|
Космическая одиссея: на чём летать будем?
|
|
|
"Космический парус" под воздействием солнечного ветра заставляет космический аппарат двигаться с постоянным ускорением.
|
|
|
|
Мечта Циолковского почти сбылась: человечеству уже немного тесновато в земной колыбели. Осталось только найти способ выбраться из цепких объятий гравитации, и... Эх, полетим!
|
|
|
|
На самом деле, проблема гораздо сложнее, чем кажется отдельным товарищам, постоянно проживающим на дне атмосферы. Ныне используемые химические ракеты уже почти исчерпали свой потенциал развития, а принципиально новых средств межпланетного (хотя бы) передвижения нам предложить пока не могут.
|
|
|
|
И хотя кое-какие перспективные идейки уже витают в воздухе, развить вторую космическую с их помощью пока не получается.
|
|
|
|
Итак, что мы имеем?
|
|
|
|
Принцип реактивного движения понятен всякому, кто хоть раз в жизни привязывал баллончики с углекислым газом к пластмассовым машинкам: струя раскалённых газов истекает в пространство, сообщая часть своей энергии ракете и, таким образом, толкая её вперёд.
|
|
|
|
Основной недостаток реактивного привода состоит в его предельно низкой эффективности. Сколько топлива должен взять на борт космический аппарат, который понесёт человека, скажем, к Марсу?
|
|
|
|
Около девятисот тонн. И это притом, что масса полезного груза едва достигнет сотни тонн. То есть, топливо будет, в основном, везти "само себя" и лишь постольку-поскольку — экипаж и ценное научно-исследовательское оборудование.
|
|
|
|
Запуск одного из американских шаттлов. Реактивное топливо, по сути, везёт само себя.
|
|
|
|
Конечно, в случае с марсианской экспедицией, с таким раскладом ещё можно смириться, но что делать, если человеку захочется слетать чуть-чуть дальше? На Плутон, скажем, или, извините, к Туманности Андромеды? Есть подозрение, что с химическими ракетами мы далеко не улетим...
|
|
|
|
Кроме того, у химической ракеты есть и ещё один существенный недостаток: принципы разгона. Сейчас наши корабли бороздят просторы Вселенной по баллистическим траекториям a la снаряды, выпущенные из титанической гаубицы. Несколько минут (от силы — часов) разгона и...
|
|
|
|
Дальше полёт продолжается уже по инерции, и лишь время от времени, для придачи дополнительного ускорения, можно использовать крупные небесные тела, примерно так, как это делали американцы, облетая Луну на кораблях серии Apollo.
|
|
|
|
Естественно, эту проблему нужно как-то решать. Но вариантов пока не слишком много: пара модификаций "солнечных парусников" и так называемый "ионный привод".
|
|
|
|
Солнечные паруса
|
|
|
|
На этом фронте исследователи пока предлагают два базовых варианта.
|
|
|
Космический зонд внутри магнитного "пузыря", или "плазменного паруса".
|
|
|
|
Классический парус, концепция которого хорошо известна уже несколько десятилетий, предполагает использование "сети" из сверхлёгкого материала с высокой отражающей способностью.
|
|
|
|
После того, как такой парус разворачивается в открытом космосе, он сразу же попадает под нескончаемый поток фотонов, которые отдают ему свою кинетическую энергию и, таким образом, медленно, но верно разгоняют космический фрегат до скоростей порядка семидесяти километров в секунду.
|
|
|
|
Причём, заметьте, такой корабль разгоняется непрерывно — с самого начала своего полёта.
|
|
|
|
Второй вариант (хотя некоторые исследователи и склонны выводить его в отдельный класс транспортных средств будущего) — это так называемый "плазменный парус". Как и в первом случае, здесь в качестве источника энергии также выступает солнечный ветер, но механизм его преобразования в энергию движения несколько иной.
|
|
|
Ионные двигатели будут главным средством передвижения по Солнечной системе — до тех пор, пока термоядерный синтез не станет реальностью.
|
|
|
|
В принципе, плазменные паруса будут представлять собой миниатюрную модель магнитного поля Земли. Точно так же, как наше магнитное поле "прогибается" под напором солнечного ветра, магнитное поле космического корабля, достигающее в диаметре 15-20 километров, будет "отступать" под давлением заряженных частиц.
|
|
|
|
Дополнительным плюсом такого подхода является и то, что экипаж плазменного парусника будет надёжно защищён от радиации магнитным пузырём. Это позволит сократить расходы на тяжёлую антирадиационную броню и продлить срок космической миссии.
|
|
|
|
Ионный привод
|
|
|
|
В отличие от плазменных парусов, корабли с ионными двигателями уже побывали в космосе: экспериментальный зонд Deep Space 1 в сентябре 2001 года вполне успешно слетал на свидание с кометой Боррелли. По сравнению с химическими ракетами, этот тип космических аппаратов, по крайней мере, на порядок эффективнее по соотношению топливо/полезный груз.
|
|
|
|
Принцип их действия относительно (!) прост. В качестве "рабочего тела" здесь выступает инертный газ вроде ксенона, который, оказавшись в магнитной ловушке двигателя, попадает под воздействие потока электронов.
|
|
|
|
Атом ксенона, подвергшийся яростной электронной бомбардировке, теряет собственный внешний электрон и, таким образом, превращается в положительно заряженный ион. Вылетая из магнитной камеры со скоростью до 180 тысяч километров в час, ионы производят достаточную тягу, чтобы эффективно разгонять корабль.
|
|
|
|
Как может выглядеть космическая одиссея следующего десятилетия, если соединить в одном корабле сразу несколько из вышеприведённых типов двигателей?
|
|
|
Одна из вариаций на тему "солнечного паруса".
|
|
|
|
Для начала, по версии журнала Space Daily, химическая ракета выведет корабль на околоземную орбиту. Затем, солнечные паруса или ионный двигатель будут в течение 6-12 месяцев раскручивать корабль по расширяющейся спиральной орбите.
|
|
|
|
Всё это время марсианский модуль будет оставаться пустым, чтобы не подвергать будущий экипаж губительному воздействию поясов радиации Ван Аллена.
|
|
|
|
Лишь после того, как корабль выйдет на высокую орбиту, "космическое такси" доставит людей на борт и ещё один импульс химического двигателя разгонит корабль до второй космической. А дальше плавание продолжится исключительно под парусом.
|
|
|
|
Как в старые добрые времена...
|
|
|
|
Источник:membrana.ru 19 сентября 2002
|
