В одном известном интервью астрофизик К.Ю. Батыгин заметил, что никуда мы со своей родной планеты не улетим. Мне захотелось поподробнее рассмотреть данный вопрос в серии постов. О размерах обозримого космоса я уже писал. Теперь поговорим о технологиях, которые мы можем использовать для преодоления таких громадных расстояний.
Сейчас мы находимся на таком уровне технологического развития, который предшествует какому-то новому витку прогресса. Иными словами, в ракетостроении наступил затык: наиболее эффективные двигатели (жидкостные реактивные двигатели – ЖРД) уже достигли верхней планки мощности, и большего из них не выжать. А принципиально новых идей особо нет. В чём проблема с ЖРД? Они требуют много топлива. Жидкое топливо смешивается, происходит его окисление – бурная химическая реакция и из сопла ракеты под давлением выбрасывается струя горячего газа. На этой тяге ракеты и летают. Нюанс вот в чём: при использовании ЖРИ мы можем посылать на орбиту очень мало полезного груза, при большом весе ракеты, наполненной топливом. Чтобы реактивный двигатель работал, ему нужно топливо, значит нужен запас топлива, а это вес. То есть на каждый полезный килограмм, выведенный на орбиту приходятся сотни (если не больше) литров ракетного топлива и одноразовые ракеты. На момент 2022 года расценки были около 15-25 тыс. долларов за килограмм полезного груза, выведенного на геостационарную орбиту. Геостационарная орбита, для упрощения – это такая орбита "вблизи" Земли, по которой тело может свободно двигаться, без риска упасть обратно на планету. И на геостационарную орбиту ещё не каждая ракета способна вывести, но это уже детали. Больше всего запусков человечество делает ради отправки в космос коммуникационных спутников – сравнительно лёгких аппаратов. А для полноценного космического путешествия потребуется постройка корабля и запуск его в космос. На корабле должно быть достаточно ресурсов для группы людей. Если они куда-то прилетят, то на корабле должны быть ресурсы для адаптации и выполнения задач в точке назначения. И это при том, что космос – очень гиблое место для нас. То есть при любых прикидках космический корабль для путешествий должен быть большим и строиться, видимо, в космосе.
Строительство корабля в космосе, строительство базы на Луне или Марсе – это огромный поток грузов с Земли. Мы ещё никогда столько не запускали. Наши технологии под это не заточены – они через чур затратны. 5% - 10% полезного груза – это очень дорого. И если базы надо будет "просто" снабжать, то корабль вообще-то должен будет отправится в путешествие. В космическом пространстве ничего нет, использовать атомный двигатель как на подводной лодке для вращения лопастями не выйдет – они будут вращаться в пустоте не сообщая никакого движения. Снова поставим реактивные двигатели? Допустим, с нашими потугами добраться до орбиты, лет 20 мы будем гиганта заправлять для длительного полёта (вырывающийся поток газов позволит ему двигаться в вакууме космоса). Но как далеко он улетит? Вряд ли у него выйдет даже покинуть солнечную систему за разумный период времени. Пока нам путешествия по космосу не по зубам.
Хотя двигатели для ракет и пытаются модифицировать (клиновидные, детонационные), это не отменяет главную проблему: мы умеем летать только верхом на баках.
Клиновидный на фото выглядит как большая жаровня для чего-то) Детонационный на фото со струёй синего пламени. И на картинке с ракетами можно посмотреть на пропорцию космический корабль/баки с топливом у некоторых ракет.