Недостатки ядерных и термоядерных ракет

Другой причиной закрытия проекта стало то, что сам Тед Тейлор потерял к нему интерес. Однажды я спросил его, почему он перестал поддерживать работы по проекту — ведь это направление казалось естественным для применения его таланта. Он объяснил мне, что потребовалось бы разработать новый тип ядерной бомбы. Сам он большую часть жизни конструировал урановые атомные бомбы, а для корабля «Орион», возможно, потребовались бы мощные, специально разработанные водородные бомбы.

Эти бомбы, высвобождающие наибольшее известное нам количество энергии, прошли три стадии развития. Первые водородные бомбы 1950-х гг. были гигантскими устройствами, для транспортировки которых требовались большие корабли. В случае ядерной войны они были бы бесполезны. Ядерные бомбы второго поколения — это небольшие портативные MIRV, множественные независимо направляемые боеголовки, составляющие основу американских и русских ядерных арсеналов. В носовой конус межконтинентальной баллистической ракеты можно поместить десяток таких бомб.

Ядерные бомбы третьего поколения, иногда называемые «дизайнерскими», пока всего лишь концепция. Они должны быть легко маскируемыми и приспособленными для конкретных театров военных действий, к примеру для пустыни, леса, Арктики или открытого космоса. Тейлор сказал мне, что разочаровался в проекте и боится, что такими бомбами смогут завладеть террористы. Для него было бы невыносимым кошмаром, если бы его бомбы попали в чужие руки и разрушили какой-нибудь американский город. Он с иронией говорил, что его воззрения сменились на противоположные. Прежде он работал там, где булавки, каждая из которых символизировала атомную бомбу, втыкали в карту Москвы. Оказавшись лицом к лицу с вероятностью того, что бомбы третьего поколения могут направить на американские города, он решил выступить против разработки новейшего ядерного оружия.

Джеймс Бенфорд сообщил мне, что, хотя предложенная Тейлором ракета с ядерным импульсным двигателем осталась в чертежах, правительство все же построило серию ядерных ракет. Вместо того чтобы взрывать за кормой атомные мини-бомбы, эти ракеты использовали традиционный урановый редактор. Реактор разогревал жидкость, к примеру жидкий водород, до высокой температуры, а затем выстреливал ее через сопло назад, создавая тягу. Несколько вариантов таких двигателей были испытаны в пустыне. Постоянно оставалась опасность, что они расплавятся на этапе пуска с катастрофическими последствиями. От проекта отказались из-за технических проблем и растущих антиядерных настроений в обществе.

Термоядерные ракеты

Планы использования ядерных бомб для разгона космических кораблей в 1960-е гг. были отложены в сторону, но у конструкторов появилась другая идея. В 1978 г. Британское межпланетное общество инициировало проект «Дедал» (Daedalus), в котором вместо урановых атомных бомб предполагалось использовать термоядерные мини-бомбы. Тейлор тоже рассматривал такой вариант, но в подробностях его не прорабатывал. (Термоядерные бомбы проекта «Дедал» — это на самом деле небольшие бомбы второго поколения, а не третьего, которых так боялся Тейлор.)

Есть несколько способов мирного высвобождения энергии ядерного синтеза[4]. В одном, известном как магнитное удержание, газообразный водород помещают в большое магнитное поле в форме бублика, а затем нагревают до миллионов градусов. Ядра водорода сталкиваются друг с другом и образуют ядра гелия, высвобождая при этом значительное количество ядерной энергии. Реактор ядерного синтеза можно использовать для нагрева жидкости, которая затем выбрасывается через сопло и таким образом разгоняет ракету.

В настоящее время ведущий термоядерный реактор на принципе магнитного удержания называется Международным термоядерным экспериментальным реактором (ITER). Он расположен на юге Франции. Эта чудовищная машина по размерам в 10 раз превосходит своего ближайшего конкурента. Реактор весит 5110 т, имеет 11, 2 м в высоту и 19, 5 м в диаметре, на строительство уже потрачено $14 млрд. Ожидается, что процесс синтеза будет запущен к 2035 г., а в конечном итоге ITER будет производить 500 МВт тепловой энергии (в сравнении с 1000 МВт электрической энергии стандартного блока урановой атомной электростанции). Ученые надеются, что это будет первый термоядерный реактор, который генерирует больше энергии, чем потребляет. Несмотря на серию задержек и перерасход средств, физики, с которыми я разговаривал, уверены, что ITER войдет в историю. Ну что ж, мы достаточно скоро узнаем, так ли это. Нобелевский лауреат Пьер-Жиль де Жен однажды сказал: «Мы говорим, что засунем Солнце в ящик. Отличная идея. Проблема в том, что мы не знаем, как сделать этот ящик».

Другой вариант ракеты «Дедал» может получать энергию от лазерного термоядерного синтеза, при котором мощные лазерные лучи сжимают таблетку обогащенного водородом материала. Этот процесс называют инерциальным удержанием. Он экспериментально воспроизведен в установке National Ignition Facility (NIF) на базе Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии. Тамошняя батарея лазеров — 192 мощнейших луча в трубках длиной около 1, 5 км — самая большая в мире. Когда все эти лазерные лучи фокусируются на крохотном образце богатого водородом дейтерида лития, их энергия поджигает поверхность вещества и инициирует мини-взрыв, в результате которого таблетка схлопывается, а ее температура поднимается до 100 млн градусов Цельсия. Запускается реакция синтеза, в ходе которой за несколько триллионных долей секунды высвобождается энергия, обеспечивающая мощность в 500 трлн ватт.

Я видел демонстрацию работы NIF, когда участвовал в съемках документального фильма для канала Discovery/Science. В Ливерморской лаборатории разрабатывается ядерный арсенал США, и посетители проходят серию проверок. Когда я наконец попал внутрь, впечатление было ошеломляющим. В главной камере установки, где сходятся лазерные лучи, легко мог бы разместиться пятиэтажный жилой дом.

Еще в одной версии проекта «Дедал» предлагается применить процесс, сходный с лазерным ядерным синтезом. Вместо лазерного луча для разогревания богатой водородом таблетки используется множество электронных пучков. Если за секунду взрывать 250 таких таблеток, по идее, будет вырабатываться достаточно энергии для разгона космического корабля до скорости, составляющей некоторую долю скорости света. Однако эта конструкция требует создания термоядерного корабля поистине гигантских размеров. В одном из вариантов корабль должен весить 54 000 т и быть длиной около 190 м, при этом его максимальная скорость составит 12% от скорости света. Корабль настолько огромен, что строить его пришлось бы в открытом космосе.

Идея термоядерного ракетного двигателя выглядит вполне обоснованной, но мы пока не умеем управлять термоядерной энергией[5]. Кроме того, огромные габариты и сложность этих кораблей вызывают сомнения в их реализуемости, по крайней мере в этом столетии. Тем не менее термоядерные ракеты, наряду со световыми парусами, относятся к разряду наиболее перспективных решений.

⇐ Предыдущая24252627282930313233Следующая ⇒

Поделиться: