Возможны системы передачи движения за счёт использования кинетической энергии внешних тел и при много больших скоростях, десятки км/с и более, но их мы рассмотрим в следующих разделах.
Глава III.
Двигательные системы для освоения планет Солнечной системы, удельный импульс 20–50 км/с. Термокинетические, газокинетические, плазмо-магнитокинетические.
1. Как попасть в монетку
Как уже можно было догадаться, я сторонник использования "искусственных внешних ресурсов" — то есть подачи энергии и/или вещества извне, без необходимости хранения всего этого в ракете. Причина очевидна: вне ракеты можно хранить бесконечное количество вещества и энергии, притом без привлечения таких фантастических вещей, как антивещество, ядерные изомеры, кристаллы из замороженных атомов и т. п.
Сравните эффективность и стоимость троллейбуса, и аккумуляторного электромобиля. Везде, где только можно, использование подачи энергии извне приносит прибыль, по сравнению с автономным хранением.
Для ракет и дальних межпланетных/межзвёздных перелётов это тем более необходимо, поскольку внутри ракеты много ресурсов не запасёшь, и если лететь далеко и долго — то рано или поздно кончится любой запас, будь это даже антивещество. Поэтому, насколько возможно, прежде всего надо использовать возможности внешних ресурсов, а автономные способы передвижения оставлять для тех ситуаций, где иначе уже никак не обойтись.
Конечно, при разведке и первых посадках на далёкие планеты автономные аппараты необходимы, но для массовой и регулярной перевозки грузов лучше всё-таки использовать что-то более цивилизованное.
Причём, оказывается, что, при одном и том же уровне техники, внешние ресурсы могут иметь много большую концентрацию энергии, чем автономно хранимые: для лучших видов (известного мне) ракетного топлива предел 5–6 км/с, а для подаваемого извне светового луча — 300 000… Но мы пока рассмотрим более дешевые варианты, с удельным импульсом (по отношению к всему используемому веществу) 20–30 км/с; хотя по отношению к массе топлива, расходуемого самой ракетой, эта цифра может быть намного больше — вплоть до бесконечности, если расход собственной массы равен 0.
Самый простой способ придать телу (допустим, ракете) импульс — передать ему импульс от другого тела, у которого он уже есть.
Но здесь возникает сразу три вопроса: 1) где взять это второе тело, а точнее, как его разогнать до нужной скорости, и откуда брать энергию на это; 2) как, собственно попасть (притом что расстояние может быть весьма немалым); 3) и, наконец, как обменяться импульсом, когда попали (есть ещё и 4, и 5… но об этом чуть позже).
Мы сразу начнём со второго вопроса, игнорируя первый ("кто-нибудь потом придумает, как это сделать"). Собственно, способы разогнать микро снаряд до 20 км/с существуют, и вопрос только в достаточной эффективности пушки, чтобы обеспечить требуемую скорострельность при минимальной массе, поскольку всё это придётся размещать как минимум в стратосфере, а лучше на орбите, ещё лучше сразу на геостационарной, или даже на Луне.
Будем оптимистично считать, что у нас уже есть пушка, которая способна выпускать снаряды весом в 1 грамм со скоростью не меньше 20 км/с. Для очень дальних полётов потребуются скорости побольше, но мы покажем альтернативные способы их достижения, вообще без пушки, так что 20 км/с нам пока хватит, остановимся на этом, (хотя 30 км/с всё же лучше). Для достижения ближайших планет солнечной системы ракете надо придать дополнительную скорость порядка 15 км/с, так что использовать носители кинетической энергии с очень большими скоростями нет необходимости.
При этом, какой бы ни была скорость носителей кинетической энергии и импульса, и для любых способов обмена этой энергией и импульсом с другими телами, всё многообразие возможных вариантов сводится к двум основным альтернативам:
1) для передачи импульса ракете используются только сами внешние тела, являющиеся носителями этого импульса, а внутренние ресурсы (топливо) вообще не расходуются;
2) или внешние тела (точнее, в данном случае это может быть внешний источник энергии в любой форме, например излучение) передают ракете главным образом энергию, а дополнительный импульс почти полностью получается за счёт использования внутреннего запаса массы; при этом топливо расходуется, но благодаря дополнительной внешней энергии удельный импульс может быть очень большим.