Полёты на Марс занимают очень много времени — около девяти месяцев с использованием современных ракетных технологий. Это связано с тем, что обычные ракетные двигатели сжигают топливо и кислород вместе (как автомобильный двигатель), но они не очень эффективны.
Основная проблема заключается в том, что космические аппараты должны нести как топливо, так и окислитель, поскольку в космосе нет воздуха для поддержания горения. Это создаёт порочный круг: чем больше топлива вы берёте для ускорения, тем тяжелее становится ваш космический аппарат, требуя ещё больше топлива для разгона этого дополнительного веса. Для увеличения скорости потребуются огромные объёмы топлива, что делает ракеты невероятно дорогими и тяжёлыми.
Текущие химические двигательные установки практически достигли своего теоретического предела, и возможности для повышения эффективности ограничены.
В то время как финансирование NASA было сокращено администрацией Трампа без выделения средств на ядерные тепловые двигатели или ядерные электрические двигатели, учёные Европейского космического агентства (ЕКА) изучают ядерные двигатели.
Принцип работы ядерных двигателей заключается в том, что ядерный реактор нагревает топливо, например водород. Перегретое топливо затем выбрасывается из сопла ракеты, толкая космический аппарат вперёд. Этот метод гораздо эффективнее химических ракет.
Ядерные ракеты предлагают несколько ключевых преимуществ, таких как сокращение времени полёта на Марс вдвое — с девяти месяцев до примерно 4–5 месяцев. Выигрыш в эффективности обусловлен тем, что ядерные реакторы производят гораздо больше энергии на единицу топлива, чем химические реакции.
Удивительно, но астронавты будут получать меньше вредного излучения во время более коротких перелётов, даже несмотря на то, что сам двигатель производит излучение. Это происходит потому, что космических путешественников во время путешествия постоянно бомбардирует космическое излучение, и сокращение времени перелёта вдвое значительно снижает их общее облучение.
Такие двигатели лучше всего подходят для больших космических аппаратов, которым необходимо резко ускоряться и замедляться, что идеально подходит для полётов на Луну и Марс, где требуются быстрые изменения скорости не менее 25 000 км/ч.
Исследование под названием «Alumni» уделяло приоритетное внимание безопасности за счёт тщательного проектирования. Ядерный реактор включается только тогда, когда космический аппарат находится далеко от Земли на безопасной орбите. Перед активацией урановое топливо имеет очень низкую радиоактивность и не является токсичным.
Многочисленные радиационные экраны защищают экипаж во время коротких включений двигателя, которые длятся менее двух часов. Реактор спроектирован так, чтобы никогда не возвращаться в атмосферу Земли.
Исследовательская группа потратила более года на анализ этой технологии и пришла к выводу, что она пригодна для долгосрочной разработки. Однако впереди ещё много работы, включая лабораторные испытания новой конструкции керамико-металлического реактора, создание безопасных испытательных установок и решение технических задач, таких как поиск топлива и системы перезапуска реактора.
Ядерная тепловая двигательная установка может революционизировать космические путешествия, сделав полёты на Марс и Луну более быстрыми и практичными. Хотя технология многообещающая и кажется безопасной, потребуется много лет разработок, прежде чем мы увидим космические аппараты на ядерном топливе, направляющиеся к Красной планете.
Приятно видеть, что Европа демонстрирует наличие у неё опыта для разработки этой технологии, что может ознаменовать начало новой эры космических исследований, когда далёкие миры станут более доступными, чем когда-либо прежде.