С точки зрения физики трудно представить с точки зрения эффективности, что может превзойти солнечную тепловую тягу. Для питания ракетного двигателя используется солнечное тепло, а не горение.
Впервые с момента появления концепции солнечно-теплового ракетного (реактивного) двигателя инженеры создали его рабочий прототип. Несмотря на то, что это установка лишь для подтверждения концепции, она доказывает возможность практического воплощения этой идеи.
Ученые хотели подтвердить, что такой принцип работы имеет смысл и его эффективность будет высокой, пишет Wired. Установку разместили на заднем дворе кампуса университета. Она состоит из двух частей: массива светодиодов, который исследователи называют «солнечный симулятор» и непосредственно самого двигателя.
В отличие от традиционного двигателя, установленного на задней части ракеты, экспериментальный двигатель на солнечной энергии имеет форму плоского щита из черной углеродной пены. Двигатель будет выполнять функцию теплового экрана, защищающего зонд от мощных солнечных лучей, в то время как спиральные трубки, заполненные водородом, лежащие под поверхностью, поглощают тепло от солнца.
Край солнечной системы, называемый гелиопаузой, находится очень далеко. К тому времени, когда космический корабль достигает Плутона, он проходит лишь треть пути в межзвездное пространство. И команда APL (johns Hopkins University Applied Physics Laboratory) изучает зонд, который может пройти в три раза дальше, чем край Солнечной системы, на расстояние 50 миллиардов миль, что примерно вдвое быстрее, чем космическому кораблю «Вояджер», чтобы достичь границы. Чтобы выполнить такую миссию, им понадобится зонд, не похожий ни на какой из когда-либо построенных.
Внешне солнечный тепловой двигатель будет очень похож на тепловой экран солнечного зонда Parker. Важнейшее его отличие - извилистый трубопровод, спрятанный прямо под поверхностью. Если межзвездный зонд пройдет мимо Солнца и протолкнет водород в сосудистую сеть своего щита, водород расширится и вырвется из сопла на конце трубы. Тепловой экран будет создавать тягу.
Это просто в теории, но невероятно сложно на практике. Солнечная тепловая ракета эффективна только в том случае, если она может выполнить маневр Оберта, хитрость орбитальной механики, которая превращает Солнце в гигантскую рогатку. Солнечная гравитация действует как множитель силы, который резко увеличивает скорость корабля, если космический корабль запускает свои двигатели, когда он кружит вокруг звезды. Чем ближе космический корабль подойдет к Солнцу во время маневра Оберта, тем быстрее он будет лететь. Согласно проекту миссии APL, межзвездный зонд должен пройти всего миллион миль от своей вращающейся поверхности.
Серьезная проблема заключается в том, как обращаться с горячим водородом, протекающим по каналам. При чрезвычайно высоких температурах водород будет проходить через углеродную сердцевину теплозащитного экрана, а это значит, что внутренняя часть каналов должна быть покрыта более прочным материалом. Команда определила несколько материалов, которые могут выполнять эту работу, но данных об их характеристиках, особенно при экстремальных температурах, не так много.
Необходимо провести множество испытаний теплозащитных материалов, прежде чем солнечная тепловая ракета будет отправлена вокруг Солнца.
Одним из возможных способов так сильно разогнаться может стать солнечно-тепловой реактивный двигатель на водороде. Его использование отлично сочетается с гравитационным маневром у звезды. Пролетая на расстоянии всего в 1,6 миллиона километров над солнечной короной межзвездный зонд получит необходимое тепло для испарения газа и создания тяги, а также дополнительный импульс за счет эффекта Оберта. Это позволит получить необходимый прирост скорости для успеха миссии — с 48 до 320 тысяч км/ч.
