А що так можна було? Новий вид двигунів і палива зробить польоти на Марс швидшими та доступнішими, ніж будь-коли

Що не так із польотами на Марс?

По-перше, вікно для такої подорожі відкривається кожні 26 місяців, коли Земля максимально наближається до Марса. Однак навіть у такому разі на політ потрібно від шести до дев’яти місяців, що було б великою проблемою для потенційних колоністів. Потенційно скоротити час на переліт може ядерно-тепловий або ядерно-електричний двигун, проте поки що ці розробки є швидше теоретичними.

По-друге, за такий період астронавти ризикують захворіти на рак або отримати променеву хворобу через сонячне та космічне випромінювання. Також подорож безперечно залишить свій відбиток на м’язовій масі, кістках та артеріях людей; і якщо м’язову масу з часом можна відновити, пошкодження серцево-судинної системи можуть стати незворотними.

Саме тому більшість сучасних досліджень спрямовані саме на скорочення часу в дорозі. І ідея команди вчених із Делфтського технічного університету та Університету Макгілла цілком може стати відправною точкою для вирішення цієї проблеми. Вивчений ними лазерно-тепловий двигун потенційно може скоротити час у дорозі із Землі на Марс до всього 45 днів. Дослідження вчених буде опубліковано в березневому випуску журналу Acta Astronautica, а зараз доступне у сервісі препринтів arXiv.

За останні роки ця концепція двигунів стала основою для багатьох досліджень та моделювань — над нею працюють як у NASA, так і у багатьох університетах та приватних компаніях. Проте більшість із цих робіт розглядають новий тип двигунів як варіант для міжзоряних подорожей — надзвичайно далекої перспективи, яка зараз точно не під силу людям. Еммануель Дюплей разом зі своїми колегами вирішив вивчити можливість міжпланетної подорожі за допомогою лазерно-теплового двигуна.

Як працює нова система

На Землі розташовується велика кількість інфрачервоних лазерів діаметром 10 метрів. Їхні промені об'єднуються загальною потужністю в 100 мегаватів — цього із запасом вистачило б для підтримання життя в умовній Білій Церкві — і прямують на орбіту, де вже буде космічний корабель. Лазерний промінь буде перенаправлятися в нагрівальну камеру, розігріваючи водневу плазму, що знаходиться там. Таким чином створюється тяга для двигуна космічного корабля, яка дозволить тому розігнатися приблизно до 61 000 км/год щодо Землі — політ до Місяця на такій швидкості пройшов би на 6−7 годин. За приблизними оцінками, корабель зможе досягти Марса за 40−45 днів.

Однією з поки що невирішених проблем є уповільнення корабля, коли той досягне точки призначення. В ідеалі це буде ще одна лазерна мережа, що працює вже на Марсі, яка використовуватиме ту ж технологію для створення зворотної тяги, яка б загальмувала корабель. Як альтернативу вчені пропонують також створити напівавтономну конструкцію, яка могла б створювати лазерний промінь і сповільнювати корабель на підльоті до Марса.

Поки людство не побудує на Червоній планеті подібну лазерну систему, єдиним доступним способом гальмування буде залишатися аерозахоплення — тобто використання Марсіанської атмосфери для уповільнення руху космічного корабля.

Створення подібної системи дозволило б нам перевозити людей і вантажі із Землі на Марс лише за шість тижнів, що значно полегшило б місію з колонізації Червоної планети.

Проте вчені зазначають, що їхня концепція — це розмова швидше про далекі перспективи, ніж рішення, яке можна буде використати найближчим часом. Багато технологій вимагають доопрацювання та вдосконалення та, звичайно ж, дослідження на практиці. Наприклад, однією з найсерйозніших проблем Дюплей називає камеру нагріву, стінки якої повинні залишатися холодними, незважаючи на те, що паливо нагріватиметься лазерним променем до температур вище 10 тис. градусів за Цельсієм: «Згідно з нашими моделями, це можливо, проте експериментально перевірити це неможливо, адже у нас досі немає лазерів потужністю 100 МВт», — пояснює вчений.

Швидше за все, перші люди на Марсі та початок його колонізації пройде без допомоги лазерно-теплових двигунів. Однак у міру розвитку колонії, людству, напевно, буде потрібна можливість набагато швидшої подорожі, ніж за пів року. Саме тоді, ближче до 2040 років, ці розробки зможуть перейти від теорії до практики.