Лаборатория в Троицке, Россия, возможно, только что подтолкнула человечество к межпланетным путешествиям. Ученые из «Росатома», государственной ядерной корпорации страны, представили рабочий прототип плазменного маршевого двигателя, который, по их утверждениям, может доставить космический корабль на Марс примерно за 30–60 дней.
В концепции огненное горение заменяется электромагнитно ускоренной плазмой, которая по сути представляет собой поток ионизированных атомов водорода, выбрасываемых из двигателя с захватывающей дух скоростью. Конструкция имеет скромную тягу всего в 6 ньютонов по сравнению с традиционным ракетным двигателем, но она примерно в 60 раз сильнее, чем другие ионные двигатели, такие как Dawn НАСА. При постоянном толчке, применяемом в течение нескольких недель подряд, он мог достичь ошеломляющих конечных скоростей.
Лабораторные испытания показали, что заряженные частицы достигали ошеломляющей скорости около 100 километров в секунду (62 мили в секунду). Для сравнения: это примерно в 25 раз быстрее, чем традиционные химические ракеты. Впечатляет эффективность системы, а не высокие скорости частиц. Вместо того, чтобы сжигать тонны топлива за считанные минуты, плазменный привод действует как более устойчивый источник энергии, который непрерывно преобразует более чистое ядерное электричество в поступательное движение.
Как работает электромагнитное движение
Вместо воспламенения топлива в конструкции Росатома используются два заряженных электрода для создания магнитного поля. Когда газообразный водород проходит между ними, его электроны отрываются и образуется плазма. Эта плазма затем ускоряется из задней части двигателя, проходя через поле, создавая необходимую тягу. Хотя у нее, возможно, нет достаточной тяги, чтобы конкурировать с некоторыми из самых мощных ракетных двигателей, каждый импульс создает относительно небольшой толчок, но система работает почти бесконечно, создавая импульс в космическом вакууме.
Прототип Росатома имеет мощность около 300 киловатт, и для этой цифры требуется ядерный источник энергии, а не солнечные батареи. Внутри новой вакуумной камеры длиной 14 метров инженеры проверяют, как магнитное удержание обеспечивает длительную работу и управление теплом. Поскольку плазму не нужно нагревать до экстремальных температур, внутренние компоненты двигателя избегают износа, типичного для двигателей внутреннего сгорания.
Эта эффективность действительно проявляется в цифрах. Удельный импульс, показатель того, насколько эффективно он использует топливо, достиг цифр около 10 000 секунд, затмив 4 000–5 000 секунд, которые выдают лучшие на сегодняшний день электрические двигатели. Если инженеры смогут безопасно связать его с небольшим ядерным источником энергии, будущие космические корабли смогут путешествовать по внутренней части Солнечной системы, не неся с собой огромные запасы топлива и не дожидаясь открытия узких стартовых окон.
К более безопасному и быстрому маршруту на Марс
В космических путешествиях более короткое время путешествия определяет миссию и, возможно, даже спасает жизни. Путешествие, которое длится несколько недель, а не года, резко снижает воздействие космонавта на космическое излучение и эффекты микрогравитации. Плазменный двигатель Росатома, если он будет работать так, как рекламируется, может сделать возможными полеты на Марс туда и обратно с меньшей защитой и меньшим риском для здоровья.
Эта технология является частью того, что сейчас является более широким стремлением к созданию передовых двигателей. НАСА разрабатывает ракеты с ядерными двигателями, частные фирмы экспериментируют с плазменными двигателями VASIMR, а европейские исследователи тестируют водные двигатели для небольших спутников. Вклад Росатома выделяется своим потенциальным масштабом. Плазменная двигательная установка может быть использована в качестве мощного электродвигателя для грузовых полетов в дальний космос или транспортировки экипажа к 2030 году.
Скептицизм в отношении плазменного двигателя сохранится до тех пор, пока не появятся реальные доказательства его заявленных возможностей. Но, тем не менее, это захватывающая перспектива. Гениальное сочетание физики плазмы и ядерной энергии, разработанное «Росатомом», может, наконец, открыть тот тип устойчивой и эффективной энергетики, которая необходима для того, чтобы сделать Марс пунктом назначения, измеряемым неделями, а не годами.
