Предположим, что возраст Вселенной составляет «всего» 1010 лет, тогда даже «близкие» объекты находятся слишком далеко, если мы сравним 40 000 лет с возрастом человеческой жизни или с возрастом типичной земной цивилизации.
— Видят ли такие специалисты, как вы, какие-либо возможности для межзвёздных космических путешествий?
— Безусловно! Есть, например, такие возможные способы:
Беспилотные полёты: машины (роботы) проводят
экспедиции и сообщают
результаты по радио на Землю.
Путешествия поколений: полёт целого поселения людей.
С собственным источником энергии
(мини-солнцем). С замкнутым,
самодостаточным жизненным циклом
и т. д. Группа, прибывшая в пункт
назначения, не обязательно окажется
такой, какой была вначале путешествия.
Замедление жизни: жизненные процессы космонавтов
замедляются настолько (зимняя спячка!),
что они лишь незначительно стареют
в течение длительного полёта.
Консервация жизни: в полёт отправляются инкубаторы, семя и
яйцеклетки, соответствующее
запоминающее устройство и т.д.
Человеческая жизнь
генерируется только в соответствующий
период времени до достижения цели.
Продление жизни: срок жизни экипажа увеличивается так,
что даже длительные полёты занимают
лишь небольшую часть ожидаемой
продолжительности жизни. В этой гипотезе
роль играют киборги (аббревиатура
кибернетического организма13),
комбинация человека и машины.
— Исследовались ли существующие в нашем нынешнем понимании ограничения для силовой установки на основании предыдущих рассуждений? Возможно, что всё не так сложно?
— Из ракетных систем, которые сегодня известны, наиболее эффективным является ионный двигатель14, получающий энергию от реактора с твёрдым сердечником (тип расщепления). Максимальная скорость составляет около 100 км/с. Он непригоден для межзвёздных путешествий. Для наглядного пояснения вашим технически заинтересованным читателям я даю рисунок типичной ракеты (рис1).
Для ясности, поясню, что такое ракета: это устройство, на борту которого находится источник импульса; без данных об источниках энергии; часто источники импульса и источники энергии тождественны.
Давайте поговорим о самых мощных из наименее умозрительных систем! Доля α массы горючего m преобразуется в энергию — для горения оптимистично α=3x10-3. Эта энергия представляет собой кинетическую энергию струи выхлопного газа с массой m (1- α), которая с …
— Уважаемый профессор, я ни слова не понимаю!
— Нет? Это же простые формулы…
— Определённо. Только я не понимаю их. Я далеко не специалист по ракетам, и мои читатели являются дилетантами, которых интересует только моя тема. Они не поймут ваш научный язык!
Типовая ракета. Рис 1
Типичные цифры:
(Единицы)
a)полезная нагрузка 1
b)вспомогательное оборудование 9
c)горючее 90
——-
Стартовая масса М0 100
Масса в конце активного
участка полёта М 10
Отношение масс r = М0/М = 10
— Систему, которую я хочу представить, сложно объяснить без формул. В ходе нашего разговора мы будем часто упираться в эту скалу!
— У меня есть хорошее предложение! Давайте уберём все непонятные формулы, являющиеся, безусловно, деликатесом для профессионалов, в приложение к этому интервью. И укажем: комментарий № 1 для профессионалов!
Проект «ДЕДАЛ».
— Итак, более изученный проект, который делает возможным межзвёздное путешествие — проект «ДЕДАЛ», разработанный моим другом Аланом Бондом из Британского межпланетного общества. Ядерная импульсная силовая установка для этой цели была впервые предложена в 1950-х годах С. Уламом, США. В этой концепции обычные атомные бомбы (ядерное деление), присоединённые к хвостовой части с помощью амортизаторов с «экраном», взрываются за транспортным средством. Более тщательное изучение этого принципа показало, что в крупных вариантах могут использоваться водородные бомбы. Здесь снова необходимо привести специальную техническую информацию. Как вы хотели её представить?
— Комментарий № 2 для профессионалов!
— Хорошо. Импульсные системы могут рационально использоваться при освоении солнечной системы. Тем не менее, для межзвёздных путешествий необходимо их дальнейшее усовершенствование.
В этом десятилетии, вероятно, небольшие термоядерные15 заряды будут подрываться лазерными или релятивистскими электронными лучами. При этом можно ограничиться зарядами в нескольких тонн тротилового эквивалента16, а не мегатонн17, которые получаются в результате взрыва атомной бомбы. Дальше комментарий № 3 для профессионалов.
— Хорошо. Пожалуйста, нельзя ли более наглядно?
— Я даю вам схему проекта "ДЕДАЛ" (рис. 2) и схему процесса полёта, осуществляемого по этому проекту. (Рис.3)
Задание:
беспилотный летательный аппарат, вылетающий из нашей солнечной системы, должен достичь звезды Барнарда, находящейся на расстоянии 5,91 светового года. Чтобы максимально сократить время полёта, планируется только один облёт небесного тела. Космический корабль приводят в движение небольшие термоядерные взрывы (гелий-3, дейтерий), воспламеняемые лазерами или релятивистскими электронными пучками. Скорость струи (v) составляет 10 м/с.
Схема полёта по проекту«Дедал» рис.2
(Числа указывают порядок сбрасывания).
Масса в t
Оборудование для
охлаждения 100
Полезная нагрузка 450
Источники бортовой)
энергии 120
Топливные баки
4 бака по 1070 t 4280
Конструкция
двигателя 500
Топливные баки
6 баков по 7817 t 46900
Конструкция
двигателя 600
ИТОГО: 52950
Схема полёта по проекту«Дедал» рис.3
Задание будет выполняться примерно так: при отправлении с базовой орбиты работает первая ступень (1 Stufe). Когда её топливные баки опустеют, она сбрасывается. Через 2,05 года первая ступень отработала. Включается в работу вторая ступень (2 Stufe). Ещё через 1,76 года она израсходовала всё топливо. Теперь посмотрим на эти цифры:
Время 3,81 года после старта
Удаление от солнца 0,2 световых года
Ускорение мин. 0,1 макс.1,0 — в среднем 0,3 м/с2
Следующие 48,5 года корабль летит к цели: звезде Барнарда.
Естественно, что полёт должен быть управляемым — возможно, с помощью спина18 и наблюдением за звёздным фоном, чтобы поддерживать радиосвязь с Землёй. Направление полёта должно корректироваться.
Приблизительно за пять-десять лет до подлёта к цели могут быть запущены от десяти до двадцати «зондов», чтобы они пролетели сквозь систему, как «выстрел дробью». Это единственный способ получить много информации о возможных планетах, потому что продолжительность пребывания около цели короткая.
При продолжительности полёта 52 года, задержка поступления информации на Землю составит шесть лет: то есть результаты будут получены через 58 лет после запуска.
Если предположить, что может потребоваться 15 лет на создание первых устройств этого типа до его запуска, то между заключением контракта на строительство и первыми результатами пройдёт 73 года. Допустим, что может пройти 100 лет вместо 73, тогда цель может быть на расстоянии 8,8 световых лет вместо 5,9 световых лет. У меня такое ощущение, что возможности этой техники ограничены, если не преувеличены. Если это устройство выглядит относительно простым, это, конечно, из-за нашего упрощённого подхода. Об этом: комментарий № 4 для профессионалов!
— Я напечатаю это, хотя не понимаю ни слова. Обещаю!
Использование ядерных взрывов, по-видимому, допускает только скромные межзвёздные полёты. Эти возможности исчерпаны? Имеются ли более мощные источники энергии?
Мощные источники энергии.
— Ответ очевиден: да! Прежде чем я отвечу на это подробно, я должен заметить, что в процессе работы над проектом «ДЕДАЛ», могут быть выявлены новые, пока ещё неосуществимые, идеи для решения этой задачи!
На ваш вопрос о более мощных источниках энергии:
При ядерном синтезе только 0,3 процента массы превращается в энергию. Но что произойдёт, если мы превратим всю массу в энергию? По крайней мере, теоретически, появляется возможность приблизиться к скорости света.
В малом, такие процессы хорошо известны. Например, позитрон19 и электрон20 могут быть полностью преобразованы в энергию при их соединении.