Космические диски — доступные и очень быстрые
В настоящее время самым быстрым объектом, запущенным в космос человеком, является зонд «Вояджер», который смог разогнаться до 17 км/с благодаря использованию гравитационных пусковых установок Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Это в несколько тысяч раз медленнее, чем свет, которому требуется четыре года, чтобы достичь ближайшей к Солнцу звезды.
Приведенное выше сравнение показывает, что, когда речь идет о двигательных технологиях в космических путешествиях, нам еще многое предстоит сделать, если мы хотим отправиться куда-то дальше ближайших тел Солнечной системы. И эти, казалось бы, близкие путешествия определенно слишком долгие. 1500 дней полета на Марс и обратно, да еще при благоприятном планетарном выравнивании, звучит не очень обнадеживающе.
В дальних поездках помимо слишком слабых приводов есть и другие проблемы, например, с припасами, связью, энергоресурсами. Солнечные батареи не заряжаются, когда солнце или другие звезды находятся далеко. Атомные реакторы работают на полную мощность всего несколько лет.
Каковы возможности и перспективы развития технологии повышения и придания более высоких скоростей нашим космическим аппаратам? Давайте посмотрим на уже имеющиеся решения и те, которые теоретически и научно возможны, хотя все еще скорее из области фантастики.
Присутствуют: химические и ионные ракеты
В настоящее время химические двигатели все еще используются в больших масштабах, например, ракеты на жидком водороде и кислороде. Максимальная скорость, которую можно достичь благодаря им, составляет примерно 10 км/с. Если бы мы могли максимально использовать гравитационные эффекты в Солнечной системе, в том числе и на самом Солнце, корабль с химическим ракетным двигателем мог бы развивать даже более 100 км/с. Относительно меньшая скорость «Вояджера» связана с тем, что его целью не было достижение максимальной скорости. Он также не использовал «форсаж» с двигателями во время планетарных гравитационных ассистентов.
Ионные движители — это ракетные двигатели, в которых несущим фактором являются ионы, разгоняемые в результате электромагнитного взаимодействия. Он примерно в десять раз эффективнее химических ракетных двигателей. Работа над двигателем началась в середине прошлого века. В первых версиях для привода использовались пары ртути. В настоящее время широко используется благородный газ ксенон.
Энергия, которая выбрасывает газ из двигателя, поступает от внешнего источника (солнечные батареи, реактор, вырабатывающий электричество). Атомы газа превращаются в положительные ионы. Затем они разгоняются под действием электрического или магнитного поля, достигая скорости до 36 км/с.
Высокая скорость выбрасываемого фактора приводит к высокой силе тяги на единицу массы выбрасываемого вещества. Однако из-за малой мощности системы подачи масса выбрасываемого носителя невелика, что снижает тягу ракеты. Корабль, оснащенный таким двигателем, движется с небольшим ускорением.
Вы найдете продолжение статьи в майском номере журнала
VASIMR на полной мощности
