Взломать Солнечную систему: 3 космические технологии, в которых Россия может стать мировым лидером

Создание базы на Луне. Космические корабли на ядерной тяге. Осваивающие Марс роботы. Все это может стать реальностью благодаря технологиям завтрашнего дня, в которых у нашей страны есть все шансы на мировое лидерство.

Атомный космос

Большинство космических аппаратов получают электричество от солнечных батарей. На околоземной орбите это удобно, но уже на Марсе они дают довольно мало энергии. Возьмем для примера аппарат InSight, севший в 2018 году вблизи марсианского экватора. У него было две круглые солнечные панели диаметром 2,2 метра. После посадки аппарат получал 4,6 кВт·ч энергии в сутки. Это чуть меньше, чем потребляет непрерывно горящая 200-ваттная лампочка, а ведь это был самый энерговооруженный зонд на Марсе. Уже через четыре года мощность батарей упала в десять раз из-за скопившейся на них пыли, и зонд прекратил работу, хотя научные приборы были в порядке.

Другое решение — радиоизотопные генераторы (РИТЭГи). Они работают на самопроизвольном распаде радиоактивных изотопов. Эти источники питания тоже не очень мощные. РИТЭГ новейшего марсохода Perseverance имеет электрическую мощность 110 Вт, и это для питания всех систем ровера массой более тонны. Из-за этого максимальная скорость аппарата на ровной твердой поверхности составляет 150 метров в час.

Радикально улучшить эту ситуацию могут ядерные реакторы, использующие цепную реакцию деления ядер урана или плутония. Создать космические реакторы непросто: на орбиту не возьмешь ни многотонную защиту, ни пруд-охладитель. Однако у нашей страны есть уникальный опыт: с 1970-го по 1987 гг. СССР запустил 32 спутника с реакторами «Бук» электрической мощностью 3 кВт.

Сегодня в России работают над созданием реактора для совместной лунной базы с Китаем. Участники проекта — «Роскосмос», «Росатом» и Курчатовский институт.

Электробус «Земля — Марс»

Орбита спутника со временем «портится»: низкая — из-за торможения в остатках атмосферы, высокая — из-за притяжения Луны и Солнца. Страдает и ориентация аппарата в пространстве, а это очень опасно. Если его антенны отвернутся от нашей планеты, он утратит связь с Землей. Чтобы корректировать орбиту и ориентацию спутника, нужен двигатель. Межпланетным зондам он еще нужнее.

Единственный тип двигателя, который можно использовать в космическом полете, — реактивный. Представим себе человека в невесомости, держащего в руках гирю. Если он бросит гирю назад, то сам полетит вперед. Чем больше масса и скорость гири, тем быстрее полетит космонавт. Так и работает реактивный двигатель, только вместо гири он выбрасывает струю газов.

Двигатели на химическом топливе исторгают из сопла раскаленные газы со скоростью 4–5 км/с. Электрические ракетные двигатели (ЭРД) выбрасывают из сопла ионы газа — обычно ксенона, иногда криптона. Электрическое поле разгоняет их до 10–20 км/с, а в экспериментальных моделях — и до 30 км/с. Поэтому для достижения той же тяги им нужно в несколько раз меньше вещества, чем химическим. Это очень важно, ведь у космических аппаратов на счету каждый грамм в баке. Представьте, что вы меняете машину каждый раз, когда закончился бензин.

Космонавтика находится именно в таком положении: заправляться в космосе пока никто не умеет. Дорогие и сложные космические аппараты приходится выводить из эксплуатации, как только у них пустеют баки.

Наша страна — лидер в создании ЭРД. Такие двигатели были впервые испытаны в космосе на советском аппарате «Зонд-2» в 1964 году. Сегодня ЭРД российского производства используются на российских и зарубежных спутниках. В последнее время ЭРД применяются даже для доставки спутников на целевую орбиту. Например, в 2020 году ракета «Протон» вывела российские спутники связи «Экспресс-80» и «Экспресс-103» на промежуточную орбиту, а до геостационарной они добирались уже «на электричестве».

Почему бы полностью не перейти на электрические двигатели? Дело в том, что все используемые ЭРД не очень мощные. Одна из причин — на борту спутника или межпланетного зонда просто не хватает электроэнергии, чтобы создать большую тягу. Чтобы перевести на ЭРД пилотируемые корабли, нужен атомный реактор мощностью несколько мегаватт. Уместить такой реактор в прокрустово ложе возможностей ракет-носителей еще никому не удалось.

Однако в «Росатоме» работают над решением этой задачи, а в «Роскосмосе» — над созданием ЭРД большой мощности. Огромная энергия реактора, помноженная на эффективность ЭРД, означает переворот в космонавтике. Возможно, корабли такого типа помогут по-настоящему освоить Солнечную систему.

Космические зонды завидуют подросткам

Космос полон заряженных частиц, приходящих от Солнца и с просторов Галактики. Они могут повредить и даже полностью вывести из строя электронику. Поэтому на орбиту и тем более к другим планетам запускают не обычные, а особые радиационно-стойкие микросхемы. Но ничто в мире не бесплатно, и радиационно-стойкая электроника сильно уступает обычной в вычислительной мощности.

Рекорд по мощности процессора среди межпланетных зондов принадлежит марсианскому вертолету Ingenuity, совершившему 72 полета над Красной планетой в 2021–2024 гг. Он мог похвастаться… обыкновенным процессором для смартфона, и то лишь потому, что провел межпланетный полет в выключенном состоянии и был включен уже под защитой атмосферы Марса.

В «Ростехе», Российской академии наук и других научных центрах нашей страны создают новую радиационно-стойкую электронику, например, на основе нитрида галлия вместо привычного кремния. Это микросхемы, источники питания и другие компоненты.

Россия с ее научным потенциалом может вырваться в мировые лидеры этой важной отрасли. Когда межпланетные аппараты получат возможности, которые каждому подростку дает обыкновенный смартфон, исследование Вселенной резко ускорится.

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 5, июнь 2026}