100 великих тайн космонавтики

И их уверенность можно понять: теоретические и даже практические работы в этом направлении уже ведутся. Так, например, сотрудники Университета Пенсильвании в сотрудничестве с НАСА уже работают над проектами космических кораблей, использующих энергию аннигиляции.

Суть реакции аннигиляции, как известно, заключаются в следующем. Практически каждой элементарной частице соответствует ее античастица: например, электрон имеет отрицательный заряд, а вот позитрон — положительный. При этом, если столкнуть частицу с античастицей, происходит взрыв такой силы, что мало никому не покажется. Известно, к примеру, что в 0,1 г антивещества скрыто столько же энергии, сколько в топливных баках шаттла.

Дело за малым: получить антивещество, научится его хранить и использовать где и когда нужно.

^{Один из проектов звездолета на антиматерии}

Что до получения, то антиматерию уже успешно создают в таких лабораториях, как Fermilab в Чикаго и CERN в Швейцарии. Однако годовая наработка антивещества исчисляется в нанограммах (при цене 10 триллионов долларов за грамм). Понятное дело, этого крайне мало даже для лабораторных опытов, не говоря уже о межпланетных путешествиях.

Еще хуже обстоит дело с хранением. В наиболее простых магнитных ловушках антиматерию удается удерживать в лучшем случае несколько секунд… Правда, сравнительно недавно появились данные, что 100 миллиардов античастиц удалось сохранять уже в течение недели. А меньшее количество — так и вообще месяцы.

Конечно, этого мало для межпланетного, а тем более для межзвездного путешествия. Однако выход из положения все же есть. Сотрудники Университета Пенсильвании разработали два проекта звездолетов, в которых аннигиляция может быть использована совместно с ядерной и термоядерной реакциями. Такой гибрид, оказалось, сулит массу выгод. Например, выяснилось, что добавление небольшого количества антивещества в рабочую зону реакции расщепления позволяет намного полнее использовать потенциал традиционного ядерного (расщепляющегося) топлива. При этом, как оказалось, цепочки превращений адронов, мюонов и пионов протекают несколько иначе, повышая КПД процесса.

Первый тип двигателя, который использует этот эффект, называется Antiproton catalyzed microfission (ACMF), то есть «микрореакция расщепления катализируемая антипротонами». Его удельный импульс — 13,5 тысячи с. Много это или мало, можно судить по такому факту: срок перелета по маршруту Земля — Марс при использовании такого двигателя можно сократить в шесть раз.

При этом придуманному в Пенсильвании пилотируемому кораблю ICAN-II, оснащенному двигателем ACMF, для 40-суточного перелета к Марсу потребовалось бы всего 140 нг (нанограммов) антивещества и несколько тонн обычного ядерного горючего (урана). Такое количество антивещества уже можно было бы произвести в разумные сроки.

Миниатюрные ядерные заряды (размером с мячики для гольфа) подрывались бы в «камере сгорания» корабля совместно с микроскопическими количествами антивещества. При этом тяга, судя по расчетам, существенно бы возросла. И к Марсу можно было бы отправить 800-тонным корабль, груженный всем необходимым. Причем на красную планету десантировался бы спускаемый аппарат с традиционным химическим двигателем.

Такой же корабль двигателем ACMF способен доставить межпланетную экспедицию и к Юпитеру. При этом на все путешествие, включая дорогу туда и обратно, а также трехмесячное обследование самого Юпитера и его спутников, ушло бы 1,5 года.

Второй вариант гибридного аннигиляционного двигателя называется Antiproton Initiated Microfission/fusion (AIM). Здесь в зоне реакции идет и расщепление, и синтез, то есть используется и тремоядерная реакция. Главное горючее тут — дейтерий плюс тритий либо дейтерий плюс гелий-3. Удельный импульс AIM — 61 тысяча с.

На основе этого двигателя разработан эскизный проект беспилотного и сравнительно легкого (примерно 30–40 т) корабля AIMStar, который будет способен улететь на 10 тысяч астрономических единиц от Солнца и приблизиться к облаку Орта на окраине Солнечной системы всего за 50 лет, из которых пять лет уйдет на разгон. Максимальная скорость корабля составит 0,003 от скорости света, или 900 км/с. (Для сравнения — у нынешних ракет на жидком химическом топливе реально достижимая скорость 15–25 км/с). Причем для полета к границам нашей планетной системы зонду AIMStar потребуется от 30 до 130 мкг антивещества.

Ну а в дальнейшем, по мере накопления опыта по строительству «баков» для антивещества в виде криогенных электромагнитных ловушек, а также по мере накопления запасов самого антивещества, можно будет подумать и о посылке аннигиляционного корабля к звездам.

Звездные «зонтики»