27 сентября Европейское космическое агентство (ЕКА) запустило к Луне аппарат "Смарт-1". На нем установлен тот же двигатель, что и на космолетах из фильма "Звездные войны". Каждый фанат голливудского блокбастера помнит, как разлетается на куски имперский TIE-Fighter, пораженный метким выстрелом Люка Скайуокера. TIE-Fighter, как известно - истребитель с ионным двигателем (TIE - Twin Ion Engine, спаренный ионный двигатель). Но удивительно и другое - Объединенная Европа успешно проводит такие научные эксперименты, которые раньше были по плечу только американцам и японцам.
Что же это за двигатель?
Ионный (он же - электростатический) ракетный двигатель (ИРД) - реактивный двигатель, в котором рабочее тело (обычно цезий, рубидий, ртуть, висмут, аргон, ксенон) ионизируется, а затем образовавшиеся ионы (проще говоря, наэлектризованный газ) ускоряются в сильном электростатическом поле до скоростей в десятки и сотни километров в секунду. Сейчас в космонавтике используются, в основном, химические ракетные двигатели (ХРД). В камере ХРД сгорает топливо (например, керосин или водород горят в кислороде), а из сопла истекают нагретые газы. Недостаток ХРД - низкая скорость истечения газов (около 4 километров в секунду), в то время как у ИРД скорость ионов составляет 15-100 километров в секунду. Чем выше скорость отбрасываемого газа, тем меньшее количество топлива нужно взять на борт, а поскольку стоимость доставки аппарата на околоземную орбиту велика (от 1000 долларов за килограмм), то это качество ИРД весьма ценно. К сожалению, ИРД не пригодны для старта с Земли - они развивают малую тягу. Подуйте на листок бумаги - примерно такова тяга ионного двигателя. Тетрадный лист еще можно удержать в воздухе таким способом, но, например, кирпич или телевизор не удастся ни "выдуть" на околоземную орбиту, ни хотя бы приподнять над стартовой площадкой. Зато на космических орбитах ИРД в отличие от ХРД способен работать днями, месяцами и даже годами, в результате при меньших затратах топлива (от трех до десятков и сотен раз) корабли долетят до цели приблизительно за то же самое время, а в некоторых случаях намного быстрее. ИРД - отличный движок для коррекции околоземной орбиты и межпланетных перелетов.
Идею использования электрической энергии для получения тяги выдвигал ещё основоположник русской космонавтики Константин Циолковский. В 1917 году американский ученый Роберт Годдард (США) подтвердил реальность идеи экспериментом. В 1930-х один из отцов советского космического проекта Валентин Глушко создал экспериментальный электрический движитель. Первый ионный двигатель заработал в 1964 году на американском аппарате "Серт-1", в 1966-м СССР восстановил "ионный паритет" на спутнике "Янтарь". Сегодня ИРД разрабатываются в России, США, Великобритании, Франции, ФРГ, Японии. В разных странах эти исследования идут с неодинаковым успехом.
В РФ в Центре имени Келдыша разработаны двигатели, по некоторым параметрам обгоняющие западные аналоги, но на них пока нет заказчика - космические державы предпочитают развивать свои технологии, а не закупать чужие, а у отечества нет денег на космос. Самый главный потребитель ИРД - программы дальнего исследования планет, а они-то в России находятся в наибольшем упадке. Последний успешный отечественный проект "Вега" по изучению планеты Венера и кометы Галлея закончился в 1986 году, автоматические межпланетные станции "Фобос-1" и "Фобос-2" в 1989-м были потеряны в космосе из-за неисправностей на борту, а "Марс-96" в 1996-м упал в Тихий океан. Сегодня Россия участвует в исследовании Солнечной системы только как производитель научных приборов для международных исследовательских станций.
В 1998-2001 году к комете Борелли успешно слетал американский "Дип спейс 1", ставший первым кораблем, у которого ИРД был маршевым (основным) двигателем - до этого они только корректировали орбиты околоземных спутников. В мае 2003 года Японское космическое агентство запустило к астероиду 1998SF36 аппарат "Мьюзес-Си" с маршевым ИРД. В 2005 году он достигнет малой планеты, возьмет пробу грунта и в 2007-м вернется на Землю.
27 сентября 2003 года европейский аппарат "Смарт-1" был выведен на околоземную орбиту ракетой-носителем "Ариан-5", стартовавшей с космодрома Куру во Французской Гвиане (Южная Америка). Несколько дней Европейское космическое агентство требуется на проверку бортовых систем "Смарта", а 30 сентября включается июнный двигатель и исследовательская станция отправится в 16-месячный путь к Луне. "Смарт-1" представляет собой куб с ребром 1 метр и солнечными батареями. Его вес 350 - килограмм, из которых 15 приходится на научную аппаратуру и 72 на топливо. Полная стоимость проекта - 100 миллионов евро.
Среди запланированых экспериментов есть и уникальный - это попытка установить дальнюю космическую связь с помощью светового луча. Впервые в истории с помощью лазерной установки на Тенерифе (Канарские отсрова) сигнал в оптическом диапазоне будет послан на космический аппарат.
Научные эксперименты ЕКА тоже интересны - измерение параметров солнечного ветра и рентгеновского излучения нашего центрального светила, составление минералогической карты Луны и поиски льда на дне маленьких полярных кратеров. Собранные данные подтвердят или опровергнут гипотезу о том, что 4,5 миллиарда лет назад Луна откололась от Земли при столкновении нашей родной планеты с большим космическим телом (приблизитольно размером с Марс). Европейцы также говорят, что такие технологии как ионный двигатель, оптическая связь, радиосвязь в диапазоне 8 и 32/34 Гигагерца с так называемым турбокодированием (более надежна, позволяет тратить меньше времени и энергии на сеанс связи, использовать компактную антенну) на "Смарте-1" "обкатываются". Новинки будут использованы в миссии к планете Меркурий и в дальнейшем исследовании дальнего космоса. Минералогическая карта Луны и поиски льда имеют прямой прицел на создание обитаемых баз на ближайшем спутнике Земли - ЕКА заявляет об этом прямо.
Запад имеет серьезные виды на освоение Луны. Например, частная американская компания TransOrbital готовит к запуску три коммерческих аппарата для картографирования Луны и изучения ее поверхности, а НАСА подумывает о возрождении лунной программы "Аполлон". В этом свете создание обитаемого поселения на земной соседке в ближайшие 50 лет уже не кажется фантастикой.
Николай Дзись-Войнаровский