Ruşii construiesc un sistem de propulsie nuclear care ne-ar putea duce pe Marte în 90 de zile. Ce alte soluţii are omenirea la dispoziţie

Compania rusească Rosatom a anunţat că lucrează la un motor de rachetă nuclear, capabil să ducă o navă spaţială pe orbita planetei Marte în 90 de zile. Cu sistemul de propulsie chimică tradiţional, aceeaşi călătorie ar dura 18 luni.

Ruşii doresc să finalizeze un prototip până în anul 2025. Această tehnologie, bazată pe impulsuri nucleare, este realizabilă cu mijloacele tehnice existente. Nava ar fi propulsată de explozii nucleare.

Un astfel de sistem este eficient, deoarece vitezele atinse ar fi foarte mari, la fel şi economia de combustibil. Detonezi o nouă explozie doar atunci când impulsul scade. 

O altă soluţie propusă recent, de către The Planetary Society, este vela solară. Presiunea exercitată asupra unei pânze solare de radiaţiile emise de stele este suficientă pentru a propulsa în vid un vehicul.

Ideea a fost avansată şi popularizată de astronomul şi astrofiziacianul Carl Sagan. Anul trecut, vedeta TV şi directorul executiv al organizaţiei The Planetary Society (care îl are printre co-fondatori pe Sagan), Bill Nye, a lansat o campanie pe Kickstarter pentru a strânge fondurile necesare construirii unei nave cu vele solare. Campania a strâns fonduri de peste 1,2 milioane de dolari, deşi erau necesari 200.000 de dolari.

Nava va ajunge în spaţiu în 2015, iar primul zbor va fi efectuat în 2016.

Velele solare se bazează pe presiunea exercitată de lumină (de fotoni) pe oglinzi ultrasubţiri. Testele de laborator au arătat că tehnologia este funcţională. Pentru a fi eficientă şi atinge, în timp, viteze foarte mari, o navă propulsată astfel are nevoie de un impuls iniţial consistent. Acest lucru se poate dacă nava este dusă în apropiera soarelului, lucru destul de periculos. Apare însă o altă problemă: oprirea navei la destinaţie. Acest lucru se poate realiza spre exemplu cu un motor cu ioni a cărei rază să fie orientată în faţa navei.

Primul vehicul funcţional care folosea o velă solară a fost construit de ruşi. Nu a reuşit, însă, să ajungă în spaţiu din cauza unei defecţiuni a rachetei purtătoare.

Alte tehnologii existente şi teoretice pentru propulsarea navelor în cosmos

Motoare cu reacţie (existente). Sunt folosite pe rachetele spaţiale actuale. Un motor cu reacţie realizează propulsia prin expulzarea de masă de reacţie, conform celei de-a treia legi a mişcării a lui Newton: când un corp acţionează asupra altui corp cu o forţă (numită forţă de acţiune), cel de-al doilea corp acţionează şi el asupra primului cu o forţă  (numită forţa de reacţiune) de aceeaşi mărime şi de aceeaşi direcţie, dar de sens contrar. Acest principiu este cunoscut şi sub numele de principiul acţiunii şi reacţiunii. Un exemplu de motor cu reacţie este cel folosit la rachetele care duc echipamente în spaţiu. Eficienţa lor este însă foarte mică. Combustibilul este consumat rapid.

Rachete cu antimaterie (teoretice). O astfel de rachetă ar avea o energie şi un impuls mai mare decât orice alt tip de sistem de propulsie. Însă, pentru asta avem nevoie de antimaterie (care se anulează reciproc cu materia generând cantităţi uriaşe de energie), despre care se spune că este cea mai costisitoare substanţă din univers. Se estimează că un singur gram de pozitroni ar costa 25 de miliarde de dolari, iar un gram de antihidrogen 62,5 trilioane de dolari, mai mult decât toţi banii existenţi în lume. Un astfel de propulsor ar putea atinge viteze apropiate de cea a luminii.

Statoreactoare nucleare (teoretice). Propuse în 1960 de către Robert W. Bussard, acestea sunt rachete cu motoare bazate pe fuziune nucleară, care colectează hidrogenul din spaţiu şi îl folosesc apoi pe post de combustibil. Ideea este atractivă deoarece până la urmă un astfel de propulsor ar putea accelera nava spaţială până aproape de viteza luminii. Mai mult, hidrogenul să geseşte în cantităţi uriaşe în univers.

Propulsorul cu ioni (tehnlogia există). Este o formă de propusie electrică care creează forţa de împingere folosind ioni. Sistemul accelerează ionii în direcţia unui câmp electric. Forţa generată este foare mică în comparaţie cu cea a unei rachete, însă economia de energie este uriaşă. Iar o navă propulsată astfel poate atinge în timp viteze foarte mari. Primul propulsor cu ioni funcţional a fost construit de către Harold. R. Kaufman în 1959 la NASA Glenn Research Center. Combustibilul folosit era mercurul. Testat între 1960 şi 1960, dispozitivul s-a dovedit un real succes. Se lucrează la probe spaţiale propulsate de astfel de sisteme.

Alcubierre drive/Warp Drive (teoretic). Acest sistem de propulsie este similar cu conceptul Warp Engine din universul Star Trek. Gândit de fizicianul mexican Miguel Alcubierre, cu ajutorul acestui propulsor nava ar atinge viteza luminii fără a se altera însă timpul. Cum? Soluţia propusă de Alcubierre este generarea unei bule warp (în care spaţiul şi timpul sunt normale) în jurul navei. Această bulă ar călători cu viteze uriaşe, în timp ce vehicului spaţial nu s-ar mişcă în interiorul acesteia. Este un sistem de propulsie teoretic care determină spaţiul din spatele navei să se contracte iar pe cel din faţa să se extindă. Se creează astfel hiperspaţiul, care îţi permite să călătoreşti, chiar la viteze sub-luminice, pe distanţe mai mari decât lumina însăşi. Se speculează că în hiperspaţiu viteza luminii nu este limita superioară în materie de viteză. Nu sunt cunoscute încă motode pentru a crea o bulă warp.

O parte din informaţiile din acest articol au fost publicate în Gândul pe în mai 2015.