Учені знайшли революційний метод освоєння далекого космосу

Відправлення об’єкта до іншої зірки все ще залишається чимось з розряду наукової фантастики. Але учені придумали як принаймні частково наблизити нас до цього

Учені знайшли революційний метод освоєння далекого космосу Фото: freepik.com

Щоб дістатися далекого космосу, на думку вчених, нам знадобиться багато нових технологій, і вони якраз розглядають одну з таких потенційних технологій — електричні силові установки, інакше відомі як іонні приводи.

Мета нового дослідження — оцінити, коли будь-яка існуюча технологія іонних двигунів зможе перенести велике корисне навантаження на одну з кількох траєкторій, включаючи подорож навколо Юпітера, візит до Плутона і навіть досягнення легендарної сонячної гравітаційної лінзи.

Для цього вони визначили «ідеальний» іонний двигун з характеристиками, які забезпечували оптимальні значення деяких фізичних характеристик системи.

Першою серед цих характеристик є енергетична установка. Іонні рушії потребують джерела енергії, причому ефективного, якщо вони працюватимуть більше десяти років під дією тяги. У статті визначено ідеальну схему живлення, яка може видавати 1 кВт на кілограм ваги.

Наразі це далеко за межами можливого: найкращі джерела енергії для іонних двигунів мають потужність близько 10 Вт на кілограм і навіть ядерні електрорушійні системи видають 100 Вт на кілограм. Деякі потенційно кращі технології з’являються на горизонті, але поки що жодна з них не відповідає цій вимозі.

Цікаве по темі: Вчені створили технологію генерації сонячної енергії в космосі: як працює

Ефективність тяги — ще один аспект цієї ідеалізованої місії. Автори припускають, що ідеальна ефективність тяги становить 97%. Це також значно покращило б існуючі технології, які в середньому наближаються до 75%-80% ефективності для робочих моделей.

Додаткові вдосконалення могли б збільшити цей показник, наприклад, магнітні утримуючі поля навколо стінок рушія. Проте, з наближенням до діапазону 97%, знайти способи підвищення ефективності стає все важче і важче.

Останньою характеристикою, яку розглянули автори, був питомий імпульс. Ця характеристика має найширшу варіабельність щодо теоретичного потенціалу всіх трьох систем. Їх ідеалізоване значення питомого імпульсу в 34 000-76 000 секунд знаходиться в межах потенційних значень для більш спекулятивних технологій.

У дослідженні згадується, що значення питомого імпульсу, що вдвічі перевищують запропонований верхній діапазон, можуть бути досягнуті за умови правильного вибору рушія і палива.

Вони також зазначають, що розвиток цих технологій зупинився не тому, що ми не можемо зробити двигуни з кращим питомим імпульсом, а тому, що ми поки що не можемо створити електростанції, які б їх підтримували. Отже, вирішення питання з силовими установками дасть можливість подальшого розвитку в цій галузі.

Припустимо, що всі три характеристики будуть об’єднані в повноцінну функціональну рушійну установку. У такому випадку, за підрахунками авторів, вона могла б доставити до гравітаційної лінзи Сонця корисне навантаження вагою майже 18 000 кг всього за 13 років — набагато швидше, ніж будь-яка попередня місія.

Але до такої оптимізації ще дуже далеко, і хоча існують місії, заплановані для розгортання, до їх запуску ще дуже далеко, а до прибуття туди — ще довше. Тим часом інженери мають вирішити деякі додаткові проблеми, якщо вони хочуть оптимізувати потенціал іонних рушіїв.

Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:

Учені розповіли, як загине Всесвіт

Сонце досягло піка активності за останні 11 років: як це вплине на Землю

Вчені з’ясували походження більшості метеоритів, що впали на Землю

За матеріалами: phys.org.