Меморандум, подписанный президентом Трампом 20 августа 2019 года, разрешает государственным и частным структурам США использовать ядерные двигатели в звездолетах, для выполнения будущих космических программ. «Возможность применения устойчивых и безопасных ядерных систем, имеет жизненно важное значение, для сохранения господства и стратегического лидерства США в космосе», – говорится в документе.
Если вопросы «господства и лидерства» можно приписать к болезненному самомнению американцев, то полеты ракет на ядерном топливе, действительно, подлежат пристальному вниманию. Предлагаем их обсудить.
Звездолеты сегодня
Многие будут удивлены, узнав, что современные космические аппараты двигаются лишь немногим быстрее, чем ракеты прошлого. И если мы хотим летать дальше Луны или Марса, просто необходимо увеличивать скорость движения кораблей. Ведь пространство огромно. И очень обидно терять годы на то, что можно преодолеть за несколько месяцев или недель.
В настоящее, время наиболее распространенными являются химические двигатели. Они эффективны, но недостаточно энергоемки. Например, ракета Сатурн V, та самая, что доставляла первых астронавтов на Луну, имела длину 110 м. Из них командный и лунный модули составляли десятую часть. Все остальное – разгонные ступени, несущие 3,4 миллиона литров керосина, водородного топлива и жидкого кислорода. Большая часть этого топлива требуется, для вывода корабля на орбиту.
Конечно, в современных спутниках и разведывательных зондах устанавливаются электрические двигательные установки, питающиеся от солнечных батарей. Они более чем в пять раз эффективней химических систем, но имеют гораздо меньшую тягу. Как вам автомобиль, который будет разгоняться до 60 км за несколько часов? При этом, чем дальше аппарат отлетает от Солнца, тем сложнее ему получать энергию.
Преимущество ядерных двигателей
Одна из причин, по которой ракеты с ядерной начинкой кажутся более привлекательными, это невероятная плотность энергии, по сравнению с обычным ракетным горючим. Несмотря на сложность применения, один килограмм уранового топлива способен заменить 4 миллиона литров гидразина – типичного вещества, применяемого в космической области сегодня. А если потребуется дозаправка звездолета на орбите? Что проще туда доставить, контейнер с ураном или несколько цистерн с жидкими веществами?
Теперь, о скорости. Давайте вспомним, кораблю NASA Voyager 2 потребовалось 12 лет, чтобы достичь Нептуна. Это непозволительно долго, когда на борту будут находиться люди. Уже в ближайшие десятилетия человечество планирует если не колонизировать, то, по крайней мере, посетить Марс. Во время перелета, астронавты будут подвергаться высокому уровню солнечной радиации. Защита корабля, безусловно, частично уберет проблему. Но, чем быстрее будет двигаться звездолет, тем меньшей опасности подвергнется экипаж. Вот и получается, что альтернатива традиционным космическим двигателям необходима. А ядерная энергия, пожалуй, выглядит наиболее предпочтительной.
Варианты новых систем
Уже сегодня существуют тепловые ядерные двигатели, применяемые на атомных подводных лодках, ледоколах и других судах. Их можно использовать для космических перелетов. Нагреваемый ядерной установкой газ, например, водород, будет под давлением выбрасываться из сопел ракеты, придавая ускорение. По расчетам специалистов НАСА, подобный подход позволит сократить время достижения Марса на 20-25%. Такие системы в два раза эффективней химических двигателей. А это значит, что при одинаковом количестве топлива, ракета на атомной энергии будет двигаться в два раза быстрее.
Второй вариант – электрические ядерные системы. Идея состоит в том, что реактор вырабатывает электроэнергию, которая, в свою очередь, питает силовые установки звездолета. Такие, как ионный двигатель Холла, уже давно используемый в космоплавании. Поскольку энергия будет выдаваться в большом количестве, подобных машин можно будет установить несколько, в целях получения достаточной тяги. Эффективность электрических ядерных генераторов, примерно в три раза выше тепловых установок. К сожалению, их только предстоит разработать.
Почему сейчас?
Ядерные тепловые установки применяются с 1960-х годов, но в космос пока не поднимались. Вероятно, виной всему договор 1967 г., запрещающий выводить на орбиту Земли атомное оружие. СССР и США, не желая провоцировать друг друга, запускали ракеты на обычном топливе. Теперь все изменилось. Американский президент, в свойственной ему манере, наплевав на существующее положение, дал отмашку новой эре космонавтики.
Проблема заключается в том, что корабли США взрываются регулярно. Напомним, что последняя катастрофа звездолета SpaceX произошла в мае 2020 г. И что получится, если такой аппарат еще будет начинен ядерным топливом? Второй вопрос, где гарантия, что стартовавшая ракета направится к Марсу, а не нацелится на Москву или Пекин, после пары кругов по орбите? И как быть неядерным космическим станам? Японии, например. Смириться или разрабатывать свою атомную промышленность? Вопросов много, а американцы их обсуждать не собираются.
Наивно думать, что Россия или Китай будут смотреть на подобные проделки безответно. Да и другие державы могут почувствовать себя неуютно. Похоже, новая космическая гонка, да еще с применением энергии распада, неизбежна. Будем надеяться, что цели у нее действительно будут мирными.
