W świecie podboju kosmosu dominują obecnie rakiety na paliwo kopalne, choć ich działanie opiera się na zasadach znanych od dawna, a przełomów w tej dziedzinie wciąż brak. Dr Tomasz Barciński z Centrum Badań Kosmicznych PAN podkreśla, że choć obecne metody mają swoje ograniczenia, to nadal pozostają podstawą startów i lądowań, także na Księżycu, gdzie wymagania są nieco mniejsze ze względu na niższą grawitację.
Chemia kontra jonizacja: dwa oblicza napędu kosmicznego
Silniki chemiczne, które działają na zasadzie odrzutu spalin powstających przy spalaniu paliw, dają dużą siłę ciągu, niezbędną do oderwania się od powierzchni Ziemi czy innych ciał niebieskich. Jednak ich czas działania jest krótki – zazwyczaj kilka minut do kilku godzin łącznie.
W kontrze do tego stoją coraz popularniejsze silniki jonowe, wykorzystujące pole elektromagnetyczne do rozpędzania jonów, co pozwala na bardzo wysoką prędkość wyrzucanej masy przy minimalnych stratach paliwa. Te silniki ciągną pojazd przez lata, ale ciąg generowany jest minimalny – zaledwie ułamki niutona.
Dr Barciński zauważa, że technologie jonowe są już stosowane w misjach międzynarodowych: japońskie sondy Hayabusa, europejska BepiColombo czy amerykańska sonda Dawn to przykłady pojazdów korzystających z tego napędu.
Pomagają również grawitacyjne asysty planet, które potrafią zwiększyć prędkość sond, podobnie jak piłka odbija się od poruszającej się ciężarówki, pozwalając oszczędzić paliwo na długich trasach.
Przyszłość należy do napędów atomowych i innowacyjnych rozwiązań
Ekspert zwraca uwagę na rozwój napędów atomowych, które dzięki gorącemu reaktorowi mogłyby dostarczyć dużą moc dla silników jonowych lub bezpośrednio rozgrzewać gaz do odpychania pojazdu – co znacznie przewyższa możliwości chemicznych.
Trwają też prace nad żaglami słonecznymi i koncepcjami wykorzystania potężnych laserów do rozpędzania miniaturowych sond do nawet 20% prędkości światła, co otwiera drogę do międzygwiezdnych podróży.
Kopernikański przewrót technologiczny?
Jakkolwiek fascynujące, środowisko naukowe podkreśla, że obecnie najbardziej realnym krokiem naprzód jest poprawa efektywności istniejących silników jonowych i ich zastosowania w Układzie Słonecznym.
- Dr Barciński mówi o potrzebie rewolucji na miarę Kopernika: może to być np. koncepcja zakrzywiania przestrzeni, czyli podróży przekraczających prędkość światła, ale są to póki co tylko spekulacje.
- W praktyce, aby swobodnie poruszać się po Układzie Słonecznym, potrzebne byłyby miniaturowe, bardzo wydajne akceleratory, których rozmiar i obecna technologia wciąż są nie do połączenia.
CYNICZNYM OKIEM: Loty kosmiczne to nie tylko wizja podboju gwiazd – to wielkie pieniądze, polityka, lobbing i walki o dominację technologiczną. Mówienie o zakrzywianiu przestrzeni brzmi szalenie, ale dopóki nie zrealizujemy tego w praktyce, pozostaniemy zakładnikami paliw kopalnych i powolnych jonowych silników.
Przyszłość kosmicznych napędów wymaga innowacji i rewolucji, która zmieni naszą zdolność do podróżowania po Układzie Słonecznym i być może poza nim – a na razie naszym paliwem jest chemia, jonizacja i trochę szczęścia z grawitacyjnymi asystami.
