Обзор перспективных космических двигателей

По материалам http://www.2000-online.ru/

- Я заметил, что космические корабли, запущенные на просторы вселенной писателями-фантастами в последние десятилетия, чаще всего используют для полетов силу "солнечного ветра", ионов или антигравитации. Это что, действительно наиболее перспективные концепции двигателей будущих космолетов? Если да, то когда можно ждать первые рабочие образцы?

- Трудно сказать, какие двигатели окажутся наиболее перспективными в будущем, но сегодня ученые различных стран работают над различными принципиальными схемами. В том числе и над теми, которые используют писатели-фантасты.

Хотя ионный двигатель сегодня уже пересек границу, отделяющую научную фантастику от науки, он пока остается средством передвижения для очень терпеливого космического путешественника.

Принципиальная конструкция такого двигателя была реализована в первой рабочей модели, созданной в Льюисовском (позднее переименованном в Гленновский) исследовательском центре американского космического агентства НАСА еще в далеком 1959 году. Суть ее в том, что электроны выстреливаются в камеру, заполненную газом ксеноном, из атомов которого они, в свою очередь, выбивают электроны. Ксенон при этом приобретает положительный электрический заряд. Наэлектризованная металлическая сетка на одном конце камеры ускоряет заряженные атомы ксенона, и они вылетают через решетку со скоростью больше ста километров в час.

Импульс движения, который несут тяжелые атомы ксенона, толкает двигатель в противоположном направлении точно так же, как это делают стартовые ускорители, выводящие сегодня космический корабль на орбиту.

Есть только маленькое "но". Ионная тяга такова, что едва сможет прогнуть лист бумаги, который вы держите в руке.

И что, такая сила способна вывести космический корабль к внешним границам Солнечной системы? Способна. Надо только дать космическому кораблю хорошо разогнаться. Как считают, например, в Лаборатории реактивных двигателей НАСА, ионному двигателю для разгона потребуется год или два. И как только корабль с ионным двигателем достигнет крейсерской скорости, тяга такого двигателя в десять раз превысит тягу обычного ракетного двигателя - при таком же количестве топлива.

Однако разработка надежного ионного двигателя продвигается с трудом. Первый научный корабль, приводимый в движение ионным электростатическим микроракетным двигателем - "Глубокий космос-1", - был запущен американцами только в октябре 1998 года. Он доставил небольшой научный груз к астероиду Брэйль.

Уже этим летом, после шести недель, потраченных на разгон, ионный двигатель увеличил скорость корабля "Глубокий космос-1" на триста километров в час. Этой скорости, конечно, недостаточно, чтобы обогнать, скажем, современную боевую ракету, но все же, как считают специалисты, ионные двигатели - это пока лучшее из того, что есть, что может помочь людям слетать за пределы Солнечной системы. Те же эксперты НАСА считают, что ионный двигатель "поможет нам добираться до других планет гораздо быстрее", чем это было возможно раньше.

Что касается использования "солнечного ветра", то и он может в будущем помочь космическим путешественникам. Правда, для этого им понадобится, как и на Земле, специальный парус. Причем огромный и, естественно, не из ткани. Потребуется либо парус шириной около двадцати километров, сделанный из материала на основе углеводородных полимеров, либо парус, "сшитый" из магнитного поля.

"Космическим ветром" называют постоянный поток ионизированных частиц, непрерывно излучаемый Солнцем и расходящийся по всей Солнечной системе.

Менеджеры проекта программы "Технология космического паруса", разрабатываемой все в той же Лаборатории реактивного движения НАСА, надеются, что полновесный научный полет с использованием космических парусов может быть осуществлен уже в 2010 году.

В России тоже пытаются шить такие паруса. В начале этого года космонавты на нашей станции "Мир" пытались развернуть "космическое знамя", но, правда, потерпели неудачу. А ведь настоящий "космический парус", приводящий в движение космический корабль, будет намного больше по площади.

Альтернативой механическому парусу может стать магнитное поле. В этом году НАСА выделило полмиллиона долларов физику Роберту Вингли из Вашингтонского университета на разработку системы двигателя на магнитосферной плазме (M2P2). Размером с консервную, банку двигатель M2P2 генерирует небольшое магнитное поле и наполняет его ионизированными частицами. Частицы выдуваются из "банки", перенося магнитное поле и наполняя магнитный "воздушный шар" диаметром около тридцати километров, который отклоняет ионы "солнечного ветра" точно так же, как парус.

И наконец, полет с использованием силы аннигиляции. И этот фантастический двигатель с научной точки зрения вполне реален.

Антивещество существует как точное зеркальное отображение обычного вещества. Позитрон, например, имеет такую же массу, как электрон, только заряжен положительно. Когда позитрон и электрон сталкиваются, они уничтожают друг друга, а их масса превращается в высокоэнергетические гамма-лучи - потенциальный источник энергии, которую можно использовать в космических двигателях.

К сожалению, если с физической точки зрения космический полет на корабле с таким двигателем и возможен, то с технической и экономической точек зрения говорить о его реальной перспективе пока рано.

Сильное гамма-излучение смертельно для человека, а возможные защитные экраны космического корабля весили бы, при современном техническом уровне, столько, что преимущества использования антивещества для движения такого сверхтяжелого корабля сошли бы на нет.

Кроме того, как подсчитали американцы, миллиграмм антивещества обойдется ни много ни мало - в сто миллиардов долларов!