Az űrkutatás egyik talán legígéretesebb koncepciója a Florian Neukart leideni professzor által javasolt Magnetic Fusion Plasma Drive (MFPD). Az MFPD szabályozott magfúziós reakciókat használ elsődleges energiaforrásként, magas energiasűrűséget, üzemanyag-hatékonyságot és elektromos energiatermelési lehetőséget kínálva a Naptól független. Ez az innovatív rendszer lehet a mérföldkő a gyorsabb és kiterjedtebb küldetések felé vezető úton akár a Naprendszeren belül, akár –idővel – azon is túl.

Az MFPD fejlesztése azonban természetesen nem lesz zökkenőmentes: a stabil fúziós reakciók elérése az űrben, a hő, a sugárzás és az űrhajók szerkezetét érő hatások kezelése mind megoldandó problémák. Ezen akadályok ellenére a kutatók már előrehaladást értek el az űrben végzett nukleáris kísérletek terén. Ha pedig siker koronázza mindezen erőfeszítést, az MFPD az Univerzum felfedezésének az új korszakát nyithatja meg.

Az előző évszázad óta sosem látott intenzitással lángol az űrkutatás, a jövő pedig egy új korszakot ígér ezen a területen – állandó jelenléttel a Holdon és idővel akár a Marson is. És hogy mi jön ez után? Jó esetben a Naprendszer feltérképezése, idővel pedig eljuthatnánk a csillagok közé is. Azonban a jelenlegi szűk keresztmetszet a meghajtás: a hagyományos kémiai meghajtás bár hatékony a Föld körüli pályáján, az energiahatékonyság és a tolóerő korlátai miatt a mélyűr felderítésére már nem igazán alkalmas.

Florian Neukart leideni professzor épp ezért egy újszerű megoldást javasol: a mágneses fúziós plazma meghajtót (MFPD). Ez a meghajtórendszer szabályozott magfúziós reakciókon alapul, mágneses mezőket használva a hatalmas energiakibocsátás hasznosítására, és nagy sebességű tolósugarat állít elő a tolóerőhöz, követve Newton harmadik törvényét. Az MFPD koncepció egyesíti a fúziós meghajtást, az ionos meghajtást és egyéb technológiákat, amelyek célja neutron-nélküli fúzió elérése, és ami így töltött részecskék formájában szabadítana fel energiát, hogy csökkentse a sugárzással kapcsolatos problémákat. Ahogy Neukart elmagyarázta:

„Az MFPD egy űrkutatási meghajtórendszer, amely szabályozott magfúziós reakciókat használ elsődleges energiaforrásként mind a tolóerő, mind a potenciális elektromos áram előállításához. A rendszer a fúziós reakciók – jellemzően hidrogén- vagy hélium izotópok bevonásával – származó hatalmas energiakibocsátására épül, hogy nagy sebességű részecskékből tolósugarat hozzon létre, amiből Newton harmadik törvényének megfelelően kialakul a tolóerő.

A fúziós reakciókból származó plazmát mágneses mezők segítségével ejtik csapdába és manipulálják, biztosítva az ellenőrzött energiafelszabadulást és a kontrollt. Ezzel egyidejűleg az MFPD-koncepció előirányozza a fúziós energia egy részének az elektromos energiává történő átalakításának a lehetőségét a fedélzeti rendszerek és esetleg a reakciót vezérlő rendszer működtetése érdekében.”

Ennek a rendszernek az előnyei azonnal nyilvánvalóak, mivel a nagy fajlagos impulzus és a hatalmas energiasűrűség ötvöződik, ami ráadásul így tehát a tolóerőt és a teljesítményt egyetlen energiaforrásból biztosítja. Az egyéb előnyök, mint Neukert felsorolta őket, a következők:

• Nagy fajlagos impulzus: Az MFPD nagy fajlagos impulzust tud biztosítani, jelentős sebességváltozást (delta-v) biztosítva az űrhajónak, megkönnyítve a távoli égitestekre irányuló küldetéseket.
• Energiasűrű üzemanyag: A fúziós tüzelőanyag, akárcsak a hidrogén izotópja, hihetetlenül energiasűrű, így hosszabb küldetéseket tesz lehetővé anélkül, hogy hatalmas mennyiségű hajtóanyagra lenne szükség.
• Alacsonyabb tömeghányadok: Az űrjármű kisebb tömeghányadokkal is tervezhető üzemanyag-tárolásra, ami nagyobb tömegelosztást tesz lehetővé tudományos műszerek vagy további technológiák számára.
• Kettős hasznosság: Az MFPD nem csak egy meghajtó rendszer; az elképzelések szerint az űrhajó rendszereinek és műszereinek elektromos áramellátását is biztosítják, ami döntő fontosságú a hosszú távú küldetések során.
• Alkalmazkodóképesség: A tolóerő és a fajlagos impulzus beállításának lehetősége sokoldalúságot kínál a különböző küldetési fázisokhoz, mint például a gyorsításhoz, a cirkáláshoz és a lassításhoz.
• Csökkentett utazási idő: A nagyobb folyamatos tolóerő lehetősége jelentősen lerövidítheti a távoli célpontok felé történő szállítási időt, csökkentve a kozmikus sugárzás expozíciójával és a fedélzeti erőforrás-gazdálkodással kapcsolatos kockázatokat.
• Sugárárnyékolás: Bár kihívást jelent, a jármű mágneses és fizikai struktúráit úgy is meg lehet tervezni, hogy bizonyos szintű sugárzásvédelmet biztosítsanak az űrhajó és a személyzet számára a plazma és mágneses mezők felhasználásával.
• Függetlenség a napenergiától: a napvitorlásokkal (erről a technológiáról legutóbb itt írtunk) vagy a szoláris elektromos meghajtással ellentétben az MFPD nem függ a nap közelségétől; így életképes opció a külső Naprendszerbe és azon túli küldetésekre.
• A nukleáris szennyeződés minimális kockázata: A nukleáris-termikus vagy hasadásos-elektromos koncepciókhoz képest az MFPD-t úgy lehetne megtervezni, hogy minimalizálja a radioaktív szennyeződés kockázatát, mivel a fúzióhoz általában kevesebb radioaktív anyagra van szükség, és potenciálisan biztonságosabb reaktorleállítást tesz lehetővé.

Mint látható tehát, a koncepció óriási ígéretet jelent, ám természetesen továbbra is akadnak kihívások – méghozzá jelentősek: ezek közül is kimagaslik első lépésként a nukleáris reakciók kezelése az űrben. Ugyanakkor ezen már most is dolgoznak kutatók olyan kísérletekkel, mint a DRACO demonstrátor:

2027-re készülhet el DRACO, a nukleáris rakéta, amit a Marsra küldünk A Lockheed Martint hivatalosan kiválasztották egy, a DARPA és a NASA számára új, nukleáris meghajtású rakéta tervezésének, megépítésének és tesztelésének az irányítási feladatára. A rakéta felgyorsíthatja a marsi utazást, és 2027-re készülhet el.

Azonban az MFPD olyan nagy ígéretet jelent, hogy a kutatása és fejlesztése lényegében szükségszerű – mint Neukart hozzátette, az MFPD-kutatás célja egy olyan hajtómű, végső soron “útvonal” létrehozása, amely a bolygóközi és (egyszer majd) csillagközi felfedezéshez vezet:

„Bár az MFPD-koncepció megvalósításához vezető út kétségtelenül kihívásokkal és tudományos akadályokkal fog járni, a lehetséges megtérülés óriási. A megbízható és hatékony fúziós hajtás újraírhatja az elérhető célok határait, és az emberiséget a kozmosz felfedezésének, valamint megértésének az új korszakába sodorhatja.

Abban reménykedünk, hogy a kutatás kíváncsiságot, innovációt és eltökéltséget szül a tudósok, mérnökök és felfedezők körében szerte a világon, és a csillagok között felvázolja a jövőnk felé vezető utat.”

(Kép: Project Daedalus/Shigemi Numazawa)