Современные ракетные двигатели
справляетесь довольно хорошо с поставленной задачей
о выводе оборудования на орбиту,
но абсолютно непригоден для длительных космических путешествий.
Поэтому ученые давно работают
уже более десяти лет создаются альтернативные космические двигатели
это могло бы ускорить корабли до рекордных скоростей.
Давайте рассмотрим 8 основных идей из этой области.
EmDrive
Создатель этого двигателя
это британский инженер Роджер Шойер,
кто основал собственную компанию
Исследование движения спутника в 2001 году.
Конструкция EmDrive очень экстравагантна
а по форме это металлическое ведро,
запечатанный с обоих концов.
Внутри этого ведра находится магнетрон,
излучение электромагнитных волн
то же самое, что и в обычной микроволновке.
И этого достаточно
чтобы создать очень маленький,
но тяга довольно заметная.
Автор сам объясняет работу своего двигателя
через разность давлений электромагнитного излучения
на разных концах ведра
на узком конце он меньше
чем в широком.
Это создает толчок, направленный к узкому концу.
Возможность работы этого двигателя неоднократно оспаривалась,
но во всех экспериментах,
установка Шойера показывает
наличие тяги в намеченном направлении.
Изобретение было испытано в различных условиях,
в том числе и в вакууме,
где он показал тягу в 20 микрон.
Это очень мало о химических реактивных двигателях.
Но, учитывая, что двигатель Шойера может работать так долго, как это необходимо,
так как он не нуждается в подаче топлива,
он потенциально способен разгонять космические аппараты до огромных скоростей,
измеряется в процентах от скорости света.
Например, есть выдвинутые версии
что двигатель может создать тягу
за счет взаимодействия с физическим вакуумом,
который на квантовом уровне имеет ненулевую энергию
и наполняется постоянно возникающими
и исчезающие виртуальные элементарные частицы.
Солнечный парус
Как уже упоминалось выше,
электромагнитное излучение оказывает давление.
Это означает, что теоретически он может быть преобразован в движение
например, с помощью паруса.
Точно так же, как корабли прошлых веков ловили ветер в свои паруса,
будущий космический корабль поймает в свои паруса солнечный или любой другой звездный свет.
Проблема в том, что давление света крайне мало
и уменьшается с увеличением расстояния от источника.
Поэтому, чтобы быть эффективным,
такой парус должен иметь очень малый вес
и очень большая площадь.
А это увеличивает риск разрушения
всей структуры
при столкновении с астероидом или другим объектом.
Попытки построить и запустить в космос солнечные парусники уже предпринимались
в 1993 году испытания солнечного паруса на корабле "Прогресс" были проведены Россией,
а в 2010 году Япония успешно провела испытания на пути к Венере.
Но ни один корабль не использовал Парус в качестве основного источника ускорения.
Чуть более перспективным в этом отношении является другой проект
электрический парус.
Электрический парус
Солнце испускает не только фотоны,
но также и электрически заряженные частицы материи
электроны, протоны и ионы.
Все они образуют так называемый солнечный ветер,
что ежесекундно забирает с поверхности Солнца миллион тонн вещества.
Солнечный ветер простирается на миллиарды километров
и несет ответственность за некоторые природные явления на НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ
например, геомагнитные бури и северное сияние.
Солнечный ветер, как воздушный ветер,
вполне подходит для путешествий,
нужно только заставить его дуть в паруса.
Проект электрического паруса, созданный в 2006 году,
внешне имеет мало общего с солнечным.
Этот двигатель состоит из нескольких длинных тонких кабелей,
подобно спицам колеса без обода.
Благодаря электронной пушке
излучение против направления движения,
эти кабели приобретают положительный заряженный потенциал.
Так как масса электрона примерно в 1800 раз меньше массы протона,
тяга, создаваемая электронами, не будет играть фундаментальной роли.
Электроны солнечного ветра не важны для такого паруса.
Но положительно заряженные частицы
протоны и альфа-излучение
будет отталкивать кабели,
таким образом создается реактивная тяга.
Электрический парус гораздо проще спроектировать,
производить, развертывать и эксплуатировать в космосе.
Кроме того, с помощью силы тяжести,
Парус также позволяет путешествовать
к источнику звездного ветра,
и не только от этого.
А так как площадь поверхности такого паруса значительно меньше
чем у Солнца,
для астероидов и космического мусора он гораздо менее уязвим.
Возможно первые экспериментальные корабли на электрическом парусе
будет видно в ближайшие несколько лет.
Ионный двигатель
В ионном двигателе инертный газ
ионизируется потоком высокоэнергетических электронов.
Они выбивают электроны из атомов,
и они приобретают положительный заряд.
Далее полученные ионы ускоряются в электростатическом поле
до скоростей порядка 200 км / с,
что в 50 раз больше
чем скорость потока газа от химических реактивных двигателей.
Тем не менее, современные ионные двигатели имеют очень мало тяги
около 50-100 миллионов тонн
Такой двигатель не мог даже сдвинуться со стола.
Но у него есть серьезный плюс.
Большой удельный импульс
дает возможность значительно сократить
расход топлива в двигателе.
Чтобы ионизировать газ,
используется энергия, получаемая от солнечных батарей,
так что ионный двигатель может работать очень долго