"Безумные проекты" НАСА: новые смелые планы по колонизации космоса - «Космос»

© J. WoodwardМежзвездный корабль, оснащенный двигателем Маха, в представлении художника

МОСКВА, 2 апр — Новости Дня. Эксперты НАСА одобрили очередной список из 25 "безумных" проектов по освоению космоса, авторы которых предлагают изучать Марс при помощи роботов-"трансформеров" и киберпчел, построить позитронный и лазерный двигатель для полета на альфу Центавра, а также защитить марсонавтов от радиации при помощи гигантского магнита.

Ученый рассказал, с какими проблемами столкнется корабль Хокинга

"В этом году мы получили рекордное число заявок — свыше 230 предложений от наших конкурсантов, и поэтому борьба между ними была особенно ожесточенной. Я с нетерпением жду того времени, когда эти проекты будут воплощены в жизнь", — заявил Джейсон Дерлет (Jason Derleth), руководитель программы NIAC в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (США).

Каждые несколько лет агентство проводит конкурс инновационных разработок NIAC, в рамках которого эксперты собирают и воплощают в жизнь самые смелые, причудливые и перспективные идеи по изучению ближнего и дальнего космоса, а также поверхности планет Солнечной системы.

Специалисты НАСА ежегодно отбирают несколько высокорисковых, но перспективных космических проектов, придуманных небольшими научными коллективами. Затем агентство предоставляет ресурсы и средства на их реализацию, еще 20-25 исследователей получают небольшие гранты на первичную проработку.

Через тернии к звездам

Сегодня НАСА и другие ведущие космические агентства мира признали, что изучать космос будет невозможно без создания новых двигательных и энергетических установок, способных вывести человечество на межзвездный уровень. Сразу пять проектов, одобренных в рамках NIAC, посвящены созданию подобных систем, которые могут или разгонять звездолеты до околосветовых скоростей, или двигаться практически бесконечно долго.

Три из них уже одобрили на предыдущих конкурсах NIAC, и сейчас они стали победителями во второй фазе этого проекта, которая предполагает гораздо более существенное финансирование и подразумевает, что авторам этих идей удалось доказать, что их "безумные проекты" действительно работают.

Физик: двигатель EmDrive не нарушает законов физики или вообще не работает

Первым стал скандальный проект "двигателя Маха", нарушающий теорию относительности Эйнштейна и, предположительно, работающий благодаря одному из свойств пространства-времени, открытому в конце XIX века известным немецким физиком Эрнстом Махом.

Он предположил, что все свойства физических тел зависят не только от них самих и их непосредственного окружения, но и от расположения относительно всех других объектов во Вселенной. Это свойство, как показал американский физик Джеймс Вудвард в 1990 году, можно в теории использовать для придания ускорения космическому кораблю без расхода топлива, притягивая и отталкивая заряженные объекты в определенные периоды времени.

Как отмечают Вудвард и его коллега Хайди Фирн, победа в первой фазе NIAC дала им ресурсы, чтобы решить проблему с перегревом первых прототипов двигателей и разработать теорию, описывающую его работу. Благодаря этому они просчитали, как много энергии нужно потратить для полета к Проксиме b, ближайшей к нам землеподобной планете.

© J. BrophyМежзвездный лазерный парусник в представлении художникаМежзвездный лазерный парусник в представлении художника

Деньги, выделяемые НАСА во второй фазе NIAC, физики потратят на создание первых прототипов и их проверку. Если эксперимент завершится удачно, то Фирн и Вудвард предполагают, что следующим шагом может стать полет к Проксиме Центавра.

Два других проекта — лазерный парусник Breakthrough и термоядерный двигатель PuFF — вполне укладываются в лекала современной физики. В рамках первой инициативы ученые из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) предлагают использовать орбитальный лазер мощностью в 100 мегаватт для разгона космического корабля с 110-метровым парусом до околосветовых скоростей и полета на окраины Солнечной системы.

"Утекший" отчет НАСА подтверждает работу двигателя EmDrive

Авторы второй идеи предлагают создать установку, которая сжимает термоядерное топливо до почти критических температур и давлений, заставляя его атомы сливаться друг с другом и выделять энергию. В отличие от термоядерных реакторов и бомб, этот газ не будет сжиматься дальше и порождать еще больше энергии, а покинет двигатель в виде сверхплотной реактивной струи, способной разогнать корабль до сверхвысоких скоростей.

По оценкам авторов этой идеи, инженеров из Центра космических полета НАСА имени Маршалла, подобную установку можно создать уже сегодня, используя уже существующие материалы. Она доставит первых людей к Марсу всего за месяц, а за несколько десятилетий долетит до ближайших к нам звезд, используя "подручное" топливо в виде межзвездного газа и пыли.

Расчетливое безумие

На конкурсе представлены и более "реалистичные" проекты. К примеру, ученые из университета A&M в Техасе, авторы проекта PROCSIMA, предлагают уменьшить размеры и мощность и самого лазера, и разгоняемого им "парусника", используя не один, а два типа излучателей. Первый из них по-прежнему будет вырабатывать свет, а второй — пучок заряженных частиц, которые играют роль своеобразного "оптоволокна" для электромагнитного излучения.

Российские космонавты испытают элементы нового ядерного двигателя на МКС

Эти частицы, по замыслу авторов, будут удерживать фотоны внутри себя, не давая им "разбежаться" по космосу, что повысит эффективность работы такого ускорителя примерно в 10 тысяч раз и позволит ему работать на гораздо больших расстояниях, чем Breakthrough. По их расчетам, PROCSIMA сможет разогнать небольшой зонд диаметром в метр до 10% скорости света и доставить его на альфу Центавра за 42 года, или быстро вывести телескоп в ту точку, где притяжение Солнца начинает искажать свет.

© C. LimbachЛазерный двигатель для зонда, летящего к Альфе ЦентавраЛазерный двигатель для зонда, летящего к Альфе Центавра

Второй проект, RPP, представляет собой вариацию на тему "ядерного двигателя". Его создатели предлагают построить установку, топливом в которой станут редкие изотопы. Их распад приведет к формированию позитронов — простейшей формы антиматерии. Эти позитроны можно объединить в единый пучок частиц антиматерии, чьи столкновения с пучком обычной материи будут порождать мощную тягу и разгонять корабль до околосветовых скоростей.

Жители "железной" планеты

Большая часть остальных проектов NIAC посвящена изучению Марса и других планет Солнечной системы, а также созданию таких исследовательских машин, которые могли бы работать неограниченно долго.

По этой причине общей темой данных проектов стала так называемая концепция ISRU (in-situ resource usage), в основе которой лежит идея использования всех "подручных средств", в том числе воздуха, пород и других состояний вещества на планетах для обеспечения зондов энергией и топливом.

К примеру, ученые из Исследовательского центра НАСА имени Эймса предлагают создать и "заселить" Марс особым видом грибов, способным расти на поверхности Красной планеты. Эти грибы будут выделять меланин и другие вещества, активно поглощающие ионизирующее излучение и космические лучи, и защищать людей или машины от воздействия радиации.

НАСА отправит "ядерный вертолет" на Титан и вернется на "советскую" комету

В будущем подобными грибами можно покрывать пластиковые компоненты обшивки марсианских баз и использовать грибницу для обустройства обитаемых модулей и даже целых "городов".

Их коллеги из JPL разрабатывают настоящего робота-трансформера, способного менять форму и манеру передвижения, разбирая себя на части и соединяя их иным образом. Эта машина, получившая имя FAR, будет состоять из множества примитивных мини-роботов, оснащенных набором пропеллеров и других простых двигательных устройств, способных соединяться в объекты произвольной формы и размеров.

К примеру, такой "трансформер" сможет превращаться в шар, движимый ветрами, в торпеду, способную быстро плавать под водой, в аналог беспилотника с большим крылом и в множество других конструкций, способных решать самые разные задачи.

© Ali Agha, Jose Mendez, JPLРобот-"трансформер" для изучения Марса и других планетРобот-"трансформер" для изучения Марса и других планет

Конкурентами ему станут своеобразные киберпчелы, которых разрабатывают инженеры из университетов Алабамы и Японии. Летающие насекомые, как давно заметили ученые, тратят необычно мало энергии во время полета, что позволит небольшому роботу с крыльями "пчелы" прожить в разы дольше, чем обычному дрону и беспилотнику. Вдобавок небольшая масса подобных киберпчел позволит отправить на Марс целый рой таких роботов.

В NASA создадут "космическую подлодку" для исследования спутника Сатурна

Схожим образом будет работать проект SPARROW, предназначенный для поиска следов жизни на Европе, Энцеладе и других планетах с подледным океаном. Он представляет собой небольшой дрон, источником энергии для которого выступит водяной пар, производимый посадочным модулем, растапливающим окружающие планету льды.

Подобный подход, как надеются его разработчики, позволит SPARROW изучить сразу несколько интересных точек на поверхности этих планет, где, возможно, будут обнаружены первые следы внеземной жизни.

Как подчеркивают эксперты НАСА, все проекты, одобренные в рамках конкурса, не рассчитаны на быструю реализацию — на их разработку уйдет не менее десяти лет. Тем не менее, как ожидается, потенциал всех одобренных инноваций будет реализован на все 100%.