Путешествие в глубины космических простор – опасное предприятие, и правильный выбор двигателя играет существенную роль в разнице между быстрым, успешным полетом и очень медленным, с угрозами лучевой болезни, отказом оборудования и личных конфликтов. Группа ученых из Университета Вашингтона (UW) и Редмонда стремится расширять возможности полета в разработке нового ракетного двигателя, который сделает возможным доставить пилотируемый корабль на Марс и обратно на Землю в течении нескольких месяцев, а не лет.
Есть ряд способов добраться до Марса, но варианты довольно ограничены, если они включают наличие команды на борту. Стандартный выбор-химические ракеты. Это проверенные и надежные технологии, но давно достигли точки убывающей доходности. Не вдаваясь в математические подробности, использование химических ракет подразумевает строительство огромного судна, который требует значительного количества топлива при отдачи малого количества энергии. Уйдут годы, чтобы завершить путешествие.
Одной из альтернатив является ядерные тепловые ракеты, которые получают энергию от расщепления тяжелых атомов, таких как плутоний, подобно работе электростанций на Земле. Эти ракеты были в разработке с 1940-х годов, но ни одна из них никогда не была запущена в космический полет. Они открывают перспективу более мощных двигателей и таким образом более коротких поездок, но есть много минусов, которые компенсируют преимущества – экранирование и большие резервуары для топлива. Так что, в действительности, даже самые практичные из них не намного выигрывают по сравнению с химическими ракетами.
По данным исследовательской группы, используя ядерные тепловые ракеты для полета на Марс, потребуется девять запусков, чтобы доставить корабль на орбиту Земли. Это составило бы более 12 миллиардов долларов США, не включая остальную часть бюджета на строительство корабля. Корабль будет весить 848 тонн (935 тонн) и полет на Марс займет 4,6 года.
“Использование существующего топлива делает почти невозможным исследование далеких простор космоса,” говорит ведущий исследователь Джон Сло (John Slough), профессор аэронавтики и астронавтики. “Мы надеемся создать намного более сильный источник энергии, который смог бы, в конечном счете, привести к банальности межпланетного путешествия.”
Ученые полагают, что они смогут улучшить результаты полетов, используя Fusion Driven Rocket (FDR). Как следует из названия, будет использоваться синтез, слияние легких элементов, в качестве источника питания вместо деления. Есть несколько способов для синтеза и здесь команда Вашингтон использует Поле обратной Конфигурации (Field Reversed Configuration (FRC).
FRC это устройство для удержания плазмы в замкнутых магнитных силовых линий без центрального проникновения. Здесь используются огромные электрические конденсаторы, приводящие в действие чрезвычайно сильное магнитное поле с миллионом усилителей, которое заставляет большие литиевые металлические кольца интегрироваться с ионизированной водородной плазмой, которая впрыскивается в двигатель. Металлические кольца сжимают плазму в течение нескольких микросекунд. Магнитное поле направляет, на высокой скорости в виде толчка, перегретый, ионизированный металл в сопло ракеты.
Импульсы имеют интервал в одну минуту, так что корабль движется в серии толчков, а не на постоянной тяге, но команда Вашингтон считает, что двигатель является очень эффективным и лишь немного материала, размером с песчинку, может производить столько же энергии как галлон (3,7 л) химического ракетного топлива. По словам команды, корабль с помощью FDR двигателя будет иметь массу всего 134 тонн (148 тонн). Чтобы поместить его на орбиту нужен только один запуск. Он сможет сделать путешествие на Марс и обратно за 210 дней с 30 день остановки в пути.
