"Безумные проекты" НАСА: новые смелые планы по колонизации космоса
Эксперты НАСА одобрили очередной список из 25 "безумных" проектов по освоению космоса, авторы которых предлагают изучать Марс при помощи роботов-"трансформеров" и кибер-пчел, построить позитронный и лазерный двигатель для полета на Альфу Центавра, а также защитить марсонавтов от радиации при помощи гигантского магнита.
"В этом году мы получили рекордное число заявок, свыше 230 предложений от наших конкурсантов, и поэтому борьба между ними была особенно ожесточенной. Я с нетерпением жду того времени, когда эти проекты будут воплощены в жизнь", заявил Джейсон Дерлет (Jason Derleth), руководитель программы NIAC в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (США).
Каждые несколько лет НАСА проводит конкурс инновационных разработок NIAC, в рамках которого специалисты агентства собирают и воплощают в жизнь самые смелые, причудливые и перспективные идеи по изучению ближнего и дальнего космоса, а также поверхности планет Солнечной системы.
В его рамках НАСА ежегодно отбирает около семи-восьми крайне рисковых и перспективных космических проектов, придуманных небольшими научными коллективами, и предоставляет ресурсы и средства на их реализацию, и еще 20-25 проектов получают небольшие гранты на их первичную проработку. Сразу пять проектов, одобренных в рамках NIAC, посвящены созданию подобных систем, которые могут или разгонять звездолеты до околосветовых скоростей, или двигаться практически бесконечно долго.
Три из них уже были одобрены в ходе предыдущих конкурсов NIAC, и сейчас они стали победителями во второй фазе этого проекта, которая предполагает гораздо более существенное финансирование и подразумевает, что авторам этих идей удалось доказать, что их "безумные проекты" действительно работают.
Первым стал скандальный проект "двигателя Маха", нарушающий теорию относительности Эйнштейна и предположительно работающий благодаря одному свойству пространства-времени, которое было открыто в конце 19 века известным немецким физиком Эрнстом Махом.
Он предположил, что все свойства физических тел зависят не только от них самих и их непосредственного окружения, но и их расположения относительно всех других объектов во Вселенной. Это свойство, как показал американский физик Джеймс Вудвард в 1990 году, можно в теории использовать для придания ускорения космическому кораблю без расхода топлива, притягивая и отталкивая заряженные объекты в определенные периоды времени.
Как отмечают Вудвард и его коллега Хайди Фирн, победа в первой фазе NIAC дала им ресурсы, чтобы решить проблему с перегревом первых прототипов двигателей и разработать теорию, описывающую его работу. Благодаря этому они просчитали, как много энергии нужно потратить для полета к Проксиме b, ближайшей к нам землеподобной планете.
Деньги, которые НАСА выделит им в рамках второй фазы NIAC, физики потратят на создание первых прототипов двигателя и их проверку вместе со всеми сомневающимися на Земле и в космосе, на борту микроспутников. Если эксперимент завершится удачно, то Фирн и Вудвард предполагают, что следующим шагом может стать полет к Проксиме Центавра.
Два других проекта, лазерный парусник Breakthrough и термоядерный двигатель PuFF, вполне укладываются в лекала современной физики. В рамках первой инициативы ученые из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) предлагают использовать орбитальный лазер мощностью в 100 мегаватт для разгона космического корабля с 110-метровым парусом до околосветовых скоростей и полета на окраины Солнечной системы.
Авторы второй идеи предлагают создать установку, которая сжимает термоядерное топливо до почти критических температур и давлений, заставляя его атомы сливаться друг с другом и выделять энергию. В отличие от термоядерных реакторов и бомб, этот газ не будет сжиматься дальше и порождать еще больше энергии, а покинет двигатель в виде сверхплотной реактивной струи, способной разогнать корабль до сверхвысоких скоростей.
По текущим оценкам авторов этой идеи, инженеров из Центра космических полета НАСА имени Маршалла, подобную установку можно создать прямо сегодня, используя уже существующие материалы. Она доставит первых людей к Марсу всего за месяц, а за несколько десятилетий она долетит до ближайших к нам звезд, используя "подручное" топливо в виде межзвездного газа и пыли. К примеру, ученые из университета A&M в Техасе, авторы проекта PROCSIMA, предлагают уменьшить размеры и мощность и самого лазера, и разгоняемого им "парусника", используя не один, а два типа излучателей. Первый из них по-прежнему будет вырабатывать свет, а второй - пучок заряженных частиц, которые играют роль своеобразного "оптоволокна" для электромагнитного излучения.
Эти частицы, по замыслу авторов данной идеи, будут удерживать фотоны внутри себя, не давая им "разбежаться" по космосу, что повысит эффективность работы такого ускорителя примерно в 10 тысяч раз и позволит ему работать на гораздо больших расстояниях, чем Breakthrough. По их текущим расчетам, PROCSIMA сможет разогнать небольшой зонд диаметром в метр до 10% скорости света и доставить его на Альфу Центавра за 42 года, или быстро вывести телескоп в ту точку, где притяжение Солнца начинает искажать свет.
Второй проект, RPP, представляет собой вариацию на тему "ядерного двигателя". Его создатели предлагают построить установку, топливом в которой станут редкие изотопы, распады чьих атомов ведут к формированию позитронов, простейшей формы антиматерии. Эти позитроны можно объединить в единый пучок частиц антиматерии, чьи столкновения с пучком обычной материи будут порождать мощную тягу и разгонять корабль до околосветовых скоростей.
По этой причине, общей темой всех этих проектов стала так называемая концепция ISRU (in-situ resource usage), в основе которой лежит идея использования всех "подручных средств", в том числе воздуха, пород и других состояний вещества на планетах для обеспечения зондов энергией и топливом.
К примеру, ученые из Исследовательского центра НАСА имени Эймса предлагают создать и "заселить" Марс особой породой грибов, способной расти на его поверхности. Эти грибы будут выделять меланин и другие вещества, активно поглощающие ионизирующее излучение и космические лучи, и защищать людей или машины от действия радиации.
В будущем, подобными грибами можно покрывать пластиковые компоненты обшивки марсианских баз и использовать грибницу для постройки обитаемых модулей и других частей "марсианских городов".
Их коллеги из JPL разрабатывают настоящего робота-трансформера, способного менять форму и манеру передвижения, разбирая себя на части и соединяя их иным образом. Эта машина, получившая имя FAR, будет состоять из множества примитивных мини-роботов, оснащенных набором пропеллеров и других простых двигательных устройств, способных соединяться в объекты произвольной формы и размеров.
К примеру, такой "трансформер" сможет превращаться в шар, движимый ветрами, в торпеду, способную быстро плавать под водой, в аналог беспилотника с большим крылом и в множество других конструкций, способных решать самые разные задачи.
Их конкурентами станут своеобразные "киберпчелы", которых разрабатывают инженеры из университета Алабамы и Японии. Летающие насекомые, как давно заметили ученые, тратят необычно мало энергии во время полета, что позволит небольшому роботу с крыльями "пчелы" прожить в разы дольше, чем обычному дрону и беспилотнику. Вдобавок, небольшая масса подобных "кибер-пчел" позволит отправить на Марс целый рой таких роботов.
Схожим образом будет работать проект SPARROW, предназначенный для поисков следов жизни на Европе, Энцеладе и других планетах с подледным океаном. Он представляет собой небольшой дрон, источником энергии и "топливом" для которого выступит водяной пар, который будет производить посадочный модуль, растапливая окружающие льды планеты.
Подобный подход, как надеются его разработчики, позволит SPARROW изучить сразу несколько интересных точек на поверхности этих планет, где могут скрываться первые следы внеземной жизни.
Как подчеркивают эксперты НАСА, все проекты, одобренные в рамках конкурса, не рассчитаны на быструю реализацию - только на их завершение уйдет еще около десяти лет. Тем не менее, они уверены, что потенциал всех одобренных инноваций будет реализован на все 100%.
