Жоден винахід не зникає в небуття. Дослідники NASA, розуміючи, що нове - це добре забуте старе, черпають натхнення у винаходах позаминулого століття. Недавно вони відчули мініатюрний ядерний реактор, який можна буде використовувати при створенні космічних кораблів-розвідників. Але в його основі лежать два винаходи XIX століття.

Так, це дійсно так, в основі цієї експериментальної мініатюрної конструкції - давно забутий двигун Стірлінга, який був винайдений в XIX столітті. Принцип дії двигуна нескладний: він ґрунтується на періодичному нагріванні і охолодженні газу, за рахунок зміни обсягу якого вивільняється енергія. Інженери космічного агентства також використовували технологію теплових трубок, яку винайшли в Лос-Аламоської національної лабораторії в 1963 році як частина двигуна. Хоча насправді обидва ці винаходи були зроблені ще раніше. Втім, давайте про все докладніше.

Двигун Стірлінга насправді носить прізвище двох людей - того, хто запатентував винахід, і того, хто вперше його випробував. Не варто дивуватися тому, що у двох цих людей було одне прізвище - мова йде про двох братів. Причому винахідником був шотландський священик з Лайф Кірк Роберт Стірлінг. Але якщо бути об'єктивним, то сам преподобний Стірлінг придумав не двигун, а одну дуже важливу деталь, яку назвав "економ тепла" (зараз такий пристрій назвали б регенератором або теплообмінником).

Лайф Крик розташоване недалеко від промислового центру Метвена, тому прихід Стірлінга часто відвідували робітники, робітники на фабриках неподалік. Кожен день священика доводилося слухати їхні розповіді про те, що парові двигуни, з якими доводилося мати справу, часто вибухають з-за низької якості заліза, яке йшло на їх виготовлення. Ці вибухи вбивали та калічили людей, однак власники підприємств нічого не могли вдіяти - більш міцних матеріалів тоді не існувало. І ось вразливий священик, який з дитинства захоплювався конструюванням різних машин, вирішив допомогти своїм парафіянам.

Стірлінг вирішив скористатися досвідом конструкторів кінці XVII століття і вивчив креслення так званих повітряних двигунів, які до того часу виявилися практично витіснені традиційної паровою машиною. Ці двигуни представляли собою камеру, через яку рухався газ. Проходячи в одну сторону, він віддавав тепло, а в іншу - відбирав його. Сам Стірлінг ж просто винайшов своєрідну обкладку, підвищує теплообмінні властивості двигуна, що дозволяло йому працювати при меншому тиску пари. Таким чином механізм його взагалі не міг вибухнути - для цього просто не вистачило б тиск циркулюючого в ньому газу.

Роберт Стірлінг отримав патент на свій винахід в 1816 році, а вже в 1840 році його брат, інженер Джеймс Стірлінг побудував перший такий двигун. Безпечний механізм швидко зацікавив багатьох промисловців і популярність двигуна швидко зросла. Його використовували до 1876 року, коли винахід Генрі Бессемеля зробило досить безпечними традиційні парові машини. З цього часу про повітряних двигунах забули, однак, як з'ясовується, не назавжди. В наші дні про нього згадали фахівці з НАСА, що, до речі, дуже символічно - справа в тому, що серед захоплень преподобного Роберта Стірлінга (і його брата Джеймса теж), значилася астрономія.

Що стосується теплових трубок, то вперше ці пристрої також з'явилися ще у XIX столітті. Власне кажучи, вони являють собою елемент системи охолодження, принцип роботи якого заснований на тому, що в закритих трубках з теплопровідних металу (наприклад, міді) знаходиться легкокипящих рідина. Перенесення тепла в них відбувається за рахунок того, що рідина випаровується на гарячому кінці трубки, поглинаючи теплоту випаровування, і конденсується на холодній, звідки переміщається назад на гарячий кінець.

Перші теплові трубки застосовувалися ще для охолодження парових двигунів з середини позаминулого століття, проте в ХХ столітті Джордж Грувер з Los Alamos National Laboratory запропонував використовувати у цих трубках принцип капілярного ефекту (саме цей ефект, наприклад, дозволяє гасу підніматися по фитилю у лампі). Такі трубки стали використовуватися в електроніці - зокрема, вони до цих пір застосовуються для охолодження процесорів і чіпсетів.

Однак повернемося до сучасних розробок - дослідження команди NASA і Міністерства енергетики показали, що ядерний реактор на основі старої технології цілком можна буде встановлювати на космічні кораблі. Двигун буде працювати на 23-кілограмових уранових батареях, а вироблене їм тепло піде до восьми двигунів Стірлінга, які видадуть близько 500 ватт енергії. Тестові зразки виробляють поки що тільки 24 вата, тоді як космічним зондах зазвичай потрібно ль 600 до 700 ват.

Теплові трубки і двигуни Стірлінга зможуть забезпечити енергією один модуль корабля, все ж для забезпечення польоту потрібно кілька модулів, які сумарно будуть виробляти близько кіловата енергії. Основні плюси нової розробки, кажуть в Лос-Аламосі, - це простота механізму і використання в його роботі ресурсів, яких у США мається в достатку. Крім того, оскільки ядерний реактор буде працювати тільки в космосі, ймовірність нещасних випадків на землі або під час запуску практично зведена до нуля.

В останні кілька років NASA використовувало в якості джерела енергії для космічних зондів плутоній-238 - на ньому, зокрема, літали кораблі серії Voyager. Cassini, який перебуває зараз на орбіті Сатурна, також використовують плутоній-238. Однак на початку 1980-х років Штати почали згортати виробництво плутонію, і вже до 1991 року створювати його було просто ніде. Одним з останніх проектів NASA, де використовувався плутоній-238, став марсохід Curiosity, який зараз крокує по поверхні Червоної планети.

У 2011 році NASA і Міністерство енергетики отримали близько 10 мільйонів доларів на перезапуск програми по виробництву плутонію, і найближчим часом Штати будуть здатні щороку видавати по кілька кілограмів цього джерела енергії. Ядерний двигун Стірлінга, що генерує електрику і працює на урані, призведе до скорочення попиту на плутоній.

Між тим експерти кажуть, що, схоже, ера освоєння космосу людиною закінчилася. Робот може зробити все те ж саме, що й гомо сапієнс, тільки це обійдеться дешевше, і ризикувати здоров'ям і життям нікому не доведеться. Слідами людини, залишеним на Місяці, вже виповнилося 40 років, і наступні залишить не підошва, а колеса.

Усіма останніми дослідженнями планет Сонячної системи займалися роботи - зонди, що спускаються і орбітальні апарати побували на Місяці, астероїди, комети, кожній планеті Сонячної системи і більшості їх супутників. З іншого боку, і у пілотованих досліджень є вельми непоганий послужний список. За останні чотири десятки років були опубліковані більше двох тисяч робіт, що спираються на дані, зібрані в ході пілотованих місій Apollo, і число нових звітів продовжує зростати.

У порівнянні з роботами, людина має масу переваг. Він швидше реагує на зміну обстановки і самостійно приймає рішення, не чекаючи інструкцій з Землі. Люди на порядок більш мобільні: астронавти Apollo 17 за три дні подолали відстань в 35 кілометрів, тоді як марсоходу на це знадобилося б вісім років. Зрештою, люди можуть здобувати зразки порід на більшій глибині і використовувати цілий арсенал геологічних інструментів.

Головний науковий співробітник Центру космічних польотів Годдарда при NASA говорить, що як такої битви між людиною і роботом немає - скоріше, це порівняння яблук і апельсинів. "Ми посилаємо роботів як слідопитів і розвідників, щоб вони відкривали нові кордони і ми б вирішували, куди та коли посилати людей", - підсумовує експерт.