الإنقاذ من الاعتراض والتكلفة الباهظة. إمكانات وآفاق برنامج DARPA DRACO
رحلة مركبة فضائية تعمل بالطاقة DRACO كما تخيلها فنان من DARPA
تواصل وكالة التنمية المتقدمة DARPA البحث عن تقنيات لزيادة بقاء واستقرار المجموعة المدارية العسكرية. يتضمن الاقتراح الأكثر جرأة في هذا المجال إنشاء نظام دفع نووي DRACO للأقمار الصناعية ، والتي ستكون قادرة على المناورة والهروب من الهجوم. يبدو هذا المفهوم ممتعًا للغاية ، لكن له مزايا وعيوب.
تنمية واعدة
تم إطلاق برنامج DRACO الجديد (صاروخ مظاهرة لعمليات Agile Cislunar) منذ حوالي عام. تم وضع الخطط العامة لتنفيذ بعض الأعمال ، وكذلك تم تحديد المتطلبات والتقنيات الرئيسية للمشروع. بالإضافة إلى ذلك ، بدأ البحث عن فناني الأداء.
في سبتمبر 2020 ، وقعت DARPA اتفاقية مع Gryphon Technologies. على مدى السنوات القليلة المقبلة ، سيتعين عليها تقديم الدعم العلمي والتكنولوجي لمطوري محرك DRACO. بلغت قيمة العقد 14 مليون دولار.
في أبريل من هذا العام ، أصبحت خطط المستقبل القريب معروفة ؛ كما تم توقيع اتفاقيات جديدة مع المقاولين. في الأشهر الثمانية عشر المقبلة ، من المخطط تنفيذ أعمال التصميم ، مقسمة إلى منطقتين - المسار A والمسار B. الهدف من المسار A هو تطوير محرك صاروخي نووي جديد. كجزء من المشروع الموازي "ب" ، سيعملون على مظهر مركبة فضائية "تشغيلية" لمثل هذا المحرك (نظام التشغيل - OS) ، وأيضًا إنشاء عارض تقني (نظام عرض توضيحي - DS).
تم تعيين شركة General Atomics كمنفذة لمشروع Track A ؛ سيساعده Gryphon Technologies ، التي شاركت سابقًا في البرنامج. تم تكليف شركة Lockheed Martin و Blue Origin بتطوير المركبة الفضائية. سيتفاعل جميع المشاركين في البرنامج مع بعضهم البعض باستمرار ويتبادلون المعلومات التقنية وغيرها.
في يونيو ، انضمت شركة أخرى إلى DRACO - التقنيات النووية فائقة الأمان (USNC-Tech) من شركة Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC). وستكون مهمتها المساعدة في تطوير كلا "المسارين" في سياق سلامة نظام الدفع والأنظمة ذات الصلة.
وهكذا ، تم تحديد القائمة النهائية للمشاركين في البرنامج وبدأت أعمال البحث والتطوير الحقيقية. إنهم يخططون لقضاء عدة سنوات ومئات الملايين من الدولارات عليهم. ومن المقرر أن تبدأ الرحلة الأولى لمتظاهر DS الذي يعمل بنظام DRACO في عام 2025. وكما ورد سابقًا ، ستأخذ مركبة الإطلاق التي تعمل بالطاقة الكيميائية DS إلى المدار ، حيث ستخضع لاختبار الدفع. متى يمكن إدخال التقنيات الجديدة إلى مرحلة نظام التشغيل والتنفيذ في الممارسة غير معروف.
مبادئ توجيهية جديدة
الهدف من برنامج DRACO هو إنشاء نظام دفع نووي من نوع NTP (الدفع الحراري النووي). إن بنية هذا المحرك ومبدأ تشغيله معروفان جيدًا ، لكن DARPA لم تنشر بعد الاختصاصات والخصائص الدقيقة للمنتج المستقبلي.
ظهور محتمل لمركبة فضائية بمحرك من النوع NTP. رسومات Popularmechanics.com
العنصر الأساسي لمحرك NTP / DRACO هو مفاعل نووي للطاقة المطلوبة. كما ورد ، سيستخدم المفاعل اليورانيوم بمستوى تخصيب في حدود 5-20 في المائة. (ما يسمى HALEU - يورانيوم عالي التخصيب منخفض الفحص). سيتم استخدام حرارة المفاعل لتسخين مائع العمل ، والذي سيكون هيدروجينًا مسالًا أو مادة أخرى. سوف تتبخر المادة السائلة وتتلقى طاقة إضافية وتتدفق عبر الفوهة بسرعة عالية ، مما يوفر الدفع اللازم.
وفقًا للحسابات ، فإن محرك NTP الذي يستخدم الهيدروجين ، من حيث الخصائص والقدرات العامة ، سيكون تقريبًا ضعف الكفاءة والاقتصاد مثل المحرك الكيميائي. سيعطي هذا فوائد معينة في تطوير وتشغيل المركبات الفضائية. على وجه الخصوص ، سيكون من الممكن تقليل خزانات "وقود" الهيدروجين وتقليل الكتلة الكلية للسفينة.
الهدف الرئيسي لمشروع دراكو هو تحسين سلامة المركبات الفضائية العسكرية في المدارات المنخفضة. تمتلك الدول المتقدمة ، التي تُعتبر خصومًا محتملين للولايات المتحدة ، أسلحة مضادة للأقمار الصناعية أو تقوم بتطويرها. وفقًا لذلك ، في سياق صراع واسع النطاق ، تخاطر المجموعة المدارية التابعة للبنتاغون بفقدان جزء على الأقل من معداتها وقدراتها بسرعة.
يجب أن تكون النتيجة الرئيسية لمشروع DRACO نظام دفع نووي عالمي مناسب للتركيب على مركبة فضائية لأغراض مختلفة. بمساعدتها ، يُقترح إزالة الأقمار الصناعية من تأثير الصواريخ المضادة للأقمار الصناعية أو الاعتراضات.
مبدأ هذه الحماية بسيط للغاية. إذا تم اكتشاف هجوم ، فسيتعين على المحرك النووي نقل الجهاز بسرعة إلى مدار آخر ، بما في ذلك. أعلى ، بعيد المنال أسلحة العدو. بعد اختفاء التهديد ، سيتمكن DRACO من إعادة الجهاز إلى مداره السابق. ستتيح الكفاءة العالية من حيث الوقود النووي والسوائل العاملة إجراء مثل هذه المناورات بشكل متكرر.
إمكانات المشروع
على مستوى الأفكار والمفاهيم الرئيسية ، يبدو برنامج DRACO ممتعًا للغاية وواعدًا. في الوقت نفسه ، من الواضح أن تطوير جميع المكونات الضرورية سيرتبط بصعوبات خطيرة وسيكون مكلفًا للغاية. سيوضح الوقت ما إذا كان من الممكن التغلب على جميع الصعوبات المتوقعة والمفاجئة وتنفيذ جميع الخطط.
إن فكرة استخدام نظام الدفع الاقتصادي لإخراج القمر الصناعي من تأثير الصدمة تنطوي على إمكانات عالية وتحظى باهتمام كبير. صُممت الصواريخ والاعتراضات الحالية والمحتملة المضادة للأقمار الصناعية لتدمير الأهداف المدارية على مسار معروف ، مما يسمح لك بحساب نقطة البداية.
سيؤدي التغيير المفاجئ في معايير مدار الهدف ، على الأقل ، إلى تقليل فعالية مثل هذا السلاح. سيتعين على العدو إطلاق وسائل اعتراض جديدة ، واستخدامها الناجح غير مضمون أيضًا. أيضًا ، سيكون DRACO قادرًا على رفع القمر الصناعي فوق خط الاعتراض - وهذا سيجعل أي صواريخ ومركبات فضائية قتالية عديمة الفائدة.
أحد آخر أقمار GPS الصناعية قيد التجميع. في المستقبل ، قد تتلقى هذه الأجهزة محرك DRACO. صور شركة لوكهيد مارتن
ومع ذلك ، فإن الحصول على مثل هذه الفرص يرتبط بعدد من الصعوبات من مختلف الأنواع. بادئ ذي بدء ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن المحركات من نوع NTP المناسبة للاندماج في تكنولوجيا الصواريخ والفضاء لا تزال موجودة فقط على المستوى النظري. لا يزال يتعين على شركة General Atomics و Gryphon Tech. و USNC-Tech وغيرها العثور على جميع التقنيات اللازمة وإنشاء محرك عمل كامل.
وتجدر الإشارة إلى أن DARPA تظهر بعض التفاؤل وتخطط لإجراء أول رحلة مدارية لنظام التشغيل OS / DRACO في وقت مبكر من عام 2025. قد يشير هذا إلى أن جزءًا من العمل البحثي قد تم تنفيذه واستكماله بنجاح. وفقًا لنتائجهم ، سيبدأ تطوير مشروع كامل. على الرغم من تعقيد المهام المحددة ، لا يزال لدى المشاركين في البرنامج وقت كافٍ قبل المواعيد النهائية المحددة.
قد يواجه برنامج دراكو ، مثل العديد من المشاريع الواعدة الأخرى ، مشاكل مالية. لم يتم تحديد التكلفة الدقيقة لتطوير محرك جديد بشكل أساسي والمنتجات ذات الصلة ، على الرغم من أنه من الواضح بالفعل أننا نتحدث عن مئات الملايين أو المليارات من الدولارات. يمكن أن تؤدي التكلفة العالية ، إلى جانب التعقيد والمخاطر الفنية ، إلى انتقادات شديدة أو حتى إغلاق المشروع.
لا يضمن إكمال تطوير واختبار DS و OS باستخدام منتج DRACO النجاح الكامل أيضًا. يجري تطوير منشأة نووية واعدة لاستخدامها في المركبات الفضائية. كم ستكلف المحركات التسلسلية وكيف ستؤثر على تكلفة تحديث الكوكبة المدارية هو سؤال كبير.
في المستقبل البعيد ، يمكن استخدام التطورات في DRACO في مجالات مختلفة من صناعة الصواريخ والفضاء ، حيث تتطلب أنظمة الدفع المدمجة والاقتصادية. ومع ذلك ، فإن احتمالات الاتجاه بأكمله تعتمد بشكل مباشر على نتائج المشروع الحالي. إذا لم يكن ذلك جيدًا مع الجيش وأعضاء الكونجرس ، فلا ينبغي أن يكون مفاجئًا أن صناعة الفضاء المدنية ستتخلى أيضًا عن الدفع النووي.
مع مستقبل غير مؤكد
بما يتناسب مع منظمة تطوير دفاعية متقدمة ، تحاول DARPA مرة أخرى إنشاء محرك صاروخي نووي كامل ، علاوة على ذلك ، لحل مشاكل محددة مع التركيز على استخدامها في مشاريع حقيقية. تحظى الأفكار المقترحة باهتمام كبير والمشروع الجديد قادر حقًا على إنشاء احتياطي كبير للمستقبل ، عندما تصبح الأسلحة المضادة للأقمار الصناعية تهديدًا حقيقيًا وخطيرًا.
ومع ذلك ، فإن الانتهاء بنجاح من برنامج DRACO لا يزال موضع تساؤل. إنها تواجه مهام معقدة للغاية ، من غير المرجح أن يكون حلها سريعًا وغير مكلف وبسيطًا من وجهة نظر العلم والتكنولوجيا. وعليه ، فإن البرنامج معرض لخطر التأخير ونقص التمويل ومشاكل أخرى. ما إذا كان من الممكن الوفاء بجميع المواعيد النهائية ، والوفاء بالتقديرات وإنشاء معدات بالخصائص المطلوبة ، سوف يتضح خلال السنوات القليلة القادمة.
معلومات