Вечный двигатель - мечты стают былью

Вечный двигатель - мечты стают былью

793
Ukrinform
Путешествия на ракете с вечным двигателем или подъем на космическом лифте стали приметами обозримого будущего

На планете Земля практически не осталось неисследованных мест, люди проникли в самые глубокие океанские впадины и поднялись на самые высокие вершины. Всевозможные технические средства позволяют разглядеть мельчайших живых существ и, словно днем, наблюдать за ночной жизнью. Однако тяга к новому, толкавшая в свое время Колумба и Васко да Гаму, не дает покоя и нашим современникам, которые неудержимо стремятся узнать больше о единственном пока не освоенном пространстве – космическом.

Image Credit: SSV, MIPL, Magellan Team, NASA
Image Credit: SSV, MIPL, Magellan Team, NASA

ИССЛЕДОВАНИЯ КОСМОСА

Несмотря на то, что интерес к звездам был у человечества на всех, даже самых древних этапах развития, техническому прогрессу понадобились тысячи лет, чтобы наконец приблизить человека к космосу (насколько вообще к бесконечному космосу возможно приблизиться). От первых телескопов Галилея до околоземного "Хаббла" – человек все внимательнее вглядывался в неизведанное небо. Со стартом сначала неуправляемых, а затем пилотируемых космических миссий, мы узнавали о Вселенной все больше. 48 лет назад "маленький шаг для человека, но огромный скачок для человечества" стал триумфом человеческого гения и изобретательности, косвенно подтвердив потенциально неограниченные возможности техники. Впрочем, дальнейший прогресс исследования космоса наткнулся на существенную преграду, которую не смог полностью преодолеть до сих пор – дистанцию. Если расстояние от Земли до Луны всего-то 384 400 км, то уже до ближайшей от нас планеты – Венеры – придется лететь 40 млн км. Нынешним космическим аппаратам понадобится на это минимум четыре месяца. 120 дней в одну сторону и столько же – обратно. Слишком долгое автономное путешествие для человека. Но прогресс не стоит на месте, и уже в обозримом будущем этот полет может сократиться минимум в четыре раза.

Фото: COURTESY AIAA
EMDRIVE. Фото: COURTESY AIAA

EMDRIVE

В 2001 году британский инженер Роджер Шойер обнародовал детали революционного двигателя, теоретически способного не только в несколько раз увеличить скорость передвижения в космосе, но и делать это без использования жидкого или твердого топлива. Идея Шойера, названная EmDrive, основана на использовании электромагнитных волн, колебания которых в замкнутом резонаторе специальной формы создают тягу. Для своей работы установка использовала лишь небольшой объем электроэнергии, которую можно было получать из солнечных батарей. Таким образом, оборудованный подобным двигателем летательный аппарат мог достигать невиданных ранее скоростей, сократив путешествие по маршруту Земля–Венера до 40 дней, и при этом двигаться собственным ходом очень долго – пока хватает света. К сожалению, аппарат имел один важный нюанс: он нарушал законы физики, в частности, третий закон Ньютона, утверждающий, что на каждую силу есть равнозначное противодействие. Поэтому в научных кругах быстро забыли о предложение Шойера, назвали ее невыполнимой и положили папку с чертежами в долгий ящик.

Не доставали ее оттуда до 2010 года, когда в китайском Северо-западном политехническом университете создали рабочий прототип двигателя Шойера. Хотя уровень тяги, созданной аппаратом, был довольно низким по отношению к его массе, все же показатели были заоблачными. На этой волне вновь ожила дискуссия об экспериментальном двигателе, а его разработчик показал миру второй теоретический прототип, еще более эффективный, чем предыдущий. Правда, его объяснение принципа действия вызвало лишь смех у  академиков, поэтому ни одна статья Шойєра на эту тему не была опубликована в рецензируемом профессиональном издании. Тем временем, глобальный интерес к аппарату вновь пошел на спад, тем более через несколько лет китайские ученые заявили, что нашли ошибку в своем предыдущем исследовании и снизили реальные показатели тяги до уровня погрешности. Хотя кое-где происходили различные эксперименты, тема "вечного двигателя Шойєра" затихла вплоть до 2014 года, когда исследователи одной из лабораторий НАСА подтвердили "вероятность" теории Шойєра. Правда, исследование проводилось на очень малой мощности, поэтому, как признали сами исследователи, "это – небольшой проект, который пока не дал практических последствий".

Все же академические круги до сих пор очень скептически относятся к будущему этой технологии, отмечая, что она нарушает принципы мироздания, поскольку при создании тяги якобы не порождает контрсилу. Но и без "двигателя Шойера" инженерная мысль создала несколько других приспособлений, позволяющих удешевить и ускорить космические путешествия.

ЛАЗЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ

Наибольшим ограничением для современных ракетных двигателей стал огромный расход топлива. Чтобы набрать необходимую для выхода за пределы атмосферы скорость, летательному аппарату нужно сжечь сотни тонн топлива. Кроме существенного подорожания, это еще и значительно увеличивает массу ракеты, ведь топливо сгорает постепенно. Учитывая это, инженеры уже много лет работают над разработкой механизмов внешней доставки энергии. Одной из наиболее совершенных на сегодня является лучевая форма питания, которая использует направленный луч энергии, сфокусированный на аппарате. Для этой цели могут служить лазер или микроволны. Размещение мощной генерирующей станции на поверхности Земли избавляет от необходимости устанавливать тяжелые элементы питания на самом летательном устройстве. Многочисленные концептуальные системы уже несколько лет проходят испытания, но ни одной действительно рабочей лучевой установки космического питания пока не создано, хотя современный уровень технологий уже якобы достиг необходимого для этого уровня.

Фото: NASA/Bill Ingalls
Фото: NASA/Bill Ingalls

ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО

Другим способом увеличения дальности и мощности космических аппаратов является оборудование их ядерными силовыми установками. Хотя этот вариант не слишком уменьшает массу ракеты, он значительно увеличивает дальность ее автономного хода, поскольку реакция расщепления ядра атома высвобождает гигантское количество энергии при относительно малых затратах топлива. Первые попытки применить в космонавтике только что изобретенную атомную энергию были сделаны еще в 50-х годах прошлого века. Во время космической гонки США и СССР упорно работали над этой технологией, однако Штаты оказались разворотливей, и уже в 60-х годах создали рабочий прототип. На наше счастье, огромная опасность потенциальной ядерной катастрофы в атмосфере была выявлена на относительно ранних этапах, и работы над проектом прекратили. Когда в 1965 году США провели реалистичное испытания оборудованного ядерным реактором космического аппарата, то обнаружили, что его авария в космосе или атмосфере Земли вызовет радиоактивное загрязнение огромных территорий, масштаб которого будет зависеть исключительно от неподвластной нам погоды.

ЛИФТ В КОСМОС И СОЛНЕЧНЫЙ ПАРУС

Идею создания стационарного подъемника в космос впервые высказал в далеком 1895 году легендарный Константин Циолковский. Понятно, что тогдашние технологии не позволяли воплотить эту идею в жизнь, однако изобретение углеволокна и запуск МКС изменили это. Уже разработаны детальные планы физического соединения летательного аппарата на околоземной орбите со станцией на поверхности Земли. Создание космического лифта потенциально позволит сэкономить огромные средства на доставке грузов на орбиту. Некоторые проекты даже предлагают использовать длиннющий натянутый трос для запуска летательных аппаратов, ведь это позволяет использовать природные силы Земли для ускорения. Несмотря на кажущуюся нереалистичность этой идеи, японская строительная компания "Обаяши" уже объявила о своих планах к 2050 году создать космический лифт.

Еще перспективнее выглядит система так называемого "солнечного паруса". Это устройство, использующее давление солнечного света на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата. В отличие от перечисленных ранее технологий, солнечный парус уже нашел практическое применение в исследовании космоса, хотя и очень ограниченное. Преимуществом солнечного парусника стало бы отсутствие топлива на борту. А недостатком – тот факт, что за пределами Солнечной системы давление солнечного света приближается к нулю, и поэтому разгон солнечного парусника становится проблематичным. Как вариант, рассматривается проект разгона лазерными установками с какого-нибудь астероида. И хоть это похоже больше на фантастику, сейчас это один из самых реалистичных вариантов звездолета.

СВОБОДА МЕЧТАТЕЛЯ

Тем временем, упорный Роджер Шойер не сидит без дела. Под шум критики со всех сторон он основал собственную компанию и продолжает работать над высокоэффективным вечным двигателем, дизайн которого уже запатентовал. В прошлом месяце он представил третье поколение силовой установки EmDrive, которая позволяет не только отправлять сверхсложные и дорогие устройства в космос, но и поднять в воздух небольшой персональный самолето-автомобиль с вертикальным взлетом и посадкой.

Хотя этому проекту недостает работающих прототипов, он наглядно демонстрирует не только возможность приспособить космические технологии к бытовым нуждам, но и силу индивидуальной мысли. Без миллиардных ресурсов и большой профессиональной команды Шойеру, возможно, удалось кардинально изменить представление о мире, открыв новые законы физики. Говоря о его, на первый взгляд, неосуществимом проекте, стоит отметить, что такие привычные современному землянину технологии, как телевидение, авиатранспорт, пересадка внутренних органов и даже централизованное отопление, – в свое время наталкивался на громкую критику. Мир не стоит на месте, а стремительно несется вперед с помощью инженерной мысли и технического прогресса. Поэтому ни у кого не вызывает сомнений сам факт отправки человека на освоение других планет уже в обозримом будущем. А вот, какая именно технология позволит это сделать: микроволновая, фотонная, плазменная, ядерная, магнитная или какая-либо другая, – это предмет дискуссии, которая уже совсем скоро даст свои практические последствия.

Максим Наливайко, Оттава


При цитировании и использовании каких-либо материалов в Интернете открытые для поисковых систем гиперссылки не ниже первого абзаца на «ukrinform.ru» — обязательны. Цитирование и использование материалов в офлайн-медиа, мобильных приложениях, SmartTV возможно только с письменного разрешения "ukrinform.ua". Материалы с маркировкой «Реклама» публикуются на правах рекламы.

© 2015-2017 Укринформ. Все права соблюдены.

Дизайн сайта — Студия «Laconica»
Расширенный поискСпрятать расширенный поиск
За период:
-