Разрабатывается «гибридный» подход к межпланетным перелётам

В Лаборатории реактивного движения НАСА создаётся альтернативный подход к межпланетным космическим путешествиям, который мог бы позволить сочетать положительные черты как химических, так и электрических ракетных двигателей. Ведущий разработчик гибридной концепцииНатан Стрэйндж отмечает, что пока ионные двигатели, требующие энергии от солнечных батарей, просто не располагают тем её количеством, которое позволит выдать нужную тягу. Да и характеристики самих двигателей пока далеки от идеала.

Разгон использующих их космических аппаратов по спирали от Земли к Марсу или к лунам Сатурна занимает многие месяцы. А разгонять их так, увы, приходится: двигаясь дальше от земной орбиты, они будут получать меньше света, и набор скорости замедлится ещё больше. Так что чем ближе разгонная орбита к земной, тем быстрее аппарат наберёт ход. Когда мы отправляем зонд к Титану, это небольшая проблема — ведь все системы АМС могут автономно существовать в космосе довольно долго. И самое главное — они, что называется, «есть не просят», то есть удлинение путешествия не оборачивается дополнительными затратами. 

Если же дело дойдёт до отправки к Марсу и дальше космонавтов-людей, такой подход окажется неприемлемым. Во-первых, мы пока не проводили опытов по длительному пребыванию людей в межпланетном пространстве, где на них будет действовать интенсивная радиация. Далее, удлинение сроков путешествия в несколько раз заставит резко увеличить вес еды, которую придётся взять с собой. То есть, хотя ионные двигатели позволяют сделать вес полезной нагрузки равным 60% (против 10% у химических ракет), на практике это преимущество в буквальном смысле может оказаться съеденным экипажем.

Поэтому группа г-на Стрэйнджа предлагает сочетать схему организации посылки межпланетных беспилотных зондов со схемой отправки людей на Марс, какой она виделась во времена фон Брауна и Янгеля. Иными словами, межпланетный корабль, нагруженный всеми необходимыми материалами, будет выводиться на орбиту тяжёлыми химическими носителями (вроде Space Launch System), откуда его начнут медленно и по спирали разгонять ионные двигатели. К моменту набора им значительной скорости к нему подойдёт небольшая околоземная ракета. После стыковки доставленный ею экипаж переберётся на основной корабль, уже набравший большую скорость и готовый к перелёту на Марс. В результате, не тратя нужный расходный материал и не подвергаясь лишней радиации, люди смогут буквально через несколько недель достичь Марса.

Как подчёркивают разработчики, сегодня уровень эффективности солнечных батарей пока низковат, а и их удельный вес на единицу площади, напротив, высоковат для реализации подобной схемы. Но уже к 2020 году они надеются на достижение такой эффективности и для ионных двигателей, и для их источников энергии.

Отдельной болевой точкой подобных решений станет проблема обратного отлёта: от Марса организовать аналогичную гибридную схему будет много сложнее. Хотя транспортный модуль, который не будет садиться на планету, может быть использован для разгона от неё к Земле, интенсивность солнечного света в районе Марса, не говоря уже о более отдаленных местах Солнечной системы, слишком мала, чтобы обеспечить электрическим ракетным двигателям быстрый разгон без дополнительной энергетической подпитки.

http://science.compulenta.ru/718964/