Антон Хлопников – Вова и квантовый Бог (страница 2)

— Солнечные батареи.

— Ну да. Взял энергию — разогнал ионы. Типа ионного двигателя.

— Не выйдет. Интенсивность солнечного света у Земли — 1361 ватт на квадратный метр. На киловатт нужно два квадрата. На мегаватт — два футбольных поля. А чтобы разогнать корабль до 0,05c — нужны гигаватты. Площадь панелей — как город. И чем дальше от Солнца, тем меньше света. На орбите Марса — в два раза хуже. За поясом астероидов — свет фонарика.

— А если ядерную батарею? Радиоизотопную?

— Это не солнечная. И мощность смешная. Для игрушечного зонда — да. Для тысячи тонн — нет.

— Ладно. Солнечный парус?

— Тоже проблема. Давление света — 9 микроньютонов на квадратный метр у Земли. Чтобы сдвинуть тысячу тонн с ускорением хотя бы 0,01g — нужен парус размером с Францию. И разгоняться будет тысячелетиями.

— А если лазером подсветить с орбиты?

— Это ближе к реальности. Лазерный луч не рассеивается как солнечный свет. Можно сфокусировать гигаватты на маленький парус. Разгон — годы, а не тысячи лет.

— Ну вот! Решили?

— Нет. Кто построит лазер? Мегаваттный лазер — уже научный центр. Гигаваттный — требует орбитальной электростанции. Тераваттный — нужна энергия всей Земли. И луч всё равно расходится. На расстоянии до Толимана — диаметр пятна в миллионы километров. Парус должен быть чудовищным. И тормозить нечем. Пролетит мимо со скоростью 0,1c.

— А тормозить парусом уже у звезды?

— Там другая звезда. Другой свет. Но чтобы затормозить с 0,1c до нуля — нужен такой же мощный лазер, но уже в системе Толимана. Его там нет.

— Чёрт.

— Именно.

— Ладно. Поток заряженных частиц от Солнца? Солнечный ветер?

— Плотность потока — очень низкая. Несколько ионов на кубометр. Давление в тысячи раз слабее светового. Парус для солнечного ветра — вообще фантастика.

— А если магнитный парус? Отталкиваться от магнитного поля Солнца?

— Работает только в пределах гелиосферы. За орбитой Нептуна — поле исчезает. Там вакуум. Ни от чего не оттолкнуться.

Студент замолчал.

Голос в динамике подождал и продолжил:

— Солнечная энергия хороша для спутников. Для межзвёздного корабля — нет. Мощность падает с квадратом расстояния. За поясом Койпера — почти ноль. А до Толимана — четыре световых года пустоты.

— Значит, тупик.

— Тупик.

Студент нахмурился.

— Ладно. Есть ещё идея. Релятивистский ракетный двигатель.

— Конкретнее.

— Берём тяжёлые ядра. Протоны. Разгоняем их почти до скорости света. На скорости, близкой к c, масса растёт. В миллионы раз. Выбрасываем назад — импульс огромный. Тяга чудовищная.

— Звучит красиво. Физика — нет.

— Почему?

— Чтобы разогнать протон до 0,9999c, нужна энергия. Очень много. Порядка 10¹⁵ электронвольт на протон. Это как Большой адронный коллайдер, только на каждый протон.

— Ну и что. Построим ускоритель на корабле.

— Масса ускорителя. Длина. Энергопотребление. LHC — 27 километров, вес — десятки тысяч тонн, жрёт мощность небольшого города. А тебе нужно разогнать не пучок для физиков, а килограммы топлива в секунду. Поток протонов для тяги.

— Подумаешь. Сверхпроводящие магниты поменьше сделаем.

— Есть фундаментальная проблема. Протоны разогнанные до 0,9999c, при выбросе назад, будут ударять в сопло. Точнее — в магнитное поле, которое их направляет. Но каждый такой протон несёт энергию, эквивалентную термоядерному взрыву. Микроскопическому. Но миллиарды таких протонов в секунду — это поток мини-бомб. Никакое поле не выдержит. Сопло испарится в первую секунду.

— А если не касаться? Магнитное зеркало?

— Оно же. Протон на такой энергии прошьёт любое поле. Для него магнитное поле — почти прозрачно. Лоренцева сила падает с ростом гамма-фактора. Слишком быстрые частицы не сворачивают — они летят прямо.

— Значит, не вывезти?

— Не вывезти. Даже если решить проблему ускорителя и охлаждения — релятивистский протон при столкновении с материей порождает ливень вторичных частиц. Гамма-лучи. Нейтроны. Всё это будет жрать корабль изнутри.

Студент почесал затылок.

— А если не протоны? Электроны? Они легче. Их проще разгонять.

— Электроны на такой энергии излучают. Синхротронное излучение. Каждый электрон, летящий по кривой в магнитном поле, выплеснет энергию в виде гамма-квантов. Назад, вперёд, в стороны. Половина мощности уйдёт на нагрев корабля. КПД — копейки.

— Ионный двигатель на релятивистских скоростях?

— То же самое. Любая заряженная частица при разгоне до релятивизма начинает вести себя как источник излучения. Плюс проблема массы. Увеличенная масса требует ещё больше энергии для разгона. Замкнутый круг.

Студент откинулся на стул.

— Итого — никак?

— Итого — красивая теория. Для лабораторного эксперимента — интересно. Для двигателя межзвёздного корабля — смерть экипажу и кораблю. В первую же секунду.

— Но массу же можно увеличить. Эйнштейн не врал.

— Эйнштейн не врал. Масса растёт. Вместе с энергией, которую нужно затратить на разгон. И с излучением, которое убивает. И с конструктивными проблемами, которые не решаются.

— А если выстреливать не поток, а один снаряд? Пулю релятивистскую? Типа как разгонный брусок?

— Тогда не ракетный двигатель. Тут импульс отдачи будет, да. Но на один выстрел — один толчок. На постоянную тягу нужно тысячи выстрелов в секунду. Пушка нагреется. Испарится.

Студент вздохнул.

— Значит, релятивистский ракетный двигатель — мимо.

— Мимо. Полностью.

Студент постучал пальцами по столу.

— Ладно. Термоядерный факельный двигатель. Классика жанра. Непрерывный термояд. Плазма вылетает — корабль летит.

— Реально.

— Да ну?

— Реально как концепция. Десятилетиями обсуждается. Проблема — в реализации.

— Какая?

— Температура. Для термояда нужны сотни миллионов градусов. Удержать такую плазму в камере — магнитное поле. Создать поле, которое не сожрёт сам корабль — сложно. Но не невозможно.

— Ну вот. Уже теплее.

— Не торопись. У термоядерного факела три проблемы. Первая — мощность на килограмм.

— Поясни.

— Термояд даёт энергию на грамм топлива. Дейтерий-тритий — самый горячий вариант. Но тритий радиоактивен. Период полураспада — 12 лет. За время полёта сам выкипит.