Читать книгу "Последний космический шанс - Антон Первушин"

Тогда же Форвард выдвинул и более амбициозный проект «Свет суперзвезды»(с англ. “Super star light”). В рамках проекта он предложил построить пилотируемый звездолет с большим зеркальным парусом из алюминия, который будет разгоняться станциями-излучателями, размещенными на орбите Меркурия. Станции-излучатели используют мощный солнечный поток для генерации когерентного лазерного света, который будет соединен в один монохромный лазерный луч и послан к кораблю через фокусирующую линзу диаметром 1000 км, которая расположится на орбите между Сатурном и Ураном. Сам зеркальный парус состоит из трех секций: внутренний парус полезной нагрузки размером 100 км в диаметре; он окружен внутренним кольцом-парусом 230 км в диметре; тот в свою очередь окружен третьим, тоже кольцеобразным, парусом 1000 км в диаметре. Общая масса всей конструкции – 80 тыс. т, которая включает 3 тыс. т полезной нагрузки. Вся эта конструкция разгоняется с ускорением 0,3 g лучом с общей мощностью 43 тыс. тераватт. При таком ускорении корабль достигнет половины скорости света в течение полутора лет. Находясь на расстоянии 0,4 светового года от цели путешествия, внешний кольцевой парус должен быть отделен от двух внутренних частей. Лазерный свет из Солнечной системы отразится от внешнего кольцевого паруса, который будет работать теперь как переотражающее зеркало. Отраженный свет замедлит две внутренние части до приемлемой скорости при входе в чужую звездную систему. После того как космонавты изучат ее, малый кольцевой парус отделится от паруса полезной нагрузки и нужным образом сориентируется по отношению к оставшейся внутренней части. Со стороны

Солнечной системы поступит лазерный луч, отразится от кольцевого паруса на орбите чужой звезды и сконцентрируется на парус полезной нагрузки. Эта световая энергия разгонит внутренний круглый парус в направлении Земли. Как только парус с полезной нагрузкой приблизится к Солнечной системе, лазерные станции-излучатели включатся снова, чтобы на этот раз замедлить корабль вблизи от дома.

Такая схема выглядит очень эффектной и реалистичной даже с учетом ее высокой стоимости, однако имеются два фактора, которые препятствуют реализации проекта. Первый фактор – межзвездная пыль, которая при релятивистских скоростях становится опасным разрушителем. Расчеты показывают, что даже при скорости 0,1 световой межзвездная пыль своими микроударами будет «стирать» 90 см титановой брони за световой год. При скорости 0,5 световой, которую собирается развить Роберт Форвард, будет «стираться» 28 метров титановой брони за пройденный год. То есть защита корабля должна быть огромна и массивна; понадобятся десятки тысяч тонн, которые просто «сожрут» то преимущество, которое дает зеркальный парус. И второй фактор – природная кривизна пространства не позволит поддерживать ориентацию лазерного луча с нужной точностью на удалении в несколько световых лет, посему возвращение экспедиции становится проблематичным.

В 1994 году астрофизик и писатель-фантаст Джеффри Лэндис попытался обойти эти факторы, предложив разгонять с помощью лазера не парус, а корабль с панелями из фотоэлементов, которые собирают энергию луча и используют ее в электрора-кетном движителе. Однако детальное изучение его идеи показало, что выигрыш будет незначительным, а расходы генерируемой энергии намного выше.

Получается, что решения нет, и звезды навсегда останутся недоступными? Оказывается, есть. И пятьдесят лет назад человечество было куда ближе к звездам, чем сегодня. Нужно лишь вспомнить хорошо забытое старое…

6.4. Верхом на бомбе

Корень проблем любой транспортной космической системы находится в источнике энергии. С одной стороны, он должен быть достаточно мощным, с другой – достаточно компактным. Ни химическое топливо, ни рабочее тело электроракетных двигателей не дают нам необходимой «компактности» для осуществления межзвездных перелетов: наоборот, они заметно утяжеляют корабль. Но мы располагаем еще одним источником энергии, который полностью соответствует суровым требованиям – это атомные и термоядерные бомбы.

«Отцом» взрыволетов считается польский математик Станислав Улам. Его чаще всего вспоминают как одного из теоретиков водородной бомбы, однако сам Улам считал своим величайшим изобретением именно «взрывной» космический движитель. Ученый описал это устройство в 1947 году, вдохновившись романом Жюля Верна «С Земли на Луну прямым путем за 97 часов 20 минут». Принцип движения взрыволета прост: за корму корабля сбрасывается небольшое ядерное устройство, происходит взрыв, оболочка устройства испаряется, часть испарившегося вещества ударяет по корме корабля, тот летит вперед.

В 1958 году группа инженеров и физиков из корпорации «Дженерал Атомикс» (с англ. “General Atomics”) приступили к работе над секретным проектом взрыволета с кодовым названием «Орион» (“Orion”). Эта корпорация, расположенная в Сан-Диего, была основана американским атомщиком Фредериком Хоффманом для создания и эксплуатации коммерческих атомных реакторов. Ее соучредителем и соавтором проекта «Орион» был Теодор Тейлор – легендарная личность, один из создателей американской атомной бомбы.

Согласно расчетам Тейлора схема летательного аппарата с взрывным движителем могла обеспечить колоссальный импульс, недоступный ракетам. Однако имелось существенное ограничение – энергия взрыва, направленная в плиту-толкатель, вызовет огромное ускорение, которое не выдержит никакой живой организм. Для предотвращения гибели экипажа между кораблем и плитой предполагалось установить амортизатор, смягчающий удар и способный аккумулировать энергию импульса с постепенной «передачей» его кораблю. Рассматривались варианты со сверхмощными пневматическими поршнями (очень сложная, но, по словам разработчиков, вполне реальная конструкция) и мягкими баллонами, наполненными газом под небольшим давлением.

Было построено несколько рабочих моделей толкателя корабля «Орион». Их испытывали на устойчивость к воздействию ударной волны и высоких температур с использованием обычной взрывчатки. Большая часть моделей разрушилась, но уже в ноябре 1959 года удалось запустить одну из них на стометровую высоту, что доказало принципиальную возможность устойчивого полета при использовании импульсного движителя.

Еще одной проблемой была долговечность щита-толкателя. Вряд ли какой-нибудь материал способен выдержать воздействие температур в несколько тысяч градусов. Проблему решили, придумав устройство, разбрызгивающее на поверхности щита графитовую смазку. Путем эксперимента удалось установить, что при такой защите алюминий или сталь способны выдержать кратковременные тепловые нагрузки.

Авторы проекта быстро поняли, что без помощи государства им не обойтись. Тогда в апреле 1958 года они обратились в Управление перспективных исследований Министерства обороны США. В июле оно дало свое согласие на финансирование проекта с бюджетом в миллион долларов в год. Проект проходил под обозначением «Заказ № 6» с темой «Изучение ядерноимпульсных двигателей для космических аппаратов».

Тейлор и его коллеги были убеждены, что подход Вернера фон Брауна к решению проблемы космического полета ошибочен: ракеты на химическом топливе очень дороги, величина полезных грузов ограничена, потому они не могут обеспечить межпланетный или межзвездный перелет. Авторы проекта «Орион» хотели получить дешевый и максимально простой по устройству космический корабль, который мог бы развивать релятивистские скорости.