Ученые давно бьются над созданием мощного ракетного двигателя для полета на другие планеты.
Главной проблемой практической космонавтики всегда была невозможность разогнаться до скоростей, при которых полет к другим планетам занимал бы не месяцы или годы, а дни и недели. Проблему невозможно решить применением обычных ракетных двигателей, поэтому ученые рассматривают другие способы разгона, самый экзотический из которых изучался еще до начала космической эры.
Взрывной полет
В 1946 году польский математик Станислав Улам, работавший в американском проекте атомной бомбы, задумался о том, можно ли использовать ее разрушительную силу в мирных целях, например для ускорения летательного аппарата. Если сбросить атомную бомбу позади него, она взорвется и ударной волной испарившейся оболочки толкнет аппарат вперед.
Улам провел расчеты и убедился, что теоретически это возможно. Коллеги узнали об идее, но отнеслись к ней скептически: радиоактивное загрязнение и огромные перегрузки, которые будут действовать на разгоняемый взрывами аппарат, казалось, ставят на ней крест.
Улам не отказался от замысла и в августе 1955 года подготовил записку «О способе толкания снарядов с помощью внешних ядерных взрывов», в которой предлагал построить беспилотный комплекс в виде летающей тарелки, который разгонялся бы до космической скорости с помощью серии взрывов небольших атомных бомб и был способен доставить боезаряд в другое полушарие или вывести тяжелый спутник на орбиту.
Самая большая трудность состояла в сохранении целостности комплекса под воздействием взрыва, но ее можно было преодолеть, применив «прокладку» из пластиковых контейнеров с водой, которые, испаряясь, передавали бы импульс тарелке и смягчали силу удара. В дальнейшем математик доработал проект: тарелка превратилась в цилиндр, а бомбы сбрасывались через трубу, которая проходила через весь комплекс и набор «прокладок» на корме.
Граница Солнечной системы оказалась материальна
Проект «Орион»
Идеей заинтересовался физик Теодор Тейлор, который с лета 1956 года трудился в компании «Дженерал Атомикс». Он придумал концепцию ядерно-импульсного космического корабля под названием «Орион». Компания поддержала Тейлора и получила миллион долларов от Агентства перспективных исследовательских проектов на начальные изыскания.
Отчет по первой версии «Ориона» под обозначением «Марк-1» был подготовлен в декабре 1958 года. Она представляла собой транспортное средство, по форме напоминавшее пистолетную пулю и способное вывести в космос груз массой 1 000 т. Внутренний объем был разделен на пять палуб, четыре из которых содержали восемь контейнеров с атомными зарядами общим числом 2 200 штук.
В корме располагалась стальная толкающая плита с пневматическими амортизаторами, которые должны были рассеивать энергию взрыва, постепенно передавая импульс всему комплексу. Считалось, что они помогут снизить перегрузки, действующие на экипаж, с тысяч до единиц g.
Через полгода появился «Марк-2» полусферической формы. Количество атомных зарядов мощностью 5 кт уменьшили до 1 400, расположив на двух палубах и снабдив небольшими ракетными двигателями, которые помогали точно позиционировать взрыв за толкателем. Еще 600 зарядов собирались выводить на орбиту в составе полезной нагрузки, чтобы затем использовать в ходе межпланетной миссии.
Авторы проекта хорошо понимали, что самым уязвимым для критики элементом «Ориона» остается толкатель с системой амортизации. Поэтому решили провести натурные эксперименты на моделях. Испытания начались во второй половине 1958 года на полигоне в Пойнт-Ломе (Сан-Диего) и продолжались до ноября 1959-го.
Понятно, что для подъема моделей в воздух использовались не атомные заряды, а обычная взрывчатка, и все же эксперименты убедительно доказали: последовательные взрывы не разрушают аппарат с щитом-толкателем. Если бы проект «Орион» продолжал развиваться, то рано или поздно настал бы черед испытаний в космосе с реальными атомными зарядами.
Вначале — полеты прототипа, заряженного пятью десятками плутониевых зарядов; при этом ядерно-импульсный двигатель должен был включаться на высоте около 120 км, куда прототип доставила бы ракета-носитель «Сатурн-5», которую создавали для американской лунной программы.
Ученые полагали, что им хватит девяти ракет: три для испытаний двигательных модулей в высотных полетах, три для орбитальных полетов беспилотного прототипа и три для стартов с экипажами.
Пилотируемый комплекс
Советские физики не остались равнодушными к теме. Хотя проект «Орион» был засекречен, о его существовании, вероятно, узнала разведка. И в июле 1961 года на совещании в Кремле академик Андрей Сахаров изложил главе государства Никите Хрущеву свои соображения о возможности создания 100-мегатонного термоядерного заряда («Царь-бомбы») и ядерно-импульсного пилотируемого комплекса ПК.
Конструктивно взрыволет Сахарова должен был состоять из отсека управления, отсека экипажа, отсека для размещения ядерных зарядов, основной двигательной установки, экрана-толкателя и жидкостных ракетных двигателей. Он также должен был иметь систему подачи зарядов и систему демпфирования для выравнивания комплекса после взрывов.
Стартовать предполагалось с использованием жидкостных двигателей, размещенных на нижних опорах. На высоте порядка десятков километров включалась основная двигательная установка, сбрасывающая за корму атомные заряды.
В процессе работы над взрыволетом были рассмотрены несколько вариантов конструкции. Например, ПК-3000 со стартовой массой 3 000 т мог выводить на орбиту 800 т, ПК-5000 со стартовой массой 5 000 т — 1 300 т.
В качестве стартовой площадки для взрыволета выбрали один из районов на Крайнем Севере: конструкторы полагали, что для запусков нового космического корабля придется строить специальный космодром.
Место для него выбиралось на основе двух соображений. Во-первых, северные широты позволяли проложить трассу полета над труднодоступными малонаселенными районами, и в случае аварии это позволяло избежать лишних жертв.
Во-вторых, запуск ядерного двигателя вдали от плоскости экватора, вне зоны так называемой геомагнитной ловушки, позволял избежать появления искусственных радиационных поясов.
Дальнейшему развитию проекта взрыволета Сахарова помешал Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой, который 5 августа 1963 года подписали представители Советского Союза, Соединенных Штатов и Великобритании. Все исследования по практическому применению атомных бомб в интересах космонавтики были свернуты.
Межзвездный ковчег
Проект «Орион», несмотря на то что его пытались приспособить к решению военных задач и к организации экспедиции на Марс, тоже был закрыт в феврале 1965 года.
Однако сама идея взрыволета продолжала завораживать и, когда сведения о нем начали просачиваться в прессу, привлекла внимание энтузиастов космонавтики, которые продолжают обсуждать ее и сегодня, предлагая разнообразные варианты межпланетных кораблей, способных разгоняться до фантастических скоростей.
Известный физик Фримен Дайсон, отдавший «Ориону» несколько лет жизни, в октябре 1968 года опубликовал статью «Межзвездный транспорт», ставшую первой в ряду высказываний ученого, посвященных развитию идеи огронного взрыволетного «ковчега», который когда-нибудь отправится в путешествие к соседним звездам.
Фримен полагал, что в случае некоей глобальной катастрофы землянам вполне по силам построить корабль массой в несколько миллионов тонн, рассчитанный на полное обеспечение потребностей 20 000 человек. При этом максимальная скорость корабля составит 1 000 км/с, то есть парсек (3,26 световых года) он преодолеет за 1 000 лет.
Двигать корабль вперед будут мощные термоядерные заряды. Стоимость проекта Дайсон оценил в 600 миллиардов долларов, что в то время соответствовало валовому внутреннему продукту США. Идея Дайсона пока выглядит утопической, но вполне может быть, что именно ядерно-импульсные взрыволеты станут инструментом для завоевания человечеством Солнечной системы, а позднее — Галактики. Ведь ничего лучше мы пока не придумали.
Антон Первушин