Сохраняйте хладнокровие: новая криотехнология вернет людей с Марса
Что самое сложное в пилотируемом полете на Луну или Марс? Однозначно ответить на этот вопрос нельзя: ведь нужно не просто безопасно доставить на другое небесное тело людей и оборудование, но и гарантированно вернуть их обратно. Для этого требуются большие запасы ракетного топлива, хранить которые в условиях космоса непросто. NASA нашло возможное решение — оно успешно испытало криогенную систему охлаждения, которая позволит сохранять топливо в течение месяцев.
Наиболее энергетически выгодные компоненты ракетного топлива — жидкий водород и жидкий кислород. Они являются криогенными веществами, которые хранятся при очень низких температурах. В космосе любое тело (например, бак ракеты с топливом) нагревается на освещенной Солнцем стороне и охлаждается путем излучения в тени. Из-за низкой температуры кипения (жидкий водород превращается в газ уже при –253 °C) криогенные жидкости начинают испаряться.
Причем газифицировать их может не только солнечная радиация, но и тепловое воздействие бортовых систем или «выхлопа» двигателя. Испарение топлива создает избыточное давление в баках, которые от этого могут лопнуть — приходится сбрасывать превратившийся в газ компонент в космос, и, таким образом, терять часть драгоценного топлива. В условиях коротких полетов это не проблема: на выручку приходит теплоизоляция баков. Но, если речь идет о полетах на другие небесные тела, включая Марс — до него лететь несколько месяцев, — это создает для экипажа большой риск.
Поэтому инженерам нужно решить серьезную техническую проблему — как сохранить запасы жидкого ракетного топлива. Так, изначальные 38 тонн жидкого водорода в баке могут из-за испарения превратиться за год в 16 тонн — даже при наличии теплоизоляции. Иными словами, люди достигнут Марса, но обратно вернуться уже не смогут.
В поисках решения этой проблемы специалисты Центра космических полетов имени Маршалла (NASA) предложили криогенную систему активного охлаждения, которая состоит из двух контуров с жидким гелием. В основном контуре, который обвивает бак, находится гелий, охлажденный до минус 253 °C.
Во втором контуре находится гелий, температура которого чуть выше — минус 183 °C. Этот контур расположен снаружи и защищен термобарьером. Он встроен между слоями теплоизоляции, перехватывая приходящее извне тепло и блокируя его поток, не давая ему достичь резервуара. Таким образом криогенное топлив о можно хранить почти без потерь — это важно не только для длительных полетов, но и для работы на орбите или поверхности других планет.
Отмечается, что систему установили на стенде в начале июня для 90-дневных тестов — испытательная компания должна завершиться в сентябре. «Для успешных длительных миссий в дальний космос, например на Луну и Марс, необходимо внедрить технологии, позволяющие сократить потери топлива, — заявила исполняющая обязанности менеджера проекта Cryogenic Fluid Management Portfolio Кэти Хенкель. — Двухступенчатое охлаждение предотвращает потери топлива и позволяет успешно хранить его как в полете, так и на поверхности планеты».
На следующем этапе NASA протестирует систему в условиях космического полета (микрогравитация и реальное излучение Солнца) — на МКС или уже на новых орбитальных платформах. В случае успешного прохождения тестов криогенная технология может приблизиться пилотируемый полет на Марс, а после него, возможно, и в дальний космос. Ранее ученые выяснили, что выжить на Луне и Марсе людям помогут исследования ВИЧ, как именно — рассказали здесь.
Самое популярное
