Что такое световой двигатель

Несмотря на отмену в первый весенний месяц этого года крупнейшего международного Женевского автосалона, немецкий бренд Volkswagen успел презентовать мировой общественности три версии нового поколения легендарного автомобиля Golf, среди которых значится и «заряженная» версия GTI

В основе нового спортивного хэтчбека в классе Gran Turismo лежит усовершенствованный вариант платформы MBQ с подвеской МакФерсона на передней оси автомобиля и многорычажной подвеской сзади. Привод безальтернативный — только на передние колеса с возможностью электронной блокировки дифференциала XDS. Также есть возможность комплектации шасси адаптивными амортизаторами DCC. Под капотом нового Golf GTI будет располагаться бензиновый двигатель с турбонаддувом TSI объемом 2,0 л (245 л.с. и 370 Нм крутящего момента) в сочетании с 6-ступенчатой механической коробкой передач или 7-диапазонной роботизированной трансмиссией DSG и передним приводом. При данных технических характеристиках новый хэтчбек сможет разгоняться до 100 км/ч примерно за 6 секунд, а максимально возможная скорость движения составит 250 км/ч.

Ключевые изменения в экстерьере Golf GTI сосредоточены в передней части кузова — капот стал рельефнее и существенно расширился, прежняя оптика заменена на светодиодную, при этом обе фары стилистически объединились визуальным рисунком со световой полоской дневного хода и зауженной решеткой радиатора, структура которой напоминает многогранник. В качестве завершающей детали выступает плавно ниспадающая крыша, задняя часть которой была занижена в спортивной традиции GTI. Также агреcсивно спортивный стиль нового Golf подчеркивают массивные воздухозаборники, сдвоенная выхлопная система, тормозные суппорты, выполненные в ярко-красном цвете, и полоска, расположенная над радиаторной решеткой аналогичного оттенка (выполняет исключительно декоративную функцию).

Салон VW Golf GTI оснастят глубокими ковшеобразными сиденьями с развитой боковой поддержкой, при этом в отделке будет использован классический клетчатый орнамент («тартан»). Руль станет трехспицевым и будет выполнен в коже с перфорацией. Необычной деталью станет наконечник ручки передач, форма которого будет напоминать мяч для гольфа. Завершит общую картину опоясывающая амбиентная подсветка и дополняющая ее пульсирующая подсветка, световой ритм которой будет находиться в действии до момента включения двигателя. Также в опционал нового хэтчбека была добавлена кнопка «старт/стоп», виртуальная приборная панель с 10,25-дюймовым экраном и мультимедийный комплекс с 10-дюймовым сенсорным монитором c поддержкой умных помощников We Connect.

Стоимость нового Volkswagen Golf GTI пока так и не была объявлена, прежде всего, это связано с затянувшимся стартом продаж на европейском рынке, который должен был стать отправной точкой реализации хэтчбека. Но есть и радостная новость — на днях Golf GTI восьмой генерации был замечен на московских дорогах — что может говорить о том, что автомобиль в данный момент проходит сертификацию для российского рынка и в ближайшее время появится в дилерских центрах по всей России.

Вопрос ученому: что мешает межзвездным полетам?

Наш читатель Никита Агеев спрашивает: в чем основная проблема межзвездных перелетов? Ответ, как и в прошлый раз, потребует большой статьи, хотя на вопрос можно ответить и единственным символом: c.

Скорость света в вакууме, c, равна примерно тремстам тысячам километров в секунду, и превысить ее невозможно. Следовательно, нельзя и добраться до звезд быстрее, чем за несколько лет (свет идет 4,243 года до Проксимы Центавра, так что космический корабль не сможет прибыть еще быстрее). Если добавить время на разгон и торможение с более-менее приемлемым для человека ускорением, то получится около десяти лет до ближайшей звезды.

В каких условиях лететь?

И этот срок уже существенное препятствие сам по себе, даже если отвлечься от вопроса «как разогнаться до скорости, близкой к скорости света». Сейчас не существует космических кораблей, которые позволяли бы экипажу автономно жить в космосе столько времени — космонавтам постоянно привозят свежие припасы с Земли. Обычно разговор о проблемах межзвездных перелетов начинают с более фундаментальных вопросов, но мы начнем с сугубо прикладных проблем.

Даже спустя полвека после полета Гагарина инженеры не смогли создать для космических кораблей стиральную машину и достаточно практичный душ, а рассчитанные на условия невесомости туалеты ломаются на МКС с завидной регулярностью. Перелет хотя бы к Марсу (22 световые минуты вместо 4 световых лет) уже ставит перед конструкторами сантехники нетривиальную задачу: так что для путешествия к звездам потребуется как минимум изобрести космический унитаз с двадцатилетней гарантией и такую же стиральную машину.

Воду для стирки, мытья и питья тоже придется либо брать с собой, либо использовать повторно. Равно как и воздух, да и еду тоже необходимо либо запасать, либо выращивать на борту. Эксперименты по созданию замкнутой экосистемы на Земле уже проводились, однако их условия все же сильно отличались от космических хотя бы наличием гравитации. Человечество умеет превращать содержимое ночного горшка в чистую питьевую воду, но в данном случае требуется суметь сделать это в невесомости, с абсолютной надежностью и без грузовика расходных материалов: брать к звездам грузовик картриджей для фильтров слишком накладно.

Стирка носков и защита от кишечных инфекций могут показаться слишком банальными, «нефизическими» ограничениями на межзвездные полеты — однако любой опытный путешественник подтвердит, что «мелочи» вроде неудобной обуви или расстройства желудка от незнакомой пищи в автономной экспедиции могут обернуться угрозой для жизни.

Решение даже элементарных бытовых проблем требует столь же серьезной технологической базы, как и разработка принципиально новых космических двигателей. Если на Земле изношенную прокладку в бачке унитаза можно купить в ближайшем магазине за два рубля, то уже на марсианском корабле нужно предусмотреть либо запас всех подобных деталей, либо трехмерный принтер для производства запчастей из универсального пластикового сырья.

В ВМС США в 2013 году всерьез занялись трехмерной печатью после того, как оценили затраты времени и средств на ремонт боевой техники традиционными методами в полевых условиях. Военные рассудили, что напечатать какую-нибудь редкую прокладку для снятого с производства десять лет назад узла вертолета проще, чем заказать деталь со склада на другом материке.

Один из ближайших соратников Королева, Борис Черток, писал в своих мемуарах «Ракеты и люди» о том, что в определенный момент советская космическая программа столкнулась с нехваткой штепсельных контактов. Надежные соединители для многожильных кабелей пришлось разрабатывать отдельно.

Кроме запчастей для техники, еды, воды и воздуха космонавтам потребуется энергия. Энергия будет нужна двигателю и бортовому оборудованию, так что отдельно придется решить проблему с мощным и надежным ее источником. Солнечные батареи не годятся хотя бы по причине удаленности от светил в полете, радиоизотопные генераторы (они питают «Вояджеры» и «Новые горизонты») не дают требуемой для большого пилотируемого корабля мощности, а полноценные ядерные реакторы для космоса до сих пор делать не научились.

Советская программа по созданию спутников с ядерной энергоустановкой была омрачена международным скандалом после падения аппарата «Космос-954» в Канаде, а также рядом отказов с менее драматичными последствиями; аналогичные работы в США свернули еще раньше. Сейчас созданием космической ядерной энергоустановки намерены заняться в Росатоме и Роскосмосе, но это все-таки установки для ближних перелетов, а не многолетнего пути к другой звездной системе.

Возможно, вместо ядерного реактора в будущих межзвездных кораблях найдут применение токамаки. О том, насколько сложно хотя бы правильно определить параметры термоядерной плазмы, в МФТИ этим летом прочитали целую лекцию для всех желающих. Кстати, проект ITER на Земле успешно продвигается: даже те, кто поступил на первый курс, сегодня имеют все шансы приобщиться к работе над первым экспериментальным термоядерным реактором с положительным энергетическим балансом.

На чем лететь?

Для разгона и торможения межзвездного корабля обычные ракетные двигатели не годятся. Знакомые с курсом механики, который читают в МФТИ в первом семестре, могут самостоятельно рассчитать то, сколько топлива потребуется ракете для набора хотя бы ста тысяч километров в секунду. Для тех, кто еще не знаком с уравнением Циолковского, сразу озвучим результат — масса топливных баков получается существенно выше массы Солнечной системы.

Читать еще: Бензопила как двигатель для модели

Уменьшить запас топлива можно за счет повышения скорости, с которой двигатель выбрасывает рабочее тело, газ, плазму или что-то еще, вплоть до пучка элементарных частиц. В настоящее время для перелетов автоматических межпланетных станций в пределах Солнечной системы или для коррекции орбиты геостационарных спутников активно используют плазменные и ионные двигатели, но у них есть ряд других недостатков. В частности, все такие двигатели дают слишком малую тягу, ими пока нельзя придать кораблю ускорение в несколько метров на секунду в квадрате.

Проректор МФТИ Олег Горшков — один из признанных экспертов в области плазменных двигателей. Двигатели серии СПД — производят в ОКБ «Факел», это серийные изделия для коррекции орбиты спутников связи.

В 1950-е годы разрабатывался проект двигателя, который бы использовал импульс ядерного взрыва (проект Orion), но и он далек от того, чтобы стать готовым решением для межзвездных полетов. Еще менее проработан проект двигателя, который использует магнитогидродинамический эффект, то есть разгоняется за счет взаимодействия с межзвездной плазмой. Теоретически, космический корабль мог бы «засасывать» плазму внутрь и выбрасывать ее назад с созданием реактивной тяги, но тут возникает еще одна проблема.

Межзвездная плазма — это прежде всего протоны и ядра гелия, если рассматривать тяжелые частицы. При движении со скоростями порядка сотни тысяч километров в секунду все эти частицы приобретают энергию в мегаэлектронвольты или даже десятки мегаэлектронвольт — столько же, сколько имеют продукты ядерных реакций. Плотность межзвездной среды составляет порядка ста тысяч ионов на кубический метр, а это значит, что за секунду квадратный метр обшивки корабля получит порядка 10 13 протонов с энергиями в десятки МэВ.

Один электронвольт, эВ, ― это та энергия, которую приобретает электрон при пролете от одного электрода до другого с разностью потенциалов в один вольт. Такую энергию имеют кванты света, а кванты ультрафиолета с большей энергией уже способны повредить молекулы ДНК. Излучение или частицы с энергиями в мегаэлектронвольты сопровождает ядерные реакции и, кроме того, само способно их вызывать.

Подобное облучение соответствует поглощенной энергии (в предположении, что вся энергия поглощается обшивкой) в десятки джоулей. Причем эта энергия придет не просто в виде тепла, а может частично уйти на инициацию в материале корабля ядерных реакций с образованием короткоживущих изотопов: проще говоря, обшивка станет радиоактивной.

Часть налетающих протонов и ядер гелия можно отклонять в сторону магнитным полем, от наведенной радиации и вторичного излучения можно защищаться сложной оболочкой из многих слоев, однако эти проблемы тоже пока не имеют решения. Кроме того, принципиальные сложности вида «какой материал в наименьшей степени будет разрушаться при облучении» на стадии обслуживания корабля в полете перейдут в частные проблемы — «как открутить четыре болта на 25 в отсеке с фоном в пятьдесят миллизиверт в час».

Напомним, что при последнем ремонте телескопа «Хаббл» у астронавтов поначалу не получилось открутить четыре болта, которые крепили одну из фотокамер. Посовещавшись с Землей, они заменили ключ с ограничением крутящего момента на обычный и приложили грубую физическую силу. Болты стронулись с места, камеру успешно заменили. Если бы прикипевший болт при этом сорвали, вторая экспедиция обошлась бы в полмиллиарда долларов США. Или вовсе бы не состоялась.

Нет ли обходных путей?

В научной фантастике (часто более фантастической, чем научной) межзвездные перелеты совершаются через «подпространственные туннели». Формально, уравнения Эйнштейна, описывающие геометрию пространства-времени в зависимости от распределенных в этом пространстве-времени массы и энергии, действительно допускают нечто подобное — вот только предполагаемые затраты энергии удручают еще больше, чем оценки количества ракетного топлива для полета к Проксиме Центавра. Мало того, что энергии нужно очень много, так еще и плотность энергии должна быть отрицательной.

Вопрос о том, нельзя ли создать стабильную, большую и энергетически возможную «кротовую нору» — привязан к фундаментальным вопросам об устройстве Вселенной в целом. Одной из нерешенных физических проблем является отсутствие гравитации в так называемой Стандартной модели — теории, описывающей поведение элементарных частиц и три из четырех фундаментальных физических взаимодействий. Абсолютное большинство физиков довольно скептически относится к тому, что в квантовой теории гравитации найдется место для межзвездных «прыжков через гиперпространство», но, строго говоря, попробовать поискать обходной путь для полетов к звездам никто не запрещает.

KIA представляет новый седан К5 для глобального рынка

Сеул, 17 декабря 2019 г. – Новый K5 – эволюционный шаг в истории самого популярного в модельном ряду KIA седана, предназначенного для продажи на различных мировых рынках (в России модель текущего поколения известна как KIA Optima). Автомобиль получил силуэт фастбека, его потрясающий облик великолепно гармонирует с ориентированным на водителя салоном.

KIA K5 не просто демонстрирует новое направление развития дизайна бренда. Впервые в истории KIA модель этого класса будет предлагаться с системой постоянного полного привода – она будет доступна наравне с привычным вариантом привода на передние колеса. Под капотом разместятся новые бензиновые двигатели, использующие технологии Smartstream и агрегатирующиеся с новой 8-ступенчатой роботизированной трансмиссией с двумя сцеплениями и «мокрым» картером.

Высокое качество исполнения салона, высокотехнологичные системы безопасности и обновленное шасси – все это делает новый К5 более комфортным, уверенным на ходу, интересным в управлении, чем когда-либо прежде.

Руководитель продуктового подразделения KIA Motors Томас Шемера (Thomas Schemera) представляет новинку: «К5 не просто будет играть ведущую роль в усилении позиций KIA на мировом рынке седанов. Прошло почти десятилетие с тех пор, как его давний предшественник изменил правила игры в своем сегменте. И теперь новый К5 – должен стать констатацией того факта, что наш бренд окончательно превратился в создателя автомобилей мирового уровня, автомобилей, которые желанны!».

Спортивный и изящный: новый седан К5 с силуэтом фастбека

K5 представляет новое направление развития «дизайнерского языка» бренда и отличается силуэтом фастбека – это решение используется впервые для седанов KIA бизнес-класса. Новый К5 стал автомобилем с одним из наиболее спортивных и изящных силуэтов за всю историю марки.

Основным элементом дизайна передней части нового седана стала «эволюция» фирменной радиаторной решетки KIA в стилистике «улыбка тигра» (tiger nose). Теперь в поверхность решетки интегрированы и основные светодиодные фары. Дневные ходовые огни получили оригинальный дизайн в стиле росчерков кардиограммы – такое «сердцебиение» выражает тот более эмоциональный дух автомобилей KIA, проводником которого должна стать новая модель.

Высота седана стала меньше на 20 мм (она теперь составляет 1 445 мм), габаритная длина увеличилась на 50 мм (до 4 905 мм), ширина не изменилась – 1860 мм. Колесная база также стала больше на 45 мм и составляет 2850 мм. Новый К5 – самый длинный, широкий и приземистый за всю историю модели. Изменилось и его поведение на дороге: седан стал более стабилен, а характер его управляемости – увлекательнее и интереснее для водителя.

Изменилась и «световая подпись» автомобиля – светодиодная полоса задних дневных ходовых огней протянулась по всей ширине задней части седана.

Более просторный салон с ориентированной на водителя архитектурой

Интерьер нового К5 отличается элегантным дизайном, имеет не подверженную влиянию времени лаконичную архитектуру. Он обеспечивает водителю и пассажирам возможность почувствовать себя в поездке спокойно и расслабленно. При этом интерьер нового седана выглядит достаточно футуристично. Он ориентирован на водителя, материалы отделки приятны на ощупь, а ширина салона, подчеркнутая горизонтальным симметричным зонированием, обеспечивает ощущение простора и гармонии.

Читать еще: Что такое коэффициент перегрузки двигателя

Очертания широкой передней панели обусловлены интеграцией в нее информационно-развлекательных систем KIA. Это тоже пример нового поколения языка дизайна бренда – в дальнейшем такой стиль будет распространен и на остальной модельный ряд. В ряде версий мультимедийный дисплей с диагональю 10,25 дюйма расположен рядом с 12,3-дюймовым экраном новой цифровой панели приборов. В этом случае вся информация в цифровом виде удобно располагается перед глазами водителя лишь немного ниже направления его взгляда на дорогу перед автомобилем.

В зависимости от конкретного рынка для салона К5 могут предлагаться различные варианты цветовых сочетаний отделки – в однотонном или двухцветном исполнении, тканевые, из искусственной или натуральной кожи. В отделке передней панели – также в зависимости от конкретной комплектации – использованы элементы и поверхности с эффектом металла или натурального дерева, создающие более изысканную атмосферу.

Бензиновые двигатели Smartstream, новые трансмиссии и система полного привода

Для нового К5 будет предлагаться широкая гамма двигателей семейства Smartstream. Также, впервые в истории модели, доступна система полного привода. Силовые агрегаты нового К5 обеспечивают большую уверенность, более высокую степень эффективности и более выверенную работу, чем когда-либо в истории модели.

Система полного привода позволит клиентам оценить улучшенные динамические качества автомобиля в условиях плохого сцепления с покрытием. В зависимости от действий водителя и дорожных условий система передает часть тяги на задние колеса, но в стандартном варианте К5 сохраняет привычные для этой модели качества переднеприводного автомобиля.

Для К5 подготовлена широкая линейка бензиновых двигателей:

• Smartstream с рабочим объемом 1,6 л, оснащенный системой непосредственного впрыска топлива и турбонаддувом (T-GDI). В этом двигателе технология постоянного изменения фаз клапанов газораспределительного механизма – CVVD (Continuously Variable Valve Duration). Такое решение позволяет улучшить мощностные показатели на низких и средних оборотах двигателя. Максимальная мощность двигателя 1,6 T-GDI составляет 180 л.с., а максимальный крутящий момент 265 Нм. • 2-литровый с распределенным впрыском MPI (152 л.с., 192 Нм) • 2-литровый с системой регулировки высоты подъема клапанов CVVL (160 л.с., 196 Нм) или 2,5-литровый с непосредственным впрыском топлива GDi (194 л.с., 246 Нм). • 2,5-литровый мотор с турбонаддувом мощностью 290 л. с., и крутящим моментом 422 Нм. Двигатель оснащается двойной системой впрыска: на малых оборотах используется распределенный впрыск MPI, на высоких задействуется система непосредственного впрыска GDI, а в промежуточных режимах обе эти системы работают в комбинированном режиме. • Для седана также будет предложены гибридные силовые установки.

Все двигатели в стандартном исполнении агрегатируются с 6- или 8-ступенчатой автоматической трансмиссией. Двигатель 2,5 T-GDI работает в паре с трансмиссией 8DCT.

Передовые возможности доступа в информационные сети и информационно-развлекательные функции

Пакет самых передовых функций безопасности, доступа в информационные сети и информационно-развлекательных возможностей, который предлагается для KIA K5, делает новый седан одним из самых высокотехнологичных, хорошо оснащенных автомобилей в своем сегменте. Доступные для выбора опции избавляют процесс вождения автомобиля от излишнего стресса, делая его максимально простым и удобным.

Новый K5 может также комплектоваться 8-дюймовым проекционным дисплеем: в этом случае наиболее важная информация о движении проецируется на небольшую стеклянную панель, находящуюся непосредственно в поле зрения водителя. На проекционный дисплей может выводиться такая информация, как сигналы разнообразных систем помощи водителю, скорость движения, пошаговые инструкции навигации.

KIA K5 может быть оснащен мощной системой объемного звучания BOSE® с двенадцатью динамиками. Эта система обеспечивает высочайшее качество звучания, полное погружение находящихся в салоне людей в звуковую картину. Также на ряде рынков будет доступна новая функция «Звуки природы» (Sound of Nature), позволяющая создавать в салоне звуковой пейзаж, используя ряд естественных природных звуков, что обеспечивает дополнительную возможность отдохнуть и расслабиться.

Высокотехнологичные системы помощи водителю и новый Ассистент дистанционной парковки (Remote Smart Parking Assist)

Для нового KIA K5 предусмотрен широкий набор функций и систем пассивной и активной безопасности, систем помощи водителю. Все они в любой поездке обеспечивают высокий уровень защиты как водителя и пассажиров, так и других участников дорожного движения. Системы разрабатываемого KIA комплекса ADAS (Advanced Driver Assistance Systems – Высокотехнологичные системы помощи водителю) помогают снизить множество различных рисков и существенно снижают уровень стресса во время движения.

В зависимости от конкретного рынка и комплектации автомобиля, для нового К5 могут быть предложены различные наборы систем комплекса ADAS. В частности, доступны: ассистент предотвращения фронтальных столкновений (FCA), система мониторинга слепых зон (BVM) с системой кругового обзора (SVM) и ассистентом предотвращения столкновений с объектами в слепых зонах (BVA), интеллектуальный круиз-контроль (SCC) или интеллектуальный круиз-контроль с использованием информации от навигационной системы (NSCC), ассистент поддержания движения в полосе (LFA), ассистент движения по автомагистрали (HDA) и система контроля внимания водителя (DAW). Помимо всех перечисленных систем, для К5 предлагается система мониторинга пространства позади автомобиля (RVM) и ассистент предотвращения столкновений с поперечно движущимися транспортными средствами при движении задним ходом (RCCA).

Также новый К5 станет первым автомобилем KIA, который может быть оснащен еще одной новейшей разработкой компании – интеллектуальным ассистентом дистанционной парковки RSPA (Remote Smart Parking Assist). Эта система позволяет водителю ставить автомобиль на параллельную парковку в автономном режиме, используя движение вперед или назад, и дистанционно управляя им с кнопки на ключе. Ассистент разработан для облегчения выхода из автомобиля или посадки в него в узких парковочных местах, либо в том случае, если другой водитель запарковал свой автомобиль слишком близко, перекрыв доступ к какой-либо из дверей.

В Южной Корее всего за три дня, после объявления цен, было собрано более 10 000 предзаказов. Продажи нового KIA K5 на большинстве экспортных рынков начнутся в первом полугодии 2020 года. Информация в данном релизе относится к «глобальному» исполнению автомобиля. Более подробная информация о российской версии будет представлена ближе к дате начала продаж.

Без варп-двигателя и кротовых нор: как правильно летать в космос

Космос — не только последний, но и самый опасный рубеж. Это самая экстремальная из возможных сред, но именно через нее лежит путь к новым мирам. Чтобы добраться до них, человеку придется изобрести новые двигатели, научиться выдерживать радиацию, не умереть от случайной царапины и не сойти с ума. Возможно ли это?

С доставкой на дом

При путешествии к экзопланетам (космическим телам вне Солнечной системы) главной проблемой для современных исследователей — и живых, и автоматов — станут не неизведанные условия объектов исследования, а само время, необходимое для такого предприятия. NASA выделило основные проблемы, которые возникнут в связи с тем, что при самом оптимальном развитии технических средств путешествие займет годы.

Сейчас действие основных двигателей основано на химических процессах: топливо и окислитель сгорают, образуя горячий газ. Благодаря нагреву выхлопные газы с высокой скоростью истекают из сопла ракеты, толкая ракету в противоположную сторону. Увы, такие двигатели оставляют человеку мало пространства для маневра, так как скорость истечения газов ограничена температурой сгорания. Даже теоретически путешествие к звездам на двигателях с химической тягой при существующем уровне технологий нереально. Так, самый удаленный от Земли аппарат — Voyager-1, который был запущен в 1977 году, — за 40 лет преодолел свыше 21 млрд км. Это, без преувеличения, астрономическая цифра, но даже при таком положении дел Voyager-1 достигнет звезды AC +79 3888 (17 световых лет от Солнца), по направлению к которой он летит cо скоростью около 62 000 км/ч, лишь через 40 000 лет.

Читать еще: Шум двигателя опель как дизельный

Современные космические зонды способны развивать и более высокую скорость. Например, искусственный спутник Юпитера Juno способен достичь примерно 250 000 км/ч, а недавно запущенный к Солнцу аппарат Parker Solar Probe разгонится до 692 000 км/ч. Но в указанных проектах высокая скорость достигается в том числе за счет гравитационных маневров: зонд проходит вблизи планеты, и она увлекает его «с собой», разгоняя до своей орбитальной скорости. Это удобно в пределах нашей системы, но недостаточно для быстрого путешествия к звездам: за пределами Солнечной системы не будет объектов для гравитационного маневра. Кроме того, чем дальше от звезды планета, тем медленнее она движется.

Одно из возможных решений проблемы — ионный двигатель. Принцип его работы базируется на создании реактивной тяги на основе ионизированного газа: от молекул отрывают электроны, и полученные заряженные ионы разгоняют в электрическом поле. Таким образом удается достичь более высоких скоростей истечения вещества из сопел, кроме того, такой подход более энергоэффективен (меньше топлива тратится на разгон). В результате ионные двигатели теоретически позволяют добиться небывалых скоростей: по подсчетам исследователей, до Марса можно добраться всего за 39 дней вместо семи месяцев, которые в общей сложности затратит на путь к Красной планете модуль InSight, который должен совершить посадку на Марсе в ноябре этого года. К сожалению, существующие ионные двигатели слишком маломощные и могут применяться только для коррекции орбиты.

В России проектом ядерного двигателя для космонавтики занимается госкорпорация «Росатом», подробности не раскрываются

Более радикальным подходом, как минимум для колонизации Солнечной системы, могут стать ядерные ракетные двигатели. Ядерный источник греется за счет распада радиоактивного вещества, нагревая рабочее тело, которое может истекать с гораздо большей скоростью, чем получающееся в результате горения топлива и окислителя в химическом двигателе. Этот подход пытались применить еще в начале космической эры, во времена холодной войны. Однако до сих пор их применение сдерживается двумя факторами. Нежелательно закидывать на орбиту большое количество радиоактивных веществ: как показывает практика, иногда оно может свалиться обратно. Кроме того, такой двигатель требует серьезного охлаждения, а в космосе тепло отдать можно только излучением, которое уносит энергию относительно медленно, что ограничивает мощность ядерных двигателей. Слабые же ядерные двигатели проще заменить менее опасными для Земли ионными двигателями или более привычными реактивными движками на химическом топливе.

Используя современные материалы и технологии, сейчас разные страны пытаются разработать более мощные модели ядерных и ионных двигателей. Потенциально они позволят в течение нескольких месяцев добираться до Сатурна (у миссии Cassini этот путь занял семь лет). Сегодня разработки ядерных двигателей ведутся, к примеру, в США: в 2017 году NASA и компания BWXT Nuclear Energy заключили контракт на разработку двигателя. В России проектом ядерного двигателя для космонавтики занимается госкорпорация «Росатом», подробности не раскрываются.

Опасная среда

Даже при наличии двигателей, позволяющих за считаные месяцы или годы достичь дальних планет или даже звезд, вопрос безопасности экипажа такого корабля остается открытым. И главной угрозой станут не инопланетяне или астероиды, а радиация. Ионизирующее излучение может повредить ДНК, вызвать проблемы в работе практически всех систем организма и свести на нет любое, даже самое продуманное космическое предприятие с участием человека.

Если говорить о более доступном на сегодняшний день варианте (полете к Марсу), то именно радиация становится одной из главных проблем, с которой предстоит столкнуться космонавтам. Если на Земле человек защищен атмосферой и магнитным полем планеты, то уже на МКС космонавты облучаются в десятки раз сильнее. Полет на Красную планету при нынешнем уровне развития технологий займет около 7 месяцев. К этому необходимо добавить время, проведенное на Марсе, у которого нет защитного магнитного поля и плотной земной атмосферы, а также надо учесть дорогу назад. Суммируя все риски, только радиационная угроза может сделать билет на четвертую от Солнца планету смертельным. Поэтому, например, разрабатываемый компанией Lockheed Martin аппарат Orion будет оборудован специальным защищенным убежищем на случай чрезмерной солнечной активности и большого выброса радиоактивных частиц. Отметим, что подобное решение используется сейчас на МКС.

С древних времен вулканической активности на Луне и Марсе могли остаться многокилометровые тоннели шириной до 1 км.

Если речь идет о планетарной экспансии, то для этого ученые предлагают в будущем применять магнитные щиты или терраформирование. Есть бюджетный вариант: итальянские исследователи предложили концепт заселения так называемых лавовых трубок — каналов в толще планеты, образующихся при неравномерном остывании лавы. Радиация от космического пространства в них будет минимальна, так как ее ослабят верхние слои Марса. В этом случае также не страшны бури и прочие угрозы на планетах, обладающих атмосферой.

Предполагается, что с древних времен вулканической активности на Луне и Марсе могли остаться многокилометровые тоннели шириной до 1 км, во тьме которых вполне могла бы начаться история колонизации небесных тел человеком.

Кроме радиации, человеку предстоит решить еще множество проблем: обеспечить бесперебойное и надежное поступление кислорода, решить вопрос с питанием, научиться уживаться с одними и теми же людьми на протяжении долгого времени и т. д. Стоит ли говорить о том, что во время условной миссии даже к ближайшим планетам космонавтам придется самостоятельно решать медицинские проблемы, например удаление аппендицита? На данный момент все отправляющиеся в космос проходят многочисленные тесты, но застраховаться от всего попросту невозможно. Как указали исследователи, команда из шести человек во время 900-дневного вояжа к Марсу почти неминуемо столкнется как минимум с одним случаем, когда одному из членов экипажа потребуется срочная помощь. Некоторую надежду дает российско-европейский эксперимент «Марс-500», в ходе которого экипаж из шести человек в замкнутом помещении на Земле удачно прожил «в полете» 520 дней, справляясь с психологическими и медицинскими задачами.

Дорогой космос

Финансирование — основа космических проектов, и подавляющее большинство нереализованных космических проектов потерпели неудачу именно на этом этапе. Даже полностью автоматизированные проекты, как, например, марсоход Curiosity, стоят миллиарды долларов. Полет же человека на Марс оценивается в разы дороже.

Даже проекты, где нет необходимости продумывать системы жизнеобеспечения для людей, зачастую сталкиваются с проблемами финансирования из-за высокой стоимости технологий. Например, стоимость орбитального телескопа Джеймса Уэбба уже превысила $9 млрд, а вывести его в космос планировалось еще 10 лет назад. Если же говорить о цене пилотируемых миссий, то самым ярким примером стал проект Международной космической станции. Она оценивается в $150 млрд и является одним из самых дорогих инженерных сооружений мира.

Более того, финансирование одного проекта само по себе не обеспечивает его успех. Подобные проекты требуют как развитой научной базы, так и производств и инфраструктуры, способной обеспечить поддержание станции. На это одни только США тратят $3 млрд ежегодно.

По расчетам NASA, затраты на разработку, подготовку и осуществление миссии к Марсу в течение 30 лет могут превысить $450 млрд. По некоторым оценкам полная стоимость проекта составит $1,5 трлн! Фантастическая сумма на фоне бюджета американского аэрокосмического агентства, который составляет в среднем около $20 млрд ежегодно. Даже весь объем современного рынка космических услуг и технологий достигает $350 млрд. Так что стоимость экспедиции — ничуть не меньшая проблема, чем космическая радиация.