2025 roku.

Wkrótce ma odbyć się demonstracja orbitalna, podczas której na platformie satelitarnej, wystrzelonej w ramach misji SpaceX, zostanie umieszczony zestaw prototypowego instrumentarium o nazwie Mini-Nova, wielkości pudełka chusteczek higienicznych. Demonstracja ma na celu potwierdzenie poprawności projektu systemu Supernova. Firma Portal planuje wysłać w kosmos pod koniec 2026 roku swobodnie latający statek kosmiczny o nazwie Starburst, który będzie wyposażony w silniki odrzutowe zasilane elektrotermicznym systemem grzewczym. Starburst nie będzie tak potężny jak docelowa Supernova, ale ma zapewnić klientom firmy Portal wczesną opcję szybkiej manewrowości na orbicie. Jeśli przyszłoroczne testy przebiegną pomyślnie, Starburst ma rozpocząć realizację misji komercyjnych w 2027 roku. Na ten rok planowany jest debiut statku Supernova.

Choć Thornburg odrzucił początkowo wersję z napędem jądrowym, to w dłuższej perspektywie jego firma nie wyklucza, że się tym zajmie. „Nasz statek kosmiczny Supernova będzie miał wersję, która w pewnym momencie będzie wykorzystywać reaktor jądrowy”, zapowiada. „Energia jądrowa pozwoli nam dotrzeć dalej w Układzie Słonecznym, a Ziemia, Księżyc i Mars staną się naszym podwórkiem”.

Na razie jednak jego firma musi udowodnić, że idea napędu ze skoncentrowanej energii słonecznej działa w sąsiedztwie Ziemi.

Mirosław Usidus