Космические корабли на термоядерных двигателях
Термоядерный синтез водорода — ядерный процесс, в котором ядра атомов водорода при огромной температуре объединяются, формируя атомы гелия. При этом высвобождается энергия. Для преобразования материи в энергию термоядерный синтез гораздо эффективнее распада урана.
Считается, что в глубинах Солнца и других
звезд происходят реакции именно такого типа.
Как это работает
Ученые и конструкторы космической техники предложили несколько разных типов космических аппаратов с двигателями на основе термоядерного синтеза, способных совершать долгие космические путешествия с разумным грузом горючего на борту. Наиболее известны среди них «Орион», проект «Дедал» и прямоточный двигатель Бассарда.
Космический аппарат типа «Орион»* движется за счет регулярных взрывов водородных бомб вне корабля. Сила каждого взрыва, должным образом отраженная, будет ускорять корабль. Дефлектор должен был быть достаточно прочным, чтобы выдержать силу множественных термоядерных взрывов. Материал дефлектора под воздействием не должен был расплавиться, испариться, деформироваться или иным способом разрушиться. Кроме того, дефлектор должен сложить отражателем радиоактивного излучения, экранируя жилые помещения.
Не так давно этот проект был практически закрыт из-за непреодолимых технических проблем, таких как губительные для команды резкие ускорения и опасность повреждения или разрушения корабля в результате взрывов.
Более равномерное движение обеспечивал проект «Дедал». В нем в качестве двигателя предполагался термоядерный реактор, позволяющий осуществлять постоянный управляемый синтез. Космический аппарат оснащается дефлектором, подобным тому, что предназначался для проекта «Орион».
Преимуществом «Дедала» было равномерное, а не скачкообразное ускорение, которое позволяло космическому аппарату набрать высокую скорость, не подвергая космонавтов угрозам, связанным с резкими изменениями скорости.
Космические аппараты «Орион» и «Дедал» были способны, согласно доводам разработчиков, развить скорость примерно в 10% от скорости света (0,1 с). Таким образом, они могли достичь ближайших к Солнцу звезд и вернуться за срок, равный нескольким поколениям человеческой жизни. Первую часть пути аппарат ускорялся, а вторую тормозил, развернувшись на 180°, так что «выхлоп» направлялся вперед по ходу движения, задавая кораблю обратный импульс.
Самая любопытная модель термоядерного двигателя — прямоточный двигатель Бассарда. Эта модель похожа на проект «Дедал», но ей требуется гораздо меньше топлива на борту.
Как только космический аппарат наберет определенную скорость, огромный «ковш», расположенный на носу корабля, будет (возможно!) собирать атомы водорода из межзвездного пространства в количестве, достаточном для того, чтобы обеспечить топливом термоядерный реактор.
Чем выше его скорость, тем больше водорода он может собрать, что позволит ему лететь еще быстрее. Торможение осуществляется за счет того, что «выхлоп» перенаправляется вперед, через сопло в центре «ковша».
Лучше всего прямоточный двигатель Бассарда будет работать в газовых туманностях, если эти зоны не перенасыщены астероидами и метеоритами. Некоторые ученые полагают, «то космические аппараты такого типа могут достичь скоростей, достаточно высоких для того, чтобы испытать действие эффекта, известного как релятивистское замедление времени. Космонавты на борту такого корабля будут стариться гораздо медленней, чем на борту корабля, движущегося с обычной скоростью. Этот эффект позволяет достигать гораздо более удаленных точек за время жизни одного человеческого поколения. Замедление времени становится заметным при скоростях выше 90% от скорости света (0,9 с) — примерно 270 000 км/с, или 170 000 миль в секунду. По мере дальнейшего приближения к скорости света время замедляется беспредельно.
