Вечный двигатель - мечты переходят в реальность

Путешествия на ракете с вечным двигателем или подъем космическим лифтом стали реалиями обозримого будущего

На планете Земля практически не осталось неисследованных мест, ведь человечество проникло в самые глубокие океанские впадины и поднялось на самые высокие вершины. Различные технические средства позволяют разглядеть мельчайших живых существ и, как днем, наблюдать за ночной жизнью. Однако, тяга к новому, что толкал свое время Колумба и Васко да Гама, не дает покоя и нашим современникам, которые стремительно стремятся узнать больше о едином пока не опознан пространство - космический.

Image Credit: SSV, MIPL, Magellan Team, NASA

ИССЛЕДОВАНИЕ КОСМОСА

Несмотря на то, что интерес к звездам существовал у человечества на всех, даже самых древних этапах развития, техническому прогрессу понадобились тысячи лет, чтобы наконец приблизить человека в космос (насколько вообще к бесконечному космоса возможно приблизиться). От первых телескопов Галилео Галилея до околоземного "Хаббла" - человек все внимательнее всматривалась в неизведанное небо. Со стартом для начала неуправляемых, а затем - пилотируемых космических миссий, мы узнавали о Вселенной все больше. 48 лет назад "маленький шаг для человека, но огромный скачок для человечества" стал триумфом человеческого гения и изобретательности, косвенно подтвердив потенциально неограниченные возможности техники. Однако, дальнейший прогресс исследования космоса наткнулся на существенную преграду, которую не смог полностью преодолеть до сих пор - дистанцию. Если расстояние от Земли до Луны составляет 384 400 км, то уже в ближайшее от нас планеты - Венеры - придется лететь 40 млн км. Нынешним космическим аппаратам понадобится на это минимум четыре месяца. 120 дней в одну сторону и столько же - в другую. Слишком длинная автономная путешествие для человека. Однако, прогресс не стоит на месте, и уже в обозримом будущем этот полет может сократиться как минимум в четыре раза.

EMDRIVE. Фото: COURTESY AIAA

EMDRIVE

В 2001 году британский инженер Роджер Шойер обнародовал детали революционного двигателя, теоретически способного не только в несколько раз увеличить скорость передвижения космическим пространством, но и делать это без использования жидкого или твердого топлива. Идея Шойера, названная EmDrive, основывалась на использовании электромагнитных волн, колебания которых в замкнутом резонаторе специальной формы создавало тягу. В своей работе установка использовались только небольшое количество электрической энергии, которую можно было получать из солнечных батарей. Таким образом, оборудован подобным двигателем летательный аппарат мог достигать невиданных ранее скоростей, сократив путешествие по маршруту Земля-Венера до 40 дней, при этом двигаться своим ходом очень долго - пока достигало свет. Однако, аппарат имел один важный нюанс: он нарушал законы физики, в частности третий закон Ньютона, который утверждал, что на каждую силу есть равнозначна противодействие. Поэтому в научных кругах быстро забыли о предложении Шойера, назвали ее несбыточной и положили папку с чертежами в дальнюю ящик.

Не доставали ее оттуда до 2010 года, когда в китайском северо-западном политехническом университете создали рабочий прототип двигателя Шойера. Хотя уровень тяги, созданной аппаратом, был достаточно низким относительно его массы, все же показатели были заоблачными. На этой волне снова ожила дискуссия о экспериментальный двигатель, а его разработчик показал миру второй теоретический прототип, еще эффективнее предыдущего. Правда, его объяснение принципа действия вызывали лишь смех в известных академиков, поэтому ни одна статья Шойера на эту тему не была опубликована в рецензируемом профессиональном издании. Между тем, глобальный интерес к аппарату снова пошел на спад, тем более через несколько лет китайские ученые заявили, что нашли ошибку в своем предыдущем исследовании и снизили реальные показатели тяги к уровню погрешности. Хотя иногда происходили разнообразные эксперименты, тема "вечного двигателя Шойера" затихла до 2014 года, когда исследователи одной из лабораторий НАСА подтвердили "вероятность" теории Шойера. Правда, исследование проводилось на очень малой мощности, поэтому, как признали сами исследователи, "это - небольшой проект, пока не дал практических последствий".

Все же академические круги до сих пор очень скептически относятся к будущему этой технологии, подчеркивая, что она нарушает принципы устройства мира, ведь в процессе якобы создания тяги не производит контрсилу. Однако, и без "двигателя Шойера" инженерная мысль создала несколько других приспособлений, позволяющих удешевить и ускорить космические путешествия.

лазерной энергии

Наибольшим ограничением современных ракетных двигателей есть огромные расхода топлива. Для набора необходимой для выхода за пределы атмосферы скорости летательному аппарату нужно сжечь сотни тонн топлива. Кроме существенного подорожания, это еще и значительно увеличивает массу ракеты, ведь горючее сгорает постепенно. Учитывая это, инженеры уже много лет работают над разработкой механизмов внешней доставки энергии. Одним из самых совершенных в настоящее время является лучевая форма питания, использует направлен луч энергии, сфокусированный на аппарате. Для этой цели может служить лазер или микроволны. Размещение мощной генерирующей станции на поверхности Земли избавляет от необходимости установки тяжелых элементов питания в самом летательном устройства. Многочисленные концептуальные системы уже несколько лет проходят испытания, однако ни одной действительно рабочей лучевой установки космического питания пока не создано, хотя современный уровень технологий уже якобы достиг необходимого для этого уровня.

Фото: NASA / Bill Ingalls

ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО

Другим способом увеличения дальности и мощности космических аппаратов является оборудование их ядерными силовыми установками. Хотя этот вариант не слишком уменьшает массу ракеты, он значительно увеличивает дальность ее автономного хода, ведь реакция расщепления ядра атома высвобождает огромную количество энергии при относительно малых затратах горючего. Первые попытки применить в космонавтике только изобретенную атомную энергию были сделаны еще в 50-х годах прошлого века. В настоящее время космической гонки США и СССР одинаково упорно работали над этой технологией, однако Штаты оказались проворнее, и уже в 60-х годах создали рабочий прототип. Однако, к счастью, огромная опасность потенциальной ядерной катастрофы в атмосфере была обнаружена на относительно ранних этапах, и работы над проектом прекратили. Когда в 1965 году США провели реалистичное испытания оборудованного ядерным реактором космического аппарата, то обнаружили, что его авария в космосе или атмосфере Земли спровоцирует радиоактивное загрязнение огромных территорий, масштаб которого будет зависеть исключительно от неподвластной нам погоды.

ЛИФТ В КОСМОС И СОЛНЕЧНЫЙ ПАРУС

Идею создания стационарного подъемника в космос впервые высказал в далеком 1895 году легендарный Константин Циолковский. Понятно, что тогдашние технологии не позволяли воплотить эту идею в жизнь, однако изобретение углеволокна и запуск МКС изменили это. Уже разработаны детальные планы физического сообщения летательного аппарата на околоземной орбите со станцией на поверхности Земли. Создание космического лифта потенциально позволит сэкономить огромные средства на доставке грузов на орбиту. Некоторые проекты даже предлагают использовать натянутый длинный трос для запуска летательных аппаратов, ведь это позволяет использовать природные силы Земли для ускорения. Несмотря на кажущуюся нереалистичность этой идеи, японская строительная компания "Обаяши" уже объявила о своих планах к 2050 году создать космический лифт.

Еще более перспективной выглядит система так называемого "солнечного паруса". Это устройство, использующее давление солнечного света на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата. В отличие от перечисленных ранее технологий, солнечный парус нашло практическое применение в исследовании космоса, хотя и очень ограничено. Преимуществом солнечного парусника является полное отсутствие топлива на борту. Зато, недостатком - тот факт, что за пределами Солнечной системы давление солнечного света стремится к нулю, и поэтому разгон солнечного парусника становится проблематичным. Как вариант, рассматривается проект разгона солнечного парусника лазерными установками по какому-либо астероида. И хотя это похоже больше на фантастику, сейчас это один из самых реалистичных вариантов звездолета.

СВОБОДА мечтатель

Между тем, ярый Роджер Шойер не сидит без дела. Несмотря на всестороннюю критику, он основал собственную компанию и продолжает работать над высокоэффективным вечным двигателем, дизайн которого уже запатентовал. В прошлом месяце он представил третье поколение силовой установки EmDrive , Которая позволяет не только отправлять сверхсложные и дорогие устройства в космос, но и поднять в воздух небольшой персональный самолето-автомобиль с вертикальным взлетом и посадкой.

Хотя этому проекту не хватает исправных прототипов, он наглядно демонстрирует не только возможность приспособления "космических" технологий в бытовых нужд, но и силу индивидуальной мысли. Без миллиардных ресурсов и большой профессиональной команды Шойеру, возможно, удалось кардинально изменить представление о мире, открыв новые законы физики. Говоря о его, на первый взгляд, невозможен проект, стоит отметить, что такие привычные современному землянину технологии, как телевидение, авиатранспорт, пересадка внутренних органов и даже централизованное отопление - в свое время подвергались громкую критику. Мир не стоит на месте, а стремительно несется вперед с помощью инженерной мысли и технического прогресса. Поэтому ни у кого не вызывает сомнений сам факт отправки человека на освоение других планет уже в обозримом будущем. А вот, какая именно технология позволит это сделать микроволновая, фотонная, плазменная, ядерная, магнетическая или какая-либо другая, - это предмет дискуссии, которая уже совсем скоро даст свои практические последствия.

Максим Наливайко, Оттава

Похожие