Космическая одиссея: на чём летать будем?

«Космический парус» под воздействием солнечного ветра заставляет космический аппарат двигаться с постоянным ускорением.

Мечта Циолковского почти сбылась: человечеству уже немного тесновато в земной колыбели. Осталось только найти способ выбраться из цепких объятий гравитации, и... Эх, полетим!

На самом деле, проблема гораздо сложнее, чем кажется отдельным товарищам, постоянно проживающим на дне атмосферы. Ныне используемые химические ракеты уже почти исчерпали свой потенциал развития, а принципиально новых средств межпланетного (хотя бы) передвижения нам предложить пока не могут.

И хотя кое-какие перспективные идейки уже витают в воздухе, развить вторую космическую с их помощью пока не получается.

Итак, что мы имеем?

Принцип реактивного движения понятен всякому, кто хоть раз в жизни привязывал баллончики с углекислым газом к пластмассовым машинкам: струя раскалённых газов истекает в пространство, сообщая часть своей энергии ракете и, таким образом, толкая её вперёд.

Основной недостаток реактивного привода состоит в его предельно низкой эффективности. Сколько топлива должен взять на борт космический аппарат, который понесёт человека, скажем, к Марсу?

Около девятисот тонн. И это притом, что масса полезного груза едва достигнет сотни тонн. То есть, топливо будет, в основном, везти «само себя» и лишь постольку-поскольку — экипаж и ценное научно-исследовательское оборудование.

Запуск одного из американских шаттлов. Реактивное топливо, по сути, везёт само себя.

Конечно, в случае с марсианской экспедицией, с таким раскладом ещё можно смириться, но что делать, если человеку захочется слетать чуть-чуть дальше? На Плутон, скажем, или, извините, к Туманности Андромеды? Есть подозрение, что с химическими ракетами мы далеко не улетим...

Кроме того, у химической ракеты есть и ещё один существенный недостаток: принципы разгона. Сейчас наши корабли бороздят просторы Вселенной по баллистическим траекториям a la снаряды, выпущенные из титанической гаубицы. Несколько минут (от силы — часов) разгона и...

Дальше полёт продолжается уже по инерции, и лишь время от времени, для придачи дополнительного ускорения, можно использовать крупные небесные тела, примерно так, как это делали американцы, облетая Луну на кораблях серии Apollo.

Естественно, эту проблему нужно как-то решать. Но вариантов пока не слишком много: пара модификаций «солнечных парусников» и так называемый «ионный привод».

Солнечные паруса

На этом фронте исследователи пока предлагают два базовых варианта.

Космический зонд внутри магнитного «пузыря», или «плазменного паруса».

Классический парус, концепция которого хорошо известна уже несколько десятилетий, предполагает использование «сети» из сверхлёгкого материала с высокой отражающей способностью.

После того, как такой парус разворачивается в открытом космосе, он сразу же попадает под нескончаемый поток фотонов, которые отдают ему свою кинетическую энергию и, таким образом, медленно, но верно разгоняют космический фрегат до скоростей порядка семидесяти километров в секунду.

Причём, заметьте, такой корабль разгоняется непрерывно — с самого начала своего полёта.

Второй вариант (хотя некоторые исследователи и склонны выводить его в отдельный класс транспортных средств будущего) — это так называемый «плазменный парус». Как и в первом случае, здесь в качестве источника энергии также выступает солнечный ветер, но механизм его преобразования в энергию движения несколько иной.

Ионные двигатели будут главным средством передвижения по Солнечной системе — до тех пор, пока термоядерный синтез не станет реальностью.

В принципе, плазменные паруса будут представлять собой миниатюрную модель магнитного поля Земли. Точно так же, как наше магнитное поле «прогибается» под напором солнечного ветра, магнитное поле космического корабля, достигающее в диаметре 15-20 километров, будет «отступать» под давлением заряженных частиц.

Дополнительным плюсом такого подхода является и то, что экипаж плазменного парусника будет надёжно защищён от радиации магнитным пузырём. Это позволит сократить расходы на тяжёлую антирадиационную броню и продлить срок космической миссии.

Ионный привод

В отличие от плазменных парусов, корабли с ионными двигателями уже побывали в космосе: экспериментальный зонд Deep Space 1 в сентябре 2001 года вполне успешно слетал на свидание с кометой Боррелли. По сравнению с химическими ракетами, этот тип космических аппаратов, по крайней мере, на порядок эффективнее по соотношению топливо/полезный груз.

Принцип их действия относительно (!) прост. В качестве «рабочего тела» здесь выступает инертный газ вроде ксенона, который, оказавшись в магнитной ловушке двигателя, попадает под воздействие потока электронов.

Атом ксенона, подвергшийся яростной электронной бомбардировке, теряет собственный внешний электрон и, таким образом, превращается в положительно заряженный ион. Вылетая из магнитной камеры со скоростью до 180 тысяч километров в час, ионы производят достаточную тягу, чтобы эффективно разгонять корабль.

Как может выглядеть космическая одиссея следующего десятилетия, если соединить в одном корабле сразу несколько из вышеприведённых типов двигателей?

Одна из вариаций на тему «солнечного паруса».

Для начала, по версии журнала Space Daily, химическая ракета выведет корабль на околоземную орбиту. Затем, солнечные паруса или ионный двигатель будут в течение 6-12 месяцев раскручивать корабль по расширяющейся спиральной орбите.

Всё это время марсианский модуль будет оставаться пустым, чтобы не подвергать будущий экипаж губительному воздействию поясов радиации Ван Аллена.

Лишь после того, как корабль выйдет на высокую орбиту, «космическое такси» доставит людей на борт и ещё один импульс химического двигателя разгонит корабль до второй космической. А дальше плавание продолжится исключительно под парусом.

Как в старые добрые времена...



Обнаружены чёрные дыры со средней массой

18 сентября 2002

В древних галактиках наблюдается какое-то странное шевеление

16 сентября 2002

Земля так и не обзавелась ещё одной луной

13 сентября 2002

Снаружи на корпусе подвесного бака корабля «Атлантис» будет установлена веб-камера

13 сентября 2002

Телескоп «Хаббл» заменят на новый в 2010 году

12 сентября 2002