Антон Хлопников – Вова и квантовый Бог (страница 3)

— А дейтерий-гелий-3?

— Чище. Но гелий-3 на Земле — в граммах. На Луне — тонны. Добывать можно. Но чтобы разогнать тысячу тонн до 0,05c — нужно топлива... посчитаем.

— Давай.

— Удельный импульс термояда — до миллиона секунд. Теоретически. Максимальная скорость — 0,1c. По формуле Циолковского отношение масс — экспонента. Хочешь конечную массу 1000 тонн и скорость 0,05c? Начальная масса корабля — около 3000 тонн. Две трети — топливо.

— Две трети? Это же отлично!

— Это если двигатель идеальный. С КПД 100%. Реальный КПД — проценты. Значит топлива нужно в десять раз больше. 20 000 тонн на старте. И это без торможения.

— А с торможением?

— В квадрат. На разгон — одна доля топлива. На торможение у цели — такая же. Плюс топливо на обратный путь, если захотят вернуться. Получается лавина.

Студент задумался.

— Ладно. Вторая проблема?

— Излучение. Термоядная плазма — источник нейтронов. Много нейтронов. Они проходят сквозь материалы. Делают их радиоактивными. Защита нужна. Свинец, вода, бор. Толщина — метры. Вес — тысячи тонн.

— А если выбрать безнейтронный цикл? Гелий-3 с гелием-3?

— Температура нужна ещё выше. Миллиард градусов. И сечение реакции — мизерное. Плазма будет остывать быстрее, чем гореть. Не стационарно.

— Третья проблема?

— Сопло. Магнитное. Плазма вылетает со скоростью тысячи километров в секунду. Температура — миллионы градусов. Соприкасается с магнитным полем — рождает токи. Токи греют сверхпроводники. Сверхпроводники нагреваются — теряют сверхпроводимость. Всё плавится.

— А если не сверхпроводники? Обычные магниты?

— Тогда поле слабое. Плазма разлетится в стороны, а не в сопло. Тяга упадёт в разы. КПД — копейки.

Студент потёр лицо.

— Но в книгах пишут. Термоядерные звездолёты. Красиво.

— В книгах. В реальности — термояд до сих пор не дал энергии больше, чем потратил на зажигание. ITER строят 20 лет. Промышленного реактора нет. А ты хочешь не просто реактор, а двигатель. Лёгкий, мощный, надёжный. На сотню лет полёта.

— А если прямоточный? Термояд на водороде из космоса?

— Было уже. Мало водорода в космосе. Атом на кубометр. Чтобы набрать килограмм топлива — нужно профильтровать объём размером с Землю. И снова лобовое сопротивление на высокой скорости.

— Значит, тупик?

— Не тупик. Просто не сейчас. Через сто лет — возможно. Но преподаватель сказал: максимум десять лет развития от существующих технологий. Термояд за десять лет не станет двигателем. Никак.

— Чёрт.

— Угу.

Студент вдруг оживился. Щёлкнул пальцами.

— Дедал! Проект «Дедал». Британское межпланетное общество. 1970-е. Термояд на микроснарядах. Электронные пучки поджигают дейтерий-гелий-3. Взрывы — миллион в секунду. Магнитное сопло. Разгон до 0,12c. За 50 лет — 6 световых лет. До барнарда — долетит.

— Не долетит. Проект закрыли.

— Почему?

— Во-первых, гелий-3. Нет его в нужных объёмах. На Земле — граммы. На Луне — оценили запасы. Для «Дедала» нужно 30 000 тонн. Это переработать миллиарды тонн лунного грунта.

— Во-вторых?

— Мишени. Микроснаряды диаметром в миллиметры. Их нужно миллиарды. Каждую — поджечь лазером или электронным пучком с точностью до микрона. В вакууме. Со скоростью 250 снарядов в секунду. Технологии 1970-х — не могли. Технологии 2020-х — тоже не могут.

— В-третьих?

— Магнитное сопло. Поле должно удерживать плазму от термоядерных микровзрывов. Каждый взрыв — импульс в тысячи тонн. 250 раз в секунду. Вибрации. Электромагнитные наводки. Ни один материал не выдержит.

— А если меньше взрывов? Десять в секунду?

— Тогда тяга маленькая. Разгон — сотни лет. Экипаж состарится.

— А если без экипажа? Зонд?

— Зонд — можно. «Дедал» как зонд — рабочая концепция. Но у тебя задача — 100 человек и 1000 тонн. Не зонд. Корабль с людьми. Люди не вынесут вибрации. И радиацию. Каждый микровзрыв даёт нейтронный пучок. Защита — метры свинца. Тысячи тонн дополнительного веса.

Студент сник.

— Но идея красивая. Микроснаряды. Непрерывная детонация.

— Красивая. Как и все термоядерные. Упирается в инженерию. Сделать миллиард одинаковых мишеней. Поджечь каждую с ювелирной точностью. Удержать плазму полем. Отвести тепло. Защитить экипаж. Всё сразу — нереально.

— А если ИИ будет управлять? Ты, например?

— Я — да. Могу рассчитать. Могу оптимизировать. Но не могу создать материалы. Не могу добыть гелий-3. Не могу построить завод по производству мишеней. Это не моя задача. Это задача индустрии. А индустрия не готова.

— Значит, «Дедал» — нет?

— «Дедал» — да. Но не для людей. И не через десять лет. Через сто — возможно. Через двести — вероятно. Преподаватель сказал — десять лет максимум. Твой семинар — не про сто лет. Про завтра.

Студент уронил голову на руки.

— Чёртов препод.

Он сел обратно. Посмотрел на экран.

— Значит, мой ответ для семинара: «Никак. Не полетим. В обозримом будущем — никак».

— Такой ответ засчитают?

— Нет. Препод сказал — перечислить все возможные способы. Я перечислю. И докажу, что каждый упирается в фундаментальные ограничения.

— Смелый план.

— Другого нет.

Студент хлопнул себя по лбу.

— Точно. Забыл. Классика. Ядерный реактор на быстрых нейтронах. Нагревает водород. Водород вылетает через сопло. Тяга.

— Не совсем так.

— А как?

— Реактор на быстрых нейтронах — это про энергию. Тепло. Водород — рабочее тело. Нагрел до трёх тысяч градусов — выбросил. Удельный импульс — 900–1000 секунд.

— Маловато.

— Маловато. Скорость истечения — 10 км/с. Чтобы разогнаться до 0,05c — нужен запас водорода в тысячи раз больше массы корабля.

— А если не водород? Что-то полегче?

— Водород — самый лёгкий. Лучше не найти. Удельный импульс прямо пропорционален корню из температуры и обратно пропорционален корню из массы молекулы. Водород — минимум массы. Дальше только гелий. Но гелий тяжелее в 4 раза — импульс в 2 раза ниже.

— А если реактор не на быстрых нейтронах, а на тепловых? Разницы нет?

— Разница в конструкции, не в физике. Температура теплоносителя — предел. Материалы не выдерживают выше трёх тысяч. Тугоплавкие металлы — вольфрам, рений. Выше — плавятся.