Антон Первушин - Последний космический шанс
На взрыволетном принципе построен единственный технически обоснованный проект звездолета – «Дедал» (“Daedalus”). 10 января 1973 года на общем собрании Британского межпланетного общества (British Interplanetary Society, BIS) было принято решение о начале исследования практической возможности межзвездных полетов. Члены общества поставили перед собой задачу спроектировать беспилотный космический аппарат, способный в реально короткие сроки добраться до одной из ближайших звезд, провести научные исследования и передать на Землю полученную информацию.
Взрыволетный межзвездный зонд «Daedalus»
Работы над проектом «Дедал» проводились под руководством инженера Алана Бонда, который стоял во главе Главного координационного комитета из одиннадцати человек. Всего в реализацию проекта было вовлечено триста специалистов.
Проект был официально завершен в 1978 году выпуском отчета, в котором описана конструкция межзвездного зонда и даны научно-технические обоснования возможности его создания.
Целью полета зонда «Дедал» была выбрана звезда Барнарда, ведь в то время считалось «доказанным», что она имеет планеты. Мотивируя выбор, Алан Бонд добавлял, что конструкция, способная долететь до звезды Барнарда, тем более доберется до ближайшей системы Альфа Центавра. Продолжительность полета определили в сорок лет. Такой период выбирали как время, при котором участники начала работ по созданию звездолета могли бы дожить до получения результатов. Впоследствии это время было увеличено до сорока девяти лет.
За основу члены общества приняли схему проекта «Орион», однако почти сразу было решено использовать не энергию расщепления атомов в ходе цепной реакции делящегося вещества, а энергию термоядерного синтеза. В качестве топлива была выбрана смесь из дейтерия и гелия-3, поскольку синтез с ними не сопровождается значительным выходом радиации. Маленькая сфера-мишень, содержащая эти изотопы, вбрасывается в двигатель с помощью специальной пушки. В момент, когда мишень попадает в заданную точку полости двигателя, в нее одновременно выстреливают мощные лазеры; при этом топливо сжимается и нагревается до температуры, достаточной для инициирования реакции ядерного синтеза. При взрыве образуется облако ионизированного газа, напоминающее шаровую молнию, которое выталкивается наружу магнитным полем, ограниченным металлическими стенками камеры двигателя. Сила взрыва через магнитное поле передается стенкам камеры двигателя, а продукты взрыва выбрасываются из нее. Энергия взрыва идет на создание тяги (удельный импульс – миллион секунд!), а часть ее отбирается из продуктов взрыва с помощью индукционного селеноида, размещенного на выходе ускорительной части двигателя. Эта энергия затрачивается на «перезарядку» лазеров, готовых снова выстрелить в новый объем ядерного топлива, после чего процесс повторяется. Частота взрывов может достигать 250 в секунду, а мощность такого двигателя будет в несколько раз превышать электромощность, вырабатываемую на всем земном шаре.
Схема полета не предусматривала возможность торможения у цели (т. е. планетную систему звезды Барнарда предполагалось изучать с пролетной траектории), а вся масса проектируемого зонда составляла всего лишь 450 т (почти столько же весит Международная космическая станция). Несмотря на это для разгона до скорости, равной 0,1 от световой потребуется большое количество топлива – около 50 тыс. т! В этом и заключается главная проблема проекта. В то время как дейтерий имеется на Земле в достаточном количестве (главным образом в морях), запасы гелия-3 ничтожны. В настоящее время небольшие количества этого изотопа нарабатываются в ядерных реакторах, поэтому он очень дорог. Один килограмм гелия-3 стоит миллионы долларов. Очевидно, чтобы выделить необходимые для звездолета 30 тыс. т изотопа, следует изыскать какие-то другие источники. Первым источником может стать лунный реголит, который мы обсуждали в третьей главе. Однако поистине неисчерпаемые запасы ценного изотопа находятся в атмосфере Юпитера. Авторы проекта «Дедал» предлагали разместить на орбите Каллисто, спутника Юпитера, специальный аппарат для улавливания гелия-3 прямо из окружающего пространства. Согласно приближенным оценкам, юпитерианских запасов изотопа хватит на тысячу миллиардов (!) таких звездолетов, как «Дедал». Зонд просто подберет баки с гелием-3, пролетая мимо Каллисто.
В результате детальной проработки проекта была предложена двухступенчатая схема корабля. Каждая ступень имеет свой собственный взрывной движитель. В шести сферических сбрасываемых баках первой, наиболее тяжелой, ступени запасено 46 тыс. т топлива. В четырех таких же баках второй ступени содержится 4 тыс. т топлива. Несмотря на то, что вторая ступень по размерам меньше первой, она является «сердцем» корабля, поскольку на ее борту находится полезный груз с приборами и роботами-смотрителями. Полезный груз размещен в головной части второй ступени, защищенной от бомбардировки межзвездной пылью большим плоским экраном из бериллия толщиной 7 мм. В состав полезного груза входят восемнадцать вспомогательных космических зондов, каждый из которых имеет свою собственную двигательную установку, именно они и будут исследовать планетную систему. Управлять полетом в течение всей экспедиции должен мощный бортовой компьютер с большой емкостью памяти и зачатками «искусственного интеллекта», поскольку ему понадобится принимать оперативные решения без вмешательства человека. Ремонтом систем и аппаратов, входящих в состав полезной нагрузки, займутся роботы-смотрители «Варден» (“Warden” с англ. «Надзиратель»). На борту разместят двух таких роботов с изотопными источниками энергии, собственными двигательными установками, манипуляторами и наборами чувствительных элементов. Каждый робот будет иметь автономный электронный «мозг», а для решения более сложных задач или получения исходных данных будут использоваться каналы микроволновой связи с главным компьютером экспедиции.
Во время пролета мимо звезды Барнарда корабль рискует столкнуться с каким-либо крупным метеороидом – на релятивистских скоростях это приведет к мгновенной гибели зонда. Чтобы защитить его, предполагается создать на расстоянии 200 км впереди корабля искусственное плотное облако намагниченной пыли – его состав будет поддерживаться космическим аппаратом небольших размеров, который получил название «Пылевой жук». Любой крупный объект на трассе полета сначала столкнется с пылевым облаком, и при этом произойдет столь интенсивное выделение энергии, что тела с массой до полутонны будут разрушены и испарятся практически мгновенно. За время, пока в эту зону войдет «Дедал» (около пяти тысячных долей секунды), шальной метеороид окажется рассеян, и бериллиевому экрану останется лишь обеспечить защиту от образовавшейся при взрыве плазмы.
После пролета мимо звезды Барнарда начнется передача информации в Солнечную систему. В конструкции корабля «Дедал» предусмотрено четыре ядерных реактора, вырабатывающих энергию для работы радиостанции мощностью 5 мегаватт. Потребуется около трех лет для неоднократной передачи всей информации со скоростью 10 килобит/с и шесть лет для достижения Земли сигналами. Добавим сюда продолжительность экспедиции от момента старта до встречи с целью (49 лет) и найдем, что пройдет почти 60 лет, пока будут получены какие-либо научные данные со звездолета. Кроме того, на конструирование, изготовление, испытания и заправку топливом такого корабля потребуется от 15 до 20 лет. Так что период между началом разработки проекта и получением научных данных может превысить 80 лет (т. е. время человеческой жизни).
Главный результат проекта «Дедал» – доказанная возможность межзвездных перелетов. Принятая схема зонда и многие конструктивные решения не потеряли своей актуальности. Материалы проекта используются в образовательных программах, по нему делают курсовые и дипломные работы. «Дедал» рассматривают в первую очередь, когда заходит речь об очередной идее достижения звезд. К примеру, с 1987 по 1988 годы агентство НАСА и Военно-морская академия США прорабатывали совместный проект «Лонгшот» (“Longshot” с англ. «Дальний выстрел»»), предполагающий запуск к Альфе Центавра зонда с ядерным двигателем. Особенно подчеркивалось, что в «Лонг-шот» используются существующие технологии, хотя и требующие некоторого развития. При первоначальной мощности 300 киловатт ядерный реактор должен давать энергию лазерам, которые применяются для начала термоядерного синтеза, как и на «Дедале». Звездолет «Лонгшот» имеет стартовую массу 396 т, включая 264 т топлива (гелий-3 и дейтерий). Разница в организации миссии состояла в том, что «Лонгшот» должен был выйти на орбиту вокруг звезды, тогда как «Дедал» совершил бы пролет мимо нее. Согласно новому проекту, полет до выхода на орбиту Альфа Центавра В занял бы около ста лет при максимальной скорости 13 411 км/с (примерно 4,5 % световой).
