Sisteme inovatoare de propulsie pentru calatoriile prin spatiu
Cercetari actuale in domeniul sistemelor de propulsie inovatoare pentru viitoarele calatorii printre stele sunt de fapt mai vechi pentru NASA. Nu am facut calatorii intergalactice, asa cum credea Arthur C. Clarke prin anii 70 ai secolului trecut, dar cercetarile consuma fonduri uriase, chiar daca fara realizari palpabile. Unul dintre visele marete ale NASA este calatoria spre Marte la care Agentia se gandea inca de acum cativa ani, inainte de a face publica descoperirea apei pe Planeta Rosie. Ideea este asta: nu cum sa lansezi rachete spre Marte, ci cum sa concepi rachete superrapide pentru zborul spre Marte? Sau, chiar mai departe, prin Galaxie. Cu alte cuvinte, este vorba despre noi sisteme de propulsie a rachetelor care ar trebui sa duca viitorii cosmonauti mai repede si mai sigur spre Marte.
O idee revolutionara, cel putin pe hartie, este un sistem de propulsie care imbina panourile solare cu fuziunea sau fisiunea nucleara. Adica, panourile solare plasate pe exteriorul navei ar colecta energie suficienta pentru a initia procesul care creeaza fuziunea nucleara. Dezvoltand o viteza mult mai mare decat actualele sisteme de propulsie, cea imaginata de cercetatorii de la NASA ar scurta considerabil timpul calatoriei spre Marte. Problema e ca nu se stie cu cat ar scurta o calatorie prin Galaxia noastra, si asta pentru ca nu se stie daca va fi efectuata vreodata.
Cu Marte, macar e mai simplu de calculat. „Folosind sistemele de propulsie actuale este aproape imposibil pentru oameni de a explora spatiul ceva mai departe de Pamant”, este de parere John Slough de la Universitatea din Washington, conducatorul echipei care incearca sa construiasca o racheta propulsata cu ajutorul fuziunii nucleare. „Noi credem ca ar trebui sa dezvolte o viteza suficient de mare pentru ca aceasta racheta sa poata calatori prin spatiul interplanetar”. De mai multi ani, a pune piciorul pe Marte este ambitia principala a NASA. Agentia planuieste sa ajunga cu cosmonauti undeva, prin anii 2030. Dar pentru asta, vechile rachete cu combustibil chimic nu mai sunt de actualitate.
Un drum dus-intors Pamant-Marte ar dura cam 500 de zile, ceea ce pentru Agentie este prea incet. Asta, deoarece pentru astronauti a petrece atatea zile in spatiul cosmic ar insemna ca organismul lor sa acumuleze doze mari de radiatii, sa sufere o atrofiere a muschilor, a densitatii oaselor, dar si alte pericole cauzate de expunerea la microgravitatie.
O racheta propulsata de un motor cu fuziune nucleara ar scurta drumul viitorilor cosmonauti spre Marte la doar 90 si ceva de zile, dupa parerea cercetatorilor. Practic, o asemenea misiune ar dura in total 210 zile, adica 83 de zile drumul pana pe Planeta Rosie, 30 de zile de misiune pe solul martian si 97 de zile drumul intors spre Pamant. Toata aceasta performanta numai datorita motorului care foloseste fuziunea nucleara, adica exact acelasi proces care se desfasoara in Soare si care da bombelor cu hidrogen acea putere distructiva de-a dreptul colosala.
Sigur, de la idee la realizare e cale lunga, dar cercetatorii nu vad niciun motiv sa nu creada ca acest lucru este posibil. „Este probabil cel mai simplu, cel mai eficient si mai ieftin sistem de propulsie pe care ti-l poti imagina” este de parere Anthony Pancotti de la compania MSNW.„Fizica fundamentala a fost dovedita in laborator cu aparatura avansata si am reusit sa producem neutroni”. Mai spune cercetatorul: „mai trebuie sa construim un motor dupa o metodologie explicita”. Chiar mai veche decat aceasta idee este Proiectul Orion, initiat in 1958, care isi propunea sa propulseze o nava cosmica prin detonarea unor mici bombe atomice plasate in spatele vehiculului, dupa un concept cunoscut sub numele de propulsie prin pulsatie nucleara. Proiectul nu a fost finalizat nici azi, asa incat putem sa ne imaginam ca ar fi si mai putine sperante ca motorul cu fuziune nucleara sa fie realizat in viitorul apropiat.
La fel de putin probabil este sa se reuseasca construirea unui motor de racheta alimentat prin fisiunea nucleara, o alta idee a cercetatorilor, care nu este nici ea foarte noua. Conceptul rachetei termonucleare, cum a fost denumit, a fost lansat tot prin anii 1950, fiind o colaborare intre NASA si Comisia de Energie Atomica a SUA in cadrul unui proiect denumit Aplicatie pentru o Racheta cu Motor Nuclear (NERVA). Proiectul a fost testat pe Pamant cu cateva motoare termonucleare si asta pentru ca NASA dorea ca NERVA sa echipeze o racheta care sa duca un echipaj uman pe Marte in 1979, ceea ce, evident, nu s-a intamplat niciodata. Dupa cheltuirea unor bugete uriase, programul a fost abandonat. Iata ca azi, visele acelea de a ajunge cu misiuni umane pe Marte se reaprind, fereastra de timp fiind plasata pentru anii 2030! Mai mult, se incearca si o resuscitare a ideii motoarelor de racheta termonucleare care, dupa noile aprecieri, ar putea scurta la 180 de zile timpul unei calatori dus-intors spre Marte.
Nave cu panze prin Cosmos?
Ambitia NASA nu se opreste la Marte, vecina noastra de Sistem solar. Bataia este mai lunga: cum ar putea sa calatoreasca prin spatiul cosmic viitoarele sonde spatiale lansate de pe Pamant folosind sisteme de propulsie mai rapide? Asa s-a ajuns la conceptul de „E-sails”, un sistem care ar putea folosi panzele in loc de motoare, o idee care ar putea deveni realitate, dupa spusele NASA prin anul 2025. Mai exact, sondele spatiale robotizate ale viitorului, dupa cum relateaza LiveScience.com, ar putea beneficia de o noua generatie de sisteme de propulsie, bazate pe fire electrice activate de vantul solar, diferite de propulsia cu vele solare, care era, oricum, o idee mai veche.
E-sails, adica Electric Sails (Panze electrice), este un concept la care se lucreaza deja si care in principiu ar trebui sa lucreze astfel: „panze” spatiale formate din fire polarizate electric ar urma sa preia din energia vantului solar, acel flux de protoni, electroni si alte particule ionizate care se propaga continuu dinspre Soare cu viteze intre 400 km/s si 750 km/s. Sistemul de propulsie E-sails foloseste presiunea dinamica a vantului solar, generand o „vela” virtuala formata din firele ce compun un camp electric care deviaza protonii din vantul solar, preluandu-le impulsul.
Ideea e entuziasmanta si promitatoare pentru viitorul explorarilor spatiale pana la granitele sistemului solar si dincolo de acestea, cel putin in viziunea lui Les Johnson, cercetator la Centrul Spatial Marshall, apartinand NASA, din Huntsville, Alabama. Din echipa cercetatorului mai face parte si Pekka Janhunen, de la Institutul meteorologic finlandez, care a propus conceptul e-sails inca din anul 2006. Cum s-ar putea transpune si in practica? Dupa descrierile autorilor, o sonda sau naveta spatiala ar fi conectata la 10 pana la 20 de fire cu lungimea cuprinsa intre 1 si 20 de kilometri si extraordinar de subtiri — diametru de doar 25 de microni, in conditiile in care, pentru comparatie, un fir de par uman are diametrul de 50 de microni. O astfel de sonda sau naveta va trebui probabil sa se roteasca pentru a mentine aceste fire intinse „De-a lungul unor perioade de timp de ordinul lunilor, aceasta forta exercitata asupra firelor va ajunge sa propulseze sonda spatiala cu viteze enorme, de 100-150 km/s (20-30 UA pe an)”, sunt de parere initiatorii conceptului. Interesant este faptul ca nici conceptul e-sails, nici cel al velelor solare nu necesita carburanti.
Diferenta principala este insa legata de faptul ca velele solare functioneaza prin acumularea la suprafata lor a presiunii radiatiei solare (fotoni) si nu a vantului solar (particule ionizate). Velele solare sunt construite din materiale reflectorizante si nu din fire aflate sub sarcina electrica. Conform cercetatorilor, avantajul sistemului e-sails este ca o sonda dotata cu un astfel de tip de propulsie va continua sa accelereze mult timp dupa ce una dotata cu vele solare ajunge la viteza maxima. Toate aceste calcule si idei sunt deocamdata doar pe hartie, deoarece nu este clar daca acest sistem de propulsie este fezabil. Si, cu toate acestea, proiectantii conceptului sunt siguri ca e-sails „ne poate oferi abilitatea unica de a explora heliopauza si spatiul interstelar intr-un interval de timp de mai putin de o decada (…) Este vorba despre un sistem de propulsie mult mai eficient decat alte sisteme ce au fost propuse pentru misiunile spre si dincolo de granitele sistemului solar”.
Revista Magazin
