Компания General Galactic, одним из основателей которой является бывший инженер SpaceX, планирует провести испытания своего топлива на водной основе этой осенью. В случае успеха это может положить начало новой эре космических путешествий. Но это лишь предположение. 
Фотография: Предоставлено SpaceX Сохранить эту историю Сохранить эту историю
В основе наших долгосрочных космических программ лежит эта условная формулировка, это предположение, этакая ерунда. Если мы сможем вернуть астронавтов на Луну, мы найдем там лед. И если мы найдем этот лед в достаточном количестве, мы расщепим его на водород и кислород, и так далее, мы будем использовать это топливо для полетов вглубь Солнечной системы, возможно, даже на Марс. А если мы доберемся до Марса, мы найдем еще больше льда на Красной планете. Мы будем добывать его, соединять с углекислым газом в атмосфере, и так далее, мы будем использовать это для возвращения астронавтов.
Эта идея существует со времен программы «Аполлон» и в последние годы активно продвигается такими людьми, как бывший администратор НАСА Билл Нельсон и глава SpaceX Илон Маск. Но вот в чем дело: никому еще не удавалось успешно превратить воду в ракетное топливо, по крайней мере, для космического корабля значительных размеров. Стартап General Galactic, возглавляемый парой инженеров в возрасте около двадцати лет, стремится стать первым.
Этой осенью компания General Galactic планирует запустить на орбиту спутник весом 1100 фунтов, используя воду в качестве единственного топлива. Если это сработает, это не только может начать решать проблему «бла-бла-бла», но и сделать американские спутники более маневренными в условиях растущей вероятности конфликта в космосе.
«Все хотят построить базу на Луне, на Марсе или где-нибудь еще. Кто будет за это платить? Как это будет работать на практике?» — спрашивает Хейлен Мэттисон, генеральный директор General Galactic. «Наша цель — построить заправочную станцию на Марсе, — добавляет он, — а также в конечном итоге создать сеть заправок» между этими планетами.
По крайней мере, это очень, очень долгосрочный план. Для начала, Мэттисон, бывший инженер SpaceX, и его технический директор Люк Нейзе, ветеран Varda Space, приобрели место на запуске ракеты Falcon 9. Запуск запланирован на октябрь или на более позднюю осень.
Если упростить, то в космических аппаратах можно использовать два основных типа двигателей. Можно взять топливо, например, жидкий метан, смешать его с окислителем и сжечь. Это называется химической двигательной установкой, и каждая большая ракета, которую вы когда-либо видели, использует тот или иной вариант этого метода, потому что он обеспечивает большую тягу, пусть и не очень эффективную.
Или можно взять газ, например, ксенон, электризовать его и выпустить из космического аппарата либо в виде ионизированного газа, либо в виде плазмы. Это называется электрической двигательной установкой — опять же, я сильно упрощаю. И «тяга очень, очень низкая. Люди в шутку называют это «взрывом в космосе», — говорит Мэттисон. — Но она длится вечно. Эффективность просто невероятная». Достаточное количество таких «взрывов» со временем может быть весьма эффективным. Электрическая двигательная установка используется для поддержания спутников на правильной орбите и для питания космических зондов, таких как Dawn, который НАСА отправило для исследования пояса астероидов.
Вода не идеальна ни для электрической, ни для химической двигательной установки. Но она может оказаться вполне подходящей для обеих. В отличие, скажем, от жидкого метана, вам не нужно беспокоиться о том, что вода случайно взорвет ваш космический аппарат, о его охлаждении до -260 градусов по Фаренгейту или о том, что она испарится, когда ваш спутник будет обращен к Солнцу.
Компания General Galactic планирует продемонстрировать два метода во время своей миссии «Тринити». Для химической двигательной установки будет использоваться электролиз для расщепления воды на водород и кислород, а затем водород будет сжигаться с кислородом в качестве окислителя. Для электрической двигательной установки — она называется «двигателем Холла» — вода будет расщепляться, а затем будет подаваться достаточное количество электрической энергии, чтобы кислород превратился в плазму. После этого с помощью магнитного поля будет формироваться плазма и выбрасываться наружу.
Идея состоит в том, чтобы показать, что «мы можем обеспечить как эффективный маневр в течение длительного времени, так и необходимость быстро добраться до места назначения или оперативно отреагировать на драматическое событие в орбитальной среде», — говорит Низе, технический директор General Galactic. «Иногда в космосе требуется нечто большее, чем просто внезапная вспышка».
Например, китайские и российские спутники все чаще пролетают в непосредственной близости от американских. Поиск способов быстрого отхода от этих соперников — это то, что чрезвычайно интересует Космические силы США и другие организации.
Мэттисон говорит, что надеется «увеличить показатель Delta-V в пять или десять раз», используя терминологию, обозначающую общее изменение скорости и направления движения космического аппарата с течением времени.
Мэттисон и Нисе познакомились в аспирантуре Стэнфорда и начали разрабатывать идею использования топлива на водной основе. Они увлеклись этой идеей и основали свою компанию, даже работая на таких людей, как Маск. Они собирали научные статьи и обзванивали всех, кто работал над аналогичными системами. «Затем мы используем программное обеспечение для моделирования. Мы запускаем уравнения. Мы написали много скриптов на Python, просто рассматривая различные сценарии миссий», — говорит Мэттисон. В конце концов, они пришли к выводу: «Это довольно необычно. Это довольно захватывающе». И тогда мы поняли, что у нас есть что-то, во что стоит вкладывать реальные деньги».
На данный момент Мэттисону и Нисе удалось привлечь 10 миллионов долларов венчурного капитала — относительно небольшая сумма для аэрокосмического сектора, но более чем достаточная для этой миссии.
Конечно, есть причины, по которым это никогда раньше не делалось. Ионизированный кислород взаимодействует со всем, потенциально вызывая коррозию электрической двигательной системы. «С этим элементом непросто работать», — говорит Райан Конверсано, бывший технолог Лаборатории реактивного движения, который сейчас работает консультантом в General Galactic. «Это делает выбор материалов и проектирование устройства или устройств очень и очень сложной задачей».
Что касается химической двигательной установки, то неясно, будет ли она достаточно конкурентоспособной по сравнению с более традиционными, учитывая дополнительную массу, создаваемую системой электролиза.
«Это мог бы быть довольно остроумный способ придать тягу небольшому спутнику», — говорит Марк Льюис, генеральный директор Института прикладных исследований Университета Пердью и бывший главный научный сотрудник ВВС США. «Но есть много вопросов типа „а что если“».
Однако Льюис считает, что это определенно стоит попробовать. Если General Galactic сможет оправдать или превзойти ожидания от этой первой попытки, это может стать ответом на те самые вопросы, которые лежат в основе будущих миссий на Луну и за ее пределы.
Источник: www.wired.com
