Строим звездолет будущего
В 1975 г. в СССР был предложен новый принцип действия двигателя, в котором специально подобранные термоядерные реакции, выделяющие исключительно заряженные частицы, сочетаются с магнитным полем, фокусирующим разлетающиеся частицы и создающим направленную струю. Десятилетие спустя авторы статьи в развитие этой идеи выдвинули концепцию межзвездного корабля с импульсным термоядерным двигателем и электромагнитом из покрытого сверхпроводящей пленкой тора (см. рисунки). В своих расчетах мы, естественно, опирались только на известные в то время сверхпроводники с критической температурой не выше 23 К. И даже при таких жестких ограничениях на рабочую температуру конструкционного материала для фокусирующего магнита получались вполне осуществимые варианты звездолета, чей ядерный двигатель обеспечивал скорость 10 000 км/с. В 1987 г. было открыто целое семейство сверхпроводников, которые сохраняют свои сверхпроводящие свойства до весьма высоких температур. И теперь возможность создать звездолет уже в XXI в. (на основе ныне существующих или изобретенных в ближайшем будущем технологий) стала в высшей степени реальной.
Как уже говорилось, большие скорости полета достижимы, только когда реактор очень мощный. И видимо, чтобы добиться высокого энерговыделения при приемлемой массе реактора, лучше всего вынести зону реакции за пределы области, где могло бы происходить механическое взаимодействие между продуктами синтеза и материалом конструкции. А как сформировать, сфокусировать направленный поток частиц из зоны реакции? Для заряженных частиц любой энергии в качестве отражателя подходит магнитное поле, в то время как для нейтральных высокоэнергетических подобного эффективного устройства пока не существует. Вывод ясен: из множества ядерных реакций для использования в реактивном двигателе подойдут только те, у которых существенная часть энергии выделяется в форме кинетической энергии заряженных частиц. В качестве их источника во всех отношениях удобна термоядерная реакция протона и ядра атома бора. Ее результатом чаще всего бывают три ядра гелия и изредка ядро углерода и гамма-квант. Основная доля выделяющейся энергии приходится на заряженные частицы с весьма высокой скоростью разлета - 104 км/с. Гамма-кванты же уносят менее 0,3% высвобождаемой энергии. Инициировать синтез может лазерный поджиг, а чтобы все вещество заряда участвовало в реакции, энергия единичного взрыва должна быть не меньше 1015 эрг.
Схема звездолета с импульсным термоядерным двигателем и электромагнитом в виде сверхпроводящего тора.
Электронная пушка (ускоритель) направляет в зону реакции термоядерные заряды (мишени) которые, взрываются под действием лазера. Образовавшиеся заряженные частицы, закручиваясь вокруг магнитных силовых линий, отражаются магнитным полем и передают свои импульсы возбуждающему ею электромагниту (тору). Так происходит разгон корабля
Взаимодействие "магнитного зеркала" и заряженных частиц в движителе звездолета. Все силовые линии возбуждаемого магнитного поля проходят внутри тора, сгущаясь в его плоскости. Там где густота линий максимальна, там и напряженность поля самая большая. Всякая заряженная частица, продвигаясь в магнитном поле, "сминает" его. Если энергия частицы меньше энергии деформации магнитного поля, то она сначала затормозится, а потом отпросится полем в сторону уменьшения напряженности (туда где "густота" силовых линий меньше). Только тем частицам, что движутся через центральную часть тора, удается преодолеть магнитный отражатель. Магнитное поле кольцевых токов создает давление внутри тора, имитируя его каркас