Az atommagfúzió a tudósok régi álma, amelynek valóra váltásán a világ legnagyobb koponyái dolgoznak már évtizedek óta. Ha végre sikerülne lemásolni azt a folyamatot, ami a csillagok belsejében – így a mi Napunkéban is – lejátszódik, akkor az emberiség korlátlan mennyiségű, tiszta energiához juthatna.

Csakhogy két atom összepréselése, amit a fúzió jelent, sokkal nehezebb feladat, mint a maghasadás. Ezért használják az utóbbit a nukleáris erőművek: nagy, nehéz atomokat – mint amilyen az urán – hasítanak szét neutronokkal, és az így felszabaduló energiával termelnek áramot. A folyamat viszont számos rendkívül veszélyes mellékterméket hoz létre.

A magfúzió viszont éppen ennek a folyamatnak az ellentéte: kis méretű elemek összenyomásával hoz létre nagyobbat, miközben négyszer annyi energia szabadul fel, mint a maghasadáskor.

A világegyetemben is pontosan ez játszódik le a csillagokban: a legkisebb elem, a hidrogén préselődik össze irtózatos nyomás és hőmérséklet következtében, amíg hélium nem lesz belőle. A keletkező energia további atomokat szorít egymáshoz és ez folyamat addig tart, amíg a csillag összes hidrogénje át nem alakul héliummá. Tulajdonképpen az egész univerzum hidrogénből, illetve héliumból áll, és ilyen fúziós folyamattal jön létre az összes többi nehéz elem is.

Ám nemcsak energiatermelésre lehetne használni at atommagok egyesítését, hanem űrhajók meghajtására is. Éppen ilyen hajtóművön dolgoznak a brit állami űrügynökség anyagi támogatását élvező, Pulsar Fusion nevű kisvállalkozás kutatói. Ha sikerrel járnak, akkor olyan rakétájuk lesz, amely több mint 800 ezer kilométeres óránkénti sebességgel fog száguldani. Összehasonlításul: az eddigi leggyorsabb űrjármű, a NASA napkutató szondája, a Parker Solar Probe (PSP) csak óránként alig 700 ezer kilométeres tempóval repül.

A brit startup elképzelése szerint a fúziós rakétái Föld körüli pályán keringő állomásokon várakoznának. Aztán az oda érkező műholdakhoz vagy ember vezette űrhajókhoz kapcsolódva átvennék a maghajtásukat, és nyaktörő tempóban repítenék azokat egy másik bolygó, esetleg naprendszer felé. Ezek a magfúziós rakéták annyira gyorsak lehetnek, hogy a Marsra is fele annyi idő alatt érnének el, mint a mostani legjobb űrhajók.

Szabályozott magfúziót viszont nagyon nehéz előállítani. Fontos szempont, hogy a folyamat irányított legyen, máskülönben az energia-robbanásszerűen szabadul fel, pont, mint a hidrogénbombában. Abban a fúzióhoz szükséges hatalmas hőt és nyomást egy másik hasadóanyag-töltet robbanása szolgáltatja.

Űrrepüléshez vagy áramtermeléshez persze nem lehet atombombát használni. Termonukleáris robbanás helyett másképpen kell megoldani, hogy elég magas legyen a reaktorban a hőmérséklet és a nyomás az atommagok egyesítéséhez. Az eddigi kísérletekben ráadásul csak úgy sikerült beindítani és kis ideig fenntartani a magfúziót, hogy ahhoz több energiát használtak fel, mint amennyi folyamat során keletkezett. Csupán néhány olyan eset fordult elő, amikor az energiaszaldó pozitív volt.

Ha egyelőre a fúziós technológia még áramtermelésre nem is, de űrhajók hajtására akár már pár éven belül alkalmas lehet. Legalábbis ezt reméli a Pulsar Fusion vezérigazgatója. A CNN-nek nyilatkozva Richard Dinan elmondta, hogy számításaik szerint a világűrben könnyebb lenne megvalósítani a hidrogénatomok egymáshoz préselését, mint itt a Földön. Bár azt elismerte, hogy valószínűleg még így is több energia kellene a folyamathoz, mint amennyi keletkezhet belőle.„De nem is az áramtermelés a cél, hanem a rakéta meghajtása. Arra pedig éppen megfelelő lehet” – közölte.

Úgy tervezik, hogy 2027-ben elkezdődhetnek a gyakorlati kísérletek, és ha ezek sikerrel járnak, akkor pár évvel később már működés közben tesztelhetik a fúziós hajtóművüket. Persze csak ha lesz hozzá elég pénz, mivel a prototípus megépítése legalább 70 millió dollárba kerül. A nukleáris rakétamotor felépítése teljesen más, mint az eddigi reaktorok. Míg azok gömbformájúak, hogy megakadályozzák a szubatomi részecskék elszökését, a fúziós hajtómű lineáris elrendezésű. A cél ugyanis éppen az, hogy a felszabaduló, iszonyatos energiájú részecskék kilövelljenek a rakétából, óriási tolóerőt hozva így létre.

Mindezt elképesztően kevés, mindössze pár grammnyi anyag felhasználásával. Igaz, hogy a működéshez a hidrogén nehéz izotópjai, a deutérium és a trícium kell, amelyek rendkívül ritkák a természetben. Más égitesteken viszont nagy gyakorisággal fordulnak elő, ezért nem lenne gond az üzemanyag utánpótlása sem.

A brit mérnökök elképzelése az, hogy a Föld és a Mars körül űrállomásokat építenének, a nukleáris űrrepülők pedig ezek között ingázva repítenék egyik helyről a másikra az embereket, illetve a felszerelést. Az űrjárművek a dokkoló helyekről már a saját, kémiai hajtóműveiket használnák a leszálláshoz. A Sunbird elnevezésű fúziós rakéták a tervek szerint kéttonnányi hasznos teherrel, hat hónapnál rövidebb idő alatt érnék el Marsot. A Naprendszer külső bolygói közül a Jupiter és a Szaturnusz 2-4 éve alatt lenne elérhető, míg most ehhez több mint kétszer ennyi idő szükséges.

Aaron Knoll, a londoni Imperial College professzora nagy reményeket fűz az új technológiához. „Egyelőre messze van, hogy magfúzióval áramot termeljünk, de a technológia már megfelelő űrhajók hajtására.” Ő is elismerte viszont, hogy még ehhez is rengeteg problémát kell megoldaniuk a tudósoknak. „A jelenlegi reaktorok nagyok és nehezek. Rengeteg segédberendezés kell ugyanis a folyamat elindításához és fenntartásához. Ezeket mind le kell kicsinyíteni akkorára, hogy elférjenek egy rakétában.”

Bhuvana Srinivasan, a washingtoni repülési és űrkutatási egyetem tanára azonban bízik abban, hogy hamarosan sikerül a technikai nehézségeket leküzdeni. „Fúziós hajtóművel még a Hold-utazás is nagyon kifizetődő lenne, hiszen egyetlen expedíció is elég lenne az emberek és a felszerelések odarepítésére. Ha pedig lenne egy állandó Hold-bázisunk, akkor onnan sokkal könnyebben érhetnénk el a világűr távolabbi részeit is.

Ezért a fúziós hajtómű nem egyszerű fejlődést, hanem drámai változást hozna az űrkutatásban”

– mondta a professzor, és azt is elárulta, hogy az világűr mélyének felkutatása gazdaságilag is komoly előrelépést jelenthet, hiszen például a bolygók között keringő aszteroidákról értékes, ritka ásványokat bányászhatnánk. A Holdon pedig a fúziós hajtóművek új üzemanyaga, a hélium-3 is bőséggel a rendelkezésünkre állna, míg itt a Földön rendkívül kevés van belőle. „A távoli bolygók és naprendszerek felfedezése alapvető igény kíváncsi és felfedező emberi természet számára. Ugyanakkor olyan jelentős pénzügyi és társadalmi haszonnal is járhat, amire talán még nem is gondolunk” – tette hozzá.