Типы космических двигателей: как работают ракеты и что ждёт их в будущем?

Человек - самый распространённый вид на Земле помимо микробов. Дело не в количестве, а в том, что мы повсюду. Мы покорили сушу, океаны и теперь рвёмся в космос. Всего 70 лет ракетостроения привели нас к полётам на Луну и Марс, а впереди ещё много всего интересного! Но на чём же нам лететь в космос?

Можно выделить несколько типов двигателей, которые используются или будут использоваться в космосе.

Топливный

Является одной из первых концепций, устанавливаемых на космические корабли. Для своей работы ему необходимо большое количество сжатого газа, что несомненно тратит множество ресурсов. А потому его использование является самым затратным.

Все работает просто: топливная установка постоянно выбрасывает большое количество сжатого воздуха либо газа в специальное сопло. При этом выделяется тепловая энергия, которая переходит в кинетическую. После отрыва от земли и набора необходимой высоты отработанный блок просто отбрасывается от системы, и корабль летит дальше. Этот процесс подчиняется закону физики о сохранении импульса и является следствием из него. К сожалению, устройство является невыгодным с экономической точки зрения. Но на данный момент это всё, что у нас есть.

Далее пойдут типы двигателей, лишь проходящие тестирование. Возможно, скоро мы увидим их в работе.

Ядерный

Сегодня, существует несколько типов ЯРД. В далеком СССР вопросом разработки устройства были озадачены Курчатов и Келдыш. А благодаря полноценной поддержке к ним на подмогу были подключены десятки исследовательских и конструкторских бюро, со всей страны.

Принцип действия устройства необычайно прост: рабочее тело (водород) попадает в рабочую зону реактора, где и происходит деление атомов радиоактивного элемента, к примеру, урана. Этот процесс сопровождается выделением тепловой энергии, которая благодаря специальной системе передается водороду. Рабочее тело быстро набирает требуемую температу и направляется в специальное сопло. Данный процесс создаёт реактивную тягу, позволяя кораблю лететь в космическом пространстве.

Ионный

Такой двигатель пользуется спросом среди исследователей всего мира. При разогреве плазмы либо ионизированного газа выделяется большое количество энергии, которое после направления в специальное сопло способно поднять космический корабль в космос.

Испытания ионного двигателя на ксеноне. Источник - grin.hq.nasa.gov
Испытания ионного двигателя на ксеноне. Источник - grin.hq.nasa.gov

LISA Pathfinder (ЕКА) начала применять подобные установки в качестве вспомогательных устройств на своих кораблях. Ионный двигатель помогает наилучшим образом регулировать положение корабля в пространстве. Так, Меркурианская миссия стала настоящим испытанием сразу для 4х двигателей, установленных на искусственном спутнике.

Солнечный парус

Такое устройство разрабатывалась еще в СССР и было установлено на «Прогресс М15». Проект носил название «Знамя-2». Принцип действия паруса прост: он способен использовать солнечную энергию в собственных целях, а именно давление солнечного света или лазеров на зеркальную поверхность.

Данный эффект позволяет перемещать космический корабль без двигателя и затрат топлива. В дальнейшем подобная установка поможет сэкономить множество ресурсов, ведь позволяет перемещать корабль в пространстве практически неограниченное количество времени. Единственной проблемой, с которой столкнулись ученые, это слабая тяга, а потому использование опытных образцов ограничивается лабораторными исследованиями. И действительно: чтобы сдвинуть в условиях невесомости корабль весом десятки тонн, потребуется солнечный парус диаметром в пару километров!

Покорение космоса длится не один десяток лет, ведь десятки тысяч ученых работают не покладая рук. Однако большинство разработок так и остаются в лабораториях. Малое финансирование, невозможность перенести полученные результаты в реальные условия или недоработки не дают технологии показать себя. Остаётся лишь ждать и надеяться, что мы всё же сможем вырваться в космос, причём наименее затратным способом.

Понравилась статья? Ставь палец вверх и подписывайся на мой канал - там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, медицина, технологии,изобретения и многое другое! Объясняю сложные вещи просто и понятно :)

Ссылки на источники