Из всех известных источников энергии, доступных человеку на современной ступени развития, ядерный распад является наиболее мощным. Между тем, космонавтика с момента зарождения и до сего дня постоянно сталкивается с проблемой энергоэффективности двигателей. Химические реактивные приводы позволяют быстро разогнать ракету, однако имеют крайне низкий КПД и требуют огромного количества топлива. Электростатические же двигатели слишком слабы и используются только для корректировки орбиты уже выведенных за пределы атмосферы аппаратов.
Импульсный ядерный привод
Первые попытки использовать энергию ядерного распада для космических полетов известны еще на заре космонавтики, в 50-е годы прошлого века. Например, американский проект «Орион» предполагал использование серии последовательных ядерных взрывов, отражающихся от защитного экрана. В СССР также разрабатывался аналогичный проект.
Однако, данный путь в итоге был признан бесперспективным. Требования к прочности отражающего щита оказались слишком высокими, а его высокая масса нивелировала все возможные преимущества перед традиционными двигателями. К тому же, ядерные взрывы заражали стартовую площадку радиацией, делая ее непригодной для дальнейшего применения. Поэтому к 70-м годам все работы в данном направлении были свернуты.
Твердотельный ядерный привод
С появлением и развитием ядерных реакторов (т.е. управляемого распада) открылись новые возможности. Например, можно пропустить газ через активную зону ядерного реактора, собранную из твердых урановых стержней. Тепло, выделяемое при ядерном распаде, нагревает его до высоких температур, после этого раскаленный газ выбрасывается через сопла, разгоняя корабль. Удельный импульс такого двигателя как минимум вдвое выше, чем у химического. Он называется твердофазным ядерным двигателем (ТЯД), и, гипотетически, может быть построен уже на современном этапе развития технологий. Например, НАСА недавно заявило о намерении создать рабочий прототип ТЯД к 2027 году. Сможет ли Агентство исполнить свое смелое обещание – покажет время.
Атомный тягач
Более простым и доступным вариантом является использование ядерной энергии для работы уже существующих ионных двигателей. Данный принцип заложен в основу конструкции ядерного космического буксира «Зевс», разрабатываемого Роскосмосом с 2009 года. Его основное предназначение – доставка грузов, полеты к удаленным объектам Солнечной системы и борьба с космическим мусором.
В силу особенностей конструкции, «Зевс» проигрывает в скорости классическим ракетам на коротких дистанциях, но существенно выигрывает на дальних. Например, путь к Луне займет у него около 200 дней, в то время как «Аполлоны» достигали ее за три. Зато полет к Юпитеру для тягача продлится всего полтора года (с учетом гравитационного маневра – чуть больше двух), в то время как аппаратам на химической тяге потребуется не менее трех лет.
В настоящее время проект находится на стадии проектирования и подготовки технической документации. Уже определена общая компоновка модуля, разработан энергоблок и новые ионные приводы повышенной мощности. К 2025-2026 году планируется начало создания отдельных деталей, а к 2030 году «Зевс» должен начать свою первую миссию.
Сборка тягача будет производиться на низкой околоземной орбите без прямого участия человека. Затем модуль на собственной тяге поднимется выше и продолжит сборку. Управляться «Зевс» также будет дистанционно. Люди на его борту будут появляться лишь время от времени – для планового обслуживания и решения внештатных ситуаций.
________________
