
Космическому кораблю требуется от семи до девяти месяцев, чтобы добраться до Марса. Это время зависит от космического аппарата и расстояния между двумя планетами, которое меняется по мере того, как они движутся по своим орбитам вокруг Солнца. Пока последнием это путешествие совершил космический аппарат НАСА Perseverance, и оно заняло около семи месяцев.
Если бы эти перелёты не были такими долгими, человечество освоило бы Марс гораздо быстрее. НАСА изучает идею использования ядерной электрической тяги, чтобы сократить время путешествия.
Отправить экипаж на Марс гораздо сложнее, чем отправить туда такого робота-исследователя, как Perseverance. Perseverance останется там после завершения своей миссии. Но люди должны вернуться на Землю. Одно из главных ограничений — это окна запуска. Они происходят каждые 26 месяцев, когда планеты находятся ближе всего друг к другу, что делает путешествие короче и удобнее. Таким образом, возвращение на Марс в составе экипажа может занять около четырёх лет, в зависимости от разных факторов, таких как время пребывания экипажа на планете.
Разрабатываемая в настоящее время более эффективная двигательная система может доставить экипаж на Марс и обратно всего за два года, утверждают её сторонники. Инженеры Исследовательского центра НАСА в Лэнгли работают над ядерно-электрической двигательной системой, которая сможет доставить экипаж на Марс в эти сроки. Система использует ядерный реактор для выработки электроэнергии, которая ионизирует газообразное топливо, создающее тягу.
Но есть одна загвоздка: систему придётся собирать в космосе.
Технологию назвали «модульная сборка радиаторов для ядерных электроракет», или MARVL [Modular Assembled Radiators for Nuclear Electric Propulsion Vehicles]. MARVL – одна из попыток НАСА разработать в ближайшие 10-15 лет транзитный корабль для полётов на Марс — Deep Space Transport.
Одним из компонентов системы является система рассеивания тепла. В развёрнутом виде система представляет собой массив размером с футбольное поле. Идея состоит в том, чтобы разбить систему на отдельные компоненты, которые можно будет роботизированно собирать в космосе.
«Благодаря этому мы избавимся от необходимости встраивать всю систему в один ракетный обтекатель», — говорит Аманда Старк, инженер по теплообмену в НАСА Лэнгли и главный исследователь MARVL. «В свою очередь, это позволяет нам немного ослабить конструкцию и реально оптимизировать её».

Вариант впихнуть всю систему в слишком маленький объём и доступный вес полезной нагрузки, вмещающийся в обтекатель ракеты, не рассматривался. До этого инженеры успешно «сворачивали» другие космические аппараты в размер, подходящий для носовых обтекателей, а затем разворачивали их после выхода в космос. Лучшим примером такого подвига, вероятно, будет зеркало «Уэбба». Но у главного зеркала «Уэбба» диаметр всего 6,5 метра. Это намного меньше, чем система теплоотвода MARVL, при том, что уже с зеркалом пришлось мучаться.
Создание модульной системы теплоотвода и её сборка в космосе с помощью роботов открывают новые возможности. Компоненты можно запускать в космос в любом порядке и в любом сочетании, какие только будут необходимы.
Космическая робототехника развивается и будет играть всё большую роль в будущем. Вся идея представляет собой определённый вызов для инженеров, но эту задачу не так уж и сложно решить. Исследовательский центр НАСА в Лэнгли работает над подобными проблемами уже несколько десятилетий.
Лэнгли — это огромный комплекс площадью почти в 3 кв.км., в котором работают тысячи инженеров, техников и учёных. Он внёс новаторский вклад в развитие полётов в воздухе и в космосе. Центр сыграл важную роль в разработке лунного модуля «Аполлон» и внёс свой вклад в другие проекты, такие как космический телескоп «Хаббл» и марсоход «Викинг». Космические технологии и исследования являются одним из основных направлений деятельности Центра.
Теперь у инженеров появилась возможность с нуля создать транспортное средство, предназначенное для запуска по частям и сборки в космосе.
«Существующие аппараты ранее не рассматривали возможность сборки в космосе в процессе проектирования, поэтому у нас есть возможность сказать: Мы собираемся построить этот аппарат в космосе. Как мы это сделаем? И как будет выглядеть этот аппарат, если мы это сделаем? Я думаю, что это расширит наши представления о ядерных силовых установках», — говорит Джулия Клайн, куратор проекта в Исследовательском управлении НАСА в Лэнгли. Клайн руководила участием центра в разработке плана технического совершенствования ядерных электроракет, который предшествовал проекту MARVL.
Ядерная электродвигательная установка (ЯЭДУ) была не единственной рассматриваемой системой. НАСА также рассматривало систему ядерной тепловой тяги (NTP). Кроме того, рассматривалась конструкция «четырехкрыла» для системы ЯЭДУ, поскольку её можно было сложить в обтекатель полезной нагрузки Space Launch System (SLS) от НАСА. Однако такая система требовала большей площади поверхности, а системы развёртывания в этом варианте были тяжёлыми и сложными. Кроме того, для неё требовалось больше топлива.

Двухкрылая конструкция имеет ряд преимуществ перед четырехкрылой. Её можно запускать по частям на коммерческих ракетах-носителях без использования SLS. Обтекатель полезной нагрузки ракеты не ограничивает размер радиатора и позволяет избежать солнечного потока, который препятствует охлаждению.

НАСА дало команде проекта MARVL два года на разработку идеи. К этому времени команда надеется подготовить небольшую наземную демонстрацию.
«Один из наших наставников сказал: ‘Именно поэтому я и хотел работать в НАСА, ради таких проектов’», — говорит Старк, — «Это потрясающе, потому что я очень рад, что участвую в проекте, и чувствую то же самое».
Автор: SLY_G