Станислав Славин - 100 великих тайн космонавтики

Конечно, этого мало для межпланетного, а тем более для межзвездного путешествия. Однако выход из положения все же есть. Сотрудники Университета Пенсильвании разработали два проекта звездолетов, в которых аннигиляция может быть использована совместно с ядерной и термоядерной реакциями. Такой гибрид, оказалось, сулит массу выгод. Например, выяснилось, что добавление небольшого количества антивещества в рабочую зону реакции расщепления позволяет намного полнее использовать потенциал традиционного ядерного (расщепляющегося) топлива. При этом, как оказалось, цепочки превращений адронов, мюонов и пионов протекают несколько иначе, повышая КПД процесса.

Первый тип двигателя, который использует этот эффект, называется Antiproton catalyzed microfission (ACMF), то есть «микрореакция расщепления катализируемая антипротонами». Его удельный импульс – 13,5 тысячи с. Много это или мало, можно судить по такому факту: срок перелета по маршруту Земля – Марс при использовании такого двигателя можно сократить в шесть раз.

При этом придуманному в Пенсильвании пилотируемому кораблю ICAN-II, оснащенному двигателем ACMF, для 40-суточного перелета к Марсу потребовалось бы всего 140 нг (нанограммов) антивещества и несколько тонн обычного ядерного горючего (урана). Такое количество антивещества уже можно было бы произвести в разумные сроки.

Миниатюрные ядерные заряды (размером с мячики для гольфа) подрывались бы в «камере сгорания» корабля совместно с микроскопическими количествами антивещества. При этом тяга, судя по расчетам, существенно бы возросла. И к Марсу можно было бы отправить 800-тонным корабль, груженный всем необходимым. Причем на красную планету десантировался бы спускаемый аппарат с традиционным химическим двигателем.

Такой же корабль двигателем ACMF способен доставить межпланетную экспедицию и к Юпитеру. При этом на все путешествие, включая дорогу туда и обратно, а также трехмесячное обследование самого Юпитера и его спутников, ушло бы 1,5 года.

Второй вариант гибридного аннигиляционного двигателя называется Antiproton Initiated Microfission/fusion (AIM). Здесь в зоне реакции идет и расщепление, и синтез, то есть используется и тремоядерная реакция. Главное горючее тут – дейтерий плюс тритий либо дейтерий плюс гелий-3. Удельный импульс AIM – 61 тысяча с.

На основе этого двигателя разработан эскизный проект беспилотного и сравнительно легкого (примерно 30–40 т) корабля AIMStar, который будет способен улететь на 10 тысяч астрономических единиц от Солнца и приблизиться к облаку Орта на окраине Солнечной системы всего за 50 лет, из которых пять лет уйдет на разгон. Максимальная скорость корабля составит 0,003 от скорости света, или 900 км/с. (Для сравнения – у нынешних ракет на жидком химическом топливе реально достижимая скорость 15–25 км/с). Причем для полета к границам нашей планетной системы зонду AIMStar потребуется от 30 до 130 мкг антивещества.

Ну а в дальнейшем, по мере накопления опыта по строительству «баков» для антивещества в виде криогенных электромагнитных ловушек, а также по мере накопления запасов самого антивещества, можно будет подумать и о посылке аннигиляционного корабля к звездам.

Звездные «зонтики»

Впрочем, посылка в иные миры термоядерного или аннигиляционного звездолета – не единственный способ прорваться к звездам. Международной группой ученых предложен оригинальный проект космического корабля «Старвисп» для полета к ближайшим к Земле звездам, сообщает английский журнал New Scientists. В основе этого проекта лежит известная идея об использовании на космических аппаратах в качестве движителя солнечного паруса, приводимого в действие давлением солнечного света. Новое в проекте заключается в том, что в качестве источника фотонов используется не Солнце, а мощные квантовые генераторы микроволнового или оптического диапазона.

Конструктивно «Старвисп» представляет собой парус-сетку шестиугольной формы размером 1 км и весом 20 г. Сетка состоит из большого количества шестиугольных ячеек из тончайшей проволоки. В узлах пересечения ячеек (таких пересечений больше 10 триллионов) расположены микросхемы, обладающие развитой логикой и образующие в целом суперкомпьютер параллельного действия. Кроме того, каждая микросхема чувствительна к свету и может работать как крошечный фотоэлемент.

Ввиду своей хрупкости корабль «Старвисп» должен будет монтироваться в космосе, например за орбитой Марса или в окрестностях того же Юпитера.

Система Эпсилон Эридана. Компьютерная модель НАСА

Радиолуч, созданный мазером, фокусируется и направляется на корабль специальной системой типа линзы Френеля. Размер этой системы огромен – 50 тысяч км в поперечнике. Состоит она из чередующегося набора концентрических колец, сделанных из проволочных ячеек, и пустых кольцевых зон. Радиусы колец подбираются таким образом, чтобы радиоволны, проходящие через пустые кольца, оказались в одной фазе в фокусе линзы. Микросхемы в узлах пересечения ячеек паруса управляют их электропроводимостью так, чтобы обеспечить максимальное отражение микроволнового излучения от паруса.

Сфокусированный на парусе луч приведет корабль в движение с ускорением 155 g. При таком ускорении, создаваемом в течение недели, корабль достигнет скорости, равной 20 % скорости света.

Через 17 лет корабль пройдет три четверти пути к ближайшей к нам звезде Проксима Центавра, расстояние до которой составляет 4,3 светового года. Центр управления включит тогда радиолуч и направит его к кораблю. Этот луч достигнет корабль примерно через четыре года и переключит все 10 триллионов микросхем в режим работы фотоприемников. При этом образуется огромный искусственный «глаз», который сможет наблюдать объекты, находящиеся в системе звезды Проксима Центавра. Затем, используя синхронизирующие сигналы, заложенные в микроволновом излучении, парус переключится в режим работы в качестве антенны, с помощью которой получаемые изображения будут передаваться на Землю.

Для более тщательного обследования интересных объектов (в том числе и планет, если он и окажутся у звезды) предложен более тяжелый корабль «Старлайт» с улучшенной системой получения изображений и набором научного оборудования. Парус диаметром 3,6 км для этого корабля будет изготовлен из алюминиевой пленки толщиной 16 нм, которая отражает 82 % падающего на нее света. Масса паруса и собственно космического корабля составит 1000 кг.