თერმობირთვული რაკეტა მარსზე მისიისთვის

Researchers developing fusion rocket to slash travel time of Mars missions

4 მაისი

შორეულ კოსმოსში მოგზაურობა ბევრ სირთულესთან და ხიფათთანაა დაკავშირებული. უპირველესად უნდა ითქვას, რომ თუნდაც მეზობელ მარსზე მისაღწევად, თანამედროვე ტექნოლოგიების გამოყენებით, თვეებია საჭირო. ეს კი არამარტო აძვირებს ფრენებს, არამედ ასტრონავტების ჯანმრთელობასაც რისკის ქვეშ აყენებს - კოსმოსში გამოსხივებისგან დაცვა გართულებულია. სწორედ ესაა მთავარი მიზეზი იმისა, რომ კოსმოსის კვლევა ძირითადად ორბიტულ სადგურებზე საქმიანობით შემოიფარგლება.

მაგრამ არის პერსპექტივები იმისა, რომ ადამიანმა მალე არამხოლოდ მეზობელი პლანეტებისკენ (პირველ რიგში, მარსისკენ) აიღოს გეზი, არამედ მზის სისტემის დატოვებაზეც (ეს გაცილებით შორეული მომავლის პერსპექტივაა) იფიქროს. მაგალითად, შტატ უოშინგტონის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა მიზნად ისეთი სარაკეტო რეაქტორის შექმნა დაისახეს, რომელიც თერმობირთვულ რეაქციას გამოიყენებს. ასეთი ძრავებით კი შესაძლებელი იქნება ისეთი მისიების შესრულება, რომლის დროსაც ადამიანი მარსზე გაფრენას და უკან დაბრუნებას მაქსიმუმ ექვს თვეში შესძლებს.

მარსზე მოგზაურობის რამდენიმე საშუალება არსებობს, მაგრამ თუ მისია პილოტირებადია, მაშინ არჩევანი ძალიან კლებულობს. ამ ეტაპზე, არჩევანი მხოლოდ ქიმიურ საწვავზე მომუშავე რაკეტებს შორის არსებობს. ყოველ შემთხვევაში, მცირე გამონაკლისების გარდა, აქამდე გაშვებული თითქმის ყველა ხომალდი საწვავად ორგანულ ნივთიერებას და ჟანგბადს იყენებს. ეს ყველაზე ნაცადი და ხელმისაწვდომი ტექნოლოგიაა, მაგრამ მისი პოტენციალი უკვე ამოწურულია. ასეთი ტექნოლოგიის გამოყენებით, მარსზე გასაშვები ხომალდი უზარმაზარი უნდა იყოს და მისი დიდი ნაწილი საწვავს უნდა დაეთმოს. სასარგებლო ტვირთის მოცულობა და წონა კი მინიმალური იქნება და ფრენასაც თვეები დასჭირდება. მოკლედ, მეტისმეტად არახელსაყრელია.

ერთი ალტერნატივაა ბირთვულ-ქიმიური რაკეტები, რომელიც იმავე პრინციპით იმუშავებს, როგორც ბირთვული რეაქტორები ხმელეთზე. ასეთ სარაკეტო ძრავებზე მეცნიერები 1940-იანი წლებიდან მუშაობენ, მაგრამ ისინი კოსმოსური მისიებისთვის ჯერ არ გამოუყენებიათ. ასეთ ძრავებს პოტენციურად გაცილებით მეტი სიმძლავრე შეიძლება ჰქონდეს, მაგრამ მინუსებიც აქვთ. მაგალითად, რადიაციისგან დამცავ ეკრანებს საჭიროებენ, რაც ხომალდს ძალიან დაამძიმებს. არის სხვა მინუსებიც, რომლებიც ასეთი ძრავების დამკვიდრებას ხელს უშლის. საბოლოოდ კი დადგენილია, რომ ქიმიურ ძრავებთან შედარებით, ბირთვული ძრავები მხოლოდ 30 პროცენტით უკეთესი შეიძლება იყოს.

დადგენილია, რომ ბირთვულ-თერმული ძრავის გამოყენების შემთხვევაში, მარსის მისიას დასჭირდება ცხრა ხომალდის გაგზავნა ჩვენი პლანეტის ორბიტაზე, სადაც მოხდება მარსის ხომალდის აწყობა და მისიის გაშვება. ამაზე დაახლოებით 12 მილიარდი დოლარი დაიხარჯება. ოღონდ, ამ თანხაში ბევრი ხარჯი არაა გათვალისწინებული. კერძოდ, ცალკე ძვირადღირებული ბიუჯეტი ექნება მარსის კვლევის მისიას და იქ ასტრონავტების ცხოვრებას. ხომალდის წონა 900 ტონზე მეტი იქნება, მარსზე გაფრენასა და უკან დაბრუნებას კი 4.6 წელი დასჭირდება.

მოკლედ, როგორც უოშინგტონის უნივერსიტეტის მკვლევარი ჯონ სლაგი ამბობს, ასეთი ტექნოლოგიებით შორეული პილოტირებადი მოგზაურობა თითქმის შეუძლებელია. საჭიროა გაცილებით მძლავრი ენერგიის წყარო, რომელიც პლანეტათშორის ფრენებს შესაძლებელს გახდის. ასეთ წყაროდ კი უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფს ისეთი სარაკეტო ძრავები ესახება, რომელიც ბირთვულ სინთეზს გამოიყენებს. როგორც სახელი მიგვანიშნებს, ატომის დაყოფის ნაცვლად, აქ ატომების სინთეზის გამოყენება იგულისხმება. ენერგიის წყაროდ კი მსუბუქ ელემენტებს გამოიყენებენ.

არსებობს სინთეზის ენერგიის ათვისების რამდენიმე ხერხი, რომელთაგან უოშინგტონის უნივერსიტეტის ჯგუფმა ველის რევერსის კონფიგურაცია (FRC) შეარჩია. FRC არის მოწყობილობა, რომელშიც პლაზმას მაგნიტურ ველში ინარჩუნებენ, ეგრეთ წოდებული ცენტრალური შეღწევის გარეშე. დანადგარი იყენებს ზემძლავრ ელექტრულ კონდენსატორებს, რომლებიც ენერგიით ზემძლავრ მაგნიტურ ველს ამარაგებენ. ველში მილიონი ამპერი დენი გაივლის. ამ დროს, ლითიუმის ხვეულა რგოლებს შორის წარმოიქმნება წყალბადის იონიზებული პლაზმა, რომელიც გაიფრქვევა ძრავში. ეს პროცესი სულ რამდენიმე მიკროწამი გრძელდება, რა დროსაც წარმოიქმნება სინთეზის პროცესი. შემდგომში, მაგნიტური ველი, ასეულობით ათას გრადუსამდე გავარვარებულ იონიზებულ ნივთიერებას ძრავის მაგნიტურ საქშენში უზარმაზარი სიჩქარით გასტყორცნის, რითაც გამწევი ძალა წარმოიქმნება.

მინუსები ასეთ ტექნოლოგიასაც აქვს. იმის გამო, რომ კონდენსატორებს დამუხტვა სჭირდება, პროცესი უწყვეტი არაა. სავარაუდოდ, სამუშაო ტანის ყოველ გატყორცნას შორის დრო დაახლოებით ერთი წუთი იქნება. შესაბამისად, ხომალდი გამწევ ძალას მუდმივად და თანაბრად კი არა, პორციებად, მძლავრი ბიძგების სახით მიიღებს, რაც ძალიან ძლიერ მყისიერ აჩქარებებს და შესაბამისად, გადატვირთვებს გამოიწვევს.

მკვლევართა ჯგუფის გაანგარიშებით, FRC ტექნოლოგიის გამოყენების შემთხვევაში, ხომალდის წონა „მხოლოდ“ 148 ტონას მიაღწევს და ორბიტაზე გასასვლელად მას მხოლოდ ერთი (ცხრის ნაცვლად) გაშვება ეყოფა. საერთო ჯამში, 210 დღე საკმარისი იქნება მარსზე გასაფრენად და უკან დასაბრუნებლად. ამასთან, მისია თვეზე მეტხანს წითელ პლანეტაზე გაატარებს.

ამჟამად უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფი, ასეთი ძრავის პროტოტიპის ცალკეული ელემენტების შექმნაზე მუშაობს. დამზადების შემდეგ, მათგან საცდელ ძრავს ააწყობენ, რომელსაც ტესტები ჩაუტარდება.

მერაბ ლორთქიფანიძე

ვიდეო