Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете

Никто еще никогда не запускал миссию на солнечных парусах, но в 1970-е годы в ЛРД НАСА провели очень серьезное исследование по использованию этой технологии, чтобы отправить зонд к комете Галлея во время ее появления в 1986 году. К сожалению, предложение не получило поддержки, то есть Конгресс отказался финансировать миссию. Любительские группы, такие как Всемирный космический фонд Роберта Штеле и французский Союз в защиту фотонных двигателей, создали солнечные паруса. Они надеялись провести регату на солнечных парусах к Луне в 1992 году, в честь юбилея открытия Колумбом Америки, но не нашли ракет-носителей, с которыми могли бы доставить их творения в космос.

Существуют некоторые реальные технические проблемы, связанные с упаковкой, распаковкой и развертыванием без повреждений огромных космических структур, изготовленных из очень тонкого материала, а также с управлением. Тем не менее следует сказать, что демонстрации солнечного паруса помешали в первую очередь не технические препятствия, а отказ мировых космических агентств выделить хотя бы сколь-нибудь значительные средства на их разработку и тестирование. Давайте надеяться, что марсиане поступят лучше.

Магнитные паруса

Солнечный свет – это не единственная значительная сила, исходящая от Солнца. Существует еще одна, и имя ей солнечный ветер.

Солнечный ветер представляет собой поток плазмы, протонов и электронов, который постоянно истекает с Солнца во всех направлениях со скоростью около 500 километров в секунду. Мы никогда не сталкиваемся с ним здесь, на Земле, потому что защищены от него магнитосферой нашей планеты.

Если магнитосфера Земли блокирует солнечный ветер, она должна создавать противодействие. Почему бы на космическом корабле не создать искусственную магнитосферу, чтобы использовать тот же эффект для работы двигателей? Эта идея посетила инженера «Боинг» Дана Эндрюса и меня в 1988 году. Она оказалась своевременной. В 1987 году были открыты высокотемпературные сверхпроводники. Они необходимы, чтобы магнитный двигатель действительно смог работать, так как низкотемпературные сверхпроводники требуют слишком много тяжелого охлаждающего оборудования, а обычные проводники – слишком много энергии. Величина силы на квадратный километр солнечного ветра значительно меньше силы, создаваемой солнечным светом, но площадь, противодействующая магнитному полю, может быть намного больше, чем у любого созданного на практике жесткого солнечного паруса. Работая в сотрудничестве, Дан и я вывели уравнения и запустили компьютерное моделирование солнечного ветра, который воздействует на космический аппарат, генерирующий большое магнитное поле. Наши результаты таковы: если можно изготовить практичный высокотемпературный сверхпроводящий кабель, который будет проводить электрический ток той же плотности, что современные низкотемпературные сверхпроводники, такие как сплав ниобия и титана (NbTi), – около 1 миллиона ампер на квадратный сантиметр, – то можно будет создать магнитные паруса, которые будут иметь отношение тяги к весу в сто раз лучше, чем у солнечного паруса 10-микронной толщины [45]. Более того, в отличие от ультратонкого солнечного паруса, магнитный парус будет нетрудно развернуть. Он будет сделан не из тонкой пластиковой пленки, а из прочного кабеля, который за счет магнитных сил сможет автоматически «надувать» себя до формы жесткого обруча, как только начнется подача электрического тока. Потребуется энергия, чтобы заставить ток течь через кабель, но, поскольку сверхпроводящий провод не имеет электрического сопротивления, как только ток потечет по кабелю, дальнейшие затраты энергии на его поддержание не потребуются. В дополнение магнитный парус полностью ограждал бы корабль от солнечных вспышек.

Магнитный парус может создать достаточное усилие в направлении от Солнца, чтобы полностью или частично (за счет выключения электрического тока) противодействовать его гравитационному притяжению. Не вдаваясь в подробности, скажу, что эта возможность позволит аппарату, вращающемуся вокруг Солнца вместе с Землей, переходить на орбиты по направлению к любой планете Солнечной системы, просто увеличивая или уменьшая энергию магнитного паруса. И все это можно сделать, не потратив ни капли топлива.

Магнитные паруса в настоящее время не используются на практике, так как высокотемпературных сверхпроводящих кабелей для них не существует. Однако исследования в этой области ведутся очень активно. Я думаю, очень велики шансы того, что через десять или двадцать лет тип кабеля, необходимый для отличного магнитного паруса, будет широко доступен.

Синтез