Para insinyur dari Universitas Ohio State tengah mengembangkan metode baru untuk menggerakkan mesin roket menggunakan uranium cair demi bentuk propulsi nuklir yang lebih cepat dan efisien. Inovasi ini berpotensi memungkinkan penerbangan pulang-pergi ke Mars dalam waktu satu tahun saja.
NASA beserta mitra swastanya telah menetapkan fokus pada Bulan dan Mars, dengan tujuan untuk membangun kehadiran manusia secara reguler di benda-benda langit yang jauh. Masa depan perjalanan ruang angkasa bergantung pada pembangunan mesin roket yang mampu mendorong kendaraan lebih jauh dan lebih cepat. Propulsi termal nuklir saat ini berada di garis depan dalam teknologi mesin terbaru yang bertujuan mengurangi waktu tempuh secara signifikan sekaligus memungkinkan muatan yang lebih berat.
Melaju Lebih Cepat dari Sebelumnya
Propulsi nuklir memanfaatkan reaktor nuklir untuk memanaskan propelan cair hingga suhu sangat tinggi, mengubahnya menjadi gas yang disemburkan melalui nosel dan digunakan untuk menghasilkan daya dorong. Konsep mesin yang baru dikembangkan ini, disebut centrifugal nuclear thermal rocket (CNTR), menggunakan uranium cair untuk memanaskan propelan roket secara langsung. Dengan demikian, mesin ini menjanjikan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan roket kimia tradisional maupun mesin propulsi nuklir lainnya, menurut penelitian terbaru yang diterbitkan dalam Acta Astronautica.
Jika berhasil, CNTR dapat memungkinkan kendaraan masa depan untuk menjelajah lebih jauh dengan bahan bakar yang lebih sedikit. Mesin kimia tradisional menghasilkan sekitar 450 detik daya dorong dari sejumlah propelan tertentu, suatu ukuran yang dikenal sebagai impuls spesifik. Mesin propulsi nuklir dapat mencapai sekitar 900 detik, dan CNTR berpotensi meningkatkan angka tersebut lebih tinggi lagi.
“Anda bisa melakukan perjalanan satu arah yang aman ke Mars dalam enam bulan, misalnya, dibandingkan dengan misi yang sama yang memakan waktu satu tahun,” ujar Spencer Christian, mahasiswa doktoral di Ohio State yang memimpin pembangunan prototipe CNTR, dalam sebuah pernyataan. “Tergantung seberapa baik kinerjanya, prototipe mesin CNTR ini mendorong kita menuju masa depan.”
CNTR tidak hanya menjanjikan rute yang lebih cepat, tetapi juga dapat menggunakan berbagai jenis propelan seperti amonia, metana, hidrazin, atau propana yang dapat ditemukan di asteroid atau objek lain di ruang angkasa.
Konsep ini masih dalam tahap awal, dan beberapa tantangan teknis masih harus diatasi sebelum CNTR dapat digunakan dalam misi ke Mars. Para insinyur sedang berupaya memastikan bahwa proses menghidupkan, mematikan, dan pengoperasian mesin tidak menimbulkan ketidakstabilan, sambil mencari cara untuk meminimalkan kehilangan uranium cair.
“Kami memiliki pemahaman yang sangat baik tentang fisika desain kami, tetapi masih ada tantangan teknis yang perlu kami atasi,” kata Dean Wang, profesor asociat teknik mesin dan penerbangan di Ohio State serta anggota senior proyek CNTR, dalam pernyataanya. “Kita perlu menjadikan propulsi nuklir luar angkasa sebagai prioritas yang konsisten di masa depan, agar teknologi ini memiliki waktu untuk matang.”