Отправка объекта к другой звезде по-прежнему является предметом научной фантастики. Но некоторые конкретные миссии могут помочь нам хотя бы частично приблизиться к этому. Эти "межзвездные миссии—предшественники" включают в себя полет к точке солнечной гравитационной линзы, расположенной на расстоянии 550 а.е. от Солнца - дальше, чем когда-либо был любой искусственный объект, включая "Вояджер".
Чтобы достичь этого, нам понадобится множество новых технологий, и в недавнем докладе, представленном в этом месяце на 75—м Международном астронавтическом конгрессе в Милане, рассматривается одна из таких потенциальных технологий - электрические двигательные установки, также известные как ионные приводы.
Цель работы состояла в том, чтобы оценить, когда любая из существующих технологий ионного привода может доставить большую полезную нагрузку по одной из нескольких траекторий, включая полет вокруг Юпитера, посещение Плутона и даже достижение легендарной солнечной гравитационной линзы. Для этого они разработали "идеальный" ионный привод с характеристиками, обеспечивающими оптимальные значения некоторых физических характеристик системы.
Первой из этих характеристик является энергетическая установка. Ионные двигатели нуждаются в источнике энергии, причем эффективном, если они рассчитаны на более чем десятилетний срок службы. В документе была определена идеальная схема энергопотребления, которая может обеспечивать мощность 1 кВт на килограмм веса.
В настоящее время это далеко за пределами возможного, поскольку мощность лучших ионных двигателей составляет около 10 Вт на килограмм массы, и даже ядерные электрические двигательные установки выдают 100 Вт на килограмм массы. На горизонте маячат некоторые потенциально более совершенные технологии, но пока ничего из описанного в литературе не соответствует этому требованию.
Эффективность тяги является еще одним критерием для этой идеализированной миссии. Авторы, которые пишут под эгидой Инициативы по межзвездным исследованиям, некоммерческой группы, базирующейся в Великобритании, предположили, что идеализированная эффективность тяги составляет 97%. Это также значительно улучшило бы существующие технологии, которые в среднем обеспечивают эффективность работающих моделей на уровне 75-80%.
Дополнительные усовершенствования могут увеличить это число, например, создание магнитных полей вокруг стенок двигателя. Тем не менее, по мере приближения к 97%-ному диапазону, повышение эффективности становится все труднее и труднее.
Последней характеристикой, которую рассматривали авторы, был удельный импульс. Эта система обладает наибольшей вариативностью в отношении теоретического потенциала всех трех систем. Их идеализированное значение в 34 000-76 000 секунд удельного импульса находится в пределах потенциальных значений для более умозрительных технологий.
В документе упоминается, что при правильном выборе двигателя и топлива удельный импульс может в два раза превышать рекомендуемый верхний диапазон. Они также отмечают, что развитие этих технологий застопорилось не потому, что мы не можем создавать приводы с лучшим удельным импульсом, а потому, что мы пока не можем производить силовые установки, которые их поддерживают. Таким образом, решение проблемы с силовыми установками позволит продолжить развитие в этой области.
Предположим, что все три характеристики были объединены в полноценную функциональную двигательную установку. В этом случае, по расчетам авторов, она могла бы доставить полезную нагрузку весом почти в 18 000 кг к гравитационной линзе Солнца всего за 13 лет — намного быстрее, чем это было возможно в любой предыдущей миссии.
Но до такой оптимизации еще далеко, и хотя когда-нибудь планируется развертывание миссий в SGL, до их запуска еще далеко, а до их прибытия туда - еще дольше. В то же время инженерам предстоит решить ряд дополнительных проблем, если они хотят оптимизировать потенциал ионных двигателей.
