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

Барон умер, да здравствует барон! Барон умер, да здравствует барон!

Чем известен современный британский клан Ротшильдов

Деньги
Революция со счастливым концом Революция со счастливым концом

Рубеж XIX и XX веков отмечен бурными событиями в целом ряде наук

Знание – сила
Недоросли, скотинины, бригадиры и Стародум Недоросли, скотинины, бригадиры и Стародум

И спустя 200 лет пьесы Дениса Фонвизина остаются интересны и востребованы

Знание – сила
Водяные козлы – аристократы саванн Водяные козлы – аристократы саванн

«Водяных козлов я часто встречал в восточноафриканской саванне»

Знание – сила
Новый поход ветеранов Троянской войны Новый поход ветеранов Троянской войны

Филистимляне и троянцы против египетских фараонов

Знание – сила
Физика в поисках ответа на разгадку бытия: от Эйнштейна до Хокинга и Лоуренса Краусса Физика в поисках ответа на разгадку бытия: от Эйнштейна до Хокинга и Лоуренса Краусса

Почему существует Вселенная? Почему существует мир, почему в нем есть мы?

Знание – сила
Зажигая маяки Зажигая маяки

Зимнее бездорожье длиной в 2 недели: что манит участников «Экспедиции-Трофи»?

Отдых в России
Керосиновая история Керосиновая история

Жизнь в послевоенном социализме делится на «время керосина» и «время газа»

Знание – сила
Соль земли Соль земли

Зимнее путешествие по Пермскому краю: ледяная пещера, Чердынь и виды Колвы

Отдых в России
Перовскитные солнечные элементы как перспективное направление зеленой энергетики Перовскитные солнечные элементы как перспективное направление зеленой энергетики

Как перовскитные солнечные элементы сделают энергетическую систему экологичнее?

Наука и техника
Гладкая мускулатура самолета – электродвигатели Гладкая мускулатура самолета – электродвигатели

Как выглядят авиационные электродвигатели, где установлены и как управляются?

Наука и техника
В одной упряжке В одной упряжке

Нарты и собаки: как романтика каюров стала частью туризма

Отдых в России
Зарплатно-гендерный вопрос Зарплатно-гендерный вопрос

Удовлетворенность размером зарплаты среди мужчин и женщин практически сравнялась

Ведомости
Сверхурочная экономика Сверхурочная экономика

Власти и работодатели концептуально договорились об изменении Трудового кодекса

Ведомости
Новости науки Новости науки

Обнаруженная в ранней Вселенной грандиозная галактика и другие новости науки

Знание – сила
«У художника нет цели — только путь» «У художника нет цели — только путь»

Зорикто Доржиев о том, как искать себя в легендах и находить на Christie’s

Weekend
Монеты в восточной пыли Монеты в восточной пыли

Важным источником наших знаний об античной истории являются монеты

Знание – сила
W с книгой W с книгой

Книги о творческих лабораториях театра, полицейских батальонах и кинопрозе

Weekend
Возвращение гребного колеса Возвращение гребного колеса

Первые упоминания о гребном колесе относятся еще к древнейшим временам...

Наука и техника
Система Юпитера: Ганимед и Каллисто Система Юпитера: Ганимед и Каллисто

Что делает Ганимед и Каллисто очень интересными космическими телами?

Наука и техника
Весна в облигациях Весна в облигациях

Бизнес не намерен снижать программы по капитальным инвестициям

Ведомости
Угольщикам недогрузили триллионы Угольщикам недогрузили триллионы

Минэнерго оценило потери российской угольной отрасли в 2 трлн руб

Ведомости
Культура сбережений: зачем откладывать на завтра то, что можно потратить сегодня? Культура сбережений: зачем откладывать на завтра то, что можно потратить сегодня?

Зачем каждому гражданину нужно выработать у себя привычку делать сбережения?

Наука и техника
Мария Мацель: «Теперь наконец я могу делать и что-то свое» Мария Мацель: «Теперь наконец я могу делать и что-то свое»

Актриса Мария Мацель — о том, как снимаются фильмы-сны

Ведомости
«Галилея археологов» «Галилея археологов»

Археологи давно борются с искушением перекопать поглубже всю Святую Землю

Знание – сила
Земля ратного подвига Земля ратного подвига

Щит России: чем живёт и развивается Белгородская область сегодня

Отдых в России
Когда медицинские практики прошлого у нас в крови… Когда медицинские практики прошлого у нас в крови…

На протяжении почти 2000 лет для лечения болезней использовалось кровопускание

Знание – сила
Липецкий Клондайк Липецкий Клондайк

В Липецкой области создают уникальный кластер для любителей экстрима

Отдых в России
Кто же все-таки виноват Кто же все-таки виноват

«Переходный возраст» — сериал, который только вышел и уже самый обсуждаемый

Weekend
На всякий случай На всякий случай

Как работает система страхования в спорте

Ведомости
Открыть в приложении