Слънчев топлинен двигател за междузвездни мисии е преминал първи изпитания
Идеята за слънчев топлинен двигател съществува вече няколко десетилетия, но съвсем наскоро изследователи са успели да проведат първото изпитание на действащ прототип. Разработването на двигателя се осъществява в Лабораторията по приложна физика към Университета Джон Хопкинс под ръководството на Джейсън Бенкоски. Изследването се води в рамките на поръчаното от НАСА разработване на концепция за космическа мисия извън границите на Слънчевата система. Отчет за окончателната разработка трябва да бъде представен в края на 2021 година.
Учените изследват възможността за създаване на сонда, която може да преодолее 80 милиарда километра в рамките на 13,5 -15 години. По мнението на разработчиците слънчевите топлинни двигатели са най-бързия за реализация способ, който да позволи полет на космически апарат в междузвездното пространство. Извършените пресмятания показват, че такива двигатели ще са три пъти по-ефективни от съществуващите химически ракетни двигатели.
Макетът на двигателя представлява пластина, в която е вграден змиевиден тръбен топлообменник. В него се подава течен хелий, като в същото време пластината се нагрява от слънчев симулатор. Преминавайки през тръбичките и поглъщайки топлина, хелият се разширява и излиза през разположено на края на топлообменника сопло, създавайки тяга. Въпреки че експерименталният прототип на двигателя е работил в условия, далечни от реалните, резултатите от експеримента са съвпаднали с пресмятанията, проведени за модела на междузвездния космически апарат.
Предполага се обединяването на слънчевият топлинен двигател с топлинен щит, аналогичен с този, използван при сондата Parker Solar Probe. В топлинния щит на космическия апарат за изследване на междузвездното пространство ще бъде вграден топлообменник, където в качеството на работно вещество ще се използва водород, а не хелий.
Основната сложност се състои в това, че необходимата за полета ефективност може да се постигне само в случай, ако космическият апарат използва ефекта на Оберт. Това означава, че за да получи максимално ускорение, сондата трябва да премине колкото се може по-близо до Слънцето.
По предварителни пресмятания, междузвездният апарат трябва да прелети на разстояние само на милион мили от нашата звезда, което ще му даде възможност да се ускори ориентировъчно от 50 000 км/ч до 320 000 км/ч. При това приближаване до Слънцето сондата трябва да прекара около 2,5 часа при температура приблизително от 2500 ⁰С.
Сега учените работят над търсенето на най-подходящия материал,който да е устойчив на такива екстремални условия. И въпреки че предстои провеждането на множество други изследвания, главното е, че невероятните постижения в материалознанието са направили възможна идея, изказана преди повече от 60 години. Джейсън Бенкоски отбелязва, че такива успехи биха били невъзможни без използването на 3D печат.
Изследователите едва ли ще имат време да проведат изпитания в околоземна орбита, но те се надяват, че окончателната им разработка, която те ще представят в края на 2021 година, ще бъде избрана от НАСА като приоритетна в близките десетилетия.
