На солнечном парусе к звездам?

Публикуется в разделе "К звездам"

01.07.2010. От идеи прямоточно-термоядерного межзвездного двигателя Бассарда рано отказываться. Уж больно привлекательна эта схема – за 50 лет корабельного времени совершить кругосветное путешествие. То есть, облететь всю наблюдаемую нами Вселенную.

Как уже было показано в статье «Прямоточно-термоядерный межзвездный двигатель: препятствие второе» межзвездный двигатель Бассарда имеет верхний предел по скорости, который равен скорости истечения реактивной массы. Эта скорость составляет от 7 до 10% от скорости света. Разумеется, такая скорость еще очень мала, и ее недостаточно для совершения полетов к звездам в разумные сроки.

В своей статье «Сквозь бассард-барьер на бильярдном звездолете» А. Семенов предлагает для получения дополнительного импульса передавать на выход энергию, которая выделяется от неупругого столкновения массозаборника корабля со встречными атомами межзвездного водорода.

Как это сделать, наверное, никто пока сказать не сможет. И даже если это проделать, то скорее всего корабль вскоре упрется в следующий барьер, определяемый законами термодинамики.

На мой взгляд, на прямоточном корабле Бассарда разогнаться до светового барьера можно только одним способом – доведением скорости истечения части реактивной массы до скорости света. Только в этом случае ускоряющий импульс будет все время превышать тормозящий импульс от встречного межзвездного газа, и корабль сможет двигаться с постоянным ускорением.

Именно этим путем предлагает пойти советский физик В.П. Бурдаков. В своей концепции он предлагает связать воедино две разные схемы межзвездной тяги: фотонную, работающую на реакции аннигиляции, и прямоточно-термоядерную схему Бассарда. Подробнее про схему В.П. Бурдакова можно прочитать в его статье «Межзведное путешествие. Аспекты проблемы.», которая в свое время была опубликована в журнале «Техника-молодежи» №7 2006 г. Свое мнение об этой схеме я выразил здесь же на сайте в своей статье «Прямоточно-фотонный привод. Есть ли выгода?».

По моему сугубо личному мнению, решить проблему с барьером скорости можно было бы совмещением схем прямоточно-термоядерного двигателя и солнечного паруса.

Солнечный парус, как известно, для ускорения использует силу давления света, исходящего от Солнца. В других своих вариантах он использует "солнечный ветер" – поток заряженных частиц, испускаемых солнечной короной. Такой вид двигателей, конечно, подходит для передвижения в пределах Солнечной системы, но совершенно непригоден для межзвездных перелетов, поскольку на большом удалении от Солнца световое давление на парус падает до нуля.

А что, если Солнце везти с собой? Я, конечно, не говорю о том, чтоб тащить с собой наше центральное светило. Это было бы слишком жестоко в отношении тех, кто остается на Земле. Как же они будут жить без света и тепла? Smile

Пускай наше "Солнце" будет, в отличие от нашего главного светила, совсем небольшим. Но зато оно и расположится совсем недалеко от нашего паруса, а точнее, в фокусе параболического зеркала. Так, что же мы получили? Да тот же фотонный двигатель, только без такой капризной и дорогой штуковины, как антивещество. Наше "Солнце" будет гореть не от аннигиляции, а от реакции термоядерного синтеза. Как и настоящее Солнце. Думаю, при таком способе получения фотонов, их энергия будет несколько меньше, чем энергия гамма-квантов, получаемых при реакции аннигиляции вещества и антивещества. Скорее всего, излучение этого искусственного "Солнца" будет находиться в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Ультрафиолет и рентгеновское излучение – это все таки не гамма-кванты. Для их отражения уже можно применять более привычные нам материалы, а не изобретать гипотетическое "электронное зеркало".

Но посмотрим, как этот процесс будет происходить.

Итак, корабль разогнан собственными запасами топлива до 15-20 тысяч км/с. Раскрываются магнитные ловушки, и межзвездный водород, предварительно ионизированный ультрафиолетовым или рентгеновским лучом, начинает поступать... Нет, не в корабль, а в фокус зеркала, где магнитные поля образуют реакторную камеру для термоядерного синтеза. Начинается реакция. Она у нас получится многоступенчатой. Вначале протон-протонный цикл:

 

p+p → 2D+e+e+0,4 Мэв

 

Как видим, при такой реакции мы получаем из двух ядер водорода одно ядро дейтерия, одно электронное нейтрино и один позитрон. О позитронах разговор будет чуть далее. А пока что мы не дадим этой хитрой частичке никуда улететь, благо она заряжена, как и протоны, положительно.

Далее начинаются более мощные реакции:

 

1) 2D + p → 3He + γ + 5.49 Мэв

2) 2D+2D → p+T+4,032 Мэв

3) 2D+3He → p+4He+18,353 Мэв

 

Разумеется, все эти реакции пойдут не по очереди, а практически одновременно. Самое главное – начать процесс. Начать протон-протонный цикл, конечно, трудно. Но я думаю, что это все же возможно.

В итоге, получившийся в результате всей этой кучи реакций гелий-4 можно и выпустить с большой скоростью назад. Эта реактивная струя будет нам компенсировать тормозящее действие магнитных массозаборников. А ускоряющий импульс получится Солнечный паруспри отражении кормовым зеркалом фотонов, излучаемых нашим маленьким "Солнцем". Ну, чем не корабль с солнечным парусом?

А мы ничего не забыли?

Да, у нас же еще есть те самые хитрые частички – электроны с положительным зарядом. С ними тоже надо бы что-то сделать. Зачем же дать пропасть добру?

Тут мы должны ненадолго вернуться к началу нашего процесса.

Впереди корабля бьет ионизирующий луч и ионизирует межзвездный газ. А что такое ионизированный газ? Это такой газ, в котором ядра атомов летают отдельно от своих электронов. Вот эти электроны нам и понадобятся. В отличие от протонов и дейтронов, изредка встречающихся в межзвездном пространстве, электроны будут дрейфовать по внешнему контуру наших магнитных полей в протвоположную сторону. Потому что заряд у них отрицательный. Но стекаться в большинстве своем они будут туда же, куда и протоны, только с противоположной стороны. Вот мы там их и встретим. Точнее, позитроны их там встретят. А это уже не что иное, как реакция аннигиляции. Вот еще один источник дополнительной энергии. Получившаяся при этой реакции энергия еще больше разогреет наше "Солнышко", тем самым увеличивая ускоряющий импульс.

Конечно, я не буду спорить с тем, что в такой схеме тоже очень много неясного и много препятствий, как научного, так и технологического плана.

Но, тем не менее, в этой схеме мы избавились от такой проблемы, как антивещество. Это раз. Мы оставили идею прямоточного двигателя в его неурезанно варианте. В такой схеме кораблю, как и в начальной концепции прямоточно-термоядерного двигателя Бассарда, не нужно будет возить с собой изрядные запасы топлива и реактивной массы. Это два.

Почти решается проблема с отражающим зеркалом, поскольку при термоядерной реакции образуются менее жесткие кванты, чем при аннигиляции вещества с антивеществом. Это уже три.

 

Каким будет окончательный импульс, получаемый кораблем, пока точно подсчитать, думаю, невозможно, поскольку это зависит от множества факторов – от скорости истечения гелия-4, от энергии образовавшихся фотонов, от температуры нашего искусственного "Солнца", от количества поступающих в реактор ядер водорода и электронов, и т.д. и т.п.

Но я могу сказать, что все процессы, протекающие в таком двигателе, земной науке уже известны, и при необходимости могут быть рассчитаны с достаточной точностью.

Но все же, я думаю, что такой корабль уже сможет лететь с постоянным ускорением, и от идеи прямоточно-термоядерного межзвездного двигателя Бассарда рано отказываться. Уж больно привлекательна эта схема – за 50 лет корабельного времени совершить кругосветное путешествие. То есть, облететь всю наблюдаемую нами Вселенную.

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