Космические хроники, или Почему инопланетяне до сих пор нас не нашли

В любом случае торможение и посадка – не только вопрос о возвращении на Землю. Это также вопрос о возможности космических исследований. Вместо того чтобы просто пролететь мимо далеких планет, чем занималось и занимается целое поколение НАСАвских зондов, команде будущего корабля нужно будет провести некоторое время на планете, чтобы исследовать ее. Однако для торможения и нового старта нужно дополнительное топливо. Например, «Вояджер-2», запущенный в августе 1977 года, всю свою «жизнь» провел в дрейфе. После гравитационных маневров у Юпитера и у Сатурна (гравитационный маневр – это своего рода «топливо для бедных») он пролетел мимо Урана в январе 1986 года и мимо Нептуна в августе 1989 года. Лететь десяток лет ради нескольких часов пролета рядом с планетой, в течение которых можно собрать какие-то данные о ней, – все равно что два дня стоять в очереди на рок-концерт, который продолжается шесть секунд. Такие пролеты лучше, чем ничего, но это явно не тот способ, которым ученые хотели бы исследовать планеты.

Заправка и на Земле стала недешевым удовольствием. Множество замечательных ученых провели годы, изобретая и разрабатывая альтернативные виды топлива, которые когда-нибудь могли бы получить широкое распространение. А множество других замечательных ученых совершенствуют конструкции реактивных двигателей.

Самые распространенные виды ракетного топлива – это химические реактивы: этанол, водород, кислород, монометилгидразин, порошковый алюминий. Но в отличие от самолетов, в двигатели которых кислород засасывается из атмосферы, космические корабли не могут позволить себе такую роскошь: и топливо, и окислитель им приходится везти с собой и хранить в отдельных емкостях, пока специальные клапаны не позволяют им смешаться. И тогда воспламененная высокотемпературная смесь создает мощное истечение, работающее в соответствии с третьим законом Ньютона.

Вот досада! Даже если не принимать в расчет «бесплатную» подъемную силу, которую создают специальным образом изогнутые крылья самолета, вне зависимости от весовой категории каждый корабль, покидающий атмосферу, должен нести с собой намного больше топлива, чем самолет. Для «Фау-2» топливом служили этанол и вода, для первой ступени «Сатурна-5» – керосин, а для второй – жидкий водород. В обоих случаях окислителем работал жидкий кислород. Основной двигатель шаттла, который включался над атмосферой, работал на жидком водороде и жидком кислороде.

Разве не здорово было бы создать топливо с большей энергоемкостью, чем нынешнее? Если вы весите 70 килограммов и хотите отправиться в космос, чтобы достичь невесомости, вам понадобятся 70 килограммов тяги под ногами (или в реактивном ранце). Чтобы и впрямь отправиться в космос, к ним нужно добавить еще некоторое количество тяги, зависящее от того, насколько хорошо вы переносите перегрузки. Но погодите. Ведь нужно добавить еще тяги, чтобы поднять топливо, которое вы сжигаете по пути, и только тогда вы отправитесь в небо.

Космический твит № 28

Вечером был в симпатичном итальянском ресторанчике. В конце принесли граппу. НАСА стоит изучить ее как вариант ракетного топлива.

07 декабря 2010 года 12:27

Вечная цель специалистов по космическим исследованиям – найти источник топлива, содержащий астрономические количества энергии в минимально возможном объеме. Поскольку химическое топливо выделяет химическую энергию, его энергоемкость и удельная тяга ограничены, и это ограничение происходит от конечности энергий связи молекул. Но даже с этими ограничениями есть некоторые новые возможности. После того как корабль поднимается над атмосферой Земли, тяга необязательно должна возникать от сжигания огромного количества химического топлива. В космическом вакууме тягу может создавать небольшое количество ионизированного ксенона, ускоренное до огромных скоростей в двигателе нового типа[81]. Корабль, снабженный отражающим свет парусом, может двигаться за счет мягкого давления солнечных лучей или даже за счет энергии лазера, установленного на Земле или на орбитальной платформе. А в перспективе пары десятилетий появится безопасный двигатель на основе ядерного реактора – мечта инженера-ракетостроителя. Энергия, выделяемая таким двигателем, будет на порядки выше, чем может дать химическое топливо.

Если же пытаться сделать возможным невозможное, стоит подумать о двигателе, работающем на антивеществе. А еще лучше на новом уровне понять устройство вселенной, чтобы использовать для путешествий сквозь ткань пространства-времени короткий путь через кротовые норы. Когда это произойдет, в небе для нас больше не будет границ.

Глава двадцать вторая Последние дни шаттла

16 мая 2011 года: последний полет «Индевора»