Нэнси Аткинсон - Непридуманные космические истории

Первопроходец американского ракетостроения Роберт Годдард рассматривал ионную двигательную установку в своих работах еще в первом десятилетии XX века. Примерно тогда же британский писатель и астроном Дональд В. Хорнер опубликовал характерный для литературы того времени научно-фантастический роман под названием «Аэроплан к солнцу: приключения авиатора и его друзей», в котором упоминался межпланетный перелет при помощи двигателя на ионной тяге.

Лишь в 1959 году NASA испытало первый вариант ионного двигателя в вакуумной камере, но почти в то же время в популярном комиксе «Дик Трейси» появилось изображение «космического купе», бесшумного космического корабля на электрической тяге, который позволяет легко перемещаться между Землей и Луной. В следующем году два ионных двигателя были испытаны в коротком суборбитальном полете комического аппарата SERT-1 – из них сработал только один.

Дальнейшее развитие электрореактивного принципа движения застопорилось, потому что NASA занялось программой отправки астронавтов на Луну, но к моменту, когда первая серия «Звездных войн» вышла на экраны, интерес к этой технологии вновь ожил. В 1990-х годах лаборатория реактивного движения начала работу над проектом NSTAR («Подготовка NASA к использованию солнечно-электрических двигательных установок», NASA Solar Electric Propulsion Technology Applications Readiness), целью которого была разработка ионных двигателей для операций в глубоком космосе.

Ионный двигатель NSTAR. Источник: Исследовательский центр имени Гленна, NASA

С 1996 по 1997 год прототип ионного двигателя проходил долговременные проверки в вакуумной камере, где создавались условия, имитирующие те, которые существуют в межпланетном пространстве. Двигатель справился блестяще и проработал более 8000 часов. По следам этого успеха NASA решило испытать свой новый ионный двигатель в космосе. Deep Space 1 выполнил свою задачу, превысив все возлагавшиеся на него ожидания; его двигатель давал тягу в сумме 16 000 часов. Позже, с 2003 по 2006 год, Европейское космическое агентство управляло полетом автоматической межпланетной станции SMART-1 с ионным двигателем, которая работала на орбите Луны.

Но настоящая связь между техникой и фантастикой заключалась в самом названии: именно благодаря Рейману двигатели стали называться ионными.

Ионная двигательная установка NSTAR автоматической межпланетной станции «Deep Space 1» во время огневых испытаний в лаборатории реактивного движения. Источник: Исследовательский центр имени Гленна, NASA

В то время, когда полет аппарата Deep Space 1 только готовился, официального наименования у этого типа двигательных установок еще не было. Одни хотели называть такие двигатели NSTAR, другие предпочитали сокращение SEP от Solar electric propulsion («Солнечно-электрическая двигательная установка»). У Реймана возникла другая идея.

– Вместо того чтобы использовать наименование, ничего не говорящее большинству технических специалистов, мне показалось более оправданным выбрать такое слово, которое знал бы каждый инженер, – говорит он. – Это послужит преимуществом в будущем, когда новые проектировщики космических аппаратов станут выбирать, какой технологией им лучше воспользоваться.

Но, поскольку Рейман всю жизнь бредил космосом, у него возник и дополнительный довод:

– NASA существует на деньги налогоплательщиков, и, на мой взгляд, мы делаем свою работу в интересах не только ученых и инженеров, но еще и этих же налогоплательщиков, – выражает Марк свою позицию. – Я всегда придерживался той точки зрения, что мы должны держать общество в курсе того, чем занимаемся. И я считаю, что часть наших обязанностей – говорить о сложных вещах в терминах, понятных любому человеку.

Стремясь найти способы завоевать общественный интерес, Рейман решил называть двигатели такого типа ионными.

– Это слово точно описывает принцип их действия, – объясняет он, – и, несмотря на то что наукой я увлекаюсь больше, чем научной фантастикой, я очень люблю фантастику, и я помнил о том, что ионные двигатели часто упоминались в «Звездном пути», «Звездных войнах» и других произведениях. И, даже если вы не знаете, что такое ионный двигатель на самом деле, это название звучит куда как интригующе.

Такова не очень известная история того, как эта замечательная двигательная установка получила свое название.

Основная идея всех двигательных систем, которые применяются в космосе, одна и та же: требуется создать достаточную реактивную тягу, чтобы толкать вперед космический аппарат. Простейшая ракета – это закрытый сосуд, внутри которого рабочее тело – обычно газ или жидкость – содержится под большим давлением, и, если рабочее тело выталкивается давлением в направлении хвоста ракеты, это создает силу тяги, которая толкает ракету в противоположную сторону. Представьте себе наполненный воздухом резиновый шарик: когда вы разжимаете пальцы вокруг его горловины, воздух (то есть газ) выбрасывается наружу, и шарик начинает метаться по комнате.

Ракета Saturn V с космическим кораблем Apollo 11, стартующая 16 июля 1969 года в Космическом центре имени Кеннеди. На борту корабля – астронавты, которым предстояло стать первыми людьми, совершившими посадку на Луну. Источник: NASA

Автоматическая межпланетная станция Dawn (ее имя означает «Рассвет») была запущена на рассвете, в 7 часов 34 минуты утра по времени восточного побережья США, с базы ВВС США «Мыс Канаверал» 27 сентября 2007 года. Ей предстояло показать землянам рассвет Солнечной системы – сведения о тех давних временах мы смогли получить, изучив Весту и Цереру. Источник: Космический центр имени Кеннеди / NASA

Когда говорят о ракетах, как правило, людям в голову приходит представление об обычной химической ракете, наподобие тех больших и мощных ракет, при помощи которых стартовали к Луне астронавты Apollo или космические «челноки», выходящие на орбиту. Эти ракеты получают тягу в результате химической реакции, нагревающей рабочее тело, которое затем по специальному каналу на большой скорости выводится за пределы ракеты, формируя мощное пламя. В результате развивается гигантская сила тяги – на короткое время, достаточное, чтобы оторвать ракету от Земли и вывести ее в космос.