Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Термоядерный синтез водорода — ядерный процесс, в кото­ром ядра атомов водорода при огромной температуре объединяются,

формируя атомы гелия. При этом высвобождается энергия. Для пре­образования материи в энергию термоядерный синтез гораздо эф­фективнее распада урана.

Считается, что в глубинах Солнца и других звезд происходят реакции именно такого типа.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Ученые и конструкторы космической техники предложили не­сколько разных типов космических аппаратов с двигателями на осно­ве термоядерного синтеза, способных совершать долгие космические путешествия с разумным грузом горючего на борту. Наиболее из­вестны среди них «Орион», проект «Дедал» и прямоточный двига­тель Бассарда.

Космический аппарат типа «Орион»[32] движется за счет регуляр­ных взрывов водородных бомб вне корабля. Сила каждого взрыва, должным образом отраженная, будет ускорять корабль. Дефлектор должен был быть достаточно прочным, чтобы выдержать силу мно­жественных термоядерных взрывов. Материал дефлектора под воз­действием не должен был расплавиться, испариться, деформировать­ся или иным способом разрушиться. Кроме того, дефлектор должен служить отражателем радиоактивного излучения, экранируя жилые помещения.

Не так давно этот проект был практически закрыт из-за непрео­долимых технических проблем, таких как губительные для команды резкие ускорения и опасность повреждения или разрушения корабля в результате взрывов.

Более равномерное движение обеспечивал проект «Дедал». В нем в качестве двигателя предполагался термоядерный реактор, позво­ляющий осуществлять постоянный управляемый синтез. Космиче­ский аппарат оснащается дефлектором, подобным тому, что предна­значался для проекта «Орион».

Преимуществом «Дедала» было равномерное, а не скачкообраз­ное ускорение, которое позволяло космическому аппарату набрать

высокую скорость, не подвергая космонавтов угрозам, связанным с резкими изменениями скорости.

Космические аппараты «Орион» и «Дедал» были способны, со­гласно доводам разработчиков, развить скорость примерно в 10% от скорости света (0,1 с). Таким образом, они могли достичь бли­жайших к Солнцу звезд и вернуться за срок, равный нескольким поколениям человеческой жизни. Первую часть пути аппарат уско­рялся, а вторую тормозил, развернувшись на 180°, так что «выхдоп» направлялся вперед по ходу движения, задавая кораблю обратный импульс.

Самая любопытная модель термоядерного двигателя — прямо­точный двигатель Бассарда. Эта модель похожа на проект «Дедал», но ей требуется гораздо меньше топлива на борту.

Как только космический аппарат наберет определенную ско­рость, огромный «ковш», расположенный на носу корабля, будет (возможно!) собирать атомы водорода из межзвездного пространства в количестве, достаточном для того, чтобы обеспечить топливом тер­моядерный реактор.

На рисунке 9.9 изображена упрощенная схема такого космиче­ского аппарата.

Чем выше его скорость, тем больше водорода он может собрать, что позволит ему лететь еще быстрее. Торможение осуществляется за счет того, что «выхлоп» перенаправляется вперед, через сопло в центре «ковша».

Лучше всего прямоточный двигатель Бассарда будет работать в газовых туманностях, если эти зоны не перенасыщены астерои­дами и метеоритами. Некоторые ученые полагают, что космические аппараты такого типа могут достичь скоростей, достаточно высоких для того, чтобы испытать действие эффекта, известного как реляти­вистское замедление времени. Космонавты на борту такого корабля будут стариться гораздо медленней, чем на борту корабля, движу­щегося с обычной скоростью. Этот эффект позволяет достигать го­раздо более удаленных точек за время жизни одного человеческого поколения. Замедление времени становится заметным при скоростях выше 90% от скорости света (0,9 с) — примерно 270 000 км/с, или 170 000 миль в секунду. По мере дальнейшего приближения к скоро­сти света время замедляется беспредельно.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕРМОЯДЕРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

• Водород — самый распространенный элемент в природе. В кос­мическом пространстве он существует в свободной форме. Это обеспечивает безграничный запас топлива для космического ап­парата или по крайней мере существенно уменьшает необходи­мый запас топлива на его борту.

• Термоядерный синтез водорода позволяет получить огромное ко­личество энергии из небольшого количества вещества (материи).

• Термоядерный синтез водорода практически не оставляет ра­диоактивных отходов. Единственный значимый побочный про­дукт синтеза — это гелий. В результате синтеза не остается угарного газа (окиси углерода — СО), углекислоты (диоксида углерода — С02), окисей серы или азота (SO, NO) или дис­персных загрязнителей окружающей среды.

• Термоядерный реактор способен обеспечить энергией все элек­трические, электромеханические и электронные системы на борту корабля.

НЕДОСТАТКИ ТЕРМОЯДЕРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

• Команду космического аппарата необходимо защищать от радио­активного излучения, возникающего в процессе термоядерного синтеза. Это подразумевает оснащение корабля массивными

экранами, что снижает максимально достижимое ускорение на каждый импульс.

• Несмотря на то что космический корабль с термоядерным реак­тором может набрать высокую скорость, вряд ли люди когда — либо смогут «бороздить Галактику» на подобных аппаратах, как в фантастических фильмах или телесериалах. Для того чтобы это осуществить, необходимо разработать какие-то со­вершенно иные, доселе не известные методы.

• Материалы для дефлектора ядерных взрывов должны обладать свойствами, позволяющими им длительное время выдерживать высочайшие температуры и мощнейшее механическое воздей­ствие.

• Если кораблю удастся достичь околосветовой скорости и эф­фект замедления времени начнет действовать, Земля (и земля­не вместе с ней) будет стариться гораздо быстрей, чем команда корабля. Если космонавты вернутся на Землю после долгого путешествия, они окажутся в далеком будущем, откуда нет возврата в привычное им время. Зная об этом заранее, потен­циальные космические путешественники могут испытывать се­рьезнейший психологический шок, последствия которого могут стать разрушительными для них.

Задача 9.5

Может ли космический аппарат с термоядерным двигателем стар­товать непосредственно с Земли? Если так, то не вызовет ли работа реактора разрушения и радиоактивное заражение вокруг стартовой площадки?

Решение 9.5

Большинство моделей космических аппаратов с термоядерным двигателем предполагают использование обычных ракет для достав­ки корабля на орбиту Земли. Термоядерные двигатели запускаются на высоте нескольких тысяч километров. Таким образом, опасному воздействию поверхность Земли не подвергается.

Комментарии запрещены.