Антиматерия и до звезды доведетПилотируемые полеты к звездам — вековая мечта человечества. Дело только за передовыми технологиями, которые позволят нам совершать достаточно быстрые и безопасные космические путешествия. На сегодняшний день существует масса проектов, предлагающих эффективное решение этой задачи. Но будут ли они в ближайшее время воплощены в жизнь, или нет?

В 1960 году физик Роберт Бассард предложил модель прямоточного термоядерного двигателя, принцип действия которого основан на использовании водорода и межзвездной пыли, присутствующих в космическом пространстве. Сначала космический корабль разгоняется на собственном горючем, затем формирует гигантскую магнитную воронку диаметром в несколько тысяч километров, которая захватывает из космоса водород. Он и служит источником топлива для ракеты.

 За счет максимального ускорения отпадает проблема невесомости, а корабль, двигаясь со скоростью, равной 50 или даже более процентам от скорости света, теоретически способен преодолеть расстояние в 10 световых лет примерно за 12 земных лет, причем благодаря релятивистским эффектам на борту звездолета этот срок сократился бы всего до пяти лет.
Увы, пока двигатель Бассарда эффективен лишь в теории. В частности, современный уровень технологий не позволяет разработать «ловушку» для водорода, генерирующую магнитные поля такой колоссальной мощности, которая необходима, чтобы транспортировать водород в термоядерный реактор и привести корабль в движение.

Дело в том, что в прямоточном реакторе эта простейшая реакция будет идти слишком медленно. Хотя не исключено, что по мере развития термоядерного синтеза будет найден катализатор в виде новых изотопов и антиматерии, которые позволят преодолеть сопротивление межзвездной среды.

Кстати, антиматерия внушает энтузиастам звездных путешествий большие надежды. По словам специалистов, термоядерный реактор, работающий на дейтерии и тритии, способен генерировать количество энергии, равное 6×1011 джоулей на один грамм водорода, то есть в 10 миллионов раз больше, чем химические ракеты.

Некогда ученый Марк Миллис рассчитал, что энергозатраты на запуск космического корабля к Альфе Центавра составят 1018 джоулей, что эквивалентно годовому потреблению электроэнергии всем человечеством. Между тем, для получения такого количества энергии требуется всего один килограмм антивещества.
Антиматерия и до звезды доведетНо, разумеется, и тут не все так радужно, как хотелось бы. Во-первых, вспышки мощнейшего гамма-излучения, которые происходят в процессе аннигиляции, просто убьют тех, кто находится на борту корабля. Во-вторых, пока не существует технологий, которые позволили бы накопить большое количество антивещества.
В-третьих, хранить тонны антиматерии пусть даже в космическом пространстве на значительном расстоянии от Земли довольно опасно, так как аннигиляция всего одного килограмма антиматерии эквивалентна ядерному взрыву мощностью 43 мегатонны. Наконец, производство одного грамма антиводорода обойдется в 10 триллионов долларов.

Впрочем, недавно специалистами НАСА было разработано несколько проектов космических аппаратов для полетов в глубокий космос, которым для работы двигателя требуется всего один микрограмм антивещества.

Американская компания Hbar Technologies при поддержке НАСА занимается разработкой беспилотных зондов, двигатель которых будет работать на антиводороде. Согласно проекту, аппарат будет оснащен тонким парусом из углеродного волокна с покрытием из урана-238. В процессе работы двигателя антиводород будет врезаться в парус, аннигилировать и создавать мощный поток фотонов, скорость истечения которого приближается к скорости света.
Менее чем за 10 лет такой зонд сможет достичь пояса Койпера на окраине Солнечной системы, расстояние до которого измеряется 250 астрономическими единицами. Полезная нагрузка аппарата составит всего 10 миллиграммов, а антиводорода ему потребуется всего 30 миллиграммов. По предварительным расчетам, можно будет отправить такой небольшой зонд и к Альфе Центавра. На одном грамме антиводорода он достигнет этой далекой звезды «всего» за 40 лет.
Правда, тут речь идет о беспилотных полетах. Но НАСА уже запустило проект 100 Year Starship, рассчитанный на много лет и предполагающий поэтапное формирование научно-технологической базы для межпланетных и межзвездных полетов, в том числе и пилотируемых. Если все пойдет по плану, то через несколько десятков лет мы сможем свободно перемещаться по нашей Солнечной системе, а через 100 лет полетим к дальним звездам.

 

Ирина Шлионская

 

Источник


Комментарии: (0)

Оставить комментарий

Представьтесь, пожалуйста