A máscara nunca sonhou: motores que conquistarão a galáxia

Nova era - motores antigos

Mesmo que descartemos os ideais romântico-utópicos dos anos 60, sugerindo a conquista da Via Láctea pelo homem, ainda percebemos o "abrandamento" do ritmo do progresso moderno no contexto da indústria de foguetes e espaciais do século passado. Seu principal motivo é simples: tanto a União Soviética quanto os Estados Unidos queriam provar um ao outro, assim como a si mesmos, que são melhores do que são. Essa corrida foi paga em centenas de bilhões de dólares (pela taxa atual). A humanidade se destacou por seu tempo технологии, que ainda agora, mais de meio século após o seu desenvolvimento, permite-nos sentir-nos confiantes no quadro das tarefas práticas que temos pela frente. Um exemplo: para os mísseis russos Soyuz utilizam-se o motor de foguete RD-107, desenvolvido nos anos 50 (o foguete em si, para ser franco, é também uma versão do R-7 balístico, criado na mesma época).



Os americanos estão trabalhando ativamente em motores de metano que têm várias características de desempenho, mas têm as mesmas limitações dos projetos antigos que usam um esquema de querosene / oxigênio líquido. Grosso modo, os motores de foguetes químicos alcançaram o auge da evolução de muitas maneiras, mas conceitualmente, eles chegaram a um beco sem saída. Para obter uma maior aceleração, é necessário aumentar a taxa de fluxo da corrente de jato, que é limitada pela energia da reação de oxidação, ou aumentar a massa do combustível queimado, o que, novamente, levará a um aumento na massa de todo o complexo. Esse tipo de contradição é total. Felizmente, isso dificilmente impede o lançamento de satélites de comunicações comerciais em órbita. Mas a colonização de planetas distantes é outra questão.


Motor de foguete nuclear

Elon Musk, promovendo o novo motor de metano Raptor, propõe a criação de muitos postos de abastecimento de espaço para navios BFR no futuro. No entanto, os cientistas já apresentaram outras opções interessantes. Entre as idéias mais realistas está um motor de foguete nuclear. Os prós são óbvios. Tal motor pode fornecer as características exigidas para voos de longa distância, e o combustível necessário para isso será medido não em dezenas e centenas de toneladas, como agora, mas em dezenas e centenas de quilogramas.


A energia que será liberada durante a decadência radioativa de núcleos pesados ​​aquecerá o fluido de trabalho - então o esquema familiar de propulsão a jato entra em ação. Em geral, de todos os motores de foguete promissores que não usam "química", os motores nucleares / termonucleares são a opção mais ponderada e realista. Segundo os cientistas, eles permitirão chegar a Plutão em dois meses e voltar em quatro: nesse caso, terão de ser gastas 75 toneladas de combustível. Alcançar Alfa Centauri poderia teoricamente levar doze anos. A principal desvantagem de um motor nuclear é o alto risco de radiação. Devo dizer que a preocupação moderna com o meio ambiente claramente não acrescenta as chances de seu aparecimento precoce.

Motor de íons

Um motor iônico é um tipo de motor de foguete elétrico, cujo princípio de operação é baseado na criação de propulsão a jato baseada em gás ionizado acelerado a altas velocidades em um campo elétrico. Chamar o motor iônico de "promissor" não seria muito correto. Ele já detém o recorde de aceleração não gravitacional de uma espaçonave no espaço. Ao mesmo tempo, a estação experimental Deep Space 1 aumentou sua velocidade (a massa do dispositivo era de 370 kg) em 4,3 km / s, tendo gasto 74 kg de xenônio. Esse recorde foi batido pela Dawn em 2010, enquanto no outono de 2016 conseguiu ganhar uma velocidade de 11,1 km / s. Agora, por falar nisso, a Artemis iônica é a empresa do aparato Dawn, e então LISA se juntará a eles.


O conceito definitivamente tem futuro. As desvantagens dos motores de foguetes de íons também são bem conhecidas. O principal é o empuxo extremamente fraco, atingindo no máximo 100 millinewtons. No nível atual de desenvolvimento de tecnologia, é impossível lançar da Terra usando esse motor. Por outro lado, estima-se que no espaço, desde que o motor iônico funcione por muito tempo, a espaçonave pode ser acelerada a velocidades muito decentes. No mínimo, tal dispositivo pode ser usado para corrigir o curso.

Antimatéria

Um motor promissor que usa antimatéria parece ser muito mais revolucionário. Como você sabe, quando antipartículas e partículas de matéria comum se encontram, ocorre a aniquilação com a liberação de energia colossal. Um quilograma de antimatéria e um quilograma de matéria podem liberar 43 megatons de energia em equivalente TNT, o que é comparável à explosão do czar bomba termonuclear soviético. Dizem que um voo para Marte com esse motor levaria cerca de um mês. E ali e para as estrelas mais próximas, talvez, ele tivesse vindo.


Há, infelizmente, um "mas". A antimatéria é a substância mais cara do planeta - segundo estimativas da NASA para 2006, a produção de um miligrama de pósitrons (a antipartícula de um elétron) custou cerca de 25 milhões de dólares americanos. Levando em consideração a tendência atual de redução dos custos de lançamento de foguetes, o conceito parece utópico. Felizmente, a ciência não pára. Talvez, no futuro, haja chances de colocar esse motor em prática.

Emdrive

O convidado mais estranho e mais estranho da nossa lista é o agora amplamente conhecido EmDrive. Se alguém se esqueceu, lembremo-nos de que é uma configuração experimental que intrigou muitos cientistas em todo o mundo. De acordo com o ponto de vista dos criadores, o motor cria empuxo, embora não devesse, de acordo com as leis da física. O dispositivo consiste em um magnetron e um ressonador. O magnetron gera microondas, a energia de suas oscilações é acumulada em um ressonador de alta qualidade e, segundo os autores, uma onda estacionária de oscilações eletromagnéticas em um ressonador fechado serve como fonte de impulso. O problema é que a ausência de um fluido de trabalho consumível neste motor, aparentemente, vai contra a lei da conservação do momento.

Em geral, o efeito obtido é insignificante e muitos cientistas o associam a erros cometidos na pesquisa ou erros francamente grosseiros nos cálculos. Um dos estudos mais recentes dos alemães afirma que o impulso dentro do EmDrive se deve à interação entre o campo magnético dos cabos, o amplificador e os campos magnéticos do planeta. Nublado, mas ainda uma explicação.


Em geral, nada ameaça a hegemonia dos motores de foguetes químicos nesta fase. Como já observamos, eles se adaptam bem às realidades atuais e atendem a todos os requisitos da indústria espacial e de foguetes. Bem, voos para outros planetas, e ainda mais para outros sistemas planetários, estão associados não apenas ao problema de novos motores, mas também a uma lista inteira de outras questões que ainda precisam ser resolvidas.