Альфред Адлер однажды заметил: «Никому еще не удавалось вырасти, не совершив при этом...» — и, возможно, его слова применимы не только к людям, но и к нашим представлениям о космических путешествиях. Мы привыкли воображать звездолёты стремительными и бесшумными, рассекающими чёрную пустоту. А что, если космический корабль будущего окажется похож на старый паровоз — пыхтящий клубами пара и неторопливо ползущий по просторам Вселенной? Именно такой образ рисуют в своей недавней статье американский программист и предприниматель Брайан Макконелл и его соавтор Алекс Толли. Их идея проста до гениальности: использовать в качестве топлива для космических двигателей обыкновенную воду.

Статья появилась в издании «Британского общества межпланетных полётов» — общественной организации, которая с 1933 года продвигает идеи освоения космоса. И это не фантастический рассказ, а серьёзное инженерное предложение. Авторы утверждают: космические аппараты вполне могут передвигаться, опираясь на реактивную тягу от струй перегретого пара. Никаких экзотических веществ, никаких гигантских затрат — только вода и солнечный свет.

Как заставить пар работать в вакууме

По замыслу Макконелла и Толли, «паровой» космический корабль будет состоять из двух ключевых элементов: электротермальных двигателей и обитаемых модулей. Принцип работы двигателя сравнительно прост: электричество нагревает рабочее тело — воду — до состояния перегретого пара, который с огромной скоростью выбрасывается через сопло, создавая тягу. Энергию для нагрева планируется получать от солнечных батарей, благо в космосе недостатка в солнечном свете нет.

В качестве рабочего тела может использоваться не только чистая вода, но и пайкерит — композитный материал, представляющий собой смесь древесных или иных волокнистых отходов с водным льдом. Пайкерит был изобретён ещё в 1940-х годах и рассматривался как материал для строительства авианосцев; он прочнее льда и медленнее тает. В условиях дальнего космоса такой материал мог бы служить и топливом, и защитой.

Идея электротермальных двигателей не нова. Инженеры разрабатывают их десятилетиями, и существуют прототипы подобных установок. Правда, ни одна из них пока не прошла испытаний в реальном космическом полёте — все тесты ограничивались наземными вакуумными камерами. Но сама концепция не противоречит законам физики, и при достаточном финансировании её можно довести до рабочего состояния.

Скорость против экономии

Конечно, паровой двигатель не даст тех головокружительных скоростей, к которым мы привыкли по научной фантастике. Электротермальные системы проигрывают химическим ракетам в удельном импульсе и тяговооружённости. Зато вода как топливо обладает колоссальным преимуществом — она практически бесплатна по сравнению с традиционными видами ракетного горючего. Жидкий водород и кислород требуют сложного криогенного хранения, гидразин токсичен, а твёрдое топливо не позволяет регулировать тягу. Вода же безопасна, стабильна и доступна.

Кроме того, вода в космическом полёте может выполнять множество попутных функций. Брайан Макконелл особо подчёркивает: если залить воду в оболочку корабля, она послужит отличной защитой экипажа от вредного солнечного излучения и космических лучей. Воду можно пить, использовать для технических нужд, а в экстренной ситуации — даже разложить на кислород для дыхания и водород для дополнительного топлива. Такой многофункциональный подход резко снижает общую массу корабля и сложность систем жизнеобеспечения.

Цена билета до Фобоса

Авторы не ограничились общими рассуждениями — они приводят конкретные экономические выкладки. По их расчётам, полёт к Фобосу, спутнику Марса, и обратно на корабле, вмещающем 25 человек, обойдётся всего в один миллиард долларов. Сумма, конечно, внушительная, но для космической отрасли — почти скромная. Для сравнения: запуск одного шаттла стоил около полумиллиарда долларов, а современные проекты пилотируемых полётов к Марсу оцениваются в десятки и сотни миллиардов. Маск: частный полёт на Марс за 3 года через 10–20 лет также требует огромных вложений, но здесь речь идёт о гораздо более доступной миссии.

Макконелл полагает, что часть средств можно привлечь от частных пожертвователей — возможно, через краудфандинг или спонсорство со стороны миллиардеров, увлечённых космосом. В конце концов, миллиард долларов — это примерно стоимость крупного футбольного стадиона или пары современных истребителей. Для человечества, мечтающего о межпланетных путешествиях, такая цена за облёт Марса с высадкой на его спутник выглядит более чем разумной.

Паровая тяга: шаг назад или прыжок в будущее?

На первый взгляд, идея парового космического корабля кажется анахронизмом — словно мы возвращаемся к технологиям XIX века. Но если вдуматься, в ней есть глубокая инженерная логика. Космос не прощает излишеств, и каждая лишняя тонна на старте оборачивается многократным увеличением затрат. Вода — одно из самых распространённых веществ во Вселенной; её можно добывать на астероидах, на Луне, на марсианских полюсах. Это означает, что в будущем паровые корабли смогут заправляться прямо на месте, не таща топливо с Земли.

Конечно, до реализации проекта ещё далеко. Нужны испытания электротермальных двигателей в невесомости, нужно решить проблему длительного хранения воды и пара в условиях экстремальных температур, нужно создать лёгкие и мощные солнечные батареи. Но направление мысли заслуживает внимания: иногда самые простые решения оказываются самыми эффективными. И кто знает — быть может, через пару десятилетий к Фобосу действительно отправится корабль, оставляющий за собой шлейф пара, словно старый добрый локомотив, прокладывающий путь через космические пустоши.