Космос для не космонавтов

А вот осваивать пустоту эти станции вполне могут помочь. Серьёзной проблемой при исследовании космического пространства является скорость перемещения, из-за чего даже наиболее удалённые части Солнечной системы остаются практически недостижимыми. Так, расстояние до Сатурна составляет около 10 млрд км, а до ближайшей звёздной системы вообще 40 трлн км. На скорости 20 км/с до системы Сатурна аппарат будет лететь 15 лет.

Учёные об этом задумались тоже задолго до начала эры космонавтики. Только представьте, ещё в 1899 году физик Пётр Лебедев экспериментально показал, что свет способен оказывать физическое давление на другие тела, а в 1925 году Фридрих Цандер предложил использовать этот физический факт для перемещения в космическом пространстве кораблей.

Поскольку лазеры в то время не были известны, идея получила название «солнечный парус», ведь корабль, согласно представлению учёных, должен был разворачивать что-то вроде паруса по направлению от источника излучения – Солнца.

Важным является тот факт, что, если расположить корабль с установленным на нём источником излучения позади того, который требуется разогнать, первый не будет испытывать «отдачи». Именно поэтому с изобретением лазера об этой идее заговорили вновь. В одном из научно-исследовательских институтов NASA ещё в конце 1990-х годов подсчитали, что одним из наилучших применений лазерной передачи энергии в космосе является лазерный парус, который должен быть невероятно тонким. Правда, по-прежнему никуда не делась проблема перегрева, но и тут нашлось решение, отвечающее сегодняшним направлениям исследований.

Команда специалистов под руководством Филиппа Лубина из Калифорнийского технологического института решила, что надо не пытаться подогнать новую технологию под существующие космические аппараты, а переосмыслить понимание существующих космических аппаратов.

Лубин акцентировал внимание на том, что исследовательский зонд – это не самое сложное устройство, состоящее из оптических, ИК-сенсоров и системы связи, а сегодня очевиден тренд на миниатюризацию этих приборов. Как итог, аппарат для достаточно объёмного исследования всё той же системы Проксима Центавра может представлять собой пластину из кремния с нанесённой по периметру микросхемой и антенной для связи с родной планетой. В итоге мы получим полноценный исследовательский зонд массой не более 1 г. Лубин дал название этой концепции – Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration (DEEP-IN).

Рассеивание лазерного пучка будет заметно снижаться за счёт использования группы лазеров, работающих по принципу фазированной антенной решетки. Правда, мощности по-прежнему потребуется немало, из-за чего и стоимость проекта будет соответствующей. Если солнечная орбитальная электростанция будет излучать с общей мощностью лазерных передатчиков 1 ГВт, то до Проксимы Центавра наш зонд доберётся за 193 года, а если увеличить мощность до 100 ГВт – всего за 21 год. Вы только вдумайтесь, всего через 21 год после запуска мы сможем буквально прикоснуться к соседней звёздной системе!

Здесь проблемой остаётся то, что до сих пор не получилось создать демонстратор, масса которого была бы 1 г и способный выдержать несколько десятилетий в открытом космосе под действием космических лучей. Для этого приходится значительно увеличивать массу, дублируя множество функций. Тем не менее сделать стограммовый зонд можно уже сегодня.

Атом, атом и ещё раз атом

Если эта книга оказалась в руках фаната «мирного атома» и он до сих пор не бросил её читать, то самое время обсудить, не лучше ли забросить в космос атомную электростанцию и использовать для тех же целей?

Предвижу аргументы: из модульного атомного реактора можно получить лазерные комплексы и на 100 ГВт, тогда как солнечные батареи при настолько больших мощностях систем будут намного более материалоёмкими.

Не могу не согласиться, ведь немного выше я уже писал, что киловатт мощностей солнечных батарей сейчас имеет массу никак не меньше 6–7 кг, то есть десять мегаватт такой мощности будут весить не меньше 70 т. Атомный реактор совершенно точно будет иметь бóльшую удельную отдачу… на Земле.

Напомню, что в космосе очень сложно рассеивать избыточное тепло от источника энергии. Для 10МВт-ного атомного реактора понадобятся радиаторы площадью не менее 1 000 м², которые, в свою очередь, потребуется укрыть защитным экраном от солнечных лучей, которые будут мешать нормальному охлаждению. Так значительно увеличивается масса конструкции и ухудшается отказоустойчивость всей системы, ведь даже одна вышедшая из строя пластина может привести к остановке реактора, чтобы активная зона не перегрелась.