В феврале этого года компания SpaceX запуском своей ракеты Falcon Heavy начала вершить историю. И хотя на сегодняшний день это самая большая ракета в мире, основатель компании Илон Маск не собирается останавливаться на достигнутом и хочет в скором времени построить еще более крупную ракету. С её помощью планируется доставлять людей на Марс.
Но всё же, несмотря на свои впечатляющие размеры, Falcon Heavy не является самой большой ракетой в истории. Некогда ракета «Сатурн-5», вошедшая в историю, доставив космонавта Армстронга на Луну, была побольше и тяжелее. Но когда это было...
Уже сообщается, что будущая ракета на жидком топливе сможет доставить первых людей на Марс за 9 месяцев. При этом астронавты будут вынуждены лететь под воздействием радиации, да и другие риски никто не отменял. Именно по этой причине в НАСА и других агентствах совместно с частными космическими компаниями во всю работают над созданием принципиально новых ракет, которые будут значительно комфортнее и безопаснее для людей.
Ракета с плазменным двигателем
Среди главных альтернативных решений для полета на Марс предлагается ракета на электротяге. Еще пару лет назад космическое агентство США заинтересовалось тремя проектами по разработке электротяги от солнечной радиации. Всем им были выданы внушительные гранты на продолжение исследований и разработок.
Подобными исследованиями занимается отдельная программа агентства – NextSTEP. И её можно назвать начальной попыткой НАСА в создании орбитальной станции возле Луны, которая должна стать «перевалочным пунктом» для путешествий на далекий Марс. И хотя пока это смахивает на какую-то фантастику, в реальности системы SEP существуют. Хотя используются пока не очень широко.
Все вышеупомянутые проекты, получившие финансирование, занимаются разработкой плазменных или ионных двигателей. Принцип работы таких двигателей кардинально отличаются от химических. Ведь обычные двигатели приводят в движение ракету благодаря выбросу газов во время сгорания топлива. Ионные же используют принцип ионизации инертного газа (водорода или ксенона) путем применения электрического заряда. Благодаря высвобождению электронов из атомов, появляются положительно заряженные ионы. Это создает на выходе газ с положительными ионами, но отрицательными электронами или же попросту – плазму. После чего плазма может быть направлена куда необходимо путем воздействия электронными полями. Этот принцип обеспечивает необходимую тягу.
Сама плазма является еще одним состоянием вещества и довольно широко распространена в природе. Например, мы можем наблюдать её во время молний на небе.
Физика ионов
На самом деле, ионные двигатели успешно применяются на спутниках и даже на зондах, отправляемых в далекий космос. Всего за несколько лет такие двигатели сумели вывести один из зондов на небольшую карликовую планету возе Юпитера.
Но такие двигатели имеют серьезных недостаток – они плохо ускоряться и не способны физически преодолеть гравитацию земли, чтобы самостоятельно вывести ракету на орбиту. Однако, в космическом пространстве они очень эффективны, ведь могут очень долго набирать скорость и достигать такой, какая недоступна с обычными химическими двигателями, а это примерно в десять раз выше.
К примеру, один из астронавтов заявил, что знает, как «выстрелить» зондом или космическим кораблем так, что тот достигнет поверхности марса примерно за месяц, а не за девять, как планируется сейчас.
Его компания доказала, что может создать двигатель, который развивать производительность мощности в 100 киловатт за 100 часов. Но вскоре при помощи такого двигателя можно будет создать шар плазмы с температурой, как на Солнце. К тому же это состояние можно будет поддерживать на протяжении 100 часов.
Вместе с тем, другая компания изучает термоядерные ракеты, при помощи которых можно будет выбрасывать плазму, созданную при помощи синтеза изотопов водорода и гелия. Их будут греть специальными радиоволнами, что будет высвобождать большое количество энергии из атомов.
Топливо из воздуха
Параллельно с американскими и китайскими учеными, европейские работают над своим ионным двигателем. Особенность последнего заключается в том, что он работает практически на воздухе. Принцип действия основан следующим образом: воздушная установка собирает молекулы из атмосферы планеты и тем самым практически решая проблему переноса топлива из газов.
Подобная технология вряд ли будет использована в космических кораблях, двигающихся на дальние планеты. Но она отлично подойдет для запуска спутников на околоземную орбиту, а в будущем и на близлежащие планеты – на тот же Марс, к примеру.
Сообщается, что итальянские ученые уже успешно провели испытания установки в искусственной среде.
Нарушая законы природы
Тем не менее даже такая силовая установка может оказаться примитивной по сравнению с самой последней разработкой в области космических двигателей. Речь идет об инновационном электромагнитном двигателе, которому для работы вовсе не требует какое-либо топливо! С первого взгляда, это кажется невероятным, но его разработчики уверены, что смогут достигнуть своей цели.
Подобная силовая установка разрабатывается учеными НАСА. Предполагается, что этот двигатель сможет создавать достаточную тягу в закрытой камере путём отскока микроволн. Более того, этот двигатель теоретически сможет доставить ракету на Марс всего за пару месяцев.
Но есть один нюанс – этот чудо двигатель нарушает законы природы, а если быть более точным – закон механики Ньютона, который указывает на то, что на любое действие имеется равное по силе противодействие.
Ну а главная проблема этой разработки – она существует только в теории. И будет ли реализован данный проект неизвестно.
Самая смелая идея
Наиболее смелое и дерзкое решение проблемы двигателя для полета на другие планеты предложила компания Escape Dynamics. Её инженеры хотят использовать ранее малоизвестную технологию микроволновой тяги.
За основу ими было взято воздействие снаружи на электромагнитный двигатель ракеты микроволнами. А точнее пучком из них, который должен нагревать водородное топливо. Это приведет к его выбросу и созданию серьезной тяги.
Стоит отметить, что начальный прототип двигателя был признан очень перспективным. Тем не менее, компании пришлось прекратить испытания еще несколько лет назад. Причина банальна – недостаток денег на дальнейшую разработку амбициозного проекта.
Это сложно, но возможно
Уже прошло почти полстолетия от одного из важнейших исторических событий – высадки человека на Луну. Этот был тот самый огромный скачок для человечества в виде одного шага отдельно взятого его представителя.
Несомненно, для следующего шага – высадке на другую планету, необходим новый технологический скачок в технике. И в первую очередь – в ракетной.
Пускай сейчас это кажется сложной и трудноосуществимой затеей, но человек в ближайшие десятилетия очутиться на Марсе. И в этом не сомневается практически никто. Ведь, как говорил классик: «чтобы поведать пределы возможного – напри нужно выйти за них в то самое невозможное».