Космический самолёт — как маёвцы планируют добывать гелий-3 на Юпитере

23 января посол Республики Болгария Бойко Коцев вручил награды выпускникам Московского авиационного института Недиславу Веселинову и Владиславу Шишкину — победителям фестиваля «От Винта» в рамках МАКС-2015. Награды удостоился и сотрудник ОСКБЭС МАИ, инженер Алексей Сычёв, также принимавший участие в создании российско-болгарского научного проекта «Полёт летательных аппаратов в атмосферах планет Солнечной системы».

Зародилась же идея крупномасштабного международного проекта романтично — во время посиделок летним вечером на балкончике дома у самого моря. Просто, как и все блестящие идеи.

Что положено Юпитеру

Лето 2014-го года Владислав Шишкин проводил у своего друга Недислава Веселинова в небольшом болгарском городке Ахтополь. И даже на отдыхе третьекурсники кафедры «Проектирование самолётов» говорили об одном — нужно создать что-то новое. Разные идеи в головах будущих авиаконструкторов появлялись на протяжении многих лет, но они всегда оказывались недостаточно хороши. И тут Недислав, астрофизик по первому образованию, предложил объединить её с авиацией. Решение лежало на поверхности — самолёт, летающий в атмосферах планет Солнечной системы.

Окончательно ребята перешли от слов к делу только в конце четвёртого курса — после подачи заявки на фестиваль МАКС-2015. К тому времени Владислав и Недислав уже собрали всю информацию и выполнили несколько курсовых работ по этой теме. Самолётами для других планет, особенно для Марса, занимались уже многие, а вот Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун исследователей не привлекали. Студентов кафедры «Проектирование самолётов» интересовала более плотная атмосфера — в разрежённой марсианской с небольшой силой тяжести скорее будет летать планер, а не самолёт.

Добыть энергию будущего

— Мы, конечно, досконально изучили все полученные данные о Юпитере, но они всё-таки неполны, — рассказывает Владислав Шишкин. — Ну, упал один раз зонд, показал срез атмосферы; пролетели мимо несколько аппаратов, прислали фотографии. А по этой теме можно ещё кучу диссертаций написать — столько неизученного, неоткрытого! Выбирая планету, маёвцы подошли к своему проекту и с практической точки зрения — точнее, с гелия-3, «топлива будущего» для термоядерных реакторов. Например, для того же ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor — первый в мире экспериментальный термоядерный реактор — прим.). Спектральный анализ давно показал, что на Юпитере его очень много. Куда больше, чем на Луне, в отношении ресурсов которой уже строятся планы добычи.

На спутнике Земли придётся использовать дополнительные мощности и устройства для того, чтобы рыть лунный грунт. Таких трудностей с газовым гигантом Юпитером нет, однако для начала нужно понять, в каком состоянии находится там гелий-3. И в перспективе разработать план добычи топлива, 25 тонн которого, по некоторым данным, обеспечат энергетические потребности нашей родной планеты на целый год.

Оторваться от Земли

Реализацию полёта над Юпитером предполагается разбить на три этапа, первый из которых — изучение его атмосферы.

— Например, мы напишем физическую модель для восходящего потока, а для нисходящего она не сработает, — поясняет Владислав Шишкин. — И уж тем более она не сработает для циклона, бури или грозы. Поэтому для начала мы запускаем в атмосферу Юпитера зонд со стратостата. У него должны быть небольшие спускаемые капсулы, которые в разных точках тропосферы, стратосферы, термосферы и экзосферы (слоёв атмосферы Юпитера — прим.) будут скидывать датчики.

Второй этап — запуск неуправляемого летательного аппарата. Планер без силовой установки можно будет доставить в атмосферу Юпитера с помощью ракеты-носителя. Он будет следовать за течением потоков, однако размах крыла, материалы, которые нужно использовать при построении и прочие составляющие конструкции можно будет определить только после тщательного изучения атмосферы.

— По большому счёту физика кардинально же не изменится, — заверяет Владислав. — Поменяются коэффициенты в уравнениях, так как будет другое давление, плотность, сила тяжести... Но облик аппарата уже представить можно. Главная задача — доскональное изучение отличий от атмосферы Земли.

После того, как поведение планера в глубоких слоях атмосферы Юпитера будет понятно и предсказуемо, можно запустить и управляемый самолёт на ядерном двигателе. Радиация самой планеты для него не будет представлять никакой опасности — способы защиты электроники и прочего от излучения уже известны.

— Тогда можно будет уже искать гелий-3, — заключает Владислав. — Мы его, конечно, не найдём — этим будут заниматься наши потомки. Для нас сейчас главное — не доказать, что конкретно мы наш проект можем осуществить, а показать, что он в принципе осуществим.