С 1970-х годов ученые изучают возможность пилотируемой миссии на Марс. И даже сегодня такие люди, как Илон Маск, работают над тем, чтобы сделать миссии на Марс возможными. Его компания SpaceX хочет отправить первый корабль Starship на Марс в 2026 году.

Криогенное оборудование НАСА. Фото: НАСА
Существует множество причин, по которым человеку до сих пор не удалось ступить на Красную планету. Одной из них является топливо. Доставка людей на Марс — сложная задача: нужно не только обеспечить их прибытие, но и возможность их возвращения на Землю.

Для этого требуются большие космические корабли, максимально короткая продолжительность миссии и много топлива. Для размещения топлива необходимы большие резервуары. Затем их заполняют так называемыми криогенными жидкостями, то есть жидким водородом, метаном или кислородом.

Как следует из названия, это топливо, которое необходимо хранить при очень низких температурах. Жидкий водород кипит при температуре -252,9 градуса Цельсия, жидкий кислород — при -183 градуса Цельсия, а жидкий метан — при -161,6 градуса Цельсия. При более высоких температурах жидкое топливо переходит в газообразное состояние.

Чтобы предотвратить взрыв резервуаров из-за давления газа, их необходимо вентилировать — выпускать газообразное топливо. Это не имеет значения для коротких перелетов, но не для путешествия на Марс. По расчетам, стандартный резервуар, вмещающий в себя 38 тонн водорода, должен был бы потерять 16 тонн в течение года. Это значит, что к моменту достижения Марса придется выбросить столько топлива, что его не хватит на обратный полет на Землю.

Поэтому НАСА работает над системой с «современной изоляцией и активным охлаждением». Это своего рода суперхолодильник. Целью так называемого проекта является устранение потерь от испарения.
Криогенное оборудование НАСА. Фото: НАСАТак называемый криоохладитель представляет собой двухступенчатую систему охлаждения, которая в течение 3 месяцев проходит испытания в Алабаме. Система состоит из двух охлаждающих контуров, встроенных в металлизированную изоляцию и тепловой экран.

В первом контуре охлаждения, если говорить проще, трубки были обернуты вокруг топливного бака, по которому протекает жидкий гелий при температуре -253 градуса по Цельсию. Система охлаждает топливо внутри бака. Затем резервуар обернули многослойным изоляционным покрытием, между слоями которого находился алюминиевый теплозащитный экран для рассеивания поступающего тепла. Второй контур охлаждения содержит более тёплый гелий (-183 градуса по Цельсию) и интегрирован в тепловой экран.

По словам исследователей, эта система позволяет охлаждать топливо бесконечно, по крайней мере до тех пор, пока для так называемого суперхолодильника достаточно электроэнергии. Поскольку исключаются потери топлива, можно установить баки меньшего размера или использовать место в космическом корабле для ценной полезной нагрузки.