MagBeam: форменное надувательство космических парусов

"Люди могут добраться до Марса и вернуться назад всего за 90 дней", — с таким сенсационным заявлением выступили учёные из университета Вашингтона. Что за чудо-способ? Увы, даже при детальном ознакомлении с новой идеей вопросов возникает больше, чем ответов.

Главный автор проекта — Роберт Вингли (Robert Winglee), профессор университета Вашингтона (University of Washington).

Его концепция привода корабля называется MagBeam — иначе — "Реактивный привод намагниченным плазменным лучом" (Magnetized Beamed Plasma Propulsion).

 

 

Электромагнитный ракетный привод — одно из самых многообещающих направлений развития космической техники, рассуждает Вингли, но он требует наличия на корабле мощного источника энергии.

Тут мы сделаем небольшое отступление. Согласно различным проектам полёта людей к Марсу, основным приводом пилотируемого корабля будет именно ионный электромагнитный. От химического он отличается колоссальной экономичностью, в смысле расхода рабочего тела — аргона или ксенона.

Но зато, чтобы питать такие двигатели, на корабле нужно установить либо миниатюрный ядерный реактор, либо солнечные батареи размером с несколько футбольных полей.

И то, и другое, понятно, сильно влияет на сложность корабля и его массу.

"А что, если всю эту начинку оставить на околоземной орбите?" — подумал профессор.

Необычную систему он представляет так. На околоземной орбите размещается большой спутник (станция) с запасом газа и мощным источником энергии (те же солнечные батареи колоссальных размеров или ядерный реактор).

Специальное устройство создаёт концентрированный поток (луч) плазмы, который разгоняет собственно пилотируемый корабль, ударяя в его магнитный парус.

Так в представлении художника будет выглядеть плазменная станция (слева) вблизи Юпитера, разгоняющая корабль на пути к окраинам Солнечной системы (иллюстрация с сайта ess.washington.edu).

По оценке учёного, плазмотрон с выходным отверстием в 32 метра смог бы создать достаточно интенсивный поток плазмы, которая разогнала бы магнитный парусник почти до 12 километров в секунду.

А дальнейшее развитее техники, утверждают авторы проекта, позволит ещё больше нарастить размер и мощность луча, что ещё заметнее увеличит максимальную скорость корабля и сделает возможным те самые 90 дней на пилотируемую экспедицию "туда и обратно".

При этом на орбите вокруг Красной планеты, естественно, должно быть размещено аналогичное околоземному спутнику устройство, создающее тормозящий плазменный поток. Оно же будет отправлять корабль с магнитным парусом назад к Земле.

Тут-то и возникают многочисленные сомнения в оправданности такого подхода к путешествиям.

Во-первых: генератор ионов, "выстреливаемых" из плазменной установки, это сам по себе — мощнейший ракетный двигатель, который приведёт к уходу плазмогенератора с парковочной орбиты вокруг Земли (или Марса), если не предусмотреть мощный компенсирующий реактивный привод, что многократно усложнит и утяжелит систему.

Один из ключей идеи Вингли, существующий в реальности. Это мощный безэлектродный генератор плазмы, созданный в университете Вашингтона, способный создавать фокусированный поток ионов, без заметной эрозии частей машины. Разумеется, для создания комплекса MagBeam этот генератор потребуется увеличивать в десятки раз (фото с сайта ess.washington.edu).

Во-вторых: несмотря ни на какие ухищрения, закон сохранения энергии мы не нарушим, а значит запас рабочего тела (из которого будем "готовить" плазму") и запас мощности для установки — будет никак не меньшим, чем в случае, когда мы просто поставили бы такой плазмотрон непосредственно на пилотируемый корабль в качестве тяговой установки.

В-третьих: учитывая, как сильно будет рассеиваться плазменный поток на космических расстояниях, потребный запас газа и электрической энергии на стартовой орбитальной станции будет даже многократно большим, может быть, даже на порядки большим в сравнении с простой установкой электроракетного движка на сам корабль, отправляющийся к Марсу.

Всё это можно ещё принять, учитывая, что запарковать такую тяжёлую станцию на околоземной орбите проще, чем отправить её в путешествие вглубь Солнечной системы. Но, вот незадача — такая же "штуковина" нам потребуется для приёма разогнавшегося корабля вблизи цели путешествия.

Её придётся доставлять к цели более традиционным способом — так стоит ли огород городить?

В-четвёртых: учитывая вращение генераторов плазмы вокруг планет и неизбежный разворот плоскости их орбиты относительно направления на цель путешествия — нам потребуется постоянное и очень точное управление ориентацией источника плазменного луча, чтобы как можно меньше плазмы пропало даром.

В-пятых: при длительном путешествии по отрезку параболы между орбитой Земли и орбитой Марса прямая между нашей планетой и кораблём, мягко говоря, не будет совпадать с направлением вектора скорости корабля.

Проект MagBeam был развит профессором Вингли из более простой идеи (на рисунке) — корабля с магнитным парусом, разгоняемого солнечными плазменными выбросами (иллюстрация с сайта ess.washington.edu).

Так что толкать корабль лучом мы сможем лишь очень короткое время — непосредственно вскоре после отлёта от околоземной орбиты. А это потребует ещё большей мощности системы, по сравнению с вариантом, когда мы могли бы разгоняться половину пути.

Эти щекотливые вопросы на сайте проекта не разъяснены. Зато Вингли уже мечтает о целой сети таких плазменных станций, расположенных вблизи разных планет, перекидывающих друг другу пилотируемые корабли и челноки с грузами.

NASA уже выделило команде Вингли $75 тысяч для того, чтобы она более детально проработала концепцию и составила список препятствий, которые нужно преодолеть, чтобы сделать его реальностью.

Представляется, что, несмотря на теоретическую непротиворечивость идеи, количественные параметры системы (мощность луча, масса станции с генератором плазмы и тому подобное) делают эту идею больше похожей на самовытаскивание барона Мюнхгаузена из болота.

Вы сами как думаете? Это надувание космических парусов или надувание космического агентства?

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru