Создана криотехнология, которая позволит астронавтам вернуться с Марса
НАСА провело успешные испытания новой криогенной системы охлаждения, которая способна решить одну из главных технических проблем будущих марсианских миссий. Эта технология может предотвратить испарение топлива в условиях длительного космического полета, позволяя астронавтам сохранять запасы жидкого топлива в течение месяцев или даже лет.
Вылет возможен и без охлаждения, возврат — нет
Ключевая трудность таких миссий — это не только транспортировка людей и оборудования, но и обеспечение надежного возврата. Для этого требуется много ракетного топлива — жидкого водорода, кислорода или метана. Все они являются криогенными веществами, которые нужно поддерживать при очень низких температурах: например, водород кипит уже при –253 °C. Даже в холоде космоса такие жидкости постепенно превращаются в газ и начинают испаряться. Это создает опасность избыточного давления в баках и требует сброса газов, что приводит к потере топлива. На коротких миссиях или в условиях наземного старта это не проблема. Но в случае полета на Марс, который длится не неделю, а годы, такие потери могут быть катастрофическими.
Если, например, в баке находится 38 тонн жидкого водорода, то без активного охлаждения за год может испариться до 16 тонн. Это значит, что по прибытии на Марс у экипажа просто не останется топлива, чтобы вернуться. Даже толстая изоляция не справится — нужны другие методы.
Чтобы решить эту проблему, инженеры НАСА в Центре космических полетов имени Маршалла разработали двухступенчатую систему активного охлаждения. Она была протестирована в течение трех месяцев на наземной установке и показала высокий уровень эффективности. Система использует два контура с жидким гелием. Первый, основной контур, содержит гелий, охлажденный до –253 °C, и непосредственно обвивает бак, стабилизируя температуру топлива. Второй контур, расположенный снаружи и защищенный термобарьером, циркулирует более теплый гелий (–183 °C) и блокирует внешнее тепло, прежде чем оно достигнет резервуара.
Вся система встраивается в металлизированную изоляцию, создавая надежный барьер для тепла. Это позволяет хранить криотопливо практически без потерь, что особенно важно не только для полетов, но и для работы на орбите или на поверхности других планет.
Как подчеркивает Кэти Хенкель, исполняющая обязанности менеджера проекта Cryogenic Fluid Management Portfolio:
«Технологии для снижения потерь топлива должны быть реализованы для успешных длительных миссий в глубокий космос, таких как Луна и Марс. Двухступенчатое охлаждение предотвращает потерю топлива и успешно обеспечивает длительное хранение топлива, будь то транзитом или на поверхности планетарного тела».
Система может обеспечить не только безопасный возврат экипажа, но и более гибкое планирование миссий, без необходимости закладывать избыточные объемы топлива. Теперь НАСА планирует дальнейшие испытания в условиях микрогравитации — например, на МКС или в рамках будущих орбитальных платформ. Это станет следующим шагом к реальному осуществлению пилотируемого полета на Марс.