Могут ли ядерные ракеты доставить нас на Марс?
Долететь до Марса занимает действительно много времени — около девяти месяцев при использовании сегодняшних ракетных технологий. Это потому, что обычные ракетные двигатели сжигают топливо и кислород вместе (как двигатель автомобиля), но они не очень эффективны. Фундаментальная проблема в том, что космическим аппаратам нужно нести и топливо, и окислитель, так как в космосе нет воздуха, поддерживающего горение. Это создаёт порочный круг: чем больше топлива вы несёте, чтобы лететь быстрее, тем тяжелее становится ваш космический аппарат, и требуется ещё больше топлива, чтобы ускорить этот дополнительный вес. Чтобы лететь быстрее, вам понадобилось бы огромное количество топлива, что делает ракеты невероятно дорогими и тяжёлыми. Текущие химические системы тяги уже примерно на своих теоретических пределах, с очень небольшим потенциалом для повышения эффективности.
В то время как финансирование NASA было сокращено администрацией Трампа без выделений на ядерную термальную тягу и/или ядерную электрическую тягу, учёные из Европейского космического агентства (ESA) изучали ядерную тягу. Вот как это работает: вместо сжигания топлива с кислородом, ядерный реактор нагревает рабочее тело, например водород. Сильно нагретое рабочее тело затем вылетает из ракетного сопла, толкая космический аппарат вперёд. Этот метод гораздо более эффективен, чем химические ракеты.
Возвращение к ядерным ракетам для Марса
Ядерные ракеты предлагают несколько ключевых преимуществ, таких как сокращение времени полёта до Марса наполовину — с девяти месяцев до примерно четырёх-пяти месяцев. Прирост эффективности происходит из-за того, что ядерные реакторы производят гораздо больше энергии на единицу топлива, чем химические реакции. Удивительно, но астронавты фактически получили бы меньше вредной радиации за более короткие полёты, даже несмотря на то, что сам двигатель производит радиацию. Это происходит потому, что космические путешественники постоянно облучаются космической радиацией во время своего путешествия, и сокращение времени полёта вдвое значительно уменьшает их общее воздействие. Эти двигатели лучше всего работают для больших космических аппаратов, которым нужно резко ускоряться и замедляться, что идеально подходит для миссий на Луну и Марс, где требуются быстрые изменения скорости как минимум на 25 000 км/ч.
Исследование, называемое «Alumni», приоритетом поставило безопасность через тщательное проектирование. Ядерный реактор включается только тогда, когда космический аппарат находится далеко от Земли, на безопасной орбите. До активации урановое топливо имеет очень низкую радиоактивность и не является токсичным. Несколько радиационных экранов защищают экипаж во время коротких включений двигателя, которые длятся менее двух часов. Реактор спроектирован так, чтобы никогда не возвращаться в атмосферу Земли. Исследовательская группа потратила более года на анализ этой технологии и пришла к выводу, что она осуществима для долгосрочной разработки. Однако впереди всё ещё значительная работа, включая лабораторные испытания нового керамико-металлического дизайна реактора, строительство безопасных испытательных объектов и решение технических задач, таких как источники топлива и системы повторного запуска реактора.
Ядерная термальная тяга может революционизировать космические путешествия, делая миссии на Марс и Луну быстрее и более практичными. Хотя технология многообещающая и, по-видимому, безопасная, потребуется много лет разработки, прежде чем мы увидим космические аппараты с ядерной силовой установкой, направляющиеся к Красной планете. Приятно видеть, что Европа демонстрирует наличие экспертизы для разработки этой технологии, что потенциально открывает новую эру освоения космоса, когда далёкие миры становятся более доступными, чем когда-либо прежде.