Тайное оружие для космоса: почему учёные изучают редкие элементы⁠⁠

Наверняка каждый из нас хоть раз мечтал о полётах в космос на сверхбыстром корабле. Но если в фильмах топливо для варп-двигателей берут из «супер-кристаллов», то в реальной жизни эти «супер-способности» скрыты в самых необычных химических элементах.

Речь идёт о лантаноидах и актиноидах — тяжёлых ребятах из самого низа таблицы Менделеева.

Давайте разберёмся, как эти «сумасшедшие» элементы могут сделать нас покорителями космоса.

Лантаноиды: Магниты и лазеры для космических технологий

Многие думают, что лантаноиды нужны только для дисплеев смартфонов. Это так, но их уникальные магнитные и оптические свойства — настоящий подарок для инженеров, мечтающих о полётах.

Самый известный пример — неодим (Nd). Магниты на его основе являются самыми сильными постоянными магнитами в мире.

Они могут стать основой для невероятно компактных и мощных электрических двигателей, которые будут обеспечивать тягу для маневров.

Например, в Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) уже давно ведутся разработки таких систем.

Другие лантаноиды, такие как эрбий (Er), используются в высокоэффективных лазерах. В космосе эти технологии могут обеспечить сверхбыструю связь с Землёй.

Такие институты как Европейское космическое агентство (ESA) активно исследуют использование лазеров в системах связи нового поколения.

Актиноиды: Энергия, которая не заканчивается

Если лантаноиды — это нервная система и мускулы корабля, то актиноиды — это его неиссякаемое сердце.

Все они радиоактивны и выделяют колоссальное количество энергии, которая может стать основой для межзвёздных путешествий.

Самая важная сфера применения — это компактные ядерные реакторы. Актиноиды, такие как уран (U) и плутоний (Pu), являются идеальным топливом для них. Над этими технологиями сегодня работают ведущие мировые институты.

Например, в Los Alamos National Laboratory в США и в российском ФГУП «НИИЭТ» активно разрабатывают проекты реакторов, способных обеспечить энергией марсианскую базу на десятилетия.

В России одним из главных конструкторов ядерных реакторов для космоса был Станислав Акимов, а в США идеи ядерных плазменных двигателей развивал Франклин Чанг-Диас.

Ядерные реакторы также могут стать основой для ракетных двигателей.

Такие двигатели, как в легендарном проекте NERVA середины XX века, теоретически могут обеспечить тягу в два раза эффективнее, чем химические.

Современная NASA возвращается к этим идеям в проекте DRACO, разрабатывая двигатели, которые смогут сократить время полёта до Марса.

Об этом проекте можно почитать на официальном сайте NASA, а об истории NERVA — в архивах аэрокосмических агентств.

Актиноиды также используются для создания «вечных батареек». Элементы вроде плутония-238 применяются в радиоизотопных термоэлектрических генераторах (РИТЭГ), которые питали такие аппараты как «Вояджер» и марсоход «Кьюриосити». Кстати, если хотите узнать больше о том, что это за элемент и почему он так важен для космических миссий, можете прочитать о плутонии здесь.

О принципах работы РИТЭГ можно узнать в учебниках по ядерной физике и на сайтах производителей.

Итог

Лантаноиды и актиноиды — это не просто строчки в таблице Менделеева. Это настоящие супергерои, которые, с одной стороны, дают нам невероятные материалы, а с другой — дарят топливо для покорения космоса.

И хотя до сверхсветовых полётов ещё далеко, первые шаги уже сделаны.