Нет сомнений в том, что «эра синтеза» сменит «эру деления», как только завершится успехом борьба ученых за управляемую термоядерную реакцию. За последние 10 лет выросло и оформилось новое направление, по которому пошли ученые, пытающиеся «приручить» термоядерный огонь. Вскоре после создания оптических лазеров, с помощью которых можно было сосредоточить огромную энергию в небольшой области пространства, возникла идея быстрого зажигания термоядерной реакции синтеза короткими импульсами света лазеров.
Этот путь в принципе ведет к созданию термоядерных реакторов с импульсным режимом работы. Если в Токамаках — установках непрерывного действия — ученые добиваются увеличения времени жизни плазмы, то у специализирующихся во втором направлении совсем иные заботы.
В импульсной термоядерной системе энергия из каждой порции плазмы извлекается за столь короткое время, что отпадает необходимость бороться с ее неустойчивостью. Физики-лазерщики согласны с О. Уайлдом, который сказал, что «лучший способ избавиться от искушения — это поддаться ему». Они не тратят времени на укрощение плазмы и не пытаются переделать ее природу.
Но предоставленная самой себе плазма жила короткий миг, за который надо успеть поднять ее температуру до 100 миллионов градусов. Это первое неудобство.
Во-вторых, надо как-то поддерживать на необходимом уровне значение параметра плазмы nτ, которое катастрофически быстро снизилось из-за резкого уменьшения τ до 10–9 секунды.
Поддавшись искушению — дав плазме полную свободу, физики вынуждены были подтягивать как можно выше второй множитель в главном показателе качества плазмы — плотность.
Величина выделяющейся термоядерной энергии при nτ = 1014 совпадала бы с затратами на нагрев плазмы. Выигрыш в энергии хотя бы в десять раз можно было получить, если еще в десять раз увеличить число частиц в плазме.
Простейший арифметический расчет показывал, что физикам надлежало мгновенно зажечь термоядерные реакции слияния ядер практически в твердом теле, плотность которого около 1022 частиц в кубическом сантиметре.
Ничтоже сумняшеся ученые принялись «изготавливать» в лаборатории такую же плотную плазму, какая заполняет сердцевину Солнца, но с температурой в десять раз большей. Но каким же образом?
Плазму с плотностью твердого тела можно было создать единственным способом: разогревая кусочек твердого же вещества. Поэтому мишень, на которую исследователи направили луч лазера, представляла собой что-то вроде таблетки из смеси дейтерия и трития в замороженном, твердом состоянии.
Короткий импульс лазерного света быстро переводил тонкий поверхностный слой вещества в состояние плазмы и нагревал его до высокой температуры. Плазменный сгусток не выдерживал того огромного давления, что возникало в нем из-за высокой температуры и плотности, и разлетался. Происходил небольшой термоядерный взрыв.
Физики находят, что если установки с длительным удержанием плазмы в магнитном поле напоминают паровую машину, то импульсная термоядерная установка подобна двигателю внутреннего сгорания, в котором происходят кратковременные взрывы горючего.
При лазерном термоядерном синтезе твердая мишень весом в десятые или сотые доли грамма — источник микровзрыва, эквивалентного тоннам взрывчатки. Но этот взрыв не представляет опасности ни для здоровья людей, ни для самой термоядерной установки, так как в нем участвует ничтожно малая масса вещества.
В апреле 1968 года в Физическом институте имени П. Н. Лебедева группой ученых под руководством лауреата Нобелевской премии академика Н. Басова впервые были получены нейтроны из плазмы, нагреваемой излучением лазера.
Так была открыта еще одна способность лазера — способность нагревать вещество до температуры, при которой начинается «слипание» ядер дейтерия и трития.
Следующий этап исследований, кстати незавершенный еще и по сей день, посвящен решению важнейшего вопроса: какой максимальный выигрыш в энергии может дать лазерный термоядерный синтез?
Казалось, что импульсный метод получения термоядерной энергии никаких резервов в себе уже не таил. Время жизни плазмы практически не зависело от конструкции установки. Резерв по плотности тоже как будто был полностью выбран. Физики уже работали с «твердой» плазмой, температуре которой позавидовало бы само Солнце.
И все-таки плотность оставалась тем единственным рычагом, нажимая на который можно было добиться энергетически выигрышных реакций.
Лазерный луч, ударяя по поверхности твердой мишени, нагревает лишь ее поверхностный слой. Большая плотность вещества не дает возможности световому излучению проникнуть на достаточную глубину. Огромная тепловая энергия, которая выделяется на поверхности за счет сильного поглощения света, уносится внутрь мишени только горячими электронами.