La máscara con la que nunca soñó: motores que conquistarán la galaxia

Nueva era - motores viejos

Incluso si descartamos los ideales románticos-utópicos de los años 60, que implican la conquista de la Vía Láctea por parte del hombre, el "hundimiento" de los ritmos del progreso moderno en el contexto de la industria espacial y de cohetes del siglo pasado aún se nota. Su principal razón es simple: tanto la Unión Soviética como los Estados Unidos querían demostrarse mutuamente, así como a sí mismos, que son mejores de lo que son. Esta carrera se pagó en cientos de miles de millones de dólares (al tipo actual). La humanidad se destacó por su tiempo de la tecnología, que incluso ahora, más de medio siglo después de su desarrollo, nos permiten sentirnos seguros en el marco de las tareas prácticas a las que nos enfrentamos. Un ejemplo: para los misiles rusos Soyuz, utilizan el motor del cohete principal RD-107, desarrollado en los años 50 (el propio cohete, para ser franco, también es una versión del R-7 balístico, creado al mismo tiempo).



Los estadounidenses están trabajando activamente en motores de metano que tienen una serie de características de rendimiento, pero tienen las mismas limitaciones que los diseños antiguos que utilizan un esquema de combustible de queroseno / oxígeno líquido. Para decirlo sin rodeos, los motores de cohetes químicos han alcanzado el pináculo de la evolución de muchas maneras, pero conceptualmente han llegado a un callejón sin salida. Para obtener una mayor aceleración, es necesario aumentar el caudal de la corriente en chorro, que está limitado por la energía de la reacción de oxidación, o aumentar la masa de combustible quemado, lo que, nuevamente, conducirá a un aumento en la masa de todo el complejo. Este tipo de contradicción es total. Afortunadamente, esto apenas obstaculiza el lanzamiento de satélites de comunicaciones comerciales a la órbita. Pero la colonización de planetas distantes es otro asunto.


Motor de cohete nuclear

Elon Musk, promocionando el nuevo motor de metano Raptor, propone crear muchas estaciones de servicio espaciales para barcos BFR en el futuro. Sin embargo, los científicos han presentado anteriormente otras opciones interesantes. Entre las ideas más realistas se encuentra un motor de cohete nuclear. Los pros son obvios. Tal motor puede proporcionar las características requeridas para vuelos de larga distancia, y el combustible requerido para ello no se medirá en decenas y cientos de toneladas, como ahora, sino en decenas y cientos de kilogramos.


La energía que se liberará durante la desintegración radiactiva de los núcleos pesados ​​calentará el fluido de trabajo; entonces entra en juego el esquema familiar de propulsión a chorro. En general, de todos los motores cohete prometedores que no utilizan la "química", los motores nucleares / termonucleares son la opción más reflexiva y realista. Según los científicos, harán posible llegar a Plutón en dos meses y regresar en cuatro: habrá que gastar 75 toneladas de combustible. Teóricamente, llegar a Alfa Centauri podría llevar doce años. La principal desventaja de un motor nuclear es el alto riesgo de radiación. Debo decir que la preocupación moderna por el medio ambiente claramente no agrega las posibilidades de su aparición temprana.

Motor de iones

Un motor iónico es un tipo de motor de cohete eléctrico, cuyo principio de funcionamiento se basa en la creación de un empuje de chorro basado en gas ionizado acelerado a altas velocidades en un campo eléctrico. Llamar al motor de iones "prometedor" no sería muy correcto. Él ya tiene el récord de aceleración no gravitacional de una nave espacial en el espacio. En un momento, la estación experimental Deep Space 1 aumentó su velocidad (la masa del dispositivo era de 370 kg) en 4,3 km / s, habiendo gastado 74 kg de xenón. Este récord lo batió Dawn en 2010, mientras que en el otoño de 2016 logró ganar una velocidad de 11,1 km / s. Ahora, por cierto, el Artemis iónico es la compañía del aparato Dawn, y luego LISA se unirá a ellos.


El concepto definitivamente tiene futuro. Las desventajas de los motores de cohetes de iones también son bien conocidas. El principal de ellos es el empuje extremadamente débil, que alcanza en el mejor de los casos 100 milinewtons. Con el nivel actual de desarrollo tecnológico, es imposible lanzar desde la Tierra utilizando un motor de este tipo. Por otro lado, se estima que en el espacio, siempre que el motor iónico funcione durante mucho tiempo, la nave espacial puede acelerarse a velocidades muy decentes. Como mínimo, dicho dispositivo se puede utilizar para corregir el rumbo.

Antimateria

Un motor prometedor que usa antimateria parece ser mucho más revolucionario. Como saben, cuando las antipartículas y las partículas de materia ordinaria se encuentran, se produce la aniquilación con la liberación de una energía colosal. Un kilogramo de antimateria y un kilogramo de materia pueden liberar 43 megatones de energía en equivalente de TNT, lo que es comparable a la explosión de la bomba termonuclear soviética Tsar Bomba. Dicen que un vuelo a Marte con tal motor tomaría alrededor de un mes. Y allí y hasta las estrellas más cercanas, quizás, habría llegado.


Hay, por desgracia, un "pero". La antimateria es la sustancia más cara del planeta; según estimaciones de la NASA para 2006, la producción de un miligramo de positrones (la antipartícula de un electrón) costó unos 25 millones de dólares estadounidenses. Teniendo en cuenta la tendencia actual de reducir el costo de los lanzamientos de cohetes, el concepto parece utópico. Afortunadamente, la ciencia no se detiene. Quizás, en el futuro, habrá posibilidades de poner en práctica dicho motor.

Emdrive

El invitado más extraño y extraño de nuestra lista es el ahora ampliamente conocido EmDrive. Si alguien lo ha olvidado, permítanos recordarle que se trata de una configuración experimental que ha desconcertado a muchos científicos de todo el mundo. Según el punto de vista de los creadores, el motor genera empuje, aunque no debería hacerlo, según las leyes de la física. El dispositivo consta de un magnetrón y un resonador. El magnetrón genera microondas, la energía de sus oscilaciones se acumula en un resonador de alta calidad y, según los autores, una onda estacionaria de oscilaciones electromagnéticas en un resonador cerrado sirve como fuente de empuje. El problema es que la ausencia de un fluido de trabajo consumible en este motor, aparentemente, va en contra de la ley de conservación del impulso.

En general, el efecto logrado es insignificante y muchos científicos lo asocian con errores cometidos en la investigación o errores francamente graves en los cálculos. Uno de los últimos estudios de los alemanes afirma que el empuje dentro del EmDrive se debe a la interacción entre el campo magnético de los cables, el amplificador y los campos magnéticos del planeta. Nebuloso, pero sigue siendo una explicación.


En general, nada amenaza la hegemonía de los motores de cohetes químicos en esta etapa. Como ya hemos señalado, encajan bien con las realidades actuales y cumplen todos los requisitos de la industria espacial y de los cohetes. Pues bien, los vuelos a otros planetas, y más aún a otros sistemas planetarios, están asociados no solo al problema de los nuevos motores, sino también a toda una lista de otros problemas que aún no se han resuelto.