А что, так можно было? Новый вид двигателей и топлива сделает полеты на Марс быстрее и доступнее, чем когда-либо

Что не так с полетами на Марс?

Во-первых, окно для такого путешествия открывается лишь каждые 26 месяцев, когда Земля максимально приближается к Марсу. Однако даже в таком случае на полет потребуется от шести до девяти месяцев, что было бы большой проблемой для потенциальных колонистов. Потенциально сократить время на перелет может ядерно-тепловой или ядерно-электрический двигатель, однако пока что эти разработки являются скорее теоретическими.

Во-вторых, за такой период астронавты рискуют заболеть раком или получить лучевую болезнь из-за солнечного и космического излучения. Также путешествие определенно оставит свой отпечаток на мышечной массе, костях и артериях людей; и если мышечную массу со временем можно восстановить, то повреждения сердечно-сосудистой системы могут стать необратимыми.

Именно поэтому большинство современных исследований направлены именно на сокращение времени в пути. И идея команды ученых из Делфтского технического университета и Университета Макгилла вполне может стать отправной точкой для решения этой проблемы. Изученный ними лазерно-тепловой двигатель потенциально может сократить время в пути с Земли на Марс до всего 45 дней. Исследование ученых будет опубликовано в мартовском выпуске журнала Acta Astronautica, а сейчас доступно в сервисе препринтов arXiv.

За последние годы эта концепция двигателей стала основой для многих исследований и моделирований — над ней работают как в NASA, так и во многих университетах и частных компаниях. Однако большинство из этих работ рассматривают новый тип двигателей как вариант для межзвездных путешествий — чрезвычайно далекой перспективы, которая сейчас точно не под силу людям. Эммануэль Дюплэй вместе со своими коллегами решил изучить возможность межпланетного путешествия при помощи лазерно-теплового двигателя.

Как работает новая система

На Земле располагается большое количество инфракрасных лазеров диаметром в 10 метров. Их лучи объединяются общей мощностью в 100 мегаватт — этого с запасом хватило бы для поддержания жизни в условной Белой Церкви — и направляются на орбиту, где уже будет находиться космический корабль. Лазерный луч будет перенаправляться в нагревательную камеру, разогревая находящуюся там водородную плазму. Таким образом создается тяга для двигателя космического корабля, которая позволит тому разогнаться до приблизительно 61 000 км/час относительно Земли — полет до Луны на такой скорости прошел бы на 6−7 часов. По приблизительным оценкам, корабль сможет достичь Марса за 40−45 дней.

Одной из пока еще нерешенных проблем является замедление корабля, когда тот достигнет точки назначения. В идеале это будет еще одна лазерная сеть, работающая уже на Марсе, которая будет использовать ту же технологию для создания обратной тяги, которая затормозила бы корабль. В качестве альтернативы ученые предлагают также создать полуавтономную конструкцию, которая могла бы создавать лазерный луч и замедлять корабль на подлете к Марсу.

Пока человечество не построит на Красной планете подобную лазерную систему, единственным доступным способом торможения будет оставаться аэрозахват — то есть, использование Марсианской атмосферы для замедления движения космического корабля.

Создание подобной системы позволило бы нам перевозить людей и грузы с Земли на Марс всего за шесть недель, что значительно облегчило бы миссию по колонизации Красной планеты.

Однако ученые отмечают, что их концепция — это разговор скорее о далеких перспективах, чем решении, которое можно будет использовать в ближайшем будущем. Многие технологии требуют доработки и совершенствования и, конечно же, исследования на практике. К примеру, одной из самых серьезных проблем Дюплей называет камеру нагрева, стенки которой должны оставаться холодными, несмотря на то, что топливо будет нагреваться лазерным лучем до температур выше 10 тыс. градусов по Цельсию: «Согласно нашим моделям, это возможно, однако экспериментально проверить это невозможно, ведь у нас до сих пор нет лазеров мощнотью 100 МВт», — объясняет ученый.

Скорее всего, первые люди на Марсе и начало его колонизации пройдет без помощи лазерно-тепловых двигателей. Однако по мере развития колонии, человечеству наверняка потребуется возможность намного более быстрого путешествия, чем за полгода. Именно тогда, ближе к 2040 годам, эти разработки смогут перейти от теории к практике.