Таким образом, оказывается, что обе проблемы — и защита от метеоритов, и торможение — принципиально разрешимы с по­мощью одной и той же тяговой системы, в основе которой нахо­дится термоядерный прямоточный двигатель.

При рассмотрении космического аппарата ничего не было ска­зано об его многочисленных вспомогательных системах. Системы

Подробнее...

 

Тяга реального устройства будет, конечно, намного меньше.

Во-первых, при фокусировке встречного потока могут возникнуть различные виды неустойчивости, вследствие которых часть потока пройдет мимо геометрического массозаборника из-за диффузии частиц поперек магнитного поля. Во-вторых, не все поступившие в реактор частицы прореагируют. Наконец, в-третьих, выделяемая энергия перейдет в энергию реактивной струи не полностью. Ре­альная тяга космического термоядерного прямоточного двигателя окажется на уровне 100 тс. Поскольку масса корабля составляет около 200 т, получается весьма эффективное устройство, способ­ное ускоряться за ограниченное время от орбитальных околозем­ных скоростей (примерно 8 км/с) до скоростей, превышающих 1000 км/с. Такой летательный аппарат будет способен совершать полеты к Марсу и Венере за 2—3 месяца, а к дальним планетам Солнечной системы, включая Нептун и Плутон, за несколько лет.

Подробнее...

 

Периферия электронно­го луча светится довольно сильно из-за ионизации в результате соударений с лучом не столько водорода, сколько немногочислен­ных примесей более тяжелых элементов.

По периметру геометрического массозаборника, имеющего до­вольно внушительные размеры (диаметр около 20 м и длина око­ло 25 м), проложены в один-два слоя витки сверхпроводниковой катушки с током. Эта катушка представляет собой сложное инже­нерное сооружение. При ее работе на витки действуют огромные разрывающие усилия и силы, прижимающие витки друг к другу. Материал витков должен быть весьма прочен при сверхнизких (гелиевых) температурах, иметь малую плотность и допускать высокие значения плотности электрического тока. Как известно, сверхпроводимость может быть нарушена не только при нагреве сверхпроводника выше так называемой критической температу­ры, но и при достижении критической напряженности магнитного поля. С увеличением температуры критическая напряженность резко падает, ограничивая тем самым допустимую плотность тока. Вот почему в существующих проектах сверхпроводниковых уст­ройств используются, как правило, гелиевые температуры, хотя уже известно большое количество материалов, обладающих сверх­проводимостью (для малых плотностей тока) при температурах жидкого водорода и еще более высоких. В настоящее время наи­лучшую совокупность необходимых для сверхпроводникового устройства характеристик имеет только бериллий, но не исключе­но, что в дальнейшем для этой целн будут открыты новые пер­спективные материалы, скажем, получен металлический водород или даже сплав (или соединение) металлического водорода с ка­ким-либо из легких металлов. Конструкция витков должна пре­дусматривать их интенсивное охлаждение жидким гелием (тем­пература около 4 К), причем без выброса гелия в окружающее пространство. Как известно, гелий весьма текуч, он просачивается не только сквозь мельчайшие зазоры в арматуре, но и проникает буквально «сквозь стенки», даже металлические В крайнем слу­чае, эта неизбежная потеря должна восполняться посредством отбора части гелия, получаемого от термоядерного синтеза.

Подробнее...

 

Рассмотренный в гл. 12 способ использования внешних ре­сурсов, состоящий в предварительном накоплении атмосферных компонентов при орбитальном полете и в дальнейшем их приме­нении в качестве реактивной массы электрореактивных двигателей, пригоден только для полетов в пределах Солнечной системы.

Для более дальних полетов, скажем, к ближайшим звездам, этот способ, по современным представлениям, оказывается непри­годным. Вместе с тем полет к звездам без использования внешних ресурсов представляется (также по современным воззрениям) практически невозможным, если даже применить для этого термо­ядерный двигатель, описанный в гл. 13. Известно, что даже для идеальной реакции термоядерного синтеза (все вещество реагиру­ет без остатка) и идеального термоядерного двигателя (вся энер­гия расходуется на создание тяги) отношение конечной массы ле­тательного аппарата, ускоренного до скорости, составляющей 90% световой, к начальной массе составляет ничтожно малую ве­личину 0,001%, что явно не может считаться приемлемым.

В связи с этим попытаемся рассмотреть возможный облик тяговой системы, пригодной для осуществления полетов за пре­делы Солнечной системы, тем более что интерес к таким полетам и к характеристикам соответствующих технических средств про­является уже сейчас как со стороны специалистов в области кос­монавтики, так и со стороны ученых, исследующих проблемы об­наружения деятельности внеземных космических цивилизаций.

Можно предположить, что обе задачи — и полет к ближайшим звездам, и обнаружение космических цивилизаций — станут в не­далеком будущем практической необходимостью для человечества, Вот почему и тяговые системы, которые могли бы быть исполь­зованы для этих полетов, все чаще находят отражение в техниче­ской литературе практически всех промышленно развитых стран.

Здесь будет рассмотрен межпланетный прямоточный двига­тель, который, как нам представляется, является промежуточной ступенью для создания двигателя, пригодного для обеспечения межзвездных полетов. Заметим, что, по современным представле­ниям, межпланетная и межзвездная среда состоит в основном из водорода, примерно 1 % которого приходится на дейтерий, и гелия.

Для предварительных расчетов можно принять, что межпла­нетная среда состоит из водорода, находящегося в молекуляр­ном, атомарном и ионизованном состояниях. Таким образом, ос­новой энергетического процесса двигателя можно считать получе­ние на борту летательного аппарата термоядерной энергии, выде­ляемой в результате синтеза космического водорода.

Теория прямоточного двигателя, как и вообще всех воздуш­но-реактивных двигателей, основывается на фундаментальной ра­боте Б. С. Стечкина «Теория воздушно-реактивного двигателя», которую этот выдающийся ученый, ставший впоследствии видным академиком, опубликовал в 1929 году. Захват внешней среды, подвод к ней энергии и выброс реактивной массы через ускоря­ющее поток сопло — этот принцип одинаково справедлив как для создания двигателей, работающих в атмосферах планет, так и для межпланетных и межзвездных двигателей.

На базе работ Б. С. Стечкина было создано целое семейство авиационных реактивных двигателей. Кроме того, обширные зна­ния и талант этого ученого распространились и на заатмосферную область. В 30-х годах он был научным консультантом ГИРДа, чи­тал лекции по теории реактивного движения, работал в тесном контакте с С. П. Королевым, был активным пропагандистом идей об использовании внешних ресурсов массы и энергии в ракетно-космической технике.

Подробнее...