7. Ионные реактивные двигатели
Как было показано выше, увеличение скорости отбрасываемых масс позволяет увеличить тягу, уменьшить запасы посредника и вес ракеты. Однако и в жидкостных, пороховых и атомных двигателях неограниченно увеличивать тягу за счет увеличения скорости отбрасываемых масс не удается из соображений прочности материалов, из которых изготовляются камеры сгорания. Конечно, ученые работали и работают над тем, чтобы повысить жаропрочность сплавов и керамических материалов, однако эта возможность ограничена. При определенных температурах все вещества начинают плавиться или испаряться. Применение охлаждения камеры сгорания не может вполне решить этой проблемы, так как охлаждение стенок камеры не должно сопровождаться одновременным понижением температуры исходящих газов (во всяком случае до известного предела), что технически трудно достижимо.
Были предложены двигатели, основанные на совершенно ином принципе, позволяющем резко повысить скорости газа, истекающего из сопла двигателя газа. Для этого предложили использовать применяемые в атомных физических лабораториях ускорители, в которых под действием электрического поля заряженные частицы приобретают колоссальные скорости. В качестве «посредника» в таком двигателе предполагают использовать элементы цезий или рубидий. Их пары, проходя через платиновую сетку, ионизируются, а затем положительные и отрицательные ионы приобретают раздельно ускорение. Выходя из ускорителя, они имеют одинаковую скорость, при встрече взаимно нейтрализуются и образуют быстролетящие молекулы газа.
Таким образом, для такого двигателя необходимо иметь источник электрической энергии. На космической ракете таким источником могут быть фотоэлементы, преобразующие солнечную энергию в электрическую.
Ионные двигатели, питающиеся от фотоэлектрической батареи, будут иметь довольно низкую тягу из-за большого рассеивания молекул и недостаточной мощности батареи. Однако этой тяги в космосе вполне будет достаточно для того, чтобы маневрировать ракетой и создавать большие скорости полета после того, как ракета преодолеет силу притяжения Земли. Такие двигатели, кроме всего прочего, требуют очень небольших запасов топлива; например, для полета с межпланетной станции, находящейся вблизи Земли, на орбиту Марса (на расстоянии 56 000 000 км) для 100-т ракеты может потребоваться всего 10 т топлива. Ионная ракета может достичь такой скорости, что за один год пролетит 175 млн. км.
