 С тех пор, как 29 июля 1958 года Национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства, или, НАСА, образовалось, специалисты организации боролись с формулой Циолковского – уравнением, которое позволяет определить, как количество топлива, которое нужно затратить на космическую миссию, увеличивается в геометрической прогрессии с каждым маневром. Алек Галлимор, декан Колледжа инженерии Университета штата Мичиган, придумал, как облегчить жизнь ученым НАСА.
«При использовании современного ракетного топлива мы конвертируем энергию, хранящуюся в химических связах, в физическую энергию, требующуюся для того, чтобы космический аппарат продвигался вперед», говорит ученый. «Однако, скорость выхлопа, которую можно достичь этим способом, составляет приблизительно пять тысяч метров в секунду».
Если эту цифру подставить в уравнение Циолковского, вы найдете, что космический корабль, который может достичь орбиты Марса, должен на 85 процентов состоять из топлива. Такое отношение топлива к полезному грузу абсолютно неприемлемо для чего-либо, что превосходит по размерам небольшой марсоход, не говоря уже о пилотируемых миссиях.
Согласно Алеку Галлимору, решение заключается в электрических двигателях, которые получают мощность при помощи солнечных батарей и превращают ее в механическое движение.
«Необходимо ввести ксенон в круговой канал, а затем заполнить его электронами и нагреть их температуры примерно в полмиллиона градусов Цельсия», объясняет ученый. «Эи горячие электроны будут выбивать электроны из частиц газообразного ксенона, превращая их в положительно заряженные ионы. Электрическое поле будет ускорять эти ионы, заставляя их покидать канал, что создаст механический толчок».
Такая система уже использовалась в спутниках для выполнения простых краткосрочных маневров на орбите, однако, теоретически, такие двигатели могут производить до пяти киловатт электроэнергии. В версии Алека Галлимора, носящей название Х3, используется три концентрических канала. Двигатель производит более 200 киловатт электроэнергии, создавая скорость выхлопа, в десять и более раз превосходящую создаваемую ракетным топливом.
НАСА выделит один миллион долларов на создание прототипа в рамках подготовки пилотируемой миссии на Марс к 2030 году. «Новый двигатель поможет снизить вес требуемого ракетного топлива в три-пять раз», говорит Галлимор.
|
