Космический эпизод: в России создали концепт межзвездного двигателя
Ученый-изобретатель в России разработал и запатентовал концепт двигателя космического корабля, предназначенного для межзвездных перелетов. Техническое предложение основано на принципе линейного ускорителя, который разгоняет элементарные частицы. Выпуская их через сопло силовой установки, можно использовать создаваемую реактивную силу для движения. Таким образом корабль, постепенно ускоряясь, наберет скорость, близкую к световой. Расстояние до ближайшей к Солнцу звезды Проксимы Центавра он сможет преодолеть за 10–15 лет. Эксперты космонавтики отметили многочисленные недоработки концепта, но при этом подчеркнули необходимость технической мысли в направлении межзвездных путешествий.
Как устроен двигатель
В России обосновали и запатентовали концепцию двигателя для межзвездных полетов. Предполагается, что силовая установка даст возможность гипотетическому космическому кораблю разогнаться до скоростей, сопоставимых со скоростью света.
Идея основана на том же принципе, на котором работают современные линейные коллайдеры — это мегаустановки, в которых элементарные частицы под воздействием электромагнитных импульсов разгоняются до сверхвысоких скоростей.
Один из самых известных подобных объектов — это «Линейный ускоритель ионов водорода и импульсный источник нейтронов». Он находится в Институте ядерных исследований РАН в Троицке. Протяженность этого объекта — 500 м. Если подобную конструкцию поднять в космос, то можно использовать ее в качестве силовой установки для межзвездного космического корабля.
— Мы можем представить аппарат в виде ускорителя заряженных частиц. Они разгоняются электрическим полем и, достигнув околосветовых скоростей, выбрасываются в виде реактивной струи. При этом масса частиц в процессе ускорения возрастает в тысячи раз, но, поскольку они имеют малые размеры, расход вещества будет минимальным, — объяснил «Известиям» изобретатель, бывший научный сотрудник Института ядерных исследований Александр Сенкевич.
Изобретатель Александр Сенкевич
Он признался, что не знает, когда идея может быть реализована, поскольку на Земле еще не созданы нужные технологии и материалы. Однако концепция может наметить один из путей к воплощению в реальность мечты человечества о путешествиях к другим мирам. Так же Циолковский в конце XIX века предложил идею космических полетов, и только спустя десятилетия она была реализована.
По словам ученого, расстояние до ближайшей от Солнца звезды Проксимы Центавра — 4,24 светового года. Зонд «Вояджер-1», который двигается со скоростью 17 км/сек, сможет преодолеть эту дистанцию за 75 тыс. лет, а частица света — за четырех земных года и 88 суток. Поэтому при создании космических кораблей необходимо стремиться к скоростям, близких к световым. Фундаментальная физика этого не запрещает. Причем с учетом запаса времени на разгон и торможение корабля путешествие от Солнца к Проксиме Центавра и обратно он сможет совершить за 10–15 лет.
— Половину пути аппарат будет двигаться с ускорением, а вторую — тормозить. При этом ускорение можно задать близкое к тому, с которым тела ускоряются в свободном падении на Землю. Облетев цель, корабль развернется и повторит этапы в обратном порядке. Время такого полета в земной системе отсчета составит примерно 12 лет, а по часам на корабле пройдет 7,3 года. Этот режим приемлем для человека, поскольку он укладывается в рамки его активной жизни, — сообщил Александр Сенкевич.
Какое топливо подойдет
Ученый пояснил, что в соответствии с расчетами длина каналов ускорителей, которые необходимы для разгона частиц, — около 3 км. Таких каналов, соединенных в пучок, необходимо порядка 200. Исходя из этого будет задана и конфигурация корабля. В передней его части будут размещаться механизмы и полезная нагрузка, а дальше корпус будет вытянут как в струну.
Оптимальный материал для создания двигателя, по представлению ученого, это сплавы на основе ниобия, так как они обладают необходимой сверхпроводимостью, прочностью и легкостью. Масса ускорителя при этом может составить 1,5 т.
Как рассказал Александр Сенкевич, одно из преимуществ концепта — в том, что рабочее тело двигателя, то есть вещество, создающее тягу, — это частицы водорода. В космосе он присутствует примерно по одному атому в кубическом сантиметре. Поэтому, если оснастить космический корабль специальными ловушками, он сможет во время полета пополнять запасы топлива.
Изобретатель уточнил, что предложенная концепция нарочно не учитывает многих факторов, так как представляет видение космического корабля в первом приближении. Все доработки будут производиться по мере дальнейшего развития идеи. Большим успехом уже будет широкое обсуждение проекта. В конечном итоге это приведет к тому, что дальний сверхдальний космос станет ближе.
Почему важны идеи для межзвездных полетов
Между тем мнения экспертов по поводу разработки значительно разошлись. Например, главный редактор газеты «Троицкий вариант», астрофизик, журналист и популяризатор научных знаний Борис Штерн отметил, что в концепции есть отдельные реалистичные моменты, но в целом, как конструкторское решение, она не представляет ценности, поскольку имеет много недоработок.
С этой точкой зрения согласен заведующий кафедрой электрофизических установок НИЯУ «МИФИ» Сергей Полозов:
— Работа Роспатента вызывает много вопросов, поскольку зачастую через него проходят изобретения, которые противоречат здравому смыслу. В том числе автор разработки взял за основу несколько вариантов космических двигателей и современных ускорителей и скомпоновал в общую конструкцию без расчетов. Но собрать это будет невозможно, — отметил эксперт.
Кроме того, подчеркнул он, одна из проблем — это рабочее тело двигателя. Существуют расчеты, которые показывают, что «наловить» в космосе достаточно частиц для его работы невозможно. Вместе с тем для такого двигателя нужна, грубо говоря, целая электростанция.
— Предложенная схема, как и любая другая, имеет свои преимущества и недостатки. К положительным факторам относится то, что исходящая струя дает остронаправленный «выхлоп» (для ракеты это важно), а к отрицательным — то, что в многочисленных преобразованиях тратится много энергии. Кроме того, сначала для полета нужно будет запустить термоядерный реактор, потом энергию преобразовать в электрическую. Эта сложная задача, которая в настоящий момент не решена, —поделился в свою очередь мнением эксперт космонавтики, руководитель Института космической политики Иван Моисеев.
Он добавил, что в настоящее время межзвездный двигатель имеет больше инженерно-теоретическое значение, но в этом направлении нужно думать. Поэтому представленная концепция полезна.
— Если бы мы спросили древних греков, может ли многотонная металлическая конструкция летать, они бы покрутили пальцем у виска. Но сейчас такие конструкции успешно бороздят космические просторы. Поэтому то, о чем сегодня инженеры только задумываются, возможно, через 50–100 лет будет реальным транспортным средством, — выразил мнение доктор философских наук, ведущий научный сотрудник Института философии РАН Вадим Розин.
Вместе с тем, по словам ученого, представления о Вселенной развиваются. И то, что кажется неосуществимым сейчас, на новом витке познания будет вполне выполнимой задачей. Поэтому техническое осмысление будущего очень важно. Причем исследовать прототипы межзвездных двигателей можно на Земле, используя линейные ускорители для полезных практических и научных применений.
