Will future spacecraft fit in our pockets? - Dhonam Pemba

Переводчик: Lirit Fuksman Редактор: Igor Shepelev (Sepelevs)

Представляя себе космический корабль, вы, вероятно, думаете о чём-то таком,

When you picture a spaceship, you probably think of something like this,

or this, or maybe this.

или таком, или, может быть, таком.

What do they all have in common?

Что у них общего?

Помимо прочих параметров, они огромны, потому что должны вместить людей, топливо,

Among other things, they're huge because they have to carry people, fuel,

and all sorts of supplies, scientific instruments,

всевозможные припасы, научные приборы

and, in rare cases, planet-killing lasers.

и в редких случаях — смертоносные лазеры.

But the next real-world generation of spacecraft may be much, much smaller.

Но следующее поколение космических кораблей может быть намного меньше.

We're talking fit-inside-your-pocket tiny.

Вплоть до помещающихся в карман, крохотных.

Imagine sending a swarm of these microspacecraft out into the galaxy.

Представьте: мы сможем послать рой таких микрокораблей в космос.

They could explore distant stars and planets

Они смогут изучать дальние планеты,

by carrying sophisticated electronic sensors

используя современные электронные датчики,

that would measure everything from temperature to cosmic rays.

которые будут измерять всё: от температуры до космического излучения.

Вы можете использовать микрокорабли тысячами

You could deploy thousands of them

for the cost of a single space shuttle mission,

по стоимости полёта одного космического шаттла,

exponentially increasing the amount of data

экспоненциально увеличивая количество данных,

we could collect about the universe.

собираемых о Вселенной.

По одиночке такие корабли не слишком жалко потерять,

And they're individually expendable,

meaning that we could send them into environments

так что мы могли бы отсылать их в места,

that are too risky for a billion dollar rocket or probe.

слишком опасные для ракеты или зонда стоимостью в миллиард.

Several hundred small spacecraft are already orbiting the Earth,

Сотни маленьких космических кораблей уже вращаются вокруг Земли,

taking pictures of outer space,

фотографируя открытый космос

and collecting data on things,

и собирая данные о таких вещах,

like the behavior of bacteria in the Earth's atmosphere

как, например, поведение бактерий в Земной атмосфере

and magnetic signals that could help predict earthquakes.

и магнетические сигналы, которые могут помочь предсказывать землетрясения.

Представьте, насколько больше мы могли бы узнать,

But imagine how much more we could learn if they could fly beyond Earth's orbit.

если бы они могли вылететь за Земную орбиту.

That's exactly what organizations, like NASA, want to do:

Это именно то, чего хотят добиться такие организации, как НАСА:

send microspacecraft to scout habitable planets

посылать микрокорабль для обнаружения обитаемых планет

and describe astronomical phenomena we can't study from Earth.

и объяснения астрономических явлений, которые мы не можем изучать с Земли.

But something so small can't carry a large engine or tons of fuel,

Но как такой маленький корабль, который не может вместить большой двигатель

so how would such a vessel propel itself?

или тонны топлива, может двигаться вперёд?

For microspacecraft, it turns out, you need micropropulsion.

Оказывается, микрокораблю нужны микропоступательные движения.

On really small scales,

На микроуровне

some of the familiar rules of physics don't apply,

некоторые из общеизвестных законов физики не действуют.

in particular, everyday Newtonian mechanics break down,

В особенности, законы механики Ньютона.

and forces that are normally negligible become powerful.

Силы, незначительные в обычных условиях, становятся мощными.

Those forces include surface tension and capillary action,

Эти силы включают в себя поверхностное натяжение и капиллярное давление —

the phenomena that govern other small things.

феномены, управляющие другими маленькими вещами.

Micropropulsion systems can harness these forces to power spacecraft.

Системы микротолчков могут использовать такие силы для движения микрокорабля.

One example of how this might work

Один из примеров такой системы —

is called microfluidic electrospray propulsion.

микрожидкостный двигательный электроспрей.

It's a type of ion thruster,

Это тип ионного двигателя:

which means that it shoots out charged particles to generate momentum.

он выстреливает заряженными частицами для генерации импульса.

One model being developed at NASA's jet propulsion laboratory

Одна из моделей, разрабатываемая в лаборатории реактивного движения в НАСА,

is only a couple centimeters on each side.

составляет в длину всего пару сантиметров.

Here's how it works.

Вот как она работает.

That postage-stamp sized metal plate is studded with a hundred skinny needles

Металлическая пластина размером с почтовую марку с сотнями иголок

and coated with a metal that has a low melting point, like indium.

покрыта слоем металла с низкой точкой плавления, таким как индий.

A metal grid sits above the needles,

Над иглами находится металлическая сетка,

and an electric field is set up between the grid and the plate.

а между сеткой и пластиной создаётся электрическое поле.

When the plate is heated, the indium melts

Когда пластина нагревается, индий расплавляется,

and capillary action draws the liquid metal up the needles.

и металл тянется вверх по иглам, благодаря капиллярному давлению.

The electric field tugs the molten metal upwards,

Электрическое поле тянет расплавленный металл вверх,

while surface tension pulls it back,

а поверхностное натяжение тянет его назад,

causing the indium to deform into a cone.

таким образом, превращая кусок индия в конус.

The small radius of the tips of the needles

Небольшие радиусы верхушек игл

makes it possible for the electric field to overcome the surface tension,

позволяют электрическому полю преодолеть поверхностное натяжение.

Когда это происходит,

and when that happens,

positively charged ions shoot off at speeds of tens of kilometers per second.

положительно заряженные ионы

выстреливают со скоростью в десятки километров в секунду.

That stream of ions propels the spacecraft in the opposite direction,

Этот поток ионов двигает корабль в противоположном направлении,

thanks to Newton's third law.

согласно третьему закону Ньютона.

And while each ion is an extremely small particle,

И хотя каждый отдельный ион — это очень маленькая частичка,

the combined force of so many of them pushing away from the craft

их объединённая сила, отталкивающаяся от корабля,

is enough to generate significant acceleration.

достаточна для генерации существенного ускорения.

And unlike the exhaust that pours out of a rocket engine,

В отличие от выхлопных газов, выходящих из ракетного двигателя,

this stream is much smaller and far more fuel efficient,

этот поток намного меньше и намного экономичнее

which makes it better suited for long deep-space missions.

и больше подходит для длительных полётов.

These micropropulsion systems haven't been fully tested yet,

Эти микродвигательные системы ещё не прошли испытания полностью,

but some scientists think that they will provide enough thrust

но некоторые учёные полагают, что эти микрокорабли

to break small craft out of Earth's orbit.

способны преодолеть земную орбиту.

In fact, they're predicting that thousands of microspacecraft

В частности, учёные предсказывают, что тысячи таких микрокораблей

will be launched in the next ten years

будут запущены в ближайшие десять лет

to gather data that today we can only dream about.

для сбора таких данных, которые пока нам не доступны.

И это — микрокосмическая наука.

And that is micro-rocket science.