Сегодня раздается целый хор голосов — профессионалов в области космических изысканий и рядовых обывателей, — призывающих скорее отправить экспедицию на Марс, предпочтя красную планету Луне. Критики в ответ справедливо замечают, что такой вояж будет долгим и изматывающим, занимая не менее шести месяцев. Но научный прогресс человечества и личную мечту многих энтузиастов тяжело остановить. В тот день, когда в список посещенных человеком космических тел можно будет вписать соседнюю планету, одну из благодарностей нужно будет адресовать исследователям, которые трудятся сегодня над новым ионным двигателем, способным в перспективе сократить полет до 39 суток.

Существующие ракеты сжигают химическое топливо для создания движущей силы. Большая часть его объема расходуется в процессе старта и разгона до необходимой для преодоления земного притяжения скорости, поэтому для дальних космических странствий потребуются огромные количества запасов горючего, что в свою очередь увеличивает необходимую мощность двигателей для отрыва от земли. Круг замыкается.

Ионные двигатели работают несколько иным образом. Они ускоряют электрически заряженные атомы — ионы, проводя их через электрическое поле и «толкая» таким образом корабль в противоположном направлении, то есть создавая сообщающую кораблю движение реактивную тягу. Ее сила во много раз меньше той, которую обеспечивают агрегаты на химическом топливе, поэтому поднять корабль с поверхности планеты они не способны. Однако в космическом пространстве они могут работать годами, постепенно разгоняя аппарат до очень больших скоростей. Такие двигатели вовсе не революция — их использовали уже несколько миссий, включая один из зондов NASA, находящийся на пути к астероидам Vesta и Ceres, и японский Hayabusa, встретившийся с астероидом Itokawa в 2005 году. Но разрабатываемый в данное время VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket — Электромагнитный ускоритель с изменяемым удельным импульсом) должен быть гораздо эффективнее предшественников за счет использования радиочастотного генератора, который нагревает частицы и создает плазму. Работы ведутся основанной в 2005 году бывшим астронавтом и физиком Франклином Ченг-Диазом (Franklin Chang-Diaz) компанией Ad Astra Rocket Company.



Для описания работы VASIMR можно провести параллели с паровым двигателем, где для получения пара нагревается вода. Генератор нагревает атомы аргона, пока те не «вскипят» — образуют плазму. Эта стадия прошла проверку 2 июля в штаб-квартире компании. Для повышения эффективности плазма затем снова нагревается до приблизительно миллиона градусов — температуры, сравнимой с таковой в центре Солнца — с помощью сильного магнитного поля. В завершение рабочего цикла поле «выталкивает» плазму из двигателя, создавая тягу. VASIMR может оперировать мощностями в сотни раз большими, чем в обычных ионных двигателях, просто ускоряющих плазму через серию металлических решеток под разным напряжением. Решетки под воздействием активных процессов подвергаются эрозии, ограничивая мощность и жизненный цикл двигателя. В новой разработке проблема отсутствует как таковая. В данный момент идут испытания второй стадии — нагрева плазмы.

Ad Astra Rocket Company и NASA уже достигли договоренностей об испытании двигателя в космосе путем присоединения его к Международной космической станции в 2012-2013 гг. Потенциально VASIMR сможет сообщать станции периодические импульсы, которые необходимы для сохранения орбиты. Сфер применения двигателя и основанных на нем аппаратов множество: буксировка спутников, доставка грузов на лунную базу и даже пристыковка к угрожающему Земле астероиду для изменения его орбиты. На текущей достигнутой мощности двигатель способен работать на одной лишь солнечной энергии. Но для путешествия до Марса за 39 дней потребуется в 1000 раз большая мощность — ее может предоставить портативный ядерный реактор.



Перспективы огромны. Предстоящей работы для их воплощения — еще больше. Но одним преимуществом проект заставляет поверить, что это не «пустышка»: VASIMR уже работает, над ним напряженно трудятся коллективы ученых, а его предшественники успели пройти «крещение» космосом. Это — эволюция технологии, способной привести к грандиозным достижениям, которые ранее реализовывались лишь на бумаге под пером фантастов.

Источник: 3dnews.ru