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.
|