Строим звездолет будущего
Достичь больших скоростей полета при использовании реактивного двигателя можно, увеличив массу топлива или (и) повысив скорости истечения рабочего вещества.
Чтобы разогнать ракету до высокой скорости, необходимо время, но дистанция разгона до "крейсерской" скорости как минимум не должна превышать расстояния до цели полета. Следовательно, ускорения не могут быть слишком малыми, что требует приемлемого соотношения между тягой двигателя и массой летательного аппарата. Понятно, что увеличить силу тяги при больших скоростях истечения рабочего вещества можно, лишь сильно повысив энерговыделение в единицу времени (мощность) двигателя.
Химические источники энергии не способны дать продукты реакции, у которых бы кинетические скорости молекул превышали 5 км/с. Ядерные взаимодействия позволяют достичь гораздо больших скоростей истечения - до 10-30 тыс. км/с. Энерговыделение здесь около, одной сотой от предельно возможного. Предельное энерговыделение, когда скорость приближается к скорости света, достижимо лишь при аннигиляции вещества и гравитационном коллапсе. Для межзвездных полетов (с точки зрения мощности двигателя и скорости движения материи в нем) подходят три последних механизма. Носителями энергии здесь выступают частицы, у каждой из которых ее запас измеряется несколькими мегаэлектрон-вольтами.
Воздействие рабочего вещества неизбежно ведет к нагреву содержащего его реактора. Надо предотвратить разрушение и самого реактора, и всего звездолета. Возникает непростая проблема сброса тепла. Каждый квадратный метр поверхности с температурой 300 К в открытом космическом пространстве излучает 0,5 кВт, так что еще при конструировании корабля (чтобы не заниматься весьма сложным проектированием эффективных охлаждающих радиаторов) необходимо предусмотреть его минимальный нагрев энергией собственного двигателя.
Конструкция межзвездного корабля, кроме того, должна обеспечивать его защиту от столкновений с частицами межзвездной среды. При скоростях полета в тысячи километров в секунду они будут обладать не только огромной разрушительной силой, но и большой проникающей способностью.
Идею двигателя с фотонной тягой еще перед войной высказал немецкий теоретик ракетной техники Э. Зенгер. Он постулировал осуществимость "абсолютного зеркала", которое способно отражать и фокусировать кванты света сразу всех длин волн, рождающиеся при аннигиляции вещества и антивещества. Теоретически такая ракета может развить скорость, близкую к скорости света, при очень выгодном соотношении массы топлива и полезной нагрузки. Но дело все в том, что практически реализовать замысел не удастся даже в отдаленном будущем, поскольку принцип "абсолютного отражателя" вступает в противоречие с известными нам законами природы. Осознание этого обстоятельства привело к появлению других проектов межзвездных кораблей, пусть несколько неуклюжих, но осуществимых хотя бы в принципе.
* * *