Нещодавно запропонована силова установка теоретично може вивести важкий космічний корабель за межі нашої Сонячної системи менш ніж за 5 років – досягнення, на досягнення якого історичному зонду «Вояджер-1» знадобилося 35 років. Концепція, відома як «пеллетно-променева» установка, на початку цього року отримала грант NASA у розмірі $175 000 для подальшого розвитку. Щоб було зрозуміло, концепція наразі не існує, крім розрахунків на папері, тому ми поки не можемо надто хвилюватися.
З усім тим, він привернув увагу не лише завдяки своєму потенціалу доставити нас у міжзоряний простір протягом людського життя – те, що традиційні ракети на хімічному паливі не можуть – а й тому, що він стверджує, що може зробити це з набагато більшими апаратами.
«Ця пропозиція розглядає нову архітектуру силової установки для швидкого транзиту важких (1 тонна і більше) корисних вантажів через Сонячну систему та міжзоряне середовище», — пояснює провідний дослідник пропозиції, аерокосмічний інженер Артур Давоян з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі.
Концепція кульової балки була частково натхненна ініціативою Breakthrough Starshot, яка працює над руховою системою «легкого вітрила». За допомогою мільйонів лазерів крихітний зонд теоретично зможе допливти до сусідньої Проксими Центавра всього за 20 років.
Нова пропозиція починається з подібної ідеї – кинути паливо в ракету замість того, щоб вибухнути з ракети – але вона розглядає, як зрушувати більші об’єкти. Зрештою, невеликий зонд — це не обов’язково те, що нам потрібно, якщо ми хочемо одного разу самостійно досліджувати або колонізувати світи за межами нашої Сонячної системи.
Для роботи концептуальної силової установки потрібні два космічні кораблі – один, який відправляється в міжзоряний простір, і інший, який виходить на орбіту навколо Землі. Космічний корабель, що обертається навколо Землі, випустить пучок крихітних мікроскопічних частинок на міжзоряний корабель. Ці частинки будуть нагріватися лазерами, змушуючи частину їх плавитися в плазму, яка ще більше прискорює гранули, процес, відомий як лазерна абляція.
Ці гранули можуть досягати 120 км/с (75 миль/с) і або врізатися у вітрило міжзоряного космічного корабля, або відштовхнути магніт у ньому, допомагаючи рухати космічний корабель до величезних швидкостей, які дозволять йому вилетіти з нашої геліосфери – бульбашки. сонячного вітру навколо нашої Сонячної системи.
«За допомогою пучка гранул можна досягти зовнішніх планет менше ніж за рік, 100 астрономічних одиниць — приблизно за 3 роки, а сонячної гравітаційної лінзи на відстані 500 астрономічних одиниць — приблизно за 15 років», — каже Давоян.
Для контексту AU, що означає «астрономічну одиницю», приблизно представляє відстань між Землею та Сонцем, або близько 150 мільйонів кілометрів (93 мільйони миль). У 2012 році зонду «Вояджер-1» знадобилося 35 років подорожі, щоб перейти в міжзоряний простір на відстані приблизно 122 астрономічних одиниць. Згідно з поточними прогнозами, космічний корабель із гранульованим пучком вагою в 1 тонну міг би зробити те саме менш ніж за 5 років.
Ще в лютому Давоян пояснив Метту Вільямсу з Universe Today, що його команда обрала підхід із застосуванням гранул, а не просто використовувала лазери, як в інших вітрильних проєктах, оскільки гранули можуть рухатися лазерами відносно малої потужності. За їхніми поточними прогнозами, можна використовувати лише лазерний промінь потужністю 10 мегаватт.
«На відміну від лазерного променя, гранули не розходяться так швидко, що дозволяє нам прискорити більш важкий космічний корабель», — сказав Давоян Вільямсу.
«Гранули, будучи набагато важчими за фотони, несуть більший імпульс і можуть передавати вищу силу космічному кораблю».
Звісно, поки що все це чисті припущення. Але перша фаза гранту NASA на інноваційні та передові концепції (NIAC) допоможе. Цей проєкт був одним із 14, які були профінансовані на цій ранній стадії, і наступним кроком стане підтвердження концепції за допомогою експериментів.
«На першому етапі ми продемонструємо здійсненність запропонованої концепції силової установки, виконавши детальне моделювання різних підсистем запропонованої архітектури силової установки та виконавши експериментальні дослідження для підтвердження концепції», — говорить Давоян.