Kosmoso inžinieriai grįžo prie Šaltojo karo laikais plėtotos idėjos – branduolinių raketinių variklių.

Ieškos gyvybės

Užvakar iš Baikonūro kosmodromo Kazachstane buvo paleista Rusijos raketa „Proton“ su dviem kosminiais aparatais, skirtais gyvybės paieškoms Marse. Taip prasidėjo pirmasis bendro Europos kosmoso agentūros (ESA) ir Rusijos federalinės kosmoso agentūros „Roskosmos“ projekto „ExoMars 2016“ etapas. Šios kosminės misijos tikslas – atsakyti į klausimą, ar Marso planetoje egzistuoja gyvybė. Iki šiol Raudonąją planetą marsaeigiais tyrinėję amerikiečių mokslininkai surinko nemažai duomenų, patvirtinančių prielaidą, kad praeityje, kai Marse pakako drėgmės ir šilumos, jame galėjo būti gyvų mikroorganizmų, o gal ir sudėtingesnių gyvybės formų.

Vienas iš „Proton“ raketos į orbitą iškeltų „ExoMars 2016“ misijos aparatų – Marso palydovas „Trace Gas Orbiter“ (TGO). Jis skirtas Marso paviršiaus ir atmosferos tyrimams. TGO prietaisai analizuos retos Marso atmosferos cheminę sudėtį, ieškodami net mažiausių specifinių dujų, kurios galėtų būti biologinės gyvybės procesų rezultatas, požymių. Pagrindinis TGO taikinys bus metanas, dujos, kurios Žemėje išskiriamos į atmosferą daugiausia dėl mikroorganizmų veiklos. Metanas taip pat patenka į atmosferą yrant organinėms medžiagoms bei išsiveržus ugnikalniams, tačiau Marse nėra nei vieno, nei kito. Mokslininkai jau anksčiau Marso atmosferoje buvo aptikę metano, tačiau iki šiol nežino, kokia jo kilmė. Dar labiau intriguoja tai, kad metano emisijos nėra reguliarios, jos sutampa su metų laikų šioje planetoje kaita. O tai dar labiau verčia manyti, jog šios dujos gali būti galimos biologinės veiklos rezultatas.

Ar taip yra iš tikrųjų, turėtų paaiškėti mažiausiai po 7 mėnesių, kai TGO atkeliaus iki Marso ir taps dirbtiniu jo palydovu. Dar kiek laiko bus derinami ir tikrinami TGO moksliniai prietaisai, tad kokių nors naujienų apie metano emisijų periodiškumą ir intensyvumą, ko gero, reikės ilgokai palaukti.

Į Marsą – per 30 dienų?

Tačiau beveik 225 mln. kilometrų vidutinis atstumas nuo Žemės iki Marso, apsunkinantis ir pailginantis Raudonosios planetos tyrimų programas, netolimoje ateityje gali nebūti kliūtis. Lig šiol į Marsą paleisti kosminiai aparatai, priklausomai nuo jo ir Žemės padėties, Raudonąją planetą pasiekdavo per 128–333 dienas. Dabar mokslininkai tikisi, kad naujo tipo raketiniai varikliai skrydį į Marsą sutrumpins vos iki 45 dienų ar dar mažiau. Ir Jungtinių Valstijų nacionalinės aeronautikos ir kosmoso administracijos (NASA), ir Rusijos kosmoso agentūros „Roskosmos“ atstovai ne kartą kalbėjo apie planus tolimiems kosminiams skrydžiams naudoti atominius variklius. Tokia kosminės technikos naujove vis labiau domimasi, nes pastaraisiais metais vis plačiau diskutuojama apie pilotuojamų skrydžių į Marsą galimybę. Naudojant raketas su įprastiniais varikliais, žmonių skrydis į Marsą ir atgal truktų maždaug 500 parų. Pasak NASA inžinierių, raketa su kompaktišku branduolinės sintezės reaktoriumi galėtų astronautus nuskraidinti į Marsą ir pargabenti atgal vos per 30–90 dienų. Nors Amerikoje jau vykdomi tokio tipo raketinio variklio tyrimai, tikslo siekiančių mokslininkų ir inžinierių dar laukia labai ilgas kelias.

Į šias technologines lenktynes ketina įsitraukti ir Rusijos specialistai. Kovo pradžioje Rusijos valstybinės atominės energijos bendrovės „Rosatom“ atstovai pranešė kuriantys branduolinį įrenginį raketiniam varikliui, kuris galėtų atskraidinti kosmonautus į Marsą per 45 dienas, o būtino kuro atsargų esą pakaktų ir kelionei atgal į Žemę. „Rosatom“ inžinieriai užsibrėžė ambicingą tikslą bandomąjį tokio įrenginio prototipą pateikti iki 2025 metų. Įdomu tai, kad, pasak jų, didžiausia kliūtis šios technologinės naujovės kelyje – šiuo metu Rusiją sekinanti ekonominė krizė ir sumažėjęs finansavimas, o ne techninio pobūdžio sunkumai.

Branduolinio dalijimosi principu veikiančius atominius raketinius variklius Jungtinės Valstijos ir Sovietų Sąjunga pradėjo kurti dar Šaltojo karo metais. Sovietiniai mokslininkai, pasak JAV žurnalo „Wired“, dar 1967 m. įveikė didelę dalį šioje srityje kilusių techninių kliūčių, kai pradėjo leisti į kosmosą palydovus su tokio tipo traukos varikliais. Amerikiečiai jų kūrimo programą pradėjo 1965 m. Tačiau po kiek laiko abi šalys nutraukė branduolinių raketinių variklių kūrimo finansavimą, tiesa, rusai savąjį projektą bandė atgaivinti 9-ąjį praėjusio amžiaus dešimtmetį. Tokį sprendimą lėmė tai, kad branduolių dalijimosi principu veikiantys atominiai varikliai buvo skirti santykinai mažo svorio kosminiams aparatams – dirbtiniams Žemės palydovams. Sunkiosioms kosminėms raketoms, galinčioms pasiekti kitas Saulės sistemos planetas, reikėjo visai kitokių branduolinių variklių. Vis dėlto, pasak Jameso Martino neplatinimo režimo problemų tyrimų centro vyresniojo mokslo darbuotojo Nikolajaus Sokovo, iki pirmojo tokio tipo kosminio variklio, jei jis nebus pernelyg sudėtingas, pasirodymo liko visai nedaug laiko. Šio eksperto teigimu, sunkiausias ir brangiausias dalykas – sukonstruoti tokį atominį variklį naudosiantį kosminį laivą.

Pravers ir prie Žemės

Nors „Roskosmos“ atstovai neatskleidžia savo kuriamos sistemos techninių savybių, iš kai kurių užuominų galima spręsti, jog šis variklis gamins šiluminę energiją, skaldydamas atomų branduolius, o šiluminė energija degins vandenilį arba kokią kitą medžiagą. Pasak „Wired“ apžvalgininkų, tokio tipo variklio veikimo principas labai panašus į cheminį kurą naudojantį reaktyvinį variklį. Tačiau abiejų tokių variklių veikimo rezultatai iš esmės skiriasi. Cheminį kurą naudojančios raketos susiduria su pagrindine problema: kuo greičiau ir toliau nori nuskristi, tuo daugiau kuro teks pasiimti į kelionę. O kuo daugiau kuro, tuo raketa bus sunkesnė. O kuo ji sunkesnė, tuo daugiau prireiks kuro...

Šaltojo karo laikais amerikiečių ir rusų konstruoti atominiai raketiniai varikliai leido pasiekti bent dvigubai didesnį lyginamąjį traukos impulsą, nei cheminį kurą deginančių reaktyvinių variklių. Ekspertai mano, kad šiuolaikinėse variklių sistemose rezultatas galėtų būti dar geresnis. O tai reiškia, kad kosminiai laivai galėtų pasiimti į kelionę daugiau kuro, o jų raketiniai varikliai skrydžio į Marsą metu galėtų veikti ilgiau. Dar geriau, kad kosminiam laivui su branduoliniu varikliu pakaks kuro, kad galėtų stabdyti, pereiti į sukimosi aplink Marsą orbitą ir, žinoma, grįžti atgal į Žemę.

Skrydžio į Marsą kosminiais laivais su branduoliniais varikliais perspektyva gali gerokai įkvėpti entuziastus, jau kuriančius Marso kolonizavimo planus, tačiau naujo tipo kosminis variklis galėtų būti pritaikytas kur kas praktiškiau, ir net nelabai tolimoje ateityje, kaip rašo „Wired“. Aplink Žemę skriejantiems palydovams tenka dažnai įjunginėti silpnos traukos variklius, kad galėtų išlaikyti reikiamus orbitos parametrus. Jei „Rosatom“ inžinieriams pavyktų sukurti kompaktiškus šiluminius branduolinius variklius, jie leistų dažniau ir geriau koreguoti palydovų orbitas, o tai gerokai pailgintų jų naudojimo laiką. Tokie varikliai leistų padidinti ir kosminių aparatų manevringumą. Taigi, jei gyvybės paieškos Marse nuviltų, o svajonės nuskristi į jį per mėnesį neatrodytų tokios patrauklios, bent jau galėtume paprasčiau ir greičiau susirinkti savo kosmines šiukšles – aplink Žemę skriejančias nebenaudojamų palydovų, raketų pakopų ir kitokios kosminės technikos liekanas.