Гориво от вода: Стартъп иска да превърне космическата мечта в инженерство

От десетилетия в космическите стратегии съществува едно допускане.

Астронавтите ще се върнат на Луната, ще намерят лед, ще го разделят на водород и кислород и ще произведат гориво. После ще летят към Марс, където ще намерят още лед, ще го комбинират с въглероден диоксид от атмосферата и ще си осигурят път обратно.

Идеята звучи логично и се повтаря от ерата на „Аполо“ насам, включително от ръководители на NASA и от предприемачи като Илон Мъск. Проблемът е, че досега никой не е показал в реални условия, че може надеждно да превръща вода в ракетно гориво за апарати със значим размер.

Американският стартъп General Galactic твърди, че иска да направи точно това.

Още тази есен компанията планира да изведе в орбита спътник с маса около 500 кг, който ще използва вода като единствен източник на гориво. Ако демонстрацията е успешна, тя може да има значение далеч отвъд експерименталната мисия – както за бъдещи лунни и марсиански програми, така и за военния баланс в орбита.

„Всички искат база на Луната или на Марс. Но кой ще плати за това и как реално ще работи?“ посочва пред WIRED главният изпълнителен директор Хейлън Матисън, бивш инженер в SpaceX.

Дългосрочната визия на компанията, по думите му, е „да изгради бензиностанция на Марс и постепенно мрежа за презареждане между различни точки в космоса“.

1600 сателита, $10 милиарда минимум – ще изпълни ли Amazon сателитната си цел до юли 2026 г.

Два вида тяга, едно гориво

В космонавтиката днес доминират два подхода.

Първият е химическата тяга – изгаряне на гориво с окислител. Тя дава голяма тяга, но е относително неефективна в дългосрочен план. Почти всички големи ракети използват именно този принцип.

Вторият е електрическата тяга. При този подход газ като ксенон се йонизира и ускорява с електричество. Тягата е минимална, но ефективността е висока и системите могат да работят дълго. Такива двигатели се използват за поддържане на орбита и за дълбококосмически сонди.

„Хората на шега го наричат оригване в космоса“, казва Матисън за електрическата тяга.

„Но работи много дълго и ефективността е впечатляваща.“

Водата не е идеална нито за единия, нито за другия метод. Но има ключови предимства: стабилна е, не е взривоопасна като криогенните горива и не изисква екстремно охлаждане.

General Galactic залага именно на компромисен модел. В мисията Trinity компанията ще демонстрира и двата подхода.

За химическа тяга водата ще се разделя чрез електролиза на водород и кислород, след което водородът ще се изгаря с кислород като окислител.

За електрическа тяга системата ще използва т.нар. Hall thruster. Водата отново се разделя, кислородът се превръща в плазма, а магнитно поле оформя и ускорява струята.

Идеята е апаратът да може да прави както икономични, продължителни маневри, така и бързи реакции при нужда.

„Понякога ти трябва нещо повече от едно оригване в космоса“, казва техническият директор Люк Найс, бивш кадър на Varda Space.

Компанията очаква да предложи „пет до десет пъти повече Delta-V за една мисия“, посочва Матисън, използвайки стандартния термин за общия маневрен потенциал на космически апарат.

Интересът не е само научен. В последните години китайски и руски спътници все по-често маневрират близо до американски. В такава среда възможността за бързо отдалечаване или преместване става стратегически важна за американските военни.

По-маневрени спътници означават по-трудни за проследяване и по-трудни за неутрализиране системи.

Optimus, роботаксита и „по-умен от човечеството“ AI: Мъск се развихри с прогнози в Давос

Трудната физика

Причините това да не е правено досега са технически.

Йонизираният кислород е силно реактивен.

„Не е лесен елемент за работа. Това прави избора на материали и дизайна много предизвикателни“, казва Райън Конверсано, бивш технолог от Jet Propulsion Laboratory и консултант на компанията.

При химическата тяга въпросът е дали системата ще остане конкурентна, след като се добави масата на електролизната инсталация.

„Може да е доста хитър начин за осигуряване на тяга на малък сателит“, казва Марк Луис, бивш главен учен на ВВС на САЩ и ръководител в Purdue Applied Research Institute.

„Но има много условности.“

Основателите на General Galactic се запознават като студенти в Станфорд и разработват идеята паралелно с работата си в космическата индустрия. Четат научни публикации, правят модели и симулации, пишат софтуер за различни мисии.

До момента са набрали около 10 млн. долара рисков капитал – скромна сума за аерокосмически проект, но достатъчна за първата демонстрация.

Ако мисията успее, тя може да даде по-конкретен отговор на дългогодишното „ще направим ли гориво от вода“, което присъства в почти всяка визия за дълбокия космос. Ако се провали, ще напомни колко трудно е да се превърне добра идея във функционираща инфраструктура извън Земята.