Курс на Альфа Центавра. В США создадут ракетный двигатель для быстрых полетов к Марсу и дальше

Химические ракетные двигатели уже близки к пределам своих мощностей, а электрические ракетные двигатели обладают слишком низкой тягой для исследования космоса. Поэтому ракетостроительная отрасль продолжает искать способы создания более эффективных и мощных ракетных двигателей на ядерной энергии. В случае успеха такие ядерные ракеты будут в несколько раз эффективнее, чем их химические аналоги.

Основная же проблема заключается в том, чтобы создать ядерный реактор, который будет достаточно легким и безопасным в использовании за пределами земной атмосферы, особенно если на борту космического корабля будет экипаж.

Ядерный ракетный двигатель NERVA: забытая миссия на Марс

Сама идея ядерного ракетного двигателя (NTP), использующего энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги, далеко не нова. В 1961 году NASA и Комиссия по атомной энергии США приступили к совместному проекту NERVA для создания ядерного ракетного двигателя. В рамках программы были спроектированы и испытаны некоторые прототипы передовых двигателей.

Успехи программы побудили тогдашнего директора Центра космических полетов им. Джорджа Маршалла и пионера ракетостроения Вернера фон Брауна поддержать амбициозную миссию. Ее целью был полет на Марс дюжины астронавтов на борту космического корабля с двумя ракетами-носителями.

Каждая ракета должна была приводиться в движение тремя двигателями NERVA. Фон Браун полагал, что экипаж может отправиться на Красную планету в ноябре 1981-го и приземлиться на Марсе в августе 1982 года. 

Представляя свой план в августе 1969 года, фон Браун заявил, что миссия станет большим вызовом для нации, но представляет собой задачу не сложнее, чем высадка человека на Луну.

Увы, смена приоритетов, изменение мировой политики и урезание бюджета агентства привели к свертыванию программы NASA по созданию ядерного ракетного двигателя в конце 1972 года.

Новый ядерный ракетный двигатель: в два раза быстрее

Спустя более 40 лет американское космическое агентство решило вернуться к своей программе. В 2018 году NASA снова начало работу над ядерным ракетным двигателем, назвав технологию такой, которая "меняет правила игры" в вопросах исследования глубокого космоса.

В отличие от традиционных ракетных двигателей, сжигающих топливо для создания тяги, в ядерной системе для нагрева рабочего тела (обычно жидкого водорода) используется непосредственно реактор. Водород выбрасывается через сопло, двигая космический корабль вперед. Это позволяет удвоить эффективность использования топлива, а значит — уменьшить размеры ракеты и сократить время полета.

В последние годы компании, занимающиеся строительством ядерных реакторов и атомных подлодок, представляли свои концепты NTP. Практически все они были так или иначе основаны на последней модификации ядерного ракетного двигателя NERVA NRX, разработанного в конце 1968 года в США.

Самую свежую проектную концепцию представила компания Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech), которая участвует в программе, спонсируемой NASA.

Компания заявляет, что новая концепция более безопасная и надежная, чем предыдущие проекты NTP, и гораздо эффективнее, чем химическая ракета. ­Разработка обещает произвести революцию в дальних космических путешествиях, сократив время на полет от Земли до Марса до трех месяцев. На данный момент такой путь займет около семи-восьми месяцев, если планеты находятся в удачном расположении.

Тогда многие эксперты предположили, что ядерный двигатель является потомком РД-0410.

Космические двигатели будущего: солнечные паруса и топливо из темной материи

Пока ядерные ракетные двигатели остаются не более чем амбициозными проектами, которые когда-нибудь позволят человечеству исследовать космос. Наравне с ними также существуют еще более дерзкие идеи того, какими могут быть двигатели будущего.

Одна из таких идей, разработка которой уже началась, заключается в создании космических кораблей со световым парусом. В теории такие аппараты смогут долететь до Альфа Центавра за ­20–30 лет. Для этого космический корабль должен двигаться со скоростью от 15% до 20% от скорости света.

Авторы проекта Breakthrough Starshot сперва собираются запустить небольшие зонды со световыми парусами. С Земли на них направят мощные лазеры, каждый парус размером 4х4 м будет получать луч с энергией в 1 тераджоуль. Лазеры направят зонды в систему Альфа Центавра и разгонят их до необходимой скорости.

Если идея с солнечными парусами может еще хоть как-то сойти за реальный научный проект, то остальные планы скорее похожи на фантастику.

Некоторые физики-тео­ретики предполагают, что существует возможность создать топливо из антивещества. Как известно, вещество и антивещество самоуничтожаются, когда сталкиваются друг с другом, именно этот процесс аннигиляции и хотят использовать в ракетах. Вместо того чтобы использовать химическое или даже ядерное топливо, где только часть массы, поступающей на борт, преобразуется в энергию, аннигиляция вещества-антивещества преобразует 100% массы в энергию. Для топлива это предельная эффективность. 

Еще более сумасшедшей идеей кажется двигатель, работающий на гипотетически существующей темной материи. Согласно теории, темной материи крайне много во Вселенной. И если ученые найдут способ собирать ее и превращать частицы темной материи в энергию, то у человечества появится источник энергии с высокой эффективностью и в неограниченных количествах.

Преимущество заключается в том, что в галактике темная материя находится буквально повсюду, а это означает, что не нужно будет брать с собой топливо. 

Внедрение подобных технологий открыло бы одну из самых впечатляющих перспектив из всех: возможность достичь любого места во Вселенной. Если человечество ограничится сегодняшними ракетными технологиями, то потребуются как минимум десятки тысяч лет, чтобы совершить путешествие от Земли до ближайшей звездной системы за пределами Солнечной.