Межзвездные полеты: правда или миф?
Сможем ли мы на самом деле добраться до неведомых планет за пределами Солнечной системы? Как это вообще возможно?
Фантасты и кинематографисты, конечно, молодцы, хорошо поработали. В красочные истории, где человек покоряет самые дальние уголки космоса, действительно хочется верить. К сожалению, прежде чем эта картинка станет явью, нам придется преодолеть немало ограничений. Например, законы физики, какими мы их видим сейчас.
Но! В последние годы появилось несколько волонтерских и финансируемых частными лицами организаций (Фонд Tau Zero, проект Icarus, проект Breakthrough Starshot), каждая из которых ставит целью создание транспорта для межзвездных полетов и приблизить человечество к покорению Вселенной. Их надежду и веру в успех укрепляют позитивные новости, например, открытие на орбите звезды Проксима-Центавра планеты размером с Землю.
Создание межзвездного космического аппарата станет одной из тем для обсуждения на Всемирном саммите BBC Future «Идеи, которые меняют мир» в Сиднее в ноябре. Сможет ли человек отправиться в другие галактики? И если да, то какие виды космических кораблей нам для этого понадобятся?
Куда бы нам отправиться?
А куда лететь не стоит? Во Вселенной звезд больше, чем песчинок на Земле — около 70 секстиллионов (это 22 нуля после семерки) — и, по оценкам ученых, миллиарды из них имеют на орбитах от одной до трех планет в так называемой «зоне Златовласки»: на них не слишком холодно и не слишком жарко. В самый раз.
С самого начала и до сих пор лучшим претендентом для первого межзвездного полета является наш ближайший сосед — тройная звездная система Альфа Центавра. Она находится на расстоянии 4,37 световых лет от Земли. В этом году астрономы Европейской южной обсерватории обнаружили планету размером с Землю, вращающуюся вокруг красного карлика Проксима Центавра из этого созвездия. Масса планеты, названной Проксима b, как минимум в 1,3 раза больше земной, и она имеет очень короткий период обращения вокруг своей звезды – всего 11 земных дней. Но все равно эта новость чрезвычайно взволновала астрономов и охотников за экзопланетами, ведь температурный режим Проксимы b подходит для существования воды в жидком виде, а это – серьезный плюс к возможной обитаемости.
Но есть и недостатки: мы не знаем, имеет ли Проксима b атмосферу, и, учитывая ее близость к Проксима Центавра (ближе, чем Меркурий к Солнцу), она, вероятно, будет подвергаться воздействию выбросов звездной плазмы и радиации. И она так заперта приливными силами, что всегда обращена к звезде одной стороной. Это, конечно, может полностью изменить наши представления о дне и ночи.
И как мы туда попадем?
Это вопрос на 64 триллиона долларов. Даже на максимальной скорости, которую позволяют развить современные технологии, нам придется лететь до Проксимы Б 18 тысяч лет. И высока вероятность, что добравшись до цели мы встретим там… наших потомков в Земли, которые уже колонизировали новую планету и забрали всю славу себе. Поэтому глубокие умы и бездонные карманы ставят себе амбициозную задачу: найти более быстрый способ пересекать огромные расстояния.
Breakthrough Starshot – это космический проект с бюджетом в размере 100 миллионов долларов, он финансируется российским миллиардером Юрием Мильнером. Breakthrough Starshot сосредоточился на создании крошечных беспилотных зондов со световыми парусами, подгоняемых мощным наземным лазером. Идея в том, что космический аппарат достаточно малого веса (едва ли 1 грамм) со световым парусом можно будет регулярно ускорять мощным световым лучом с Земли примерно до скорости в одну пятую от скорости света. Такими темпами нанозонды достигнут Альфа Центавра примерно за 20 лет.
Разработчики проекта Breakthrough Starshot рассчитывают на миниатюризацию всех технологий, ведь крошечный космический зонд должен нести с собой камеру, подруливающие устройства, источник питания, средства связи и навигационное оборудование. Все для того, чтобы по прибытии сообщить: «Смотрите, я здесь. А она совсем не вертится». Миллер надеется, что это сработает и заложит основу для следующего, более сложного этапа межзвездных передвижений: путешествия человека.
А что же варп-двигатели?
Да, в сериале Star Trek это все выглядит очень просто: включил варп-двигатель и полетел быстрее скорости света. Но все, что мы в настоящее время знаем о законах физики, говорит нам: путешествия со скоростью выше скорости света, или даже равной ей, невозможны. Но ученые не сдаются: NASA вдохновилось другим захватывающим двигателем из научной фантастики и запустило проект NASA Evolutionary Xenon Thruster (сокращено NEXT) — ионный двигатель, который сможет ускорять космические корабли до скорости 145 тысяч км/ч, используя лишь одну фракцию топлива для обычной ракеты.
Но даже на таких скоростях мы не сможем улететь далеко от Солнечной системы за одну человеческую жизнь. Пока мы не разберемся, как работать с пространством-временем, межзвездные путешествия будет протекать очень, очень медленно. Возможно, уже пора начать воспринимать то время, которое галактические странники проведут на борту межзвездного корабля, просто как жизнь, а не как поездку на «космическом автобусе» от пункта А к пункту Б.
Как мы выживем в межзвездном путешествии?
Варп-двигатели и ионные моторы – это, конечно, очень круто, но во всем этом будет мало проку, если наши межзвездные странники погибнут от голода, холода, обезвоживания или отсутствия кислорода еще до того, как покинут пределы Солнечной системы. Исследователь Рейчел Армстронг утверждает, что нам пора задумываться о создании настоящей экосистемы для межзвездного человечества.
«Мы переходим от индустриального взгляда к экологическому видению реальности», — заявляет Армстронг.
Армстронг — профессор экспериментальной архитектуры в Университете Ньюкасла в Великобритании — говорит о таком понятии как «worlding»: «Это о пространстве обитания, а не только о дизайне объекта». Сегодня внутри космического корабля или станции все стерильно и выглядит как промышленный объект. Армстронг считает, что вместо этого мы должны подумать об экологической составляющей космических судов: о растениях, которые мы сможем выращивать на борту, и даже о видах почв, которые возьмем с собой. В будущем, как она предполагает, космолеты будут выглядеть как гигантские биомы, полные органической жизни, а не сегодняшние холодные, металлические ящики.
А мы не можем просто проспать всю дорогу?
Криосон и гибернация – это, конечно хорошее решение довольно неприятной проблемы: как сохранить людей живыми во время путешествия, которое длится гораздо дольше, чем сама человеческая жизнь. По крайней мере, в кино так делают. И в мире полно крио-оптимистов: Фонд продления жизни Алькор хранит множество крио-консервированных тел и голов людей, которые надеются, что наши потомки научатся безопасно размораживать людей и избавляться от неизлечимых ныне заболеваний, но в настоящее время таких технологий не существует.
В фильмах типа «Интерстеллар» и в книгах наподобие «Seveneves» Нила Стивенсона озвучивается идея отправить в космос замороженные эмбрионы, которые могли бы пережить даже самый длительный полет, потому что ни есть, ни пить, ни дышать им не нужно. Но это поднимает проблему «курицы и яйца»: кто-то ведь должен ухаживать за этим зарождающимся человечеством в несознательном возрасте.
Так это все реально?
Если вы в состоянии прочитать эту статью, то, вероятно уже слишком стары и не доживете до первого межзвездного полета. Но в долгосрочной перспективе повод для оптимизма есть.
«С самого зарождения человечества мы смотрели на звезды и обращали к ним наши надежды и страхи, тревоги и мечты», — говорит Рэйчел Армстронг.
С запуском новых инженерных проектов, таких как Breakthrough Starshot, «мечта становится реальным экспериментом».
Источник
Межзвездные перелеты. Реальность или фантастика?
Межзвездные перелеты основа мира фантастики. Отважные командиры космических кораблей бороздят неизведанные просторы вселенной.
Однако в реальности, сможем ли мы когда-нибудь колонизировать хотя бы соседнюю звездную систему или послать зонд к другой звезде, чтобы он выслал фотографии с места событий?
Правда в том, что межзвездные путешествия теоретически возможны. Ни один закон физики не запрещает их. Но это не значит, что их легко осуществить на практике и в нашем столетии. Межзвездные полеты это реальная проблема на миллион долларов.
На самом деле, мы с вами уже живем во времена начала межзвездных полетов. Уже созданы несколько космических аппаратов, которые отправились исследовать планеты солнечной системы. Это зонды серии Pioneer, Voyager, и совсем недавно New Horizons. Зонды серии Voyager уже достигли внешней края солнечной системы, где заканчивается солнечный ветер и начинается зона межгалактической пыли и космических осколков.
Стоит отметить, что все зонды находятся до сих пор в рабочем состоянии и могут управляться с Земли. Каждый из зондов летит со скоростью более 16000 км/ч. Звучит внушительно. Однако их траектория не лежит по направлению к соседней звезде, так как их основная миссия была изучение планет солнечной системы.
Но даже, если представить, что зонд будет лететь в сторону ближайшей звездной системы Proxima Centaury, которая располагается от нас на расстоянии 4 световых года, то достичь он ее сможет при данной скорости только через 80 000 лет . К этому времени ресурс атомных батарей давно будет израсходован и они превратятся в груду никчемных жестянок. Возможно нашим далеким потомкам и будет интересно исследовать космические останки, как современным археологам, но думается, что нам хочется не этого.
Можно ли реально заставить зонд ускориться, хотя бы до 1/10 скорости света. Тогда космический аппарат достигнет Proxima Centauty всего за одну декаду и даже сможет послать обратно на Землю снимки, которые мы получим через какие-то пару лет.
Чтобы достичь такой скорости нужно ОЧЕНЬ ОЧЕНЬ большое количество энергии. Если это будет топливо, то масса его будет намного больше самого корабля, а чем больше масса тем все больше нужно топлива для разгона. Получается замкнутый круг. Если это будет корабль с атомным реактором, то нужно будет десятки сотни «атомных бомб» доставить в космос. Звучит не убедительно и опасно.
Единственная реальное решение на сегодняшний день — передать энергию для разгона на космический зонд удаленно, на расстоянии. Это можно осуществить с помощью лазера, который будет «дуть» на огромный солнечный парус, имеющий 100% светоотражение.
В данных условиях для достижение 1/10 скорости света потребуется 100 Гигаваттный лазер. Всего десяти минут будет достаточно, чтобы космический зонд достиг требуемой скорости, но при этом масса самого корабля должна быть не более одного грамма, как бумажная крепка. На самом деле, такой зонд не будет размером со скрепку ведь он находится в невесомости. Космический зонд с такой массой будет оснащен камерой, компьютерным блоком, батареей, щитом и антенной, которая будет не только посылать на Землю информацию, но и раскрываться как зонтик в солнечный парус.
Осталось дело за немногим. Создать 100 Гигаваттный лазер. Ведь для того, чтобы запустить такой луч в космос, на сегодня потребуется одновременно энергия всех работающих станции на территории Евразии или Северной Америки.
Поэтому на вопрос: «Возможны ли межзвездные перелеты?», мы можем ответить, в большей степени «да», чем «нет». Но это не значит, что это возможно сделать сегодня при существующем уровне технологий.
Источник
Возможны ли далекие межзвездные перелеты
Сегодняшние космические аппараты преодолевают силу земного тяготения с помощью химического топлива и даже могут, использовав для разгона гравитационные маневры, выйти за пределы гелиосферы. Этого, конечно, мало для далеких межзвездных перелетов, но возможны ли они в принципе? Мы попросили Бориса Штерна, физика и писателя-фантаста (а также одного из критиков проекта Starshot), рассказать о том, как, не нарушая законов физики, можно было бы развить скорость, достаточную для путешествия к звездам.
Пропасть, отделяющая нас от других планетных систем, чудовищна, но человек не был бы человеком, если бы пристально не присматривался к ней. Где-то там, за дальним ее краем, может быть жизнь, планеты, пригодные для заселения в далеком будущем.
Судя по всему, жизнь — редчайший феномен во Вселенной. Не является ли распространение жизни главной целью Homo sapiens ? Для этого надо преодолеть пропасть, но преодолима ли она в реальности, а не в фантазиях?
От апельсина до Иркутска
Есть разные иллюстративные приемы, показывающие весь ужас нашей изоляции. Например, такой.
Уменьшим все в 10 миллиардов раз — на 10 порядков величины. Солнце станет размером с апельсин, Земля — песчинкой в 15 метрах от Солнца. Скорость света будет 3 сантиметра в секунду. И где будет ближайшая звезда? Примерно на том же расстоянии, что Иркутск от Москвы.
Свет доползет туда за четыре с небольшим года, «Вояджер-2» (более быстрый, чем «Вояджер-1»), двигаясь со скоростью 6 миллиметров в час (в рамках модели с апельсином), улетит на такое расстояние за сотню тысяч лет. Это ближайшая звезда Проксима Центавра, где есть планета — скорее всего, непригодная для обитания.
А где ближайшая пригодная? Прикидки, сделанные по данным космического телескопа «Кеплер», дают оценку 15–20 световых лет, то есть в 4–5 раз дальше. И это очень оптимистичный результат. Конечно, такая планета может оказаться и у Альфа Центавра (там двойная система, что неблагоприятно), но вероятность этого явно недостаточна, чтобы полагаться на такую удачу.
Можно ли передвигаться в пространстве на порядки быстрее, чем «Вояджеры»? Скорость «Вояджера-2» — около 16 километров в секунду, что составляет 5 × 10-5 от скорости света. Передвижение со скоростью, превышающей скорость света, невозможно, но до предела остается еще более 4 порядков.
Можно ли существенно увеличить скорость аппаратов в рамках существующих технологий, то есть с помощью химического топлива?
На самом деле с помощью одного лишь химического топлива очень трудно достичь даже той скорости, какую держат «Вояджеры», вылетев из Солнечной системы. Ведь надо не просто разогнать корабль, надо еще преодолеть гравитационный потенциал Солнца.
Если бы корабли разгонялись у Земли, им бы пришлось придать скорость около 30 километров в секунду, притом что скорость истечения газов в сопле ракеты почти на порядок меньше. Это потребовало бы наличия многих ступеней уже в космосе и безумных затрат.
В данном случае значительную часть работы проделали Юпитер с Сатурном, использованные в гравитационных маневрах «Вояджеров».
Гравитационный маневр
А нельзя ли с помощью гравитационных маневров выжать больше, скажем, еще порядок величины по скорости? К сожалению, нет. Планеты-гиганты движутся слишком медленно, а внутренние планеты — слишком легкие. Результат ускорения «Вояджеров» — не предел, но недалек от него. В их случае была использована редкая благоприятная конфигурация планет.
Невозможно «футболить» корабль от одной планеты к другой, накапливая скорость, — при относительной скорости, превышающей первую космическую для данной планеты, маневр теряет эффективность. Реальный предел скорости, достижимой с помощью химического топлива вместе с гравитационными маневрами, — 10-4скорости света.
Есть еще вариант разгона у Солнца с помощью эффекта Оберта: подойдя к Солнцу по сильно вытянутой орбите из далекого афелия, включаем двигатель в перигелии и получаем конечное приращение скорости в √2Δ v V , где V — орбитальная скорость, Δ v — приращение скорости.
Если взять радикальный случай пролета на 10 радиусах Солнца ( V = 200 километров в секунду, равновесная температура
3000 градусов Цельсия) и добиться приращения скорости 4 километра в секунду, то получим около 40 километров в секунду на бесконечности. Опять те же 10-4 скорости света!
На большее приращение скорости с химическим топливом рассчитывать трудно, не забудем, что корабль перед этим забрался в далекий афелий.
Фотонный звездолет
Можно ли, не нарушая законов природы и пользуясь доступными источниками энергии, сократить время межзвездного перелета на порядки? Зайдем с другого конца — с самых дерзновенных идей.
Наиболее радикальная из них, не нарушающая законов природы с порога, — фотонный двигатель на антивеществе . В принципе, если бы мы имели антивещество, то, казалось бы, могли бы эффективно конвертировать энергию его аннигиляции в световой луч (через нагрев тугоплавкой оболочки и фокусировку обычным параболическим зеркалом).
Теоретически так можно было бы достичь, скажем, половины скорости света, хотя тут есть и обратная сторона, связанная с бомбардировкой корабля атомами межзвездной среды.
Если взять корабль массой 100 тонн, то в идеальном случае для его разгона потребуется всего 30 тонн антивещества и столько же аннигилирующего вещества. Правда, разгоняться придется медленно: при радиусе тугоплавкой (4000 кельвинов) оболочки 10 метров, максимально допустимой мощности 30 гигаватт, силе 0,3 ньютона и ускорении 3 × 10-6 сантиметра в секунду за секунду время разгона до половины скорости света составит 10000 лет.
Довольно, скажем так, не быстро. Можно было бы обойтись без твердой оболочки, например использовать магнитную бутылку с плазмой, но и тогда возникнут ограничения на предельную мощность из-за величины поля, предельной стойкости окружающих конструкций и тому подобных причин.
В середине 2000-х годов специалисты NASA прорабатывали проект корабля, где антиматерия (позитроны) использовалась в качестве топлива для позитронного реактора, чье рабочее тело из жидкого водорода нагревалось, а затем формировало реактивную струю. Расчеты показывали, что путешествие на Марс на таком корабле могло бы занимать всего 45 дней.
Но главное препятствие на пути создания фотонного звездолета состоит в том, что коэффициент полезного действия в производстве антивещества — порядка одной миллиардной. Причем какая-то часть этой малости неустранима. КПД производства антипротонов составляет порядка одной стотысячной — необходимо вместе родить три антикварка, причем им надо еще объединиться в одну частицу. Потом антипротоны требуется собрать в пучок, охладить и замедлить.
И даже если удастся добиться КПД на уровне одной миллионной, производство антивещества в количестве, достаточном для разгона корабля до 0,5 скорости света, вызовет экологическую катастрофу на Земле. Требуемая энергия для наработки антивещества для разгона 100-тонного корабля до 0,5 скорости света при КПД 10-6 эквивалентна теплу, получаемому всей Землей от Солнца за 100 лет.
Гораздо выше КПД производства позитронов — проценты. Но как их хранить, ведь объемный заряд — страшная вещь? Теоретически можно просчитать варианты: перемешать их с электронами, не давая аннигилировать; использовать какую-то комбинацию магнитного поля и когерентного электромагнитного излучения.
Но все это представимо, пока речь идет о лабораторных условиях и малых количествах . Хранить же тонны или центнеры позитронов в космосе — совершенно монструозное и едва ли осуществимое в реальности предприятие.
Лазерная пушка и взрыволет
А если пойти по пути Жюля Верна и вместо того, чтобы прибегать к ракетному принципу, выстрелить космическим аппаратом в направлении ближайшей звезды? Сегодня подобный проект существует под названием Starshot , соответствующие разработки в их начальной стадии профинансировал Юрий Мильнер.
В общих чертах проект заключается в следующем: берем массив плотно упакованных фазируемых лазеров размером километр на километр, подаем на него мощность 50 гигаватт, после чего узким пучком (расходимость 10-9) ускоряем маленький зонд весом 1 грамм с парусом площадью 4 квадратных метра и весом еще 1 грамм.
По идее, ускорение должно составить 30 000 g , время ускорения — 200 секунд, путь ускорения — 6 миллионов километров, конечная скорость — 20 процентов скорости света. По прилете к Альфе или Проксиме Центавра парус превращается в линзу Френеля и передает на землю некую информацию.
Идея, как представляется, технологически неосуществима. Достаточно, например, того, что даже высочайшей отражательной способности поверхности паруса будет недостаточно, чтобы предотвратить мгновенное испарение «звездолета». Дискуссию с Мильнером и автором идеи Филипом Любиным на этот счет публиковал на своем сайте «Троицкий вариант».
Примерно то же самое можно сказать и про другие варианты выстрела (например, электромагнитной пушкой). Длина «ствола» в проекте Starshot составляет 6 миллионов километров, и нет никаких предпосылок к тому, чтобы в случае с электромагнитной пушкой она оказалась бы меньше для достижения той же скорости.
Проект, по замыслу противоположный вышеописанному, которым еще полвека назад увлекался блестящий физик-теоретик Фримен Дайсон , — взрыволет. Работает он следующим образом: если снабдить корабль толстой защитной плитой и взрывать за ней одну за другой водородные бомбы, то реактивная сила придаст кораблю необходимое ускорение. Предполагается, что так можно будет достичь скорости в 10 процентов от скорости света.
В 1950-е годы американская компания General Atomic прорабатывала проект атомного «взрыволета», который должен был приводиться в движение энергией взрывов небольших (мощностью в 1 мегатонну) водородных бомб. В процессе экспериментов испытывалась даже небольшая модель взрыволета — с обычной взрывчаткой.
NASA — Public Domain
Однако давайте посчитаем. Энерговыделение при термоядерном синтезе дейтерия и трития составляет 17,6 мегаэлектронвольт, или 0,37 процента от mc^2 реагирующих частиц. Если всю эту энергию пустить в аккуратно сформированный пучок, получим скорость 0,086 скорости света.
Однако усредненная по массе скорость продуктов термоядерного синтеза (нейтрон и альфа-частица) составляет всего 0,031 скорости света, потому что она неравномерно распределяется между нейтроном и альфа-частицей.
Хуже того: из продуктов реакции невозможно сформировать пучок, в лучшем случае его можно перехватить огромной плитой, но не отразить. Из-за этого эффективная скорость дополнительно делится на 4, так как разлет изотропен, а нам нужна проекция скорости на направление движения, и остается всего 0,8 процента скорости света.
Получить 10 процентов скорости света можно только с помощью огромного превосходства массы бомб над массой плиты и корабля. Из формулы Циолковского V = v ln ( M начальное / M конечное) получается, что нам потребуется М начальное > 10 0000 M конечного, причем конечная масса включает в себя и вес плиты, а тут сотней тонн уже не отделаться.
Реактор и рабочее тело
Более реальные — и ощутимые — результаты может принести ядерная энергия, поскольку ядерный реактор — хорошо управляемое устройство. При делении ядра урана выделяется около 200 мегаэлектронвольт энергии. Само ядро урана весит чуть больше 200 гигаэлектронвольт, то есть выделяется около 0,001 от массы покоя топлива.
Это почти в 4 раза меньше, чем в термоядерном синтезе, зато энергия, выделенная в атомном реакторе, куда более удобна для использования. Она через тепло переводится в электричество (на Земле — с помощью паровых турбин, в космосе — через термоэлектрические преобразователи), потом передается реактивной струе с помощью ионных или плазменных двигателей.
С 2010 года в России разрабатывается ядерный «космический тягач» — транспортно-энергетический модуль с ядерной энергодвигательной установкой мегаваттного класса, где ядерный реактор обеспечивает энергией ионный двигатель. Главная сложность этого проекта — как обеспечить охлаждение реактора. В одном из вариантов это предполагается делать с помощью капельных холодильников, где аммиак из системы охлаждения выпускается в открытый космос, а потом улавливается и используется опять.
Скорость истечения струи легко регулируется и может быть любой. При стопроцентном КПД оптимальная скорость реактивной струи из продуктов ядерного горения считается по формуле: √0,002 с^ 2 (где с — скорость света), то есть 4,5 процента скорости света.
Конечно, стопроцентных КПД не бывает, поэтому возьмем одну четверть — в надежде на скорый прогресс в технологии термоэлектрических преобразователей. Тогда оптимальная скорость истечения уменьшается в 2 раза, примерно до 7000 километров в секунду.
Двигатель можно взять, например, ионный (правда, это не очень эффективно, если рабочим веществом будет отработанное топливо) или плазменный, использующий скрещенные электрическое и магнитное поля — в обоих типах двигателя легко регулировать скорость истечения.
Итак, чего же можно добиться при таком энергетическом выходе?
Допустим, масса корабля с реактором и двигателем — 100 тонн, как и в вышеприведенном примере, а рабочее вещество — отработанное топливо. Пусть корабль должен тормозить, а максимальная скорость достигает скромных 2 процентов от скорости света. С учетом торможения это будет эквивалентно разгону до 0,04 скорости света, или 12 000 километров в секунду.
Из формулы Циолковского имеем М топлива = [exp(12000/7000)-1]M корабля = 450 тонн. Это чистый уран-235. В общем, хотя подобный проект был бы сопряжен с большими техническими сложностями и финансовыми затратами, он не безнадежен.
В связи с этим можно сказать пару слов о стратегии и возможной технике межзвездного перелета на ядерном топливе. Если корабль должен тормозить (а если нет — от него немного толку), то наиболее надежный и щадящий режим для него — работа на постоянной умеренной мощности от старта до финиша.
Это означает, что сначала происходит медленный разгон, потом — медленное торможение. Переход от одного режима к другому может осуществляться посредством простого разворота корабля вокруг поперечной оси. Тогда средняя скорость при указанных выше параметрах будет в два раза меньше — 0,01 скорости света.
В таком полете все будет происходить очень плавно. Ускорение — десятки микрон в секунду за секунду, тяга — меньше килограмма, мощность реактора — десятки мегаватт. Но только так и можно пересечь пропасть шириной в десяток световых лет.
В таком проекте нет ничего технологически невозможного. В космосе у него имеются и свои преимущества — например, не потребуется биологическая защита вокруг реактора — всю полезную нагрузку можно выпустить далеко «на ниточке», не нужна перегрузка ТВЭлов — их можно сделать в виде стержней километровой длины, медленно протягивающихся через каналы в реакторе. Правда, такому двигателю понадобится охлаждение, а значит, очень большие радиаторы.
Есть ли смысл в тысячелетнем перелете?
Итак, полет со скоростью тысячи километров в секунду вполне реален. Однако зададимся вопросом: а есть ли разница — лететь сто тысяч или тысячу лет? Это все равно намного превышает срок жизни человека — так куда спешить?
На самом деле разница есть, и немалая. Через сто тысяч лет к месту назначения прилетит мертвая болванка. Космос — весьма агрессивная среда, интенсивность облучения заряженными частицами там на порядок выше, чем под радиационными поясами Земли.
Человек выдержит в открытом космосе пару лет с заметным ущербом для здоровья. Бактерии, простейшие и замороженные эмбрионы — существенно дольше, но вряд ли перенесут хотя бы вековой перелет. Электроника тоже страдает от космических лучей, хотя и в меньшей степени.
Фон заряженных частиц можно подавить примерно на три порядка с помощью сверхпроводящего соленоида (примерные параметры — критическое поле сверхпроводника 10 тесла и радиус соленоида 10 метров). Сейчас для этого не хватает высокотемпературного (20–30 кельвинов) сверхпроводника с большим значением критического поля, но его создание, видимо, не за горами.
Даже если эффективность его защиты будет вдвое ниже, чем по нашей оценке, то тысячелетний перелет будет сопровождаться двухлетней дозой облучения. Это значит, что к ближайшим планетам, пригодным для обитания, прилетит живой корабль — без экипажа, конечно, но с работающей электроникой, роботами и жизнеспособными семенами, спорами и эмбрионами.
Смогут ли вообще какие-то устройства проработать тысячу лет? Пока еще никто не ставил перед учеными и инженерами подобных задач. Но если такая задача будет поставлена, ее, скорее всего, удастся решить, и никакие тысячелетние эксперименты для этого не понадобятся. «Вояджеры», например, работают уже 40 лет без сорокалетних экспериментов.
Трудно представить себе, чтобы такой проект, результатами которого смогут (если смогут) воспользоваться далекие неведомые потомки, стал реальностью прямо в наши дни. Однако необходимо заметить, что его реализация может дать важные вспомогательные результаты уже в обозримой перспективе.
Речь идет о полетах в пределах Солнечной системы. Атомный тягач — ключ к настоящему ее освоению. Конкретные параметры такого корабля могут отличаться от тех, что необходимы для межзвездных перелетов (потребуется бóльшая тяга, возможность дозаправки рабочим веществом), но принцип тот же.
Такой тягач может работать в космосе десятилетиями, совершая рейсы в два конца, таская как пилотируемые корабли, так и автоматические станции, не опускаясь глубоко в гравитационный потенциал планет. Разработка таких двигателей идет, причем и в России, но, к сожалению, медленнее, чем хотелось бы.
Источник
