Классические химические ракеты, вроде тех, что использует SpaceX или NASA, отлично работают при выводе на орбиту. Но для межзвёздных перелётов или длительных миссий на Марс они слишком неэффективны: огромный расход топлива, высокая масса и ограниченный запас энергии.

Здесь на сцену выходят альтернативные космические технологии: более экономичные, стабильные и подходящие для длительных путешествий.

Солнечный парус: летим на фотонах

Источник:

Солнечный парус — это технология, которая использует давление солнечного света для разгона космического аппарата. Несмотря на то что фотоны не имеют массы, они обладают импульсом, и если поставить достаточно тонкий и лёгкий отражающий парус, можно постепенно ускоряться.

Плюсы:

  • Не требует топлива
  • Работает в условиях глубокого космоса
  • Практически вечен при условии сохранности конструкции

Минусы:

  • Очень медленный старт
  • Эффективен только при наличии солнечного света

Пример: японский аппарат IKAROS успешно продемонстрировал технологию ещё в 2010 году. Сегодня концепты солнечных парусов изучаются для миссий к ближайшим звёздам.

Ионный двигатель: тяга на электронах

Источник:

Ионный двигатель — это система, в которой ионизированный газ (чаще всего ксенон) разгоняется электрическим полем и выбрасывается с огромной скоростью, создавая тягу. Такой двигатель использует малое количество топлива, но работает очень эффективно на длительной дистанции.

Плюсы:

  • Высокий удельный импульс
  • Идеален для долгих миссий и спутников
  • Работает стабильно

Минусы:

  • Слабая тяга (нельзя стартовать с Земли)
  • Требуется мощный источник энергии

Примеры: зонд NASA Dawn и европейский BepiColombo, летящий к Меркурию, используют ионные двигатели. Эта технология активно используется для коррекции орбит спутников.

Ядерный буксир: космос под реактором

Источник:

Ядерный двигатель или ядерный буксир — это система, в которой тепловая или электрическая энергия получается от ядерной реакции. Эта энергия либо разогревает рабочее тело (например, водород), либо питает ионные двигатели.

Плюсы:

  • Мощный и долговечный источник энергии
  • Подходит для тяжёлых грузов
  • Может работать вдали от Солнца

Минусы:

  • Радиационная защита
  • Политические и технические ограничения
  • Высокая сложность реализации

В России разрабатывается проект ядерного буксира «Зевс», а NASA в 2025 году планирует испытать ядерный терморакетный двигатель в космосе.

Что нас ждёт дальше

Пока солнечный парус — самый простой и безопасный, ионный двигатель — самый практичный, а ядерный буксир — самый перспективный. Их можно комбинировать: например, использовать ядерную установку как источник энергии для ионного двигателя.

Для межзвёздных перелётов (например, к системе Альфа Центавра) такие технологии пока в зачатке, но именно они могут стать шагом за пределы Солнечной системы.