«Ускорение без топлива»: революционный сверхпроводящий двигатель использует магнитное поле ввода Земли

Новозеландская компания Zenno Astronautics провела испытания первого в своём роде двигателя на основе сверхпроводящих магнитов, предназначенного для поддержания положения спутника в космосе.

Сверхпроводящие магниты могут напрямую преобразовывать солнечную энергию в импульс в космосе, осуществляя ускорение аппарата, не требующее топлива — но до недавнего времени эта технология была слишком громоздкой и сложной, чтобы поместиться на спутнике. Теперь ситуация изменилась.

Компания Zenno Astronautics, созданная на базе Университета Окленда, провела испытания своей новой системы «Supertorquer» на спутнике «Мира», построенном калифорнийским стартапом Impulse Space. Испытания начались вскоре после запуска «Миры» в ноябре прошлого года в рамках миссии SpaceX Transporter 12, и девайс размером с коробку для обуви продемонстрировало отличные результаты, как сообщил Space.com генеральный директор и основатель Zenno Astronautics Макс Аршавский.

«Это техника, которая позволяет космическому аппарату не вращаться сверх меры в космосе и ориентироваться в нужном направлении», — сказал Аршавский. «Девайс состоит из нескольких сверхпроводящих магнитов, расположенных по разным осям. Когда мы включаем питание магнитов, они создают магнитное поле ввода, которое взаимодействует с магнитным полем Земли, и, поскольку мы можем управлять магнитным полем на спутнике, мы можем контролировать то, как он поворачивается относительно Земли».

Сверхпроводящие магниты состоят из катушек сверхпроводящего провода, который имеет нулевое электрическое сопротивление и поэтому может проводить гораздо большие токи, чем обычные провода. Более сильный ток означает и более сильное магнитное поле. Тем не менее есть одна загвоздка: сверхпроводящие материалы необходимо охлаждать до крайне низких температур, чтобы они проявили свои удивительные свойства.

В лабораториях на Земле для охлаждения требуются резервуары с криогенными жидкостями, такими как жидкий гелий или жидкий азот. Их невозможно применять на борту спутника. Вместо этого система должна отводить всё тепло из окружающей среды в космическое пространство.

«Магниты должны работать при температуре минус 200 градусов по Цельсию», — сказал Аршавский. «И хотя в космосе холодно, на самом деле спутник находится не в холоде. Там приблизительно 20 градусов по Цельсию — вполне тепло, потому что мы направляемся в сторону Солнца».

Блок, в котором размещены сверхпроводящие магниты, обёрнут несколькими слоями изоляции и оснащён тепловым насосом, отводящим из системы всё избыточное тепло. Каждый раз, когда спутнику требуется импульс, сверхпроводящие катушки включаются, получая энергию от аккумулятора, заряжаемого солнечными панелями спутника.

«Это преобразование солнечной энергии непосредственно в полезную работу», — сказал Аршавский. «Энергия — это единственное, чего в космосе в избытке, и её можно использовать для питания магнита, создающего девайс магнитного ускорения. Это даёт возможность добиться ускорения без топлива».

В будущем организация Zenno Astronautics планирует запустить более крупные системы, которые позволят космическим аппаратам стыковаться в космосе или выполнять манёвры в непосредственной близости друг от друга, используя исключительно энергию своих сверхпроводящих магнитов, питающихся от солнечных батарей. Аршавский представляет себе мощные магниты, которые в будущем смогут приводить в движение космические аппараты, отправляющиеся на Луну и Марс, используя исключительно солнечную энергию.

«Как только сверхпроводящая техника станет доступна в космосе, можно будет создавать весьма сильные магнитные поля и использовать их для различных целей», — сказал он. «Можно будет очень быстро ускорять объекты в космосе или полностью изменять траекторию спутника без использования топлива».

Мощные сверхпроводящие магниты также могут стать решением проблемы вредного космического излучения, с которым столкнутся исследователи во время пребывания на Луне или полётов в более отдалённые уголки космоса.

«Когда мы отправляемся в космос, на нас воздействует излучение, и эти сверхпроводящие магниты могут создавать вокруг космического корабля „зонтики“ из магнитных полей, защищающие его внутреннее пространство», — сказал Аршавский. «Итак, мы сможем защитить людей в космосе от этого излучения».

Организация Zenno Astronautics планирует запустить более крупный демонстрационный аппарат в рамках миссии, детали которой пока не разглашаются, в конце этого года.