Nükleer termal tahrik (NTP), onlarca yıldır uzay taşımacılığı için umut vaat eden bir teknoloji olarak değerlendiriliyor. Kimyasal roketler verimlilik sınırlarına yaklaşırken, NTP sistemleri daha yüksek özgül itki ve itme gücü sunarak alternatif olmayı sürdürüyor. Bu kapsamda, NASA'nın DRACO Programı yaklaşık 900 saniyelik özgül itici güç sağlarken, Alabama Üniversitesi Huntsville ile Ohio Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacılar, bu değeri neredeyse iki katına çıkarmayı hedefleyen santrifüjlü nükleer termal roket (CNTR) üzerinde çalışıyor.
SIVI YAKIT DEVRİMİ
CNTR'nin en önemli farkı, geleneksel NTP sistemlerinin aksine katı uranyum yerine sıvı uranyum kullanması. Bu sistemde uranyum, yüksek hızda döndürülen bir santrifüjde sıvı halde tutuluyor ve içinden geçirilen hidrojen kabarcıklarıyla birlikte nozülden dışarı atılarak itki üretiliyor. Bu yapı, yaklaşık 1500 saniyelik özgül itki değeri ile geleneksel sistemlerin çok ötesine geçebilecek bir performans vadediyor.
MÜHENDİSLİK ENGELLERİ
Ancak bu potansiyel, ciddi mühendislik zorluklarıyla birlikte geliyor. CNTR sisteminin karşılaştığı 10 temel teknik sorun arasında, sıvı uranyumun kontrolü, geçici titreşimlerin yönetimi ve yüksek sıcaklıklara dayanıklı kaplama malzemelerinin geliştirilmesi öne çıkıyor. Araştırmaların odaklandığı dört temel sorun arasında ise nötronik yapı, kabarcık dinamikleri, motor entegrasyonu ve uranyum buharlaşması yer alıyor.
URANYUM KONTROLÜ KRİTİK
Araştırmacılar, sistemin nükleer reaksiyonlar sırasında ortaya çıkan ksenon ve samaryum gibi elementlerle “zehirlenebileceğini” belirtiyor. Bu elementlerin zararlı etkilerini ortadan kaldırmak, sistemin kararlılığı için hayati önem taşıyor. Aynı zamanda, hidrojen kabarcıklarının sıvı uranyumdaki hareketlerini anlamak üzere “Ant Farm” ve “BLENDER II” adını verdikleri deneysel düzenekleri geliştirdiler.
SÜZÜLEN URANYUM SORUNU
En büyük zorluk ise sıvı uranyumun buharlaşarak itici akışla birlikte nozülden dışarı kaçması. Bu durum, motorun verimini ciddi şekilde düşürebilir. Araştırmacılar, buharlaşan uranyumun dielektroforez (DEP) adı verilen bir teknikle geri kazanılmasını hedefliyor. Ancak %99’luk bir geri kazanım oranı bile motorun performansı üzerinde belirgin etkiler yaratabilir.
GELECEK AŞAMA: TEZGAH ÜSTÜ TEST
Henüz tam bir prototip üretim aşamasına gelinmemiş olsa da, CNTR teknolojisinin optimizasyonuna yönelik simülasyonlar devam ediyor. Bir sonraki aşamada, DEP sisteminin tezgah üstü testleri yapılacak ve uranyum kaybını minimize etmeye yönelik yöntemler değerlendirilecek.
UZAYDA YENİ DÖNEM
CNTR teknolojisi, yüksek özgül itki ile yüksek itme gücünü aynı anda sunabilen sistemlerin önünü açabilir. Araştırmacılar, bu motorların özellikle derin uzay görevlerinde “delta-v” değerlerini artırarak görev sürelerini ve menzilini ciddi oranda iyileştirebileceğini belirtiyor. Ancak bunun gerçekleşebilmesi için daha fazla finansman ve mühendislik çözümüne ihtiyaç duyuluyor.
