Отправка объекта к другой звезде все еще остается чем-то из разряда научной фантастики. Но ученые придумали как по крайней мере частично приблизить нас к этому
Ученые нашли революционный метод освоения дальнего космоса Фото: freepik.com
Чтобы добраться до дальнего космоса, по мнению ученых, нам понадобится много новых технологий, и они как раз рассматривают одну из таких потенциальных технологий — электрические силовые установки, иначе известные как ионные приводы.
Цель нового исследования — оценить, когда любая существующая технология ионных двигателей сможет перенести большую полезную нагрузку на одну из нескольких траекторий, включая путешествие вокруг Юпитера, визит к Плутону и даже достижение легендарной солнечной гравитационной линзы.
Для этого они определили «идеальный» ионный двигатель с характеристиками, которые обеспечивали оптимальные значения некоторых физических характеристик системы.
Первой среди этих характеристик является энергетическая установка. Ионные двигатели нуждаются в источнике энергии, причем эффективного, если они будут работать более десяти лет под действием тяги. В статье определена идеальная схема питания, которая может выдавать 1 кВт на килограмм веса.
Сейчас это далеко за пределами возможного: лучшие источники энергии для ионных двигателей имеют мощность около 10 Вт на килограмм и даже ядерные электродвижущие системы выдают 100 Вт на килограмм. Некоторые потенциально лучшие технологии появляются на горизонте, но пока ни одна из них не соответствует этому требованию.
Интересное по теме: Ученые создали технологию генерации солнечной энергии в космосе: как работает
Эффективность тяги — еще один аспект этой идеализированной миссии. Авторы предполагают, что идеальная эффективность тяги составляет 97%. Это также значительно улучшило бы существующие технологии, которые в среднем приближаются к 75%-80% эффективности для рабочих моделей.
Дополнительные усовершенствования могли бы увеличить этот показатель, например, магнитные удерживающие поля вокруг стенок движителя. Тем не менее, с приближением к диапазону 97%, найти способы повышения эффективности становится все труднее и труднее.
Последней характеристикой, которую рассмотрели авторы, был удельный импульс. Эта характеристика имеет самую широкую вариабельность относительно теоретического потенциала всех трех систем. Их идеализированное значение удельного импульса в 34 000-76 000 секунд находится в пределах потенциальных значений для более спекулятивных технологий.
В исследовании упоминается, что значения удельного импульса, вдвое превышающие предложенный верхний диапазон, могут быть достигнуты при условии правильного выбора движителя и топлива.
Они также отмечают, что развитие этих технологий остановилось не потому, что мы не можем сделать двигатели с лучшим удельным импульсом, а потому, что мы пока не можем создать электростанции, которые бы их поддерживали. Следовательно, решение вопроса с силовыми установками даст возможность дальнейшего развития в этой области.
Предположим, что все три характеристики будут объединены в полноценную функциональную движущую установку. В таком случае, по подсчетам авторов, она могла бы доставить к гравитационной линзе Солнца полезную нагрузку весом почти 18 000 кг всего за 13 лет — гораздо быстрее, чем любая предыдущая миссия.
Но до такой оптимизации еще очень далеко, и хотя существуют миссии, запланированные для развертывания, до их запуска еще очень далеко, а до прибытия туда — еще дольше. Тем временем инженеры должны решить некоторые дополнительные проблемы, если они хотят оптимизировать потенциал ионных двигателей.
Ознакомьтесь с другими популярными материалами:
Ученые рассказали, как погибнет Вселенная
Солнце достигло пика активности за последние 11 лет: как это повлияет на Землю
Ученые выяснили происхождение большинства метеоритов, упавших на Землю
По материалам: phys.org.
Telegram
Viber