Nella sua ricerca di missioni che ci riporteranno sulla luna, verso Marte, e oltre, La NASA ha esplorato una serie di concetti di propulsione di prossima generazione. Considerando che i concetti esistenti hanno i loro vantaggi – i razzi chimici hanno un'elevata densità di energia e i motori ionici sono molto efficienti dal punto di vista del carburante – le nostre speranze per il futuro dipendono dalla nostra ricerca di alternative che combinino efficienza e potenza.

A tal fine, i ricercatori del Marshall Space Flight Center della NASA stanno ancora una volta cercando di sviluppare razzi nucleari. Come parte del programma di sviluppo del gioco della NASA, il progetto Nuclear Thermal Propulsion (NTP) vedrebbe la creazione di veicoli spaziali ad alta efficienza in grado di utilizzare meno carburante per trasportare carichi pesanti su pianeti lontani, e in un tempo relativamente breve.

Come Sonny Mitchell, il progetto del progetto NTP al Marshall Space Flight Center della NASA, ha dichiarato in un recente comunicato stampa della NASA:

"Mentre ci spingiamo nel sistema solare, La propulsione nucleare può offrire l'unica opzione tecnologica veramente praticabile per estendere la portata umana alla superficie di Marte e ai mondi oltre. Siamo entusiasti di lavorare su tecnologie che potrebbero aprire lo spazio profondo per l'esplorazione umana".

Per vedere questo attraverso, La NASA ha stretto una partnership con BWX Technologies (BWXT), una società energetica e tecnologica con sede in Virginia che è un fornitore leader di componenti nucleari e carburante per il governo degli Stati Uniti. Per assistere la NASA nello sviluppo dei reattori necessari che sosterrebbero possibili future missioni con equipaggio su Marte, controllata della società (BWXT Nuclear Energy, Inc.) si è aggiudicato un contratto triennale del valore di 18,8 milioni di dollari.

Durante questi tre anni in cui lavoreranno con la NASA, BWXT fornirà i dati tecnici e programmatici necessari per implementare la tecnologia NTP. Ciò consisterà nel produrre e testare prototipi di elementi di combustibile e nell'aiutare la NASA a risolvere qualsiasi autorizzazione nucleare e requisiti normativi. BWXT aiuterà anche i pianificatori della NASA ad affrontare i problemi di fattibilità e convenienza con il loro programma NTP.

Come Rex D. Geveden, Presidente e amministratore delegato di BWXT, detto dell'accordo:

"BWXT è estremamente lieta di lavorare con la NASA su questo entusiasmante programma spaziale nucleare a sostegno della missione su Marte. Siamo qualificati in modo univoco per progettare, sviluppare e produrre il reattore e il combustibile per un veicolo spaziale a propulsione nucleare. Questo è un momento opportuno per trasformare le nostre capacità nel mercato spaziale in cui vediamo opportunità di crescita a lungo termine nella propulsione nucleare e nell'energia nucleare di superficie".

In un razzo NTP, le reazioni di uranio o deuterio vengono utilizzate per riscaldare l'idrogeno liquido all'interno di un reattore, trasformandolo in gas idrogeno ionizzato (plasma), che viene poi incanalata attraverso un ugello a razzo per generare spinta. Un secondo possibile metodo, noto come Propulsione Elettrica Nucleare (NEC), coinvolge lo stesso reattore di base che ha convertito il suo calore e la sua energia in energia elettrica che poi alimenta un motore elettrico.

In entrambi i casi, il razzo si basa sulla fissione nucleare per generare propulsione piuttosto che propellenti chimici, che è stato il pilastro della NASA e di tutte le altre agenzie spaziali fino ad oggi. Rispetto a questa forma tradizionale di propulsione, entrambi i tipi di motori nucleari offrono una serie di vantaggi. Il primo e più ovvio è la densità di energia virtualmente illimitata che offre rispetto al carburante per missili.

Ciò ridurrebbe la quantità totale di propellente necessaria, riducendo così il peso del lancio e il costo delle singole missioni. Un motore nucleare più potente significherebbe tempi di viaggio ridotti. Già, La NASA ha stimato che un sistema NTP potrebbe rendere il viaggio su Marte di quattro mesi invece di sei, che ridurrebbe la quantità di radiazioni a cui gli astronauti sarebbero esposti nel corso del loro viaggio.

Ad essere onesti, il concetto di usare razzi nucleari per esplorare l'Universo non è nuovo. Infatti, La NASA ha esplorato ampiamente la possibilità della propulsione nucleare nell'ambito dello Space Nuclear Propulsion Office. Infatti, tra il 1959 e il 1972, la SNPO ha condotto 23 test del reattore presso la Nuclear Rocket Development Station presso il Nevada Test Site dell'AEC, a Jackass Flats, Nevada.

Nel 1963, la SNPO ha anche creato il programma Nuclear Engine for Rocket Vehicle Applications (NERVA) per sviluppare la propulsione nucleare-termica per missioni con equipaggio a lungo raggio sulla luna e nello spazio interplanetario. Ciò ha portato alla creazione della NRX/XE, un motore nucleare-termico che la SNPO ha certificato come conforme ai requisiti per una missione con equipaggio su Marte.

L'Unione Sovietica ha condotto studi simili durante gli anni '60, sperando di usarli sugli stadi superiori del loro razzo N-1. Nonostante questi sforzi, nessun missile nucleare è mai entrato in servizio, a causa di una combinazione di tagli di bilancio, perdita di interesse pubblico, e una conclusione generale della corsa allo spazio dopo il completamento del programma Apollo.

Ma dato l'attuale interesse per l'esplorazione dello spazio, and ambitious mission proposed to Mars and beyond, it seems that nuclear rockets may finally see service. One popular idea that is being considered is a multistage rocket that would rely on both a nuclear engine and conventional thrusters – a concept known as a "bimodal spacecraft". A major proponent of this idea is Dr. Michael G. Houts of the NASA Marshall Space Flight Center.

Nel 2014, Dr. Houts conducted a presentation outlining how bimodal rockets (and other nuclear concepts) represented "game-changing technologies for space exploration". As an example, he explained how the Space Launch System (SLS) – a key technology in NASA's proposed crewed mission to Mars – could be equipped with chemical rocket in the lower stage and a nuclear-thermal engine on the upper stage.

In this setup, the nuclear engine would remain "cold" until the rocket had achieved orbit, at which point the upper stage would be deployed and the reactor would be activated to generate thrust. Other examples cited in the report include long-range satellites that could explore the outer solar system and Kuiper Belt and fast, efficient transportation for manned missions throughout the solar system.

The company's new contract is expected to run through Sept. 30th, 2019. At that time, the Nuclear Thermal Propulsion project will determine the feasibility of using low-enriched uranium fuel. Dopo di che, the project then will spend a year testing and refining its ability to manufacture the necessary fuel elements. Se tutto va bene, we can expect that NASA's "Journey to Mars" might just incorporate some nuclear engines.