Cosmotoryia.ru

Вселенная Новости Астрономии

Космические двигатели будущего

Сейчас наука бурно развивается, в том числе в направлении космонавтики. Достижение Луны и Марса требует много ресурсов, сил и так далее. Но способы передвижения в космосе к этим телам остаются теми же, что и раньше. А вот если думать над долгосрочными полётами, старые методы передвижения не подходят. Здесь ракетостроение выходит на новый уровень, уровень изобретения совершенно новых двигателей. Пока что не один из этих проектов полностью не реализован, но уже через десятиление мы, скорее всего, уже сможем продумывать маршруты новых космических миссий. Пока что, самыми популярными двигателями будущего являются: ионный, анти-двигатель, варп-двигатель, ну и, если так можно сказать, солнечный парус.

1.Ионный. Пожалуй, наиболее достижимый способ передвижения в космосе в настоящее время. Принцип действия основан на реактивной тяге, достигаемой при помощи особых атомов - ионов, о которых здесь ещё пойдёт речь.

2.Двигатель на антивеществе. Может быть, это самый лучший вариант, ведь он не так сложен как варп-двигатель, но и намного эффективнее, чем ионный. Принцип действия основан на использования особого состояния материи - антивеществе. Это необычное вещество будет в последствии очень подробно рассмотрено.

3.Солнечный парус - не двигатель, но очень эффективен, особенно если его использовать в совокупности с каким-нибудь двигателем. Представляет собой тонкую ткань (или другое вещество, растянутое на огромную площадь - порядка нескольких квадратных километров.

4.Варп-двигатель - самый эффетивный двигатель будущего. Не смотря на то, что мы знаем, как он должен быть устроен и по какому принципу работать, сможем ли мы его когда-нибудь создать - неизвестно, ведь перемещение достигается при помощи искривления пространства-времени, что, естественно, сейчас, да и в ближайшем будущем, неподвластно человечеству.

Ионный двигатель по своему строению относительно прост. Топливо ионного двигателя - инертный газ (гелий, аргон, неон, ксенон, криптон, оганесон, радон). В камере двигателя происходит ионизация - электроны атомов инертного газа отделяются от самих атомов (которые уже называются положительными ионами, ведь у атомов забрали часть отрицательного заряда, делая атом положительно заряженным). Далее мешающие работе двигателя электроны притягиваются к работающей в камере катодной сетке. Далее в силу вступают электростатические силы, заставляющие ионы разгоняться между катодными сетками и набирать огромную сторость на выходе (порядка 210 км\с). Это очень большая скорость, если учесть, что современные ракетные двигатели разгоняют частицы продуктов горения химического топлива всего до 3-5 км\с. Самым лучшим выбором для топлива ионного двигателя сейчас является ксенон. Ненужные электроны выбрасываются с корабля из сопла под таки углом, чтобы не мешали движению корабля. Такой корабль может далеко улететь с такой скоростью, но, что интересно, стартовать с планеты, даже с самой лёгкой, не получится. То есть в комплектес ионным в космическом корабле должнен присутствовать како-нибудь другой двигатель, который поможет космическому судну взлететь, значит использовать его в совокупности с солнечным парусом не очень выгодно (затраты на 2 двигателя и парус). Но при длительных полётах ионный двигатель может оказаться незаменимым способом перемещения в космическом пространстве. К слову, он уже используется благодаря своей простоте конструкции и эффективности (например, в меркурианской миссии BepiColombo, в проекте Илона Маска Starlink, а также планируется обеспечение этими двигателями МКС.

Анти-двигатель - мощное устройство недалёкого будущего. Сначала нужно разобраться, что же такое это "антивещество". Что же такого в этом веществе? Если вещество и антивещество столкнётся друг с другом, оно неизбежно аннигилирует - вся масса вещества и антивещества превратится в колосальное количество энергии, то есть аннигиляция - это взрыв, высвобождение энергии. Килограмм вещества и столько же антивещества (если их, конечно, использовать вмирных целях) могут осветить все города в течении получаса (то есть освещение получит каждый житеь Земли). Если же использовать антивещество как оружие, оно тоже может осветить всю Землю, только вряд ли после этого от неё что-то останется. Двигатель использует энергию антивещества для тяги. Это даёт хороший удельный импульс, а скорость корабля при максимальном разгоне может достигнуть 75% от скорости света. До ближайших возможно обитаемых планет - порядка 40 световых лет - туда этот корабль долетит меньше, чем за одну человеческую жизнь. Если вернуться к антивеществу, обнаруживается, что не всё так "радужно", как можно было бы подумать. Антивещество очень дорогое - 25 000, 000, 000, 000, 000 киловатт-часов энергии потребуется на изготовление одного грамма антивещества, на что нужно затратить около одного триллиона долларов. А пока что произвели всего лишь меньше, чем 20 нанограммов этого вещества. Да и опасность путешетвия в таком корабле невообразимо велика - если с антивеществом соприкоснётся обычное - самоуничтожения корабля не избежать.