Заметки о космической фантастике

Выше описан ТЯРД непрерывного действия, но, естественно, это далеко не единственный способ использовать термоядерную реакцию в качестве движителя. Другой вариант — импульсный двигатель, работающий на эффекте z-пинча. Пинч — это явление, когда протекающий в плазме или металле ток создаёт магнитное поле, которое в свою очередь действует на окружающие заряженные частицы и через них влияет на токовый канал, сжимая его или вовсе разрушая. Z-пинч — частный случай, когда проводник представляет собой столб из плазмы.

Устроено это так: два компонента рабочего тела подаются в камеру сгорания, где мощный электрический импульс превращает их в плазму и запускает термоядерную реакцию. Дальше срабатывает z-пинч, который сжимает плазму и выбрасывает её через магнитное сопло из сверхпроводящих катушек, вызывая тягу в 38 кН при удельном импульсе 200000 c.

Если вы пробежали глазами текст выше, не задерживаясь на техническом порно, то вот общий вывод: ТЯРД — это двигатели для космоса, двигатели с малой тягой, но высоким удельным импульсом. Проблем, однако, у них выше крыши: так уж получилось, что взрывать термоядерные бомбы человек уже научился, а нормально контролировать реакцию — ещё нет. Так или иначе, ТЯРД — штуки большие и тяжёлые, и насколько они окажутся востребованы и эффективны, судить ещё рано. Сейчас это пока фантастика.

Кстати, что там в фантастике? Да толком ничего. Проблема, разумеется, в том, что гораздо проще описать варп-двигатель, работающий на хреноптаниуме, чем копаться в зубодробительных терминах. Причём проще и писателю, и читателю.

Так что стоит дважды подумать, прежде чем перетаскивать открытые ловушки с амбиполярным запиранием в художественный текст. Но если дозированно — почему бы и нет?

Двигатель на антиматерии.

Если электрические двигатели уже эксплуатируются, ядерные существуют на стадии прототипа, а термоядерные — хотя бы в виде теоретического реализуемого концепта, то этот персонаж принадлежит к области чистой фантастики, хоть и основанной на реальных физических принципах. Соответственно, поэтому он популярен у фантастов (из самого свежего — «Ложная слепота» Уоттса, да и я как бы тоже причастился). Ведь антиматерия для современной науки очень близка к хреноптаниуму: если физики ещё кое-как могут что-то о ней сказать, то инженеры пока только чешут в затылках. Фантастика же в 99 % случаев рассматривает эксплуатирующиеся проекты.

На первый взгляд концепт очень перспективен: энергии при аннигиляции выделяется на порядки больше, чем даже при термоядерном синтезе. На практике значительная часть её улетает в форме бесполезных нейтрино, а остальную надо ещё как-то применить. Ведь аннигиляция сама по себе не создаёт тяги, значит, требуется рабочее тело. Однако использовать плазму — не наш метод, чаще всего аннигиляцию называют источником энергии для фотонного двигателя.

Суть его проста: фотон, несмотря на отсутствие массы покоя, обладает импульсом, равным постоянной Планка, делённой на длину волны. А раз у него есть импульс, значит, он может сообщать тягу. Соответственно, нужно создать мощный пучок света, который и будет толкать корабль вперёд. О мощности, необходимой для создания значимой хотя бы по сравнению с космическим парусом тяги, приходится только гадать.

Проблема заключается ещё и в том, что для производства антиматерии при нынешних технологиях нужно затратить на несколько порядков больше энергии, чем может дать аннигиляция. Соответственно, экономически в этом нет никакого смысла.

Другой вариант, более реалистичный, на мой взгляд — использовать более традиционные вещи вроде термоядерной реакции, где антиматерия выступает её катализатором. В этом случае топливная смесь из дейтерия и трития сжимается и облучается пучком антипротонов, что разогревает её до нужной температуры и запускает реакцию. Дальше — как в прошлом пункте.

Двигатели на антивеществе многократно более популярны, чем ядерные и электрические. Причина тут лежит, на мой взгляд, в том, что на сегодня нет даже теоретической модели такого двигателя, что снимает все вопросы к автору. Достаточно сказать «мой корабль летает на антиматерии» — и всё, никто не придерётся, что в книжке неправильно описан принцип разгона плазмы в электромагнитном поле. Как можно неправильно описать несуществующее? Никак. Вместе с тем концепт гипотетически реализуем, что позволяет на этой основе авторам гордо причислять свои книжки к твёрдой НФ, хотя содержание этих историй целиком состоит из мочилова, секса и пафоса.

Фотонные двигатели использовались у Стругацких, у Лема, у Дугласа Адамса и ещё много у кого. В сущности, их применение обосновано примерно теми же причинами.

Суровая реальность пространственно-временного континиума.