Räddning från avlyssning och alltför höga kostnader. Potential och framtidsutsikter för DARPA DRACO-programmet
DRACO-driven rymdfarkost som föreställts av en konstnär från DARPA
Advanced Development Agency DARPA fortsätter att söka efter teknologier för att öka överlevnadsförmågan och stabiliteten för den militära orbitalgruppen. Det mest vågade förslaget på detta område innebär skapandet av ett DRACO-kärnframdrivningssystem för satelliter, med vilket de kommer att kunna manövrera och fly från attacken. Det här konceptet ser väldigt intressant ut, men det har både fördelar och nackdelar.
Lovande utveckling
Det nya programmet DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations) lanserades för ungefär ett år sedan. Övergripande planer för att utföra vissa arbeten utarbetades, liksom nyckelkrav och tekniker för projektet identifierades. Dessutom började sökandet efter artister.
I september 2020 tecknade DARPA ett avtal med Gryphon Technologies. Under de närmaste åren kommer hon att behöva tillhandahålla vetenskapligt och tekniskt stöd till utvecklarna av DRACO-motorn. Värdet på kontraktet uppgick till 14 miljoner dollar.
I april i år blev planerna för den närmaste framtiden kända; Nya avtal tecknades också med entreprenörer. Under de kommande 18 månaderna är det planerat att genomföra designarbete, uppdelat i två områden - Spår A och Spår B. Målet med Spår A är att utveckla en ny kärnraketmotor. Som en del av det parallella projektet "B" kommer de att utarbeta utseendet på en "operativ" rymdfarkost för en sådan motor (Operational System - OS), och även skapa en teknikdemonstrator (Demonstration System - DS).
General Atomics-bolaget utsågs till utförare av Spår A-projektet; det kommer att assisteras av Gryphon Technologies, tidigare involverat i programmet. Utvecklingen av rymdfarkosten anförtroddes Lockheed Martin och Blue Origin. Alla programdeltagare kommer ständigt att interagera med varandra och utbyta teknisk och annan information.
I juni anslöt sig ett annat företag till DRACO - Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) från Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC). Dess uppgift blir att hjälpa till med utvecklingen av båda "spår" i samband med säkerheten för framdrivningssystemet och tillhörande system.
Därmed fastställdes den slutliga listan över deltagare i programmet och ett riktigt forsknings- och utvecklingsarbete påbörjades. De planerar att spendera flera år och hundratals miljoner dollar på dem. Den första flygningen av den DRACO-drivna DS-demonstratorn är planerad till 2025. Som tidigare rapporterats kommer den kemikaliedrivna bärraketen att ta DS i omloppsbana, där den kommer att genomgå framdrivningstestning. Det är inte känt hur snart ny teknik kommer att kunna tas till OS-stadiet och omsättas i praktiken.
Nya principer
Målet med DRACO-programmet är att skapa ett nukleärt framdrivningssystem av NTP-typ (Nuclear Thermal Propulsion). Arkitekturen och funktionsprincipen för en sådan motor är välkänd, men DARPA har ännu inte publicerat referensvillkoren och de exakta egenskaperna för den framtida produkten.
Möjligt utseende av en rymdfarkost med en motor av NTP-typ. Popularmechanics.com-grafik
Nyckelelementet i NTP/DRACO-motorn är en kärnreaktor med den kraft som krävs. Som rapporterats kommer reaktorn att använda uran med en anrikningsnivå i intervallet 5-20 procent. (den så kallade HALEU - High Assay Low Enriched Uranium). Värmen från reaktorn kommer att användas för att värma arbetsvätskan, som kommer att vara flytande väte eller annat ämne. Det flytande ämnet kommer att avdunsta, få ytterligare energi och strömma genom munstycket med hög hastighet, vilket ger den nödvändiga dragkraften.
Enligt beräkningar kommer NTP-motorn som använder väte, när det gäller allmänna egenskaper och kapacitet, att vara ungefär dubbelt så effektiv och ekonomisk som en kemisk. Detta kommer att ge vissa fördelar i utvecklingen och driften av rymdfarkoster. I synnerhet kommer det att vara möjligt att minska tankarna för väte "bränsle" och minska den totala massan av fartyget.
Huvudmålet med DRACO-projektet är att förbättra säkerheten för militära rymdfarkoster i låga banor. Utvecklade länder, som betraktas som potentiella motståndare till USA, har eller håller på att utveckla anti-satellitvapen. Följaktligen, under loppet av en fullskalig konflikt, löper Pentagons orbitalgrupp risken att snabbt förlora åtminstone en del av sin utrustning och kapacitet.
Huvudresultatet av DRACO-projektet bör vara ett universellt kärnkraftsframdrivningssystem lämpligt för montering på rymdfarkoster för olika ändamål. Med dess hjälp föreslås det att ta bort satelliter från påverkan av anti-satellitmissiler eller interceptorer.
Principen för sådant skydd är ganska enkel. Om en attack upptäcks måste kärnkraftsmotorn snabbt överföra enheten till en annan bana, inkl. högre, utom räckhåll armar fiende. Efter att hotet försvunnit kommer DRACO att kunna återställa enheten till sin tidigare omloppsbana. Hög effektivitet när det gäller kärnbränsle och arbetsvätska kommer att göra det möjligt att utföra sådana manövrar upprepade gånger.
Projektpotential
På nivån för nyckelidéer och koncept ser DRACO-programmet ganska intressant och lovande ut. Samtidigt är det uppenbart att utvecklingen av alla nödvändiga komponenter kommer att vara förknippad med allvarliga svårigheter och kommer att bli ganska dyr. Huruvida det kommer att vara möjligt att övervinna alla förväntade och plötsliga svårigheter och uppfylla alla planer får tiden utvisa.
Idén att använda ett ekonomiskt framdrivningssystem för att ta en satellit ur nedslag har en hög potential och är av stort intresse. Befintliga och blivande anti-satellitmissiler och interceptorer är designade för att förstöra orbitalmål på en känd bana, vilket gör att du kan beräkna ledpunkten.
En plötslig förändring av parametrarna för målets omloppsbana, åtminstone, kommer att minska effektiviteten hos ett sådant vapen. Fienden måste lansera nya metoder för avlyssning, vars framgångsrika användning inte heller är garanterad. Dessutom kommer DRACO att kunna höja satelliten över interceptlinjen - detta kommer att göra alla missiler och stridsfarkoster värdelösa.
En av de sista GPS-satelliterna under montering. I framtiden kan sådana enheter få en DRACO-motor. Bilder Lockheed Martin
Att få sådana möjligheter är emellertid förenat med en rad svårigheter av olika slag. Först och främst bör det beaktas att motorer av NTP-typ som lämpar sig för integrering i raket- och rymdteknik fortfarande endast existerar på en teoretisk nivå. General Atomics, Gryphon Tech., USNC-Tech och andra har ännu inte hittat all nödvändig teknik och skapat en fullfjädrad fungerande motor.
Det bör noteras att DARPA visar viss optimism och planerar att genomföra OS/DRACOs första omloppsflygning redan 2025. Detta kan tyda på att en del av forskningsarbetet har genomförts och framgångsrikt slutförts. Enligt deras resultat kommer utvecklingen av ett fullfjädrat projekt att börja. Trots komplexiteten i de inställda uppgifterna har deltagarna i programmet fortfarande tillräckligt med tid innan de angivna deadlines.
DRACO-programmet kan, liksom många andra lovande projekt, få ekonomiska problem. Den exakta kostnaden för att utveckla en i grunden ny motor och relaterade produkter har ännu inte fastställts, även om det redan är klart att vi talar om hundratals miljoner eller miljarder dollar. Den höga kostnaden, i kombination med komplexitet och tekniska risker, kan leda till den mest allvarliga kritiken eller till och med nedläggning av projektet.
Framgångsrikt slutförande av utveckling och testning av DS och OS med en DRACO-produkt garanterar inte heller fullständig framgång. En lovande kärnkraftsanläggning utvecklas för användning på rymdfarkoster. Hur mycket seriemotorer kommer att kosta och hur de kommer att påverka kostnaden för att uppdatera orbitalkonstellationen är en stor fråga.
I en avlägsen framtid kan utvecklingen av DRACO användas inom olika områden inom raket- och rymdindustrin, där kompakta och ekonomiska framdrivningssystem krävs. Sådana utsikter för hela riktningen beror dock direkt på resultatet av det aktuella projektet. Om det inte passar militären och kongressledamöterna så borde det inte vara förvånande att den civila rymdindustrin också kommer att överge kärnkraftsframdrivning.
Med en osäker framtid
Som det anstår en organisation för avancerad försvarsutveckling försöker DARPA återigen skapa en fullfjädrad kärnraketmotor, dessutom för att lösa specifika problem och med ett öga att använda i verkliga projekt. De föreslagna idéerna är av stort intresse och det nya projektet är verkligen kapabelt att skapa en stor reserv för framtiden, när anti-satellitvapen blir ett verkligt och allvarligt hot.
Det framgångsrika slutförandet av DRACO-programmet är dock fortfarande ifrågasatt. Den står inför mycket komplexa uppgifter, vars lösning sannolikt inte är snabb, billig och enkel ur vetenskapens och teknikens synvinkel. Följaktligen löper programmet risk för förseningar, bristande finansiering och andra problem. Om det kommer att vara möjligt att hålla alla deadlines, klara uppskattningen och skapa utrustning med de egenskaper som krävs kommer att framgå under de närmaste åren.
informationen