Представьте себе четвертый пилотируемый полет к Марсу. Вы находитесь на борту корабля «Одиссей».
Запуск прошел довольно антиклиматично. Космический аппарат плавно отделился от Земли. Так постепенно, что вы могли проверить часы, подозревая, что двигатели заглушились.
Но они не сдохли. Они просто терпеливы.
Электрическая тяга не взрывается. Она толкает. Упорно и стабильно. После недели такой тихой тяги «Одиссей» достигает скорости 400 001 километр в час. Это быстро. Быстрее, чем когда-либо передвигался кто-либо в истории человечества. И это только начало.
До такой миссии, вероятно, еще десять лет. NASA прокладывает рельсы для поезда, который еще даже не построен. Они хотят доставить людей на Марс быстрее и дешевле.
Главный секрет — в мощности.
Рекорд, побитый жидким металлом
Последнее испытание столкнулось со стеной. Или, если точнее, разгромило ее.
Новая конструкция двигателя установила американский рекорд — 120 киловатт. Для масштаба посмотрите на космический аппарат NASA Psyche, который летит к астероиду 16 Psyche. Он оснащен самыми мощными электрическими двигателями, находящимися сегодня на орбите. Однако этот новый двигатель в двадцать пять раз мощнее тех, что используются на Psyche.
Максимальная скорость Psyche составляет около 135 000 километров в час. Новый литиевый двигатель нацелен на куда более высокие показатели.
В чем причина разницы в скорости? Во времени. Электрические двигатели ускоряются постоянно. Они «пигают» топливо, вместо того чтобы жрать его литрами. Химические ракеты? Они сливают огромные баки с реактивным веществом за один мощный импульс. Эффективно? Вовсе нет. Электрические системы экономят до 90% топлива по сравнению со старыми химическими реакциями.
Топливо здесь — не газ, как ксенон. Это литий. Парообразный металл.
«Разработка и создание этих двигателей заняли годы», — сказал Джеймс Полк из Лаборатории реактивного движения NASA. «Это огромный момент. Мы достигли целевой мощности. Мы знаем, что испытательный стенд работает».
Он звучал облегченно. Он звучал счастливо. Это хорошо.
Жарка обстановка
Двенадцать тысяч ватт звучат солидно. Но для Марса этого недостаточно.
Для реальной пилотируемой миссии требуются 2–4 мегаватта. Это сотни двигателей. Работющих слаженно.
Как долго? 23 000 часов.
Подсчитайте сами. Это примерно 958 дней. Два с половиной года.
Вы не можете запускать двигатель при таких температурах почти три года, чтобы он не расплавился. Не взорвался. И не просто не отказал.
Литиевый двигатель выдержал испытания при температуре 2800 градусов Цельсия (5000 градусов по Фаренгейту). Это достаточно жарко, чтобы расплавить камень. Но этого пока недостаточно, чтобы покорить Марс. По крайней мере, при текущих масштабах.
Почему два с половиной года? Орбиты.
Марс и Земля совпадают в своих орбитах лишь каждые двадцать шесть месяцев. Окно открывается. Вы летите.
Долгое ожидание
Традиционные беспилотные зонды затрачивают шесть-семь месяцев. Это легко. Им не нужна еда. Им не нужна вода. Они не скучают.
Люди нуждаются в вещах. Огромных космических аппаратах. Тяжелых системах жизнеобеспечения. Много топлива для возвращения.
Вот маршрут, если мы отправимся, когда откроется окно:
— Шесть–девять месяцев полета до Марса
— Восемнадцать месяцев ожидания на красной пыли, пока орбиты не совпадут снова
— Шесть–девять месяцев пути домой
Электрическая тяга может изменить эти цифры. Меньше топлива означает меньшую массу. Меньшая масса означает, возможно, более быстрое путешествие? Или, возможно, просто больше припасов? Пока мы не знаем.
Мы сжигаем металл в вакууме и наблюдаем, как быстро скачет искра. Это работает. Это медленно. Но это может привести нас туда.
Или может и нет.
Время покажет. И вот почему мы занимаемся наукой.
Двигатели гудят. Литий кипит. Кто-то наблюдает.
