Станислав Славин - 100 великих тайн космонавтики

Кроме того, прежде чем лететь, надо решить еще одну проблему — создать межпланетные двигатели нового класса, лучше всего — ядерные.

В Вашингтоне наметили новую программу Mars Exploration Rover, в рамках которой планируется несколько полетов на красную планету.

Думают о полетах на Марс и в России. Те же специалисты Центра имени Хруничева хотят сначала создать околомарсианскую станцию. Затем предлагается осуществить несколько высадок на поверхность. Вслед за тем — создание временной базы, постоянной колонии и т. д.

Для межпланетных кораблей наши специалисты, опираясь на свои давние, еще королёвских времен, разработки, предлагают проект двухрежимного ядерного ракетного двигателя (ЯРД). Он сможет работать и в качестве непосредственно ядерного двигателя, и как источник энергии для целой батареи электроракетных двигателей (ЭРД) малой тяги.

Вблизи планет, где требуется большая тяга, сильно разогретый водород, прокачанный через активную зону реактора, выбрасывается через сопло в космос и создает необходимую тягу. В межпланетном пространстве двигатель работает как АЭС. Это требует наличия огромных радиаторов для охлаждения хладагента (в отличие от наземных АЭС, тепло в космосе можно сбросить только излучением), а также турбин и генераторов. Энергия, вырабатываемая космической атомной электростанцией, пойдет на питание электроракетных двигателей малой тяги. Удельный импульс таких двигателей чрезвычайно высок (а значит, затраты топлива минимальны). «Ничего принципиально нереализуемого в проекте нет, — утверждают наши специалисты, — первые проработки двигателя уже имеются»…

Марсоход. Проект «Mars Exploration Rover»

О новом межпланетном двигателе мечтает и бывший астронавт Франклин Чанг-Диас. Он объявил, что уже договорился с НАСА об испытании в 2014 году своего прототипа магнитоплазменного реактивного двигателя с переменным импульсом (VASIMR) и ядерного бортового реактора мощностью 200 МВт. Если придуманная им концепция окажется успешной, это позволит сократить время перелета на Марс до 39 дней.

VASIMR использует пару радиоантенн для ионизации и разогрева газов (например, аргона) и ускорения реактивной струи с помощью силовых линий магнитного поля. В отличие от обычных химических ракетных двигателей, VASIMR развивает меньшую тягу, однако по сравнению с ионными ракетными двигателями он должен обладать довольно большим удельным импульсом — до 30 тысяч с — и скоростью истечения реактивной струи до 300 км/с. Двигатель также способен регулировать тягу, он конструктивно прост и компактен, а также может непрерывно работать в течение нескольких дней или недель, что позволяет разогнать корабль до больших скоростей, а потом так же затормозить его. Все это и позволит сократить продолжительность полета на Марс почти в пять раз.

Таким образом, как видите, человечеству все еще свойственно мечтать, пытаться заглянуть в будущее. Поэтому, наверное, американцы с британцами взялись и за отработку концепции межзвездного корабля, способного достичь какого-то из полусотни ближних к Солнцу светил за 50–100 лет. Такой срок выбран, чтобы у тех, кто отправит аппарат в далекий рейс, был хоть какой-то шанс успеть при жизни получить сигнал о достижении цели.

С американской стороны в проекте принимает участие группа ученых из организации Tau ZeroFoundation, президентом которой является физик Марк Миллис, некогда работавший в НАСА над созданием новейших космических двигателей. Англичане представлены членами Британского межпланетного общества (Britisy Interplanetary Society — BIS).

Однако прежде чем рассказать о сути последних проектов, надо, наверное, вспомнить, с чего все начиналось. Недавно в США вышла в свет книга Джорджа Дайсона «Проект „Орион“: подлинная история атомного космического корабля». Автор — сын одного из научных руководителей проекта — рассказывает об одном из самых секретных американских космических разработок прошлого столетия.

В начале 60-х годов ХХ века правительство США затеяло создание тяжелого межпланетного космического корабля «Орион» с командой в 150 человек. Предполагалось, что на нем можно будет долететь до Марса, Юпитера и Сатурна, а можно даже выбраться и за пределы Солнечной системы.

Он должен был приводиться в движение взрывами ядерных бомб. Несмотря на кажущуюся фантастичность идеи, ее осуществлением занимались ведущие американские физики, в том числе и «отец» американской водородной бомбы Э. Тейлор.

Каллисто — спутник Юпитера

На первом этапе корабль представлял собой некий «небоскреб», опирающийся на прочную плиту с отверстиями. Атомные заряды из склада должны были скользить по специальным направляющим-колоннам, выпадать через отверстия в плите и взрываться по пять одновременно на некотором удалении от корабля. Ударная волна, согласно расчетам, могла создать соответствующую реактивную силу, которая бы и выбросила всю конструкцию на орбиту, оставив позади огромное радиоактивное облако.

На старте собирались использовать бомбы мощностью 0,1 кт, в космосе в ход пошли бы 20-килотонные бомбы. Считалось, что таким образом можно вывести в космос корабль со 100 тысячами т полезной нагрузки.

Накопив первый опыт, затем уже прямо в космосе предполагалось смонтировать «Орион-2». На нем вместо атомных хотели использовать уже водородные бомбы, которые должны были подтолкнуть корабль в сторону Альфы Центавра со скоростью одна сотая скорости света (3000 км/с). Таким образом, путешествие к ближайшей звезде заняло бы около 500 лет.

Истратив за семь лет, с 1958 по 1965 год, свыше 1,5 миллиарда долларов, американцы построили 100-метровый прототип «Ориона», который работал на обычной взрывчатке. Но потом проект все же прикрыли.

Причин тому оказалось несколько. Во-первых, бомболет оказался чересчур дорогим. Во-вторых, при взлете «Орион» погубил бы все живое на много миль вокруг. В-третьих, в 1963 году был подписан договор между США и СССР о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, что заметно осложнило бы и проверку силовой установки «Ориона».

И любопытный проект несколько десятилетий пылился в засекреченных архивах, пока не вышел срок давности. А вот теперь президент США Барак Обама намерен возродить проект создания космического корабля нового поколения «Орион». Правда, поначалу под этим названием будет значиться лишь обычный космолет нового поколения с химическими двигателями. Его станут использовать на случай возникновения аварийной ситуации на МКС, если потребуется срочное возвращение экипажа станции на Землю.

В дальнейшем можно будет подумать и возрождении программы «Прометей», в рамках которой американцы намерены создать ядерный ракетный двигатель (ЯРД). Как полагают специалисты, именно такие двигатели позволят исследовать таинственные планеты и их спутники, находящиеся от нашего дневного светила так далеко, что солнечные батареи, не получая достаточно света, уже не в состоянии обеспечить межпланетную станцию необходимой энергией.

Американцы планируют, что первоначально атомолет (пока что без экипажа) направится к спутникам Юпитера — Каллисто, Ганимеду и Европе, где, по мнению ученых, могут существовать какие-то формы жизни. В частности, весьма интересными обещают быть исследования глубин океана на Европе, прикрытого сверху гигантской ледяной толщей.

Эксперты также полагают, что ЯРД откроет заманчивые горизонты и при полетах на Марс. Время доставки экспедиции на красную планету сократится в несколько раз, на 100 т уменьшится масса корабля. Словом, могучая энергия атома позволит совершить революционный прорыв в освоении Солнечной системы.

А вот чтобы отправиться за пределы нашей планетной системы, потребуются уже звездолеты. Проект одного из них — огромный беспилотный аппарат «Дедал» (Daedalus) с термоядерной двигательной установкой — в 1973–1978 годах начала разрабатывать группа ученых и инженеров, действовавших под эгидой BIS.

По воспоминаниям участников проекта, «Дедал» представлял собой двухступенчатую систему со стартовой массой в 54 тысячи т (из них 50 тысяч т приходилось на термоядерное горючее). В качестве топлива предполагалось использовать гранулы из смеси дейтерия и гелия-3. Последний авторы проекта мыслили добывать на Луне или из атмосферы Юпитера с помощью автоматического завода, размещенного на воздушном шаре.

Альфа, Бета и Проксима Центавра

Возле Юпитера планировалось также вести и окончательную сборку звездолета.