В эпоху дальних космических полётов соревнование всё меньше похоже на гонку за самой мощной ракетой. Главный вопрос теперь другой: кто сумеет создать самый «умный» двигатель. По мере того как интерес к пилотируемым миссиям на Марс растёт, инженеры в США и Китае ускоряют разработку плазменных двигателей — систем, которые отказываются от привычного горения топлива в пользу заряженных частиц и магнитных полей. Когда-то эта технология жила в лабораториях и научных статьях, а сегодня всё чаще рассматривается как самый реалистичный способ сократить перелёт к Красной планете с месяцев до считаных недель.
В основе плазменной тяги лежит превращение нейтрального рабочего вещества — чаще всего водорода — в плазму. Плазма — это сверхнагретая смесь ионов и электронов, своего рода «четвёртое состояние вещества». С помощью магнитных полей эту ионизированную струю направляют и разгоняют до экстремальных скоростей, создавая тягу.
В отличие от химических ракет здесь нет взрыва и пламени: двигатель опирается на электромагнитные силы. Такой подход резко повышает топливную эффективность — на единицу массы топлива можно получить куда больший импульс. Цена за это — необходимость в мощном источнике энергии. Поэтому главный вопрос сегодня не в том, работает ли принцип (он давно доказан), а в том, способен ли плазменный двигатель выдать достаточную тягу для межпланетного корабля с экипажем.
Американские проекты
NASA уже много лет исследует плазменную тягу в рамках программы Innovative Advanced Concepts. Среди наиболее известных разработок — Pulse Plasma Rocket, использующий серию контролируемых плазменных импульсов, и VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket), создаваемый компанией Ad Astra Rocket Company в Техасе.
Обе концепции опираются на технологии магнитного удержания и ускорения ионов, отточенные в исследованиях управляемого термоядерного синтеза. Для сравнения: классический химический полёт к Марсу при благоприятном расположении планет занимает около восьми месяцев. VASIMR и импульсный плазменный двигатель теоретически могут сократить этот путь до 45–60 дней. Разница — как между медленным морским переходом и трансконтинентальным авиарейсом.
Китайский подход
Китай тоже активно развивает плазменные технологии. В Сианьском институте аэрокосмических двигателей заявили о создании «высокотягового магнитного плазменного двигателя». Подробностей пока немного, но государственные СМИ подчёркивают ориентацию именно на увеличение тяги — ключевого параметра для пилотируемых миссий.
Параллельно учёные Уханьского университета исследуют, как схожие технологии ионизированного газа могут улучшить двигатели высотных летательных аппаратов. Идея плазменной тяги в атмосфере Земли звучит почти фантастически, но именно такие эксперименты часто открывают неожиданные инженерные решения.
Почему всё так сложно
Несмотря на десятилетия экспериментов, превращение плазменной физики в надёжный «космический мотор» остаётся гигантским инженерным вызовом. Где взять компактный и мощный источник энергии? Как эффективно отводить тепло? Какие материалы выдержат длительную бомбардировку плазмой? Эти вопросы пока не имеют окончательных ответов.
И всё же перспектива полётов по Солнечной системе на скоростях, которые ещё недавно казались немыслимыми, слишком заманчива, чтобы от неё отказаться. Вместо огня и дыма — управляемый электромагнетизм. Вместо месяцев в замкнутом корабле — недели пути.
Импульс, который набрала плазменная тяга, может стать переломным моментом в истории космонавтики. Химические ракеты открыли человечеству дорогу в космос. Плазменные двигатели, возможно, сделают его по-настоящему проходимым.
