В прошлом посте я уже описывал бесполезность жидкостных реактивных двигателей для полётов дальше Луны. А на чём можно летать? Есть несколько вариантов. Начну с самых реалистичных и маломощных и перейду постепенно к потенциально высокоэффективным, но пока сугубо теоретическим.
Для понимания сути проблемы, важно помнить: в космическом пространстве почти ничего нет. Частицы веществ, на которые всё жё можно наткнуться – крайне редки. А значит двигатель должен что-то извергать в эту пустоту, чтобы космический корабль двигался с ускорением (закон сохранения импульса). Итак, варианты:
1. Ионный двигатель.
Ионы водорода (самый лёгкий газ) образуются, если у молекулы "отобрать" электрон. После этого газ реагирует на электромагнитное поле, а значит его можно "разгонять" и вышвыривать в космическое пространство при помощи устройства, состоящего из магнитов, катушек и прочего, чем не хочу вас утомлять. В опытных образцах получается разгонять ионы газа до скорости в 210 км/с против 3 – 4 км/с у продуктов горения, вылетающих из ЖРД. Но никакого пламени, никаких взрывов! Правда требуется большой запас водорода. Для коротких перелётов может и сгодиться, а на дальние расстояния априори нет.
2. Двигатель на ядерных бомбах. Да, эта концепция активно разрабатывалась в 50-е годы прошлого века. Идея в том, чтобы толкать космический корабль взрывами ядерных бомб позади корабля. Этот принцип встречается в произведении "Анафем" Нила Стивенсона. Проблема в том, что ядерные боеголовки нужно подрывать постоянно, если речь о каких-то заметных расстояниях в космосе. Для примера, чтобы долететь до соседней звезды космическому кораблю потребуется около 120 лет при постоянном разгоне от взрывов нескольких ядерных бомб каждую секунду этого времени. Звучит не очень.
3. Термоядерный двигатель. Нет смысла про него рассказывать, потому что образец ещё не построили, а его предполагаемая мощность все равно будет уступать альтернативным вариантам.
4. Солнечный парус. Этот принцип описан даже в школьном учебнике физики: когда свет сталкивается с солнечным парусом ("фольга" на фото), происходит передача ему импульса от фотонов. Проблема в том, что эффективность паруса зависит от его положения относительно источника света (по умолчанию это звезда). Можно попробовать разместить космические станции с направляющими лазерами, которые будут "бить в парус", задавая ему правильный курс. Для маленьких зондов, запущенных с целью изучения Солнечной системы идея вполне годиться, но вот для дальних перелётов... сомнительно.
5. Анигиляционный двигатель. Идея в том, чтобы толкаться фотонами, выпускаемыми позади корабля. Почему фотоны? Почему за них так зацепились? Потому что свет обладает самой большой скоростью во Вселенной. А значит фотоны, при малой массе, вылетают с завораживающе огромной (максимально возможной в нашем мире) скоростью – 299 792 км/с, а значит будут сообщать кораблю громадный импульс (= масса * скорость). Источником фотонов будет аннигиляция материи. Столкновение вещества и антивещества – электрона и позитрона – приводит к исчезновению обеих элементарных частиц во Вселенной и появлению вместо них двух, либо трёх фотонов – света. Но мы пока не знаем, как разжиться антивеществом в товарном количестве: сейчас цена около 62,5 триллиона долларов за милиграмм позитронов, потому что их крайне сложно ловить и удерживать. Ведь позитрон может легко налететь на электрон в веществе своей "камеры") По оценкам физиков, если постоянно разгоняться половину пути, а затем половину пути тормозить (иначе мы пролетим мимо), то полёт к центру нашей галактики потребует 14 лет и около 2 млрд. тонн антивещества на каждую тонну ПОЛЕЗНОГО груза (не считая веса самого корабля с его системой удержания антивещества, фотонного двигателя, изоляции от него и т.д.).
И я не говорю о движении со скоростью света. В следующем космическом посте разберу, чего стоит разгон до такой скорости.