Исследование возможных путей применения двигателей, работающих с использованием энергии термоядерной реакции в НАСА не ограничивается проектами, которые мы рассмотрели прежде (1, 2, 3 и 4). Из того, что осталось «за кадром» я бы хотел остановиться еще на двух любопытных вариантах.
Radioisotope Positron Propulsion (RPP )
Этот проект с полным на то основанием можно назвать аннигиляционным двигателем. Ну, или двигателем, работа которого основана на использовании антивещества.
Нет, его авторы – а он развивается фирмой Positron Dynamics , основанной выходцами из Ливерморской лаборатории – не решили вопросы с генерацией антивещества и его хранением. Они предлагают использовать другую, весьма интересную схему.
В предлагаемой схеме в качестве источника позитронов предлагается изотоп криптона 79Kr, который претерпевает бета-распад, превращаясь в бром. Получающиеся позитроны довольно-таки «горячие», использовать их напрямую нельзя - они могут пролететь через мишень насквозь. То есть необходимо их охлаждение и замедление.
Для их охлаждения используются пленки из карбида кремния. Далее позитроны накапливаются, а затем проходят через фокусирующее устройство.
Далее позитронный пучок попадает в дейтериевую мишень. Так как они уже достаточно «холодные» и, соответственно, медленные, вероятность того, что они не пролетят мишень насквозь, а будут взаимодействовать с ее электронами, довольно велика. Взаимодействие это даст большой всплеск энергии, который «разогреет» мишень достаточно для того, чтобы в ней началась термоядерная реакция. Именно она и даст необходимую тягу.
Но это еще не все. Нейтроны, которые неизбежно возникают при термоядерной реакции, предполагается использовать для регенерации источника позитронов. Для этого нейтроны направляются на мишень из 78Kr , который после такой бомбардировки превращается в 79Kr .
Схема интересна тем, что для ее работы не требуется сложной системы зажигания и удержания плазмы, термоядерная реакция инициируется при помощи бомбардировки антивеществом. Работа установки не требует огромных температур или мощных электрических или электромеханических устройств, быстрого перезаряда батарей конденсаторов и так далее. Все относительно просто и компактно, что в данном случае, несомненно, плюс.
В отчете приведены детальные расчеты, на основании которых авторы излучают оптимизм и уверенность, что приведенная схема может служить основой для создания двигателей, позволяющих покорить солнечную систему. Расчеты в отчете, что интересно, приведены для задачи транспортировки небольшого астероида на орбиту Земли.
Lattice Confinement Fusion (LCF)
Тоже очень интересная технология, вольный перевод ее названия: ядерный синтез в кристаллической решетке. Причем ее новизна, как и в предыдущем случае, связана со способом инициирования термоядерной реакции.
Развивают тему исследователи из центра Гленна и университета Кливленда, штат Огайо. Основной их «фишкой» является отказ от использования в качестве мишени обычных для других способов «таблеток» из дейтерия, трития, их смесей с гелием-3 и т.п. Они предлагают применять в этом качестве дейтериды металлов.
В принципе, путь известный давно – скажем, дейтерид лития давно используется в качестве «запала» для термоядерных бомб. Однако тут все реализовано гораздо интереснее.
В качестве основы используется «накачанный» дейтерием кристалл эрбия или титана. В таком материале плотность «упаковки» атомов дейтерия получается куда большей, чем в плазменном шнуре токамака (по оценкам исследователей - в миллиард раз).
Когда такой дейтерированный кристалл начинают облучать жестким гамма излучением. При таком облучении некоторые ядра дейтерия поглощают гамма-кванты и распадаются на протон и нейтрон. Нейтрон, врезавшись в другое ядро дейтерия передает ему энергию. В результате ядра дейтерия начинают врезаться друг в друга.
Обычно таким столкновениям мешает кулоновский барьер – ядра имеют один и тот же заряд и, соответственно, сила Кулона заставляет их отталкиваться. Но красота схемы заключается в том, что это у нас происходит в рамках кристаллической решетки металла, который является проводником и, соответственно, между ее узлами свободно плавает так называемый электронный газ. Который в значительной степени экранирует кулоновский барьер и сильно облегчает слияние ядер – иными словами, у нас начинается термоядерная реакция. Два ядра дейтерия порождают ядро гелия-3, а оказавшийся лишним нейтрон… правильно, пинает очередное ядро дейтерия, дополнительно разгоняя его.
Кстати, этим энергетический выхлоп реакции отнюдь не исчерпывается – ведь у нас после распада ядра дейтерия образуются и протоны. Они сливаются с ядрами исходного металла, вызывая реакцию Оппенгеймера-Филиппса, или, говоря по простому, вызывают трансмутацию элементов. Так, эрбий превращается в тулий.
Результаты экспериментов обнадеживают – если удастся добиться хорошей управляемости реакции, это открывает весьма широкие возможности в самых разных отраслях. Очевидно – энергетика, в том числе и на борту космического аппарата, и в том числе – для непосредственного или опосредованного питания его двигателей.
