Человечество уже не одно столетие мечтает о путешествиях далеко за пределы нашей родной планеты. Научные достижения последних 100 лет позволили создать и испытать множество технологий, необходимых для таких путешествий, но пока мы смогли отправить относительно далеко только машины. Человек же дальше Луны ещё не долетал.
Сегодня вся космическая индустрия использует химические реактивные двигатели. Вы наверняка не раз видели, как они работают, выпуская потоки горящих выхлопных газов чтобы толкать ракеты. Но эти двигатели эффективны только для преодоления земной гравитации и для полётов на небольшие дистанции. Основная проблема в огромных количествах необходимого топлива и высоких температурах работы двигателей.
Научная фантастика уже решила проблему скоростных полётов в космосе, придумав множество разных двигателей — термоядерные, ионные, плазменные, фотонные и даже варп-двигатели, искривляющие пространство. Но в реальной жизни всё это остаётся лишь фантастикой. Казалось бы.
Как это работает?
Теорию под фантастические двигатели учёные смогли подвести уже давно. Иногда даже раньше научно-фантастических придумок. Поэтому нам известны принципы работы таких систем.
В ионных двигателях нейтральный газ ионизируется и создаёт поток заряженных частиц, которые и толкают аппарат. В фотонных — специальный парус преграждает путь фотонам, и ударяясь о него, они двигают весь аппарат.
Двигатели на внешних плазменных импульсах предполагают атомные взрывы позади ракеты, которая летит по сути на взрывных волнах. Такой вариант, протестированный в 1957 году, потенциально самый скоростной, но отнюдь не самый безопасный, как и термоядерные двигатели с радиоактивным топливом на борту.
Самое перспективное направление на сегодняшний день это ионные двигатели. Их основное преимущество в эффективности — им требуется в 50 раз меньше топлива, чем традиционным реактивным — и в долгом ресурсе непрерывной работы.
Но есть и серьёзная проблема: ионные двигатели слишком медленно набирают скорость и почти не работают в атмосфере, что не даёт возможности взлетать на них. Зато они способны достигать больших скоростей и долго работать без перерывов. Поэтому их активно разрабатывают и применяют в космических миссиях на большие расстояния уже с 1998 года.
Через тернии к звёздам
Термоядерные ракетные двигатели это логическое развитие классических реактивных двигателей с более эффективным источником энергии. Но пока учёные не наладили эффективную и безопасную работу реакторов на Земле, ракетные атомные двигатели остаются лишь лабораторными разработками и по современным расчётам будут готовы к полевым испытаниям лишь к 2030-м годам.
Фотонные двигатели на световых парусах совсем не требуют топлива на борту, но их тяга настолько мала, что об использовании их в качестве основных двигателей пока не приходится. Тем не менее, с 2010 года их уже применяют на спутниках и межпланетных аппаратах.
И всё-таки мечта осуществить невозможное не оставляет умы учёных. Преодолеть скорость света в физическом пространстве невозможно, но теоретический варп-двигатель, показанный в сериале «Звёздный путь», должен обойти это ограничение искривляя само пространство так, что космический аппарат двигался бы не сквозь него, а на нём, как на волне.
Чисто теоретически это возможно, как показал в 1994 году мексиканский учёный Мигель Алькубьерре. Но даже по его выкладкам, не нарушающим теории Эйнштейна, для такого двигателя понадобятся гигантские количества топлива. В 2013 году, учёные из лаборатории NASA смогли резко снизить выкладки по топливу. И, по их словам, это сделало варп-двигатели более вероятными. Настолько, что NASA за последние годы вложилась в новые исследования и разработки. В том числе и в «невозможный» EmDrive — бестопливный двигатель на микроволнах.
Если учёным удастся создать варп-двигатель, то путь до ближайшей к Земле солнечной системы Альфа Центавра сократится с 50000 лет до нескольких недель или месяцев. А пока мы дожидаемся первого круизного звездолёта, стартующего с Земли, представить, как это будет выглядеть, можно только по сериалам и фильмам.
Интересно? Посмотрите другие материалы канала и подпишитесь. И не забудьте поделиться статьёй в соцсетях!