Досье внеземных цивилизаций - Биро Франсуа (бесплатные серии книг TXT) 📗
Но ракеты на химическом топливе большого выигрыша во времени дать не могут. Стоит только увидеть запуск ракеты "Сатурн-5" - грандиозная стометровая башня с крохотной капсулой "Аполлона" на верхушке, - чтобы убедиться: по этому пути далеко не продвинешься.
За те несколько месяцев, что необходимы нам, дабы достичь Марса, доплывали каравеллы из Европы в Индию. В конце прошлого века великолепные клиперы покрывали это ра.сстояние уже примерно вдвое быстрее. Нам представляется, что химические ракеты так же обречены, как парусные суда. Чтобы резко сократить время межпланетных путешествий, надо изобрести двигатели иного рода.
ПОЛЕТЫ С УСКОРЕНИЕМ: ЯДЕРНЫЕ РАКЕТЫ И ИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Единственный способ передвижения в пустоте, разделяющей планеты и звезды, - это использование ракет, которые в принципе не должны "опираться" на окружающий воздух. Сила тяги в них получается исключительно за счет выброса вещества назад с максимально возможной скоростью. Самолет использует воздух: разрезает его перед собой и отбрасывает назад, ускоряя винтами или турбинами, разогревающими и расширяющими этот воздух. Энергию, необходимую для ускорения, дает топливо, находящееся на борту. Ракета же должна нести с собой и "реактивную массу", которая будет выброшена, и источник энергии, необходимой для выбрасывания.
Значит, ракетное топливо играет двоякую роль. Идет ли речь о порохе или о топливе (керосин, гидразин, жидкий водород), сжигаемом при помощи воспламеняющего состава (азотная кислота, перекись водорода или жидкий кислород), происходит химическая реакция одного и того же типа. Она высвобождает энергию, ускоряющую продукты горения. Но сжигание водорода в кислороде высвобождает всего 3,2 кВт.ч на килограмм топлива. И наши современные технические знания
зволяют утверждать, что существенно лучшего химического решения быть не может. Таким образом, скорость выброса газов будет неизбежно низкой - порядка нескольких километров в секунду, - и на большой скорости ракета окажется совершенно неэффективной.
Если так, то надо решить, как разделить перенос реактивной массы и источника энергии. Теоретически уже сейчас известны два решения, которые являются предметом весьма перспективных исследований: ядерные двигатели и ионные ракеты.
Идея использовать ядерную реакцию лежит на поверхности, поскольку известно, какое колоссальное количество энергии заключено в ядерном топливе: в килограмме урана -до 30 миллионов кВт.ч, а в водороде, используемом в реакциях термоядерного синтеза, - в восемь раз больше.
Об использовании водорода думать пока не приходится, поскольку на сегодняшний день мы умеем производить лишь неуправляемые реакции этого рода в печально знаменитых водородных бомбах. Во всех индустриальныхдержавах проводятся многочисленные исследования с целью овладения термоядерной реакцией, то есть контроля и управления ею, но прогресс в этой области идет медленно. Сейчас космонавты совершают полеты, буквально сидя на большой обыкновенной бомбе. Для создания столь же комфортабельных космических кораблей, оснащенных "водородной бомбой", предстоит еще немало потрудиться...
Зато процесс деления ядра урана уже приручен. И можно представить себе ракету, загруженную жидким водородом, который, пройдя через обычный ядерный реактор, будет выбрасываться назад при очень высокой температуре - следовательно, с очень большой скоростью. Конечно,
ется решить весьма непростые проблемы - например, как защитить экипаж от радиации. Но ядерные ракеты, возможно, имеют большое будущее, правда не близкое.
Возможно применение ионных двигателей, и ими уже пользуются. Они работают на ионизации материи. Иначе говоря, от каждого атома горючего надо оторвать по электрону. Теперь это уже не проблема. Полученные таким образом электрически заряженные ионы разгоняются электрическим полем до скоростей, значительно превосходящих те, что могут быть получены с применением химического топлива, - порядка 100 км/сек. Значит, ракету можно разогнать до значительно больших скоростей при хорошем КПД.
Сейчас такие "ионные ракеты" дают очень слабый первоначальный импульс, несопоставимый с той огромной силой, которая требуется, чтобы космический корабль преодолел земное притяжение. На сегодняшний день лишь один спутник, запущенный в Соединенных Штатах 4 февраля 1970 года, был снабжен двумя небольшими иойными ракетами. Они служат для корректировки его орбиты. Их сила тяги составляет всего 400 мГ! Но не думайте, что эта цифра так уж смехотворно мала: если одно и то же тело будет получать даже слабый импульс в течение нескольких месяцев или лет, то оно станет вполне действенным. Так, если на космический корабль весом в одну тонну в течение года будет воздействовать сила всего в 1 грамм, он достигнет скорости 300 м/сек и пройдет за это время 5 миллионов километров,
НАСА рассмотрела проект юпитерианского зонда, приводимого в движение ртутным ионным двигателем. Зонд будет нести около 400 кг ртути; энергию, необходимую для потребления этого
ва", будут давать солнечные батареи площадью 150 м^ и мощностью 14 кВт. Запуск намечен на апрель 1976 года, а в августе 1978 зонд должен будет достичь Юпитера.
Как видим, даже с применением такой передовой техники межпланетные полеты совершаются очень медленно. А мы знаем: чтобы навестить другие цивилизации, нам потребуется достичь окрестностей соседних звезд. Не забудем о масштабах межзвездных расстояний! Пусть через десятилетия мы сможем достичь Плутона за несколько недель. Но ведь свет от него к нам идет всего пять минут. А свет от ближайшей звезды - четыре года!
БОРЬБА СО ВРЕМЕНЕМ
Продолжительность космических странствий была и остается главным препятствием, с которым сталкивается человек, мечтая побывать во Вселенной. Видимо, есть только два способа "выиграть время"; либо увеличить скорость, либо замедлить жизнь.
Второй вариант еще несколько десятилетий назад вызывал у любителей научной фантастики улыбку. Но теперь, когда медики сперва открыли, потом научились использовать и, наконец, сделали общераспространенным замораживание, его можно рассматривать всерьез.
Как мы уже говорили, холод приостанавливает, но не убивает жизнь. Поэтому в принципе ничто не препятствует неограниченному продлению жизни в замороженном состоянии. Остаются, правда, технические проблемы - следует разработать методику замораживания человеческого тела на долгое время, но есть вполне реальные надежды, что они будут скоро решены.
Таким образом, вполне можно представить себе полет в космос полностью автоматических, как и теперь, кораблей с замороженным экипажем на борту, который будет реанимирован спустя долгие годы, при подлете к цели. Можно даже вообразить, что члены экипажа замораживаются по очереди, просыпаясь на несколько лет, то есть идет нечто подобное обычной корабельной вахте.
Артур С. Кларк впечатляюще изображает такое применение замораживания в своей книге "Космическая Одиссея 2001 года": экипаж космического корабля, отправленного для исследования окрестностей Сатурна, замораживается по очереди. В результате за годы путешествия космонавтов до цели экономятся тонны продуктов, а люди просыпаются свежими и бодрыми. По Кларку, постоянно бодрствуют на корабле только два человека и помощник-робот: их троих достаточно, чтобы обеспечить контроль за аппаратурой. Трое остальных "спят". Именно так, как нам представляется, можно было бы совершить пятнадцатилетний полет в два конца.
Факторы гуманитарного и психологического порядка делают этот способ замедления жизни на практике более затруднительным, чем в теории. Ведь он потребует от тех, кто отправится в путь, полного отречения от всех земных привязанностей, своих современников, своего "века". Но, может быть, все же найдутся желающие отправиться в такое замечательное странствие!
Чтобы уменьшить хотя бы субъективно время межзвездного путешествия, пригодится еще одно чисто физическое явление: релятивистское сокращение времени, известное под названием "Ланжевеновский парадокс космонавта".
