Космический грааль: межпланетный корабль, которому нет альтернативы
Ракеты на химическом топливе способны доставить людей на Луну, Марс, Венеру. Но чтобы исследовать другие планеты Солнечной системы и выйти за ее пределы, нужны корабли на ядерном или термоядерном топливе - взрыволеты. РИА Новости рассказывает о проектах взрыволетов и предполагаемых сроках межпланетной миссии.
Принцип космического корабля, движущегося за счет энергии ядерного заряда, сформулировал американский ученый Станислав Улам еще до космической эры, в 1947 году. По его идее, детонацию от последовательных ядерных взрывов можно улавливать прикрепленным к кораблю металлическим щитом и таким образом разгоняться.
В 1957 году в США в рамках проекта "Орион" приступили к разработке модели ядерного движителя и испытаниям. Корабль предназначался для военных, чтобы перемещать ядерные боеголовки. Он включал отсек с кассетами для топлива, щит-толкатель, грузовой отсек. Пилотируемый вариант требовал также установку амортизаторов для гашения рывков. Помимо выигрыша в скорости, взрыволет берет на борт на порядок больше полезного груза, чем ракета на химическом топливе.
"Эта идея привлекательна тем, что только с помощью взрыволетного корабля можно разогнаться до значимых релятивистских скоростей, тогда дальние планеты Солнечной системы станут доступны и появится возможность организовать первую межзвездную экспедицию", - объясняет РИА Новости Антон Первушин, писатель-фантаст, специалист по истории космонавтики.
Ученые рассчитали, что если взрывать один заряд каждые три секунды, то при ускорении, равном единице, корабль достигнет трех процентов скорости света и долетит до ближайшей к нам звездной системы альфа Центавра за 140 лет.
Идею космического движителя на ядерных взрывах высказал также советский физик Андрей Сахаров в 1962 году. Его концепцию признали очень сложной, но перспективной.
Все работы по взрыволетам прекратились в 1963 году, когда был подписан международный договор о запрете испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой.
Термоядерный взрыволет
В 1971 году немецкий физик Фридвард Винтерберг предложил ускорять космический корабль термоядерной реакцией, запускаемой с помощью электронного пучка.
Термоядерная реакция энергетически в 26 миллионов раз превосходит химическую водородно-кислородную ракетного топлива и дает на порядок больше энергии, чем ядерная. Но на порядок меньше, чем взрыв при взаимодействии материи и антиматерии. Проблема в том, что из всех потенциальных видов топлива пока реализована и показала свою эффективность только реакция ядерного распада.
Несмотря на утопичность идеи термоядерного двигателя, ее поддержали члены Британского межпланетного общества и через два года учредили проект "Дедал".
Термоядерный синтез происходит в недрах звезд. Для его запуска на Земле необходимы чудовищные температуры и топливо из водорода или водорода и гелия. Расчеты показали, что на энергии термоядерного синтеза смеси дейтерия и гелия-3 можно развить 12 процентов скорости света - 36 тысяч километров в секунду. "Дедал" достиг бы звезды Бернарда, расположенной на расстоянии 5,9 световых лет от Земли, за полвека. Для сравнения: самый быстрый космический аппарат "Вояджер-1" разогнался до 17,02 километра в секунду за счет гравитационного маневра около Сатурна.
Конструктивно корабль представлял собой большой резервуар с топливом, откуда каждую секунду маленькими порциями горючее вбрасывается в камеру сгорания. Продукты горения плазмы направляются в сопла сильными магнитными полями.
В 1978 году работы по "Дедалу" свернули.
"К сожалению, проекты взрыволетов не могут полноценно развиваться из-за договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах (океане, атмосфере и космосе), подписанного в 1963 году. Пока его не пересмотрят, любые концепции взрыволетов остаются чисто теоретическими", - отмечает Антон Первушин.
Двести лет ожидания
В 2010 году энтузиасты предприняли очередную попытку реанимировать мечту о взрыволете и основали проект "Икар". Их поддержали Британское межпланетное общество, а также фонд "Тау Ноль".
Участники проекта "Икар" взяли за основу наработки "Дедала" и проанализировали главные аспекты будущей миссии. Предлагается запустить небольшой беспилотный зонд на термоядерном движителе сразу к нескольким целям в пределах 15 световых лет от нас. Чтобы детально изучить одну-две звезды и шесть-семь планет, потребуется целый комплекс оборудования весом порядка двести тонн. Заправиться гелием-3, которого мало на Земле, можно на орбите газовых гигантов типа Юпитера. Учитывая темпы развития технологий, осуществить такую миссию удастся не ранее 2300 года.
Помимо законодательного ограничения, у проектов взрыволета множество нерешенных технических проблем. Не ясно, где взять топливо для термоядерной реакции, как его подавать в камеру, как амортизировать ускорение, как защитить экипаж от космического излучения, и вообще, какая из схем космического движителя окажется наиболее работоспособной.
Тем не менее, как считает Первушин, если когда-нибудь люди захотят отправить большой космический аппарат к ближайшим звездам, другого варианта, кроме взрыволетного, просто нет.
