Межзвездные путешествия. Аспекты проблемы.

Публикуется в разделе "К звездам"

23.06.2010. Эксперты всего мира считают, что первым инженерным проектом межзвездного космического корабля был беспилотный термоядерный зонд "Дедал", разработанный в начале 1970-х Британским Межпланетным обществом. Не странно ли, что за звездолет взялась достаточно виртуальная британская космонавтика? Может, потому что соответствующие советская и американская отрасли были заняты более насущными задачами? Или мы многого не знаем? Валерий Павлович Бурдаков рассказывает о проекте звездолета значительно более совершенном, чем "Дедал", и опередившем его на десятилетие.

Последние годы характерны скепсисом ряда специалистов относительно будущего космонавтики, а уж тем более - относительно возможности межзвездных полетов. В немалой степени этому способствовали неутешительные результаты расчетов термоядерных двигателей. Даже для идеальной реакции управляемого термоядерного синтеза (реагирует весь водород и превращается в гелий без остатка) отношение конечной массы летательного аппарата, разогнанного до скорости, составляющей 90% от световой, к его начальной массе равно ничтожно малой величине - всего 0,001%, что по мнению некоторых ракетчиков, не только исключает возвращение межзвездного корабля в Солнечную систему, но и саму возможность его создания.

Но решение есть. Состоит оно в применении межзвездного прямоточного реактивного двигателя, и мы с академиком Б.С. Стечкиным (1891-1969) - основоположником теории воздушно-реактивных двигателей - обсуждали мои студенческие "проекты" на эту темы, выполненные в 1055-1958 гг., еще при жизни С. П. Королева (1907-1966). Мне повезло, что именно в ОКБ-1, где я в 1959 г. оказался после окончания МАИ, великий двигателист трудился последние шесть лет своей жизни.

Рассуждения были простые. Поскольку космическое пространство - как межпланетное, так и межзвездное - на 70% состоит из водорода, существует принципиальная возможность создать гигантский прямоточный двигатель. Межзвездная среда будет захватываться и сжиматься в массозаборнике, нагреваться за счет термоядерной реакции, а затем ускоряться и выбрасываться снова в межзвездное пространство. Малая плотность межпланетной (~ 10-17 кг/м3), а тем более - межзвездной (~ 2·10-21 кг/м3) среды потребуют, конечно, огромных площадей входа в такой двигатель, но эта проблема может быть решена с помощью "магнитной воронки" или "магнитной бутылки", с которыми в то время широко экспериментировали физики, пытаясь "зажечь" рукотворный "термояд".

Было известно, что половина космического водорода находится в ионизированном состоянии, а именно это и требуется, чтобы он с огромной площади втекал в узкое магнитное горло "бутылки". Другая составляющая межзвездной среды - "бесполезный нейтральный гелий, на долю которого приходится 30%, будет автоматически сепарироваться и двигатель не попадет. Это сейчас стало известно, что "солнечный ветер" состоит не только из гелия-4, но и из гелия-3, который собирается на Луне, а особенно на Уране. Гелий-3 якобы хорош для "чистых" термоядерных реакций, а поэтому, считают энтузиасты, следует организовать на Луне базу для добычи и доставки на Землю этого ценного вещества. С моей точки зрения, гелий-3 проще и дешевле накапливать в околосолнечном пространств с помощью того же магнитного массозаборника.

Вернемся, однако, к беседам со Стечкиным. Он утверждал, что наш межзвездный двигатель может быть пульсирующим. Что не надо ждать, когда будет построен термоядерный стационарно работающий двигатель - скорее всего он будет очень громоздкий и ненадежный. А вот использовать термоядерные микровзрывы - гораздо проще. Конечно, на борту звездолета должны находится запалы для этих мини-бомб, а оснащаться они будут водородом, взятыми из окружающего пространства, ожиженным, а затем замороженным до твердого состояния.

Двигатель тогдашнего звездолета показан на с. 30. Собирался он на околоземной орбите. Сейчас эта операция никого не удивляет, а тогда по заданию Королева мы еще только начинали работу по доказательству возможности сборки тяжелых блоков на орбите (проект "Союз"). Были, конечно, и скептики, особенно среди военных, которые утверждали, что стыковка на орбите, как вообще "вся эта космонавтика" им никогда не пригодится.

Полет звездолета начинается с околоземной орбиты. Ракетный ускоритель разгоняет звездолет до второй космической скорости, или даже несколько большей и затем отсоединяется. В работу вступает пульсирующий термоядерный двигатель, главным элементом которого является массивный параболический отражатель, установленный в сопле прямоточного двигателя на специальных демпферах. В фокусе этого отражателя периодически взрываются термоядерные мини-заряды. Водород для них берется из окружающего пространства. В очень небольших количествах там присутствуют и дейтерий с тритием, необходимые для инициирования процесса (см. первоначальный проект звездолета на развороте).

При этом на полную мощность работает так называемая система накопления жидкого водорода. Для того чтобы массозаборник воспринимал меньше тепла от налетающих на него молекул водорода, профессор Е. С. Щетинков в беседе со мной предложил оклеивать его тонкими пластинами слюды, обеспечивающей почти идеальное зеркальное их отражение. Хвостовой отражатель (4) мы предполагали выполнить из спеченных микрокапсул, также содержащих водород и другие легкие элементы таблицы Менделеева. Испаряясь при действии "микровзрывов", он существенно увеличивал тягу двигателя. При достижении звездолетом скорости 150 км/с отражатель отстреливался, и начинала работу прямоточный двигатель (с. 30).

Надо сказать, что над проблемой прямоточного термоядерного двигателя я задумывался еще до встречи со Стечкиным и даже получил Авторское свидетельство СССР № 168490 на так называемый "Волновой генератор сжатого газа" с приоритетом от 08.10.1962 г., который, пользуясь оставшимися связями МАИ, даже начал изготовлять в металле для работы на обычном бензине, но скепсис тогдашнего моего окружения и непомерное объемные производственные задания привели к остановке этой работы. Зато С. П. Королев скептиком не был и однажды отправил меня и своего однофамильца Анатолия Королева в Институт атомной энергии (ИАЭ) "посмотреть" кандидатскую диссертацию Игоря Белоусова, которая была посвящена как раз пульсирующему двигателю с параболическим отражателем. "Математика" диссертации состояла в расчете демпферов, на которых крепился отражатель. Диссертация была мною поддержана, хотя другой коллега и заявил, что не хотел бы летать в космос, находясь за таким отражателем...

 

 


 

 

 

Схема работы волнового генератора сжатого газа

 

1-устройство для подачи капсул; 2 - корпус генератора; 3 - взрываемая лазером капсула; 4 - ударная волна и газ, распространяющиеся после взрыва капсулы в кольцевом канале; 5 -внешняя обечайка жаровой камеры; 6 - внутренняя обечайка жаровой камеры; 7 -цилиндрический делитель волны; 8 - направление распространения продуктов реакции в противоположную жаровую камеру; 9 - направление распространения волны и газа через внутренние полости пилонов на выходе из генератора; 10 - пилоны; 11 -воздух, увлекаемый в противоположные камеры потоков В и проходящий между пилонами 10;12 - резонатор; 13 - дефлектро; 14 - продукты сгорания, идущие на выход из генератора после срабатывания противоположной камеры; 15 - система лазерного зажигания топливных капсул

 

Читать далее

 

Хотите что-то добавить или возразить? Вы можете оставлять свои комментарии прямо здесь или вступить в наши группы ВКонтакте или в Facebook и участвовать в обсуждениях