Современные химические двигатели неэффективны для полетов к дальним планетам нашей Солнечной системы. В будущем предполагается использовать космические корабли с ядерными и термоядерными двигателями. Ядерные двигатели работают за счет энергии, полученной в результате взрывов большого числа ядерных зарядов сравнительно малой мощности или более эффективных термоядерных зарядов.
Недостаток этого двигателя - засорение пространства радиоактивными осколками, образующимися при ядерном взрыве. Вот почему их использование предполагается для полетов вдали от Земли и оживленных космических трасс.
Идея термоядерного двигателя заключена в использовании для термоядерного синтеза водорода, который захватывается из межпланетной среды вместе с потоком частиц, разгоняемых в двигателе.
Скорости термоядерных двигателей (1000 км/с) сделают доступными для пилотируемых полетов даже самые дальние планеты Солнечной системы.
Существуют и другие проекты, например передача энергии к космическому кораблю по лазерному лучу.
Проекты галактических кораблей
Для полета к ближайшей от нас звезде на базе известных и перспективных двигателей должны использоваться корабли массой 1000 т, потребление топлива составит 37*1011 т для химического двигателя, 38*104 т для ядерного двигателя, 48*103 т для термоядерного двигателя, 2*102 т для фотонного двигателя. Чтобы представить, как велика энергия, необходимая для такого полета, достаточно отметить, что за последние 20 столетий человечество израсходовало столько энергии, сколько можно получить при аннигиляции 100 т антивещества, т. е. половину запасов топлива, которое потребовалось бы для пилотируемого полета к Проксима Центавра.
Имеются предложения об использовании в космических кораблях для межзвездных полетов лазерных прямоточных двигателей с подводом к ним энергии на начальном участке разгона по лазерному лучу от электростанций с околосолнечных промежуточных орбит. Эти двигатели обеспечат разгон корабля до скорости, близкой к световой, с одновременным сбором дейтерия при разгоне для работы пульсирующего термоядерного двигателя. Оценка массы подобной космического корабля весьма приблизительна. В качестве первой прикидки называют величину стартовой массы порядка 8000 т, а величину накопленной в ходе полета массы вещества 12 000 т при мощности лазерного луча, равной 3,5*108 МВт. В этом случае размеры орбитальных солнечных батарей для питания лазера (без учета потерь) превысят 500*500 км, а диаметр входа прямоточной двигательной установки на ТКС составит около 650 км.
Таким образом, даже при самых смелых технических прогнозах, проекты межзвездных кораблей еще очень и очень далеки от практической реализации.
Повысить энергетику двигателя можно за счет перехода к реакции аннигиляции водорода и антиводорода, при которой выделяется примерно в 1000 раз больше энергии, чем при синтезе водорода. Если направить образующееся при аннигиляции излучение в одну сторону пучком, подобно струе из сопла реактивного двигателя, то получим так называемый фотонный двигатель со скоростью истечения рабочего вещества, близкой к скорости света.
Возможность создания космического корабля на базе фотонной ракеты - дело очень отдаленного будущего. Это направление развития двигателей зависит от успехов фундаментальных и прикладных исследований по термоядерному синтезу, высокотемпературной сверхпроводимости, теории элементарных частиц, методов получения и хранения антивещества и т. п. Проекты построения космических спутников

В программе, озаглавленной "Технологический спутник 21 века" ("Technology Satellite of the 21st Century"), рисуются перспективы создания кластеров из независимых микроспутников весом около 100 кг каждый. Такой кластер будет лететь как птичья стая, то есть спутники будут располагаться близко друг к другу и занимать одну орбиту. Несколько таких мелких спутников по своим функциональным возможностям сможет заменить один современный крупный спутник. Постройка и запуск множества микроспутников, которые смогут взаимодействовать друг с другом, обойдется дешевле создания большого многофункционального спутника. Для запуска таких микроспутников, можно будет обойтись вообще без космодрома, их сможет вывести на орбиту ракета, стартовавшая с самолета.
Есть и определенные проблемы в реализации подобного проекта. Первая сложность состоит в удержании на достаточно близком расстоянии множества спутников. Вторая проблема - в ограниченных запасах топлива на таком маленьком спутнике. Если топливо закончится хотя бы в одном из спутников, то ставится под угрозу работоспособность всего кластера. Энергетическая проблема

В обществе по-прежнему довлеет нерациональная модель производства и потребления энергии. В ряду технологий недалекого будущего предлагается использовать предназначенный для уничтожения оружейный уран в мирных целях в космосе для создания энергетической сети, поставляющей с орбиты на планету экологически чистую энергию - отраженный свет. Об использование экологически чистой энергии из космоса еще в 1991 году говорил Римский Клуб - знаменитое собрание политиков и интеллектуалов, занимающихся решением глобальных проблем человечества. Для создания гигантских отражателей, наобходимы миллионы тонн материалов, доставка которых с Земли невозможна по экологическим и экономическим причинам. Ядерный потенциал, доставляемый в космос ракетами, может обеспечить получение необходимого количества внеземных материалов,в частности -астероидного железа. Ядерные двигатели могут доставить на орбиту небольшой астероид из группы сближающихся с Землей, с помощью которых, как предполагают специалисты НПО "Энергомаш", ИЦ им М.В.Келдыша и др.можно будет создать космическую энергоиндустриальную сеть - орбитальные платформы с отражателями солнечного света. Доставка следующих астероидов и расширение этой сети обеспечат в частности освещение городов, интенсификацию роста лесов и пр. Конечно, оружейный уран можно сжечь в АЭС, но проблему радиоактивных отходов этим не решить. К тому же переработка оружейного урана экономически очень невыгодна. Запасенная в ядерных зарядах энергия способна произвести переворот в методах и сроках освоения космоса, - считают специалисты, работающие над проектом.
Спутниковые солнечные электростанции.
Одной из глобальных задач для космического транспорта будущего может оказаться программа развертывания на околоземной орбите спутниковых солнечных электростанций.
Цель - решить энергетическую проблему Земли. При производстве на Земле энергии за счет сжигания топлива возникает опасность воздействий на климат планеты (╚парниковый эффект╩). Проектный облик спутниковых солнечных электростанций представляет собой конструкцию, основным элементом которой служат солнечные батареи. При вырабатываемой мощности 5 ГВт площадь солнечных коллекторов спутниковых солнечных электростанций составляет 50 км 2, а масса станции при использовании фотоэлектрических преобразователей из арсенида галлия оценивается в 34 тыс.т.
Трудности, связанные со спутниковыми солнечными электростанциями: транспортировка такого количества грузов в космос и сборкой на орбите этой конструкции. не выяснена до конца возможность безопасной передачи на Землю энергии в виде микроволнового или лазерного излучения. Вероятно, в XXI веке на основе новых достижений научно-технического прогресса проекты спутниковых солнечных электростанций претерпят существенные изменения и станут технически реализуемыми и рентабельными.

Banner supplied by SAFE Audit