Чем интересна перспектива использования ядерного двигателя в космосе?

Наука и техникаHi-Tech

Космический буксир: мирный атом или ненаучная фантастика?

Дмитрий Гайдай

Седьмой десяток лет человечество осваивает космическое пространство. Все начиналось с дерзких вылазок – робких, но размашистых шагов в неизвестность, в ледяную темноту космоса. Сейчас же космос кажется многим чем-то обыденным, рутинным, чем-то уже давно привычным и освоенным. Между тем человечество сумело освоить лишь бесконечно малую часть Вселенной, крохотную полоску околоземного пространства.

Даже такой маленький кусочек космоса дал нам многое: навигацию и связь в любой точке земного шара, телевидение, разведку погоды и природных ресурсов и много, много чего еще. Сложно даже представить, сколь масштабный прогресс может принести дальнейшая экспансия в космос.

Космический застой

Со стороны может показаться, что бурное развитие космонавтики осталось в XX веке, и сейчас мы лишь пожинаем плоды тех времен. В рамках данного материала мы не будем разбирать ошибочность такого суждения, однако поговорим о том, почему оно появилось.

Здесь сразу несколько причин, и ключевая из них – «дальность». В прошлом веке человечество постоянно расширяло зону своего присутствия, космонавты и астронавты, беспилотные аппараты совершали вылазки все дальше и дальше от Земли. Нога человечества ступила на Луну, а взоры были обращены еще дальше – на Марс и Венеру. Так почему же в итоге, за исключением нескольких пилотируемых полетов к Луне, человеческая цивилизация так и не вышла за пределы околоземной орбиты? Что мешает нам отправлять людей все дальше и дальше в космос?

Почему так близко?

Ключевая проблема здесь – энергетика. Для полетов на высокие орбиты, к Луне и другим планетам необходимо колоссальное количество энергии, дабы придать кораблю необходимый импульс. Например, для вывода корабля на низкую околоземную орбиту (НОО), необходимо поднять его на соответствующую высоту и придать скорость порядка 7,7 км/с, или же ≈ 27800 км/ч. Даже эти цифры впечатляют, но, например, для того чтобы покинуть земную орбиту, необходима скорость уже в 11,2 км/с, или ≈ 40300 км/ч. Чуть меньшие, но все еще впечатляющие скорости нужны для путешествия на Луну – около 10,8 км/с или же ≈ 38900 км/ч.

На данный момент человечество освоило на практике только один способ достижения таких высоких скоростей – принцип реактивного движения при сгорании топливной смеси. Именно этот физический принцип позволил открыть дорогу в космос, и он же сейчас не дает нам двигаться вперед. Чем дальше от Земли надо вывести космический корабль, чем большую надо придать ему скорость, тем больше ему необходимо топлива.

Для понимания масштаба проблемы достаточно провести элементарное сравнение: комплекс из ракетоносителя «Союз-2.1а» и корабля «Союз-МС» стартовой массой ≈ 310 т обладает достаточной энергетикой для вывода на низкую околоземную орбиту и последующего возвращения трех человек. Одновременно с этим ракета-носитель «Сатурн-5», позволившая с последующим возвращением на землю доставить на орбиту Луны все тех же трех человек со спуском двух из них на поверхность спутника земли, имеет стартовую массу уже в ≈ 3000 т, то есть практически в 10 раз больше. И речь тут идет всего лишь про ближайший к нам крупный космический объект, стартовые массы комплексов для полета к Марсу и Венере будут еще более колоссальными.

Главная проблема здесь даже не в безумном количестве потребного топлива, а в экспоненциально возрастающей стоимости и сложности как самой ракеты-носителя, так и всего остального комплекса. Отправка килограмма груза на низкую околоземную орбиту оценивается в $10÷25 тыс., тогда как доставка килограмма груза на поверхность Луны оценивается уже в $1,2 млн, то есть в 50–120 раз дороже.

Пути решения

Проблему большой энергоемкости космических полетов, и особенно дальних полетов пытаются решать с самого начала космической эры. Многократно рассматривались и до сих пор прорабатываются различные варианты – как организационные (применение многоразовых ракет, заправка в космосе, вывод кораблей по частям в несколько запусков), так и технологические (другие способы создания тяги – солнечный парус, ионные двигатели, применение ядерной энергии и даже лазерного луча). Многие из этих способов заслуживают отдельного рассмотрения, однако в данном материале мы остановимся лишь на одном из них – использование энергии ядерной реакции.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

От редакции От редакции

Журнал «Наука и техника» приветствует своих читателей!

Наука и техника
Автопалатка — это полная свобода Автопалатка — это полная свобода

Everest Touring выводит на рынок автопалатки с авиатехнологиями

Монокль
Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции

История микроконтроллеров от их зарождения до современных тенденций

Наука и техника
Самый красивый кулич – у меня Самый красивый кулич – у меня

Как украсить кулич, чтобы он стал настоящим шедевром на праздничном столе?

Лиза
Раскрыть денежный потенциал Раскрыть денежный потенциал

Алексей Ситников – о том, как психология денег влияет на их количество

Psychologies
Исследование показало что удовлетворенность жизнью имеет генетические корни Исследование показало что удовлетворенность жизнью имеет генетические корни

Черты личности и удовлетворенность жизнью в большей степени наследуются

Inc.
Какими бывают виды отверток и бит для шуруповертов Какими бывают виды отверток и бит для шуруповертов

Какие бывают отвертки — виды и названия наконечников, а также их размеры

CHIP
Новый папа Новый папа

«Конклав» — фильм о выборах папы римского, ставший метафорой современного мира

Дилетант
Реклама для женщин: как фемвертайзинг ломает стереотипы и увеличивает прибыль брендов Реклама для женщин: как фемвертайзинг ломает стереотипы и увеличивает прибыль брендов

Почему фемвертайзинг становится трендом

Forbes
Елизавета Юрьева: «Гордость зачастую – это способ защиты» Елизавета Юрьева: «Гордость зачастую – это способ защиты»

Елизавета Юрьева рассказывает, как она стала цыганкой

Ведомости
Гита, жена Мономаха Гита, жена Мономаха

Первой женой Мономаха была дочь Гарольда Годвинсона, павшего при Гастингсе

Дилетант
Узкий таз защитил от артрита колена и опущения органов Узкий таз защитил от артрита колена и опущения органов

Широкий таз облегчает деторождение, но добавляет других проблем со здоровьем

N+1
Неуместные следы и водоплавающий единорог: злоключения Карла Бау Неуместные следы и водоплавающий единорог: злоключения Карла Бау

«Научный» креационизм. Мифы и предубеждения

Наука и техника
10 вещей, которые нельзя стирать вместе, если ты не хочешь, чтобы они износились раньше времени 10 вещей, которые нельзя стирать вместе, если ты не хочешь, чтобы они износились раньше времени

Какие вещи никогда не следует совмещать в стиральной машине?

VOICE
Николай Лебедев: Сейчас я бы очень хотел снять космическую фантастику Николай Лебедев: Сейчас я бы очень хотел снять космическую фантастику

Как Н. Лебедев стал постановщиком «Кракена» и чем ему помог плюшевый осьминог

Ведомости
Вклад в людей и технологии Вклад в людей и технологии

Москва поддерживает бизнес, выделяя гранты на развитие экспортной деятельности

Ведомости
Вечерний спорт влияет на продолжительность сна Вечерний спорт влияет на продолжительность сна

Тренировки перед сном сильнее сказываются на состоянии сна, чем считалось ранее

ТехИнсайдер
Монеты в восточной пыли Монеты в восточной пыли

Важным источником наших знаний об античной истории являются монеты

Знание – сила
Экономисты описали выбор властей между «разумной достаточностью» и шоком Экономисты описали выбор властей между «разумной достаточностью» и шоком

Экономика оказалась между двумя сценариями поведения финансовых властей

Forbes
«Мировое разделение труда — вещь очень ненадежная» «Мировое разделение труда — вещь очень ненадежная»

О работе самого большого промышленного холдинга страны, госкорпорации «Ростех»

Эксперт
Самокаты все ближе к потолку Самокаты все ближе к потолку

Рынок кикшеринга вырастет в 1,7 раза к 2027 г

Ведомости
Новости науки Новости науки

Обнаруженная в ранней Вселенной грандиозная галактика и другие новости науки

Знание – сила
Падая в пропасть Падая в пропасть

Страхи мешают жить? Познакомьтесь с ними и попытайтесь приручить

Psychologies
Одуванчик на голове: почему от влажности волосы пушатся и завиваются Одуванчик на голове: почему от влажности волосы пушатся и завиваются

Почему же влажность «пушит» наши локоны и можно ли с этим что-то сделать?

ТехИнсайдер
Ирина Мирошниченко: «Я дала понять Андрею Тарковскому, что я замужем» Ирина Мирошниченко: «Я дала понять Андрею Тарковскому, что я замужем»

Актриса Ирина Мирошниченко рассказывает о своей молодости и начале карьеры

Коллекция. Караван историй
Мир с репарациями и контрибуциями Мир с репарациями и контрибуциями

Сейчас происходит переход от однополярной к многополярной модели мироустройства

Ведомости
Мастер игры. Андрей Аствацатуров — о слове и деле Набокова Мастер игры. Андрей Аствацатуров — о слове и деле Набокова

Владимир Набоков понимал все проблемы, стоящие перед литературой ХХ века

РБК
Оказывается, пассажиров с гипсом могут не пустить в самолет: вот что нужно знать Оказывается, пассажиров с гипсом могут не пустить в самолет: вот что нужно знать

С какими нюансами можно столкнуться в аэропорту, если быть с гипсом

ТехИнсайдер
Блеск и несчастья «Великого Гэтсби» Блеск и несчастья «Великого Гэтсби»

Краткая история главного американского произведения 1920‑х

Weekend
Гладкая мускулатура самолета – электродвигатели Гладкая мускулатура самолета – электродвигатели

Как выглядят авиационные электродвигатели, где установлены и как управляются?

Наука и техника
Открыть в приложении