Инженеры обещают, что люди все-таки скоро полетят на Марс. Быстро доставить их туда сможет новый двигатель, уже прошедший первые этапы тестирования. Он будет работать, ускоряя ионы превращенного в плазму лития.
Электрическая силовая установка нового поколения
Вы участвуете в четвертой пилотируемой миссии на Марс, и вам говорят, что космический корабль Odyssey обеспечит самый плавный полет в вашей жизни. Он оснащен недавно испытанным двигателем на электрической тяге, который в первые три миссии находился на завершающих этапах тестирования.
Миссия начинается, корабль движется с ползучей скоростью, и вы начинаете сомневаться, не сломался ли он. Проходит неделя, и вы движетесь со скоростью более 400 000 км (250 000 миль) в час, полные впечатлений от того, как быстро вы движетесь, и что эта миссия может оказаться круче, чем вы думали.
Этот сценарий, скорее всего, реализуется не раньше, чем через десять лет, но это не мешает талантливым специалистам NASA разрабатывать и испытывать двигатели нового поколения, предназначенные для того, чтобы однажды доставить людей на Марс и отправлять космические аппараты в разные уголки Солнечной системы. Дело в том, что инженеры NASA недавно испытали электрическую силовую установку нового поколения, которая установила новые рекорды, используя в качестве топлива пары лития-металла, и которая имеет потенциал кардинально изменить ситуацию в сфере силовых установок для будущих космических исследований.
Новый рекорд мощности двигателей
Эти испытания стали значительным достижением, поскольку позволили установить новый рекорд в США — мощность 120 кВт, что, по оценкам, в 25 раз превышает мощность космического аппарата NASA Psyche, который сейчас направляется к астероиду 16 Психея и оснащен самыми когда-либо создававшимися мощными электрическими двигателями.
Хотя сейчас Psyche движется со скоростью примерно 135 000 км/ч (84 000 миль/час), ее максимальная скорость в конце полета к астероиду 16 Психея, по оценкам, составит 200 000 км/ч (124 000 миль/час). Кроме скорости, постепенно нарастающей во время непрерывной работы двигателей, электрические движущие системы позволяют сэкономить значительное количество топлива — до 90 % — по сравнению с химическими ракетами, используемыми сегодня.
«Разработка и изготовление этих двигателей в последние несколько лет стали длительным подготовительным этапом к этому первому испытанию, — отметил Джеймс Полк, старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA. — Для нас это очень важное событие, ведь мы не только продемонстрировали работоспособность двигателя, но и достигли запланированных уровней мощности. И мы уверены, что есть надежный испытательный стенд, чтобы начать решать задачи, связанные с масштабированием».
Смена сроков возможной будущей марсианской миссии
Хотя 120 кВт — это новый рекорд, NASA оценивает, что предстоящая пилотируемая миссия на Марс потребует от 2 до 4 МВт мощности, состоящей из нескольких двигателей и потребующих более 23 000 часов (958 дней/2,6 года) работы. Для этого двигатели должны выдерживать температуру более 2800 °C (5000 °F), чего они достигли во время испытаний.
Причиной продления срока эксплуатации приблизительное время продолжительности полной пилотируемой миссии на Марс, который, по оценкам, составляет около 2,6 года. Это связано с тем, что окно для запуска к Марсу открывается всего раз в два года из-за особенностей орбитальных движений обеих планет. Хотя ни одна миссия еще не возвращалась с Красной планеты, это самое окно для запуска действует и обратно — с Марса на Землю. Обычно, если запуск происходит в пределах этого окна, работам-космическим аппаратам требуется примерно 6–7 месяцев, чтобы добраться до Марса.
Однако для пилотируемой миссии потребуется гораздо более крупный космический аппарат, чтобы разместить астронавтов, продовольствие, топливо, воду и другие необходимые для миссии вещи. Для миссии продолжительностью примерно 2,6 года это будет означать 6–9 месяцев путешествия к Марсу, затем где-то 18 месяцев на поверхности Марса до открытия следующего окна для запуска, а затем еще примерно 6–9 месяцев на обратном пути к Земле. Однако значительно меньший запас топлива благодаря электрической системе двигательной установки может потенциально изменить эти сроки.
По материалам phys.org
