Под парусами к звездам
Сложно сказать, когда впервые возникла идея межзвездных путешествий. Первый межзвездный космический корабль был описан в научно-фантасти- ческой литературе сравнительно недавно — в 1955 г. в романе Артура Кларка «Магелланово Облако». Уже спустя два года человечество сделало первый шаг к реализации этой идеи, запустив первый искусственный спутник Земли. Несмотря на все последующие успехи космонавтики, с тех пор нам удалось продвинуться не так уж далеко: ни один космонавт или астронавт до сих пор не вышел из сферы притяжения родной планеты. Однако проектов летательных аппаратов для путешествий за пределы Солнечной системы с тех пор появилось достаточно много.
Казалось бы, если мы уже смогли преодолеть атмо сферу и земное притяжение — путь к иным мирам нам открыт. Проблема в том, что с теми космическими скоростями, которых позволяют достичь современные технологии, лететь к ближайшей звезде придется десятки тысяч лет. Конструкторы собирались сократить этот срок хотя бы до пары сотен лет (чтобы он был соизмерим с продолжительностью человеческой жизни), для чего предлагали использовать принципиально новые двигательные установки.
Дело в том, что для того, чтобы разогнать некое тело до определенной скорости, необходимо сообщить ему соответствующую кинетическую энергию, а она, как известно, пропорциональна квадрату скорости. Разгон полезной нагрузки массой в тонну до 30 тыс. км/с (одна десятая скорости света) требует энергии 450 петаджоулей (4,5 × 1017 джоулей) — это больше всей энергии, ежегодно потребляемой человечеством. Химические реактивные двигатели такой «энергоотдачей» не обладают даже близко. Самым высокоэнергетическим процессом, известным в 60-е гг. прошлого века, был термоядерный взрыв. Вот от него и решили отталкиваться конструкторы — причем отталкиваться в буквальном смысле слова.
«ОРИОН» И «ДЕДАЛ»
Первой серьезной теоретической разработкой в области межзвездных полетов стал проект Orion, развернутый в 1958 г. Его руководителями были сотрудник компании General Atomics Тед Тейлор (Ted Taylor) и знаменитый физик Фримен Дайсон (Freeman Dyson), автор идеи «сферы Дайсона». Ключевым элементом двигательной установки в этом проекте должна была стать защищающая от радиации толстая вольфрамовая плита в «кормовой» части корабля. Разгон предполагалось производить последовательными взрывами небольших термоядерных зарядов за этой плитой. Очевидно, такой экзотический летательный аппарат предстояло собирать на околоземной орбите, что потребовало бы десятков запусков «обычных» сверхмощных ракет-носителей.
Интересно, что концепцию такого «взрывного ускорителя» даже успели опробовать в ходе наземных испытаний, — правда, в них использовалась обычная взрывчатка. В результате тестов удалось установить некоторые ограничения, налагаемые конструкционными материалами, и Фримен Дайсон даже представил примерные параметры самого дешевого варианта корабля. Его общая масса должна была составить 400 тыс. т, при старте ему предстояло нести на борту 300 тыс. термоядерных зарядов массой в тонну каждый. Двигаясь со средним ускорением 10 м/с, за 12 суток он бы достиг скорости 10 тыс. км/с (3,3 % скорости света). Общая стоимость проекта в ценах 1968 г. составляла 367 млрд долларов — одну десятую ВВП США на тот момент.
Более смелую концепцию сверхмощного беспилотного корабля разрабатывали в 1973–1978 гг. участники Британского межпланетного общества. Она получила название Daedalus — в честь отца мифического Икара. Для него уже была выбрана конкретная цель — звезда Барнарда, расположенная на расстоянии чуть меньше шести световых лет от Солнца (ближайшая звезда северного полушария небесной сферы).
Корабль также предстояло собирать на околоземной орбите, его стартовая масса должна была составить 54 тыс. т, из которых 50 тыс. приходилось на «горючее» (термоядерные заряды) и всего 500 т — на научное оборудование. Взрывы собирались производить в огромной параболической камере, позволяющей сформировать более мощную реактивную струю. Первые два года разгон производился бы с помощью первой ступени, которая разгоняла бы аппарат до скорости около 7 % световой, после чего она бы отбрасывалась и в работу вступала вторая, позволяющая достичь скорости 35 тыс. км/с (12 % световой). Сопло ее двигателя имело двойное назначение: его предлагали использовать также как антенный рефлектор для пере- дачи на Землю информации, добытой межзвездным зондом.
Исследования собирались проводить с помощью двух 5-метровых оптических и двух 20-метровых радиотелескопов. Основную часть полета их должна была защищать бериллиевая плита тол щиной порядка сантиметра: столкновение даже с небольшой частицей космической пыли на «крейсерской скорости» неминуемо вывело бы из строя сложные инструменты. При подлете к звезде Барнарда оборудованный искусственным интеллектом Daedalus определил бы наиболее интересные цели в ее окрестностях и направил бы к ним 18 небольших разведывательных зондов. Как и основной аппарат, они пронеслись бы мимо объектов своих исследований, почти не снижая скорости: запасов термоядерного горючего для торможения на борту не предусматривалось.
Несложно заметить главный недостаток всех этих проектов: межзвездный корабль должен нести на борту огромное количество «движущей массы», которую на первых этапах миссии тоже нужно ускорять, расходуя на это огромное количество энергии. А нет ли способа сообщать космическому аппарату необходимую энергию дистанционно? К счастью, такой способ ученым уже давно известен.
Продолжение статьи читайте в июльском номере журнала "Наука и техника" за 2021 год. Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.
В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.
