Заметки о космической фантастике

Нет, конечно, гомановская траектория — не единственный способ летать между планетами. Да и в случае мощного эффективного двигателя можно будет значительно сократить время перелёта, убрать ненужные витки и так далее. Но факт остаётся фактом — летать в космосе куда сложнее, чем обычно описывают фантасты.

Как летать далеко

Ответ на этот вопрос на сегодня можно легко заключить в одно-единственное слово. Вот оно:

Никак.

А теперь подробней.

Перенесём наши сады обратно на историческую родину. Туристы летят посмотреть на прославленные сады Альфа Центавры. На релятивистских скоростях. Я не буду снова называть реальность бессердечной сукой — думаю, очевидно, что и в этом случае такая характеристика ей более чем подходит. Каковы могут быть условия такого полёта?

Ответить на этот вопрос абстрактно трудновато: как инженер я предпочитаю работать с определённостью, в данном случае — с чёткой моделью. Поэтому для примера я возьму корабль «Спаситель», на котором персонажи моей книги улетали с опустошённой ядерной войной Земли на ту самую Альфа Центавру, где потом разворачивались события романа. Корабль весил 200 тонн, в качестве топлива его двигатель использовал антиматерию (и по здравому размышлению в итоге я всё-таки заменил этот концепт на упомянутый в предыдущей главе гибрид термоядерного двигателя с катализатором из антипротонов), но это, в общем-то, неважно — хоть антиматерия, хоть хреноптаниум. В такие дебри залезать пока не стоит.

А вот что стоит отметить: мой ковчег транспортирует не брёвна, а хрупкие тушки хомо сапиенс, среди которых закалённые лётчики-испытатели занимают далеко не самый большой процент. Пассажиры, их домашние животные, хрупкий багаж и сексапильные стюардессы вряд ли обрадуются высоким перегрузкам, так что максимальное ускорение, учитывая время разгона, не должно быть большим. Для простоты определим его в 1 g, т. е. равным земной силе тяжести.

Дальше никаких слов, только картинка:

Здесь шкала абсцисс (горизонтальная) — время разгона в днях, шкала ординат (вертикальная) — время полёта в годах. Налицо любопытный и почему-то не слишком очевидный факт — чем большей дней разгоняется корабль, тем меньше выигрыша во времени даст каждый дополнительный день. К примеру, представьте себе, что вы разгонялись целый месяц, и тут капитан решил, что лететь слишком долго, и надо бы поразгоняться ещё недельку. Какой выигрыш во времени это даст?

Недурно. А теперь представьте, что разгонялись вы три месяца, и снова капитан решил оставить двигатели в работе ещё на недельку. Что тогда?

Так происходит из-за того, что хотя абсолютное значение ускорения остаётся прежним, его относительная величина постоянно падает. Для тех, кто ничего не понял: процентный прирост скорости с каждым днём становится всё меньше, со всеми вытекающими отсюда печальными выводами. А топливо-то тратится.

Из этого следует один очень простой факт — нет никакого смысла даже пытаться разогнаться до субсветовых скоростей. С каждой секундой эффективность разгона падает, а потом в дело вступят ещё и весёлые проявления теории относительности, например, увеличение релятивистской массы корабля (и, соответственно, снижение ускорения при неизменной тяге). Чтобы разогнаться хотя бы до 0,5с за короткое время, нужно придать кораблю соответствующее ускорение, а это чревато нехорошими последствиями для организмов томящихся внутри людишек. То есть воспользоваться замедлением времени и прилететь на Альфа Центавру за шесть-семь лет в реальности очень невыгодно.

Но это не единственная преграда для путешественников. Разгоняться целый месяц — это хорошо, а вот сколько придётся потратить на это топлива? Сначала давайте посчитаем значение чистой кинетической энергии, которую придётся затратить на разгон и торможение. Расчётный срок достижения границ системы, скажем, 100 лет, тогда разгоняться и тормозить «Спасителю» придётся 15 дней. Зная его массу и финальную скорость, уже несложно определить кинетическую энергию, но бездушные джоули мало что скажут большинству читателей. Поэтому для наглядности я предположу, что мой корабль работает на биг-маках (510 килокалорий каждый), тогда для достижения Альфа Центавры при 100 % КПД двигателя ему потребуется 15,1 триллионов бигмаков. Если сложить их все в четырёхугольную пирамиду, она получится высотой в 2150 метров (для сравнения, пирамида Хеопса — жалких 140). Примерно это равно трети мирового энергопотребления за 2016 год. В общем, тут всё понятно.

А что насчёт топлива? Тут надо понимать, что даже в случае установки на корабль вечного двигателя обойтись без расходного материала не получится — в космос надо что-то выбрасывать, чтобы возникала реактивная сила. Вопрос упирается в удельный импульс, и когда дело касается численных характеристик гипотетических проектов, модель начинает буксовать — оценки эффективности того же ТЯРД есть самые разные. Какую из них брать — не очень-то понятно.

Ну да ладно, мы ведь всё равно фантазируем.