Заметки о космической фантастике

Для начала это низкая — нет, действительно низкая — тяга. Если тяга ионного двигателя показалась вам до смешного маленькой, то вы просто ещё не видели солнечный парус: на земной орбите каждый метр полотна сообщает аппарату усилие в 9e-6 ньютон, т. е. 0,000009 ньютон. Соответственно, парус размером, скажем, 100 на 100 метров сообщит нашему лайнеру тягу в 0,09 ньютона — в десять раз меньше, чем ионный двигатель.

Кроме того, ускоряться на этом парусе можно только в сторону от солнца (можно и в сторону, но потребуется зеркало). Кроме того, указанная выше значение тяги — это для земной орбиты, а дальше оно будет падать, причём не линейно, а по квадратичной зависимости (а это нивелирует единственный плюс — на парусе нельзя ускоряться бесконечно). Кроме того, такой огромный парус надо ещё развернуть. Кроме того, из-за большой площади он становится уязвим для космического мусора — каждая песчинка будет пробивать это ультратонкое полотно, превращая его в решето. Кроме того…

Ну, в общем, дальше продолжать, наверное, будет излишним. О солнечных парусах почитать можно у Кларка в рассказе «Солнечный ветер», они упоминались у Пьера Буля в «Планете обезьян», да и ещё много где. Реальность, увы…

Так это выглядит на Земле.

Почему бы не использовать в качестве дополнительного движителя лазерный луч, хотя бы теоретически? Потому что лазер, к сожалению, имеет угол расхождения, хоть и небольшой. Когда корабль улетит на достаточное расстояние, связь пропадёт. От Солнца до пояса Койпера (как у Уоттса в «Ложной слепоте») дострельнуть лазером не получится, а если бы даже и получилось, возникает другая проблема: настройка и точность. Изменение угла на долю угловой секунды вызвало бы срыв корабля с лазерного «поводка», а учитывая, что свет идёт до Плутона девять часов, вернуть его обратно было бы затруднительно.

Ядерный двигатель.

Это тоже далеко не фантастический концепт — первые разработки ЯРД появились ещё в 50-х годах. Суть ядерного двигателя очень проста — есть ядерный реактор, есть рабочее тело (чаще всего старый добрый водород). Реактор нагревает рабочее тело, которое радостно устремляется в космос, разгоняя корабль. Вот так:

По сравнению с обычными ЖРД такой двигатель обладает значительно более высоким удельным импульсом и меньшей тягой (но повыше, чем у ионника), что делает его более эффективным в космосе, чем на земле. Лёгкие газы вроде водорода при той же энергии будут иметь более высокую скорость, чем тяжёлые продукты сгорания химического топлива.

Например, единственный советский ЯРД РД-0410 обладал тягой в 35,2 кН и удельным импульсом 9000 м/с, а американские NERVA — 333 кН и 8500 м/с (для сравнения, спейс-иксовские ЖРД «Мерлин» — 740 кН и 3000 м/с соответственно). Однако в ходе разработок возникло множество трудностей, в результате чего приоритет отдали жидкостным двигателям.

Сейчас пациент скорее мёртв, чем жив. Впрочем, в последнее время народ зашевелился — и NASA, и Роскосмос возобновили разработки. Может, и не зря.

Ну а в фантастике ЯРД фигурирует достаточно редко, в основном в твёрдой НФ. Как правило, потому, что в космоопере либо вообще не заморачиваются упоминанием типа двигателей, либо летают на хреноптаниуме.

Термоядерные ракетные двигатели.

С описанием устройства тут посложнее, чем в предыдущих случаях — готовьтесь, гуманитарии. Впрочем, абстрактное математическое мышление для понимания не требуется, так что не отмажетесь.

Сначала что-нибудь попроще. Итак, вот схема открытой аксиально-симметричной ловушки:

Оранжевая колбаска в центре — это плазмоид, сгусток плазмы, ограниченный магнитной ловушкой. Его окружают создающие эту самую ловушку кольца из сверхпроводящих магнитов (синенькие квадратики, нарисованы в разрезе, отмечены как «катушки магнитной системы»), с краёв плазма запирается катушками, генерирующими мощное магнитное поле — их называют пробками. Рабочее тело во всю эту конструкцию нагнетается плазмоганомплазмотроном. Собственно, в гипотетическом термоядерном реакторе такого типа предполагается поставить два запирающих зеркала-пробки с обеих сторон, как и нарисовано на картинке, но так как нам надо получить тягу, с одной стороны создаётся магнитное сопло.

Таким образом, плазма поступает в нашу магнитную ловушку, где разогревается (на картинки это делается с помощью инжекторов, обозначенных зелёными лучами) и улетает в космос. Тяга и удельный импульс такого двигателя, при его габаритах (100 м в длину) и массе (70-100 тонн в лучшем случае) сравнима с электрическими, что не особо радует, учитывая предполагаемые затраты хотя бы на вывод всего этого барахла в космос.

Та же самая ловушка в суровой реальности.