Roket termal nuklir (bahasa Inggris:nuclear thermal rocketcode: en is deprecated , disingkat NTR) adalah sebuah jenis mesin roket yang menggunakan reaktor nuklir untuk memanaskan propelan yang digunakan. Pada sebuah mesin termal nuklir, propelan yang sudah dipanaskan seperti hidrogen cair dipancarkan melalui nosel untuk menghasilkan dorongan. Teknologi ini dirancang untuk memberikan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan mesin berbahan bakar konvensional, terutama untuk penjelajahan antariksa jarak jauh seperti perjalanan ke Mars.
Mesin termal nuklir umumnya lebih efektif dalam membakar propelan dibandingkan mesin termal kimia, terutama karena mesin termal nuklir menggunakan propelan ringan-massa seperti hidrogen.[1][2]
Cara kerja mesin termal nuklir serupa dengan cara kerja mesin termal kimia: Di dalam mesin, sebuah sumber panas mengeluarkan energi termal terhadap gas propelan, dan salah satu ujung nosel bekerja sebagai sebuah mesin kalor: Peristiwa ini akan memuaikan propelan, yang kemudian karena momentum yang dibawanya akan menghasilkan energi kinetik atau dorongan. Impuls spesifik (Isp) sebuah mesin ditentukan oleh kecepatan gas buang.[3] Kecepatan gas buang itu sendiri bergantung terhadap energi kinetik yang dimiliki setiap massa unit dari sebuah propelan. Energi kinetik per molekul propelan ditentukan dengan suhu sumber panas (baik reaktor nuklir maupun reaksi kimia). Pada titik suhu manapun, molekul yang lebih ringan membawa sama banyaknya energi kinetik dibandingkan dengan molekul yang lebih berat. Oleh karena itu, molekul ringan memiliki energi kinetik per massa unit yang lebih besar. Hal ini membuat propelan dengan massa molekul yang ringan lebih efisien dibandingkan propelan dengan massa molekul yang berat.
Dikarenakan mesin reaksi kimia dan nuklir dibuat dari baja yang bersifat refraktori, kedua mesin tersebut memiliki batas pembakaran di bawah 3,000° C untuk menjaga struktur baja tersebut. Mesin-mesin roket reaksi kimia berbahan bakar cair umumnya menggunakan pembakaran hidrokarbon atau hidrogen, yang membuatnya memiliki komposisi air dan karbon dioksida yang signifikan. Air memiliki massa molekul 18, dan karbon dioksida memiliki massa molekul 44. Oleh karena itu, mesin roket termal nuklir dengan propelan hidrogen yang bermassa molekul 2 secara teori bisa memiliki impuls spesifik yang 3 sampai 4.5 kali lebih besar dari mesin roket kimia.
Keunggulan
Efisiensi tinggi: Impuls spesifik (Isp) sekitar 800–900 detik, dua kali lipat roket kimia.[4]
Jarak tempuh lebih jauh: Cocok untuk misi antariksa jarak menengah hingga jauh.
Massa propelan lebih sedikit: Mengurangi berat total misi.
Kekurangan dan Tantangan
Risiko kontaminasi radiasi jika terjadi kegagalan peluncuran.
Kompleksitas desain dan kontrol sistem pendinginan.
Tantangan regulasi dan keamanan penggunaan nuklir di luar angkasa.
Sejarah dan Pengembangan
Amerika Serikat
Program awal dilakukan pada era 1950–1970-an melalui proyek:[5]
Project Rover dan NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application), dikembangkan oleh NASA dan Atomic Energy Commission.
Pengujian darat berhasil dilakukan, tetapi tidak pernah mencapai tahap peluncuran karena pembatalan program.
Rusia (Uni Soviet)
Uni Soviet juga mengembangkan versi eksperimen roket nuklir termal, namun sedikit yang dipublikasikan ke publik. Program sempat dilanjutkan oleh Rusia dalam konteks pengembangan reaktor luar angkasa.
Pengembangan Modern
Pada tahun 2020-an, NASA dan DARPA memulai kembali penelitian NTR dalam proyek **DRACO** (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations). Roket ini dirancang untuk meningkatkan manuver di orbit tinggi dan misi ke bulan serta Mars.
[6]
Aplikasi Potensial
Misi berawak ke Mars dan luar orbit Bumi
Kendaraan antariksa pengangkut barang atau logistik berat
Sistem pertahanan luar angkasa (potensial militer)
