Строим звездолет будущего
Труднее всего при создании ракеты с ядерным двигателем ответить на самый главный вопрос: как преобразовать хаотический разлет продуктов ядерных реакций в ее направленное движение? Поскольку сформировать направленный поток синтезированных в реакциях частиц технически очень сложно, обычно рассматривают более простую схему звездолета: в его конструкции предусматривают большой толстый экран, который отделяет полезную нагрузку от зоны, где производятся микровзрывы ядерного топлива. Экран, поглощая попадающие в него продукты ядерного синтеза, приобретает импульс захваченных частиц и благодаря этому ускоряется в направлении от точки взрывов. Коэффициент полезного действия такого двигателя невысок, поскольку только десятая часть от всей кинетической энергии частиц используется на движение. Мало того, экран, способный захватить все "выстреленные" в него частицы, должен обладать очень большой массой, а значит, и развиваемое ускорение не может быть велико. К тому же и микровзрывы не могут быть слишком мощными, иначе экрану будет грозить разрушение.
В известном английском проекте "Дедал" предлагается термоядерные микровзрывы осуществлять в магнитной ловушке, из которой для заряженных альфа-частиц (ядер гелия) и электронов предусмотрен только один выход. Магнитное поле одновременно формирует "камеру сгорания" и "сопло" и предохраняет двигатель от непосредственного контакта с продуктами синтеза. Здесь для создания тяги используется практически вся кинетическая энергия частиц, но мощность такого реактора не может быть большой, поскольку магнитная ловушка должна выдерживать взрывы ядерных зарядов.
Ядерные двигатели, как уже говорилось, не способны обеспечить очень сильный разгон. Фотонные же, где для создания тяги используются частицы, летящие со скоростью света, вообще говоря, могли бы развить субсветовую скорость, если бы одновременно удалось найти сверхмощный источник фотонов и хороший отражатель для них. И если зеркала для видимого света или радиоволн довольно-таки эффективны, то приемлемые источники такого излучения слишком маломощны. Аннигиляция дает потоки очень мощного излучения, но у возникающих фотонов настолько велика энергия, что они свободно пронизывают даже толстые свинцовые экраны.
Чтобы оптимизировать конструкцию фотонного двигателя, американские ученые предложили оставить генератор фотонов... на Земле. Громоздкий и тяжелый излучатель не обязательно брать с собой, решили они, на звездолете достаточно установить зеркало-парус. Направляемый на него с Земли поток микроволнового или инфракрасного излучения, отражаясь от зеркала, создаст необходимую тягу. Согласно одному из проектов, чтобы разогнать двадцатиграммовый (!) корабль-парус до одной пятой скорости света, понадобится передатчик микроволнового излучения мощностью несколько десятков тысяч мегаватт.
При другом варианте корабля-паруса, когда облучение осуществляется инфракрасным светом, трехлетний разгон однотонного зонда примерно до одной десятой скорости света позволяет ему за 40 лет добраться до системы Альфа Центавра. Но чтобы реализовать проект, нужен лазер огромной мощности - 65 тыс. МВт.
Еще более экзотичен проект пилотируемого зонда массой 76 тыс. т с зеркалом-парусом диаметром 1000 км. Чтобы затормозить корабль в конце пути, его надо будет осветить со стороны цели полета, а для этого от звездолета отделится зеркало, которое направит на парус с нужной стороны посылаемый с Земли инфракрасный луч. Разгон при возвращении на Землю обеспечит еще одно зеркало, оставленное у цели путешествия. Окончательное же торможение произойдет под действием прямого луча с родной планеты. На экспедицию до звезды Эпсилон Эридана (ближайшей из похожих на наше Солнце, расстояние - 10,8 св. лет) при скорости, достигающей половины скорости света, уйдет 51 год (из-за релятивистских эффектов часы корабля покажут только 46 лет). Тут уже предусматривается многолетняя непрерывная работа целой батареи лазеров общей мощностью 43-75 млрд. МВт. Правда, авторы проекта умалчивают, что на питание генератора света надо затратить заметную долю всей энергии Солнца. Ничего не говорят они и о защите зеркал и экипажа от бомбардировки встречными атомами межзвездного водорода, которые при столь больших скоростях превратят звездолет в кружево задолго до первого торможения.
* * *