Солнечные ракетные двигатели - это уже реальность
Инженеры сконструировали ракетный двигатель, работающий от солнечных лучей. В двигателе будет использоваться нагретый и сжатый водород для достижения эффективности в три раза выше, чем у обычных ракетных двигателей.
Инженеры из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса создали прототип ранее теоретической конструкции ракеты, которая однажды сможет вывести космический корабль в межзвездное пространство. Их план? Они используют солнечное излучение вместо обычного сгорания для запуска ракетного двигателя.
Солнце как двигатель межпланетного путешествия
В отличие от традиционного двигателя, установленного на задней части ракеты, экспериментальный солнечный двигатель имеет форму плоского щита из черной углеродной пены. Двигатель также будет действовать как тепловой экран, защищая ракету от сильных солнечных лучей, а заполненные водородом трубы, лежащие под мантией, будут поглощать тепло Солнца.
Затем водород расширяется, находится под давлением, а затем буквально вырывается из сопел, создавая тягу. Ученые называют это солнечным тепловым двигателем. «С точки зрения физики мне сложно представить что-либо, что могло бы превзойти солнечный тепловой привод с точки зрения эффективности», - сказал Джейсон Бенкоски, материаловед из Лаборатории прикладной физики. Согласно расчетам Бенкоски, реальная версия двигателя может быть в три раза эффективнее, чем самые современные двигатели внутреннего сгорания, используемые в современных ракетах.
Только гелиопауза против драйва будущего
В 2019 году НАСА вступило в партнерство с APL и приступило к исследованию межзвездного зонда. Исследование направлено на определение миссий, которые могут быть запущены в следующем десятилетии для исследования Вселенной за пределами сферы влияния нашего Солнца. Где именно это, не совсем понятно, но важной метрикой является граница, на которой больше невозможно обнаружить солнечное магнитное поле и солнечные ветры, составляющие гелиосферу, то, что ученые называют гелиопаузой.
APL также пытается построить космический корабль, который мог бы пройти три раза дальше самого дальнего досягаемости гелиосферы менее чем за два десятилетия, около 80 миллиардов километров. Грубо говоря, давайте посмотрим на нынешнего рекордсмена космических путешествий.
В 2012 году космический корабль «Вояджер-1» стал первым искусственным объектом, покинувшим пределы нашей Солнечной системы. После взлета из Космического центра Кеннеди НАСА в 1977 году на борту ракеты Titan III космический корабль отправился в двухлетнее путешествие к Юпитеру, чтобы продолжить свое путешествие к Сатурну, Урану и Нептуну.
На сегодняшний день, спустя почти четыре десятилетия с момента запуска, "Вояджер-1" находится на расстоянии более 22 миллиардов километров от Земли и движется со скоростью 61 000 километров в час. Команда APL хочет побить этот рекорд, разогнав свой космический корабль до 321 000 километров в час.
Чтобы это стало возможным, космическому кораблю сначала нужно будет выполнить маневр Оберта на расстоянии около 1,6 миллиона километров от огненной поверхности Солнца. Этот маневр, созданный одним из основоположников современных ракетных технологий, Германом Обертом, использует гравитационные силы небесного тела, использующие двигатели космических кораблей, для дальнейшего ускорения под действием силы тяжести.
Уже в 2025 году солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe позволит ему максимально приблизиться к Солнцу. Приближаясь к поверхности Солнца на расстояние около 6,5 миллионов километров, он будет двигаться со скоростью более 643 000 километров в час. НАСА оснастило зонд 4,5-дюймовым экраном из углеродного композита, чтобы выдерживать воздействие солнечного тепла. Тем не менее для ракеты, которая в будущем будет летать на солнечной энергии, потребуются новые материалы, способные выдерживать огромные температуры.
«Мы хотим создать космический корабль, который будет летать быстрее, дальше и приближаться к Солнцу, как никогда раньше», - сказал Бенкоски. Он и его коллеги из APL планируют еще раз немного улучшить свой прототип ракеты в следующем году.