Итак, 60 лет с момента первого полёта человека в космос позад | Физика в картинках
Итак, 60 лет с момента первого полёта человека в космос позади. Что дальше?
Вопреки распространённому мнению, прогресс в освоении космоса не остановился и по существу не останавливался ни на минуту. Учёные постоянно ищут (и находят!) новые решения, призванные облегчить и упростить космические полёты, расширить возможности человека в космосе и так далее. Давайте очень коротенечко посмотрим, каковы перспективные направления развития космических технологий сегодня.
Первое – это поиск способов уменьшить стоимость запуска и увеличить полезную нагрузку. Например, в прошлом году «Роскосмос» испытал новую экономичную траекторию полётов к МКС. Хотя лидером тут, пожалуй, является Илон Маск со своими ракетами с возвращаемыми ступенями многоразового использования.
Второе – это переход к новым видам топлива, обеспечивающим больший удельный импульс. Для понимания: чем больше удельный импульс, тем меньше топлива нужно затратить, чтобы разогнаться до той же скорости (точнее, импульса, а ещё точнее – количества движения). Сейчас большинство ракет (включая ракеты Маска) летает на смеси керосина и жидкого кислорода. Но более перспективным вариантом является смесь жидкого кислорода с жидким водородом, дающая примерно на треть больший удельный импульс. Так, двигатели на жидком водороде планируют использовать в строящейся американской ракете SLS, а также в проектируемых российских тяжёлых ракетах «Ангара-А5» и «Енисей».
Наконец, третье, самое перспективное направление – это переход к следующему поколению ракетных двигателей, электромагнитным, в которых тяга создаётся выбросом ионизированного газа, разогнанного в электромагнитном поле. Так как это поле ещё надо создать, такому двигателю требуется внешнее питание. И если двигатель достаточно мощный, то на корабле также должен стоять некий мощный источник энергии – например, ядерный реактор.
Электромагнитные двигатели обладают чудовищным удельным импульсом, на порядки превосходящим таковой у химических ракет. То есть, кораблю с такими двигателями не надо таскать на себе кучу топлива, что ограничивает грузоподъёмность при сколь угодно дальних полётах до смешных значений. Их минусо (помимо потребности в дополнительном источнике энергии) является малая тяга: такие корабли не смогут взлетать с Земли сами, для этого им всё-таки потребуются химические ракеты. Но зато потом, уже в космосе, перед ними открываются поистине блестящие перспективы: реально достижимыми станут не только Марс или Венера, но и более удалённые планеты, такие как Юпитер или Меркурий.
Над электромагнитными двигателями активно работают в России и США, кроме того, в России идёт разработка пригодного для эксплуатации на борту космического корабля ядерного реактора. В настоящий момент речь идёт о строительстве т.н. трансорбитального буксира "Нуклон", который сможет возить грузы с орбиты Земли на орбиту Луны и обратно, что сильно поможет при строительстве предполагаемой лунной базы.
Похоже, корабль будет беспилотным, а людей к Луне будут пока возить корабли с обычными химическими двигателями. Тем не менее, это станет колоссальным прорывом в освоении космоса, который качественно расширит наши возможности.
На фото - один из вариантов макета ядерного буксира "Нуклон" (по состоянию на 2019 год).
