Книга: Угроза из космоса. Метеориты в истории человечества

Полет на антивеществе

Полет на антивеществе

Еще один почти фантастический проект состоит вот в чем. Про аннигиляционные двигатели разговоры ведутся уже давно. Но лишь недавно, уже в нынешнем веке, начали поступать известия о строительстве первого ракетного двигателя, работающего на антивеществе.

…С точки зрения американского инженера Стива Хау и его сотрудников, работающих в Институте перспективных исследований НАС А, в полете к Плутону нет никаких особых технических сложностей. Ведь самая дальняя планета Солнечной системы находится на расстоянии всего лишь 40 астрономических единиц. То есть всего лишь в сорок раз дальше, чем Земля от Солнца.

Группа Хау ныне планирует гораздо более дальний полет. Ученые намерены отправить исследовательский аппарат к так называемому облаку Оорта, отстоящему от Солнца еще в 6 раз дальше, чем орбита Плутона, а именно в 35 млрд км.

Чтобы добраться до этого облака, состоящего, по мнению астрономов, из комет и астероидных обломков, аппаратам «Пионеру-10», «Вояджер-1» и «Вояджер-2» понадобится еще несколько десятилетий. Ведь «Вояджер-11» спустя 25 лет после своего запуска пока пролетел всего лишь 77 а.е. из 250, отделяющих наше светило от облака Оорта.

Понятное дело, отправляться в столь дальнее путешествие на нынешних химических ракетах – дело довольно бесперспективное. Поэтому Хау и его сотрудники работают сегодня над созданием ракетных двигателей нового типа, работающих на… антиматерии!

«Мы пытаемся разработать методы для исследования наиболее удаленных областей Солнечной системы, – говорит Хау, – и в конечном итоге создать технологию, которая позволит осуществить и межзвездные экспедиции…»

При этом вместо постройки больших двигателей, работающих, например, на термоядерной энергии и, соответственно, больших и тяжелых космических аппаратов инженеры стремятся обойтись возможно более компактными, но скоростными аппаратами.

На первый взгляд такой корабль представляет собой еще один вариант солнечного парусника, неоднократно описанного фантастами. Он будет разгоняться под действием светового давления.

Однако парус этот будет площадью не в несколько квадратных километров, а всего лишь 5 м в диаметре. Во-вторых, он будет двигаться световыми потоками, которые выбрасываются из самого летательного аппарата при помощи реакции аннигиляции – то есть соединения атомов материи и антиматерии.

«Когда античастицы будут сталкиваться с поверхностью паруса, – поясняет Хау, – возникает тяга двоякого рода. Во-первых, крошечные взрывы антиматерии, конечно же, ударят по парусу. Во-вторых, при аннигиляции, что еще более существенно, возникнет взаимодействие между античастицами и тонким слоем урана-235, покрывающего поверхность паруса. При это произойдут миниатюрные реакции ядерного распада, которые дадут дополнительные потоки энергии».

Цель исследователей – создать аппарат, способный покрыть расстояние в 250 а.е. всего за 10 лет, или даже того быстрее. По предварительным расчетам он сможет за 4 месяца разогнаться до скорости 415 тыс. км/ч или до 116 км/с. Для сравнения, тот же «Вояджер-11» имеет ныне скорость чуть больше 17 км/с.

Конечно, на пути создания реального аппарата, приводимого в движение антиматерией, еще немало трудностей. Основная из них – проблема хранения античастиц. Ведь их невозможно хранить просто в топливном баке – они просто аннигилируют, едва коснувшись его стенок. Поэтому группа Хау ныне рассматривает два гипотетических способа длительного хранения антиматерии.

Один из них заключается в удержании антипротонов в контейнере с замороженным водородом. С помощью магнитного поля и низкой температуры античастицы, возможно, удастся удержать от столкновения со стенками контейнера все время полета.

Другой способ предполагает предварительный синтез из позитронов и антипротонов – этих зеркальных близнецов нормальных электронов и протонов – антиатомов антиводорода. «Ну а антиводород, – говорит Хау, – мы, возможно, сможет хранить в так называемой ловушке Иоффе, если нам удастся ее построить…»

Ловушка эта опять-таки представляет собой скопище силовых электромагнитных полей определенной формы – скажем, полого шара. Внутри него и будут храниться частицы антиматерии в виде этаких антиснежинок.

Допустим, однако, что проблема хранения так или иначе решена. Но ведь нужно еще иметь и что хранить? Откуда взять антиматерию?..

Пока ее синтез сопряжен с огромными трудностями. Даже в самых современных физических лабораториях – например, в европейском ЦЕРНе, близ Женевы, или в американской Национальной лаборатории имени Ферми в Батавии, штат Илл ионойс, – пока удается синтезировать лишь миллиардные доли грамма антиматерии. Таким образом, чтобы обеспечить запасами топлива даже самую экономичную энергетичесную установку, необходимо увеличить производительность синтеза в десятки тысяч раз.

Для этого прежде всего необходимо построить охлаждающее кольцо, внутри силовых линий которого получились бы и хранились антиатомы антиматерии.

Создание такого кольца обойдется по меньшей мере в 20 млн долларов. А такие суммы, согласитесь, на дороге не валяются.

Впрочем, Хау настроен оптимистично хотя бы потому, что антиматерия может быть использована не только в двигателях нового типа. С ее помощью можно будет улучшить диагностику раковых заболеваний, облегчить обнаружение опасных материалов в багаже авиапассажиров и судовых грузах… Словом, ей найдется немало применений не только в космосе, но и на Земле.

Интересен и вариант идеи Хау, который предлагают ученые Харьковского института радиофизики и электроники Украины.

«Мысль использовать паруса для передвижения в космосе не нова, – рассказал директор института, академик В. П. Шестопалов. – Однако обычно предполагается, что двигать корабль будет давление света, постоянно излучаемого нашим Солнцем. Но у такого аппарата есть существенные недостатки. Например, огромные, в сотни квадратных метров, площади парусов, необходимые для того, чтобы космический корабль развил нужную скорость.

Наша идея возникла в ходе исследования закономерностей рассеяния электромагнитных волн и дифракции их на различных объектах сложной формы. Найдены условия, при которых частота волны совпадает с собственной частотой тела, и в результате волна давит на его поверхность с силой в сотни и тысячи раз большей. Оказалось, что существуют резонансы, для которых длина волны соизмерима с размерами препятствия. Сравните: считаные сантиметры здесь или сотни метров полотнищ при старом варианте конструкции. Более того, такой СВЧ-парус обладал бы уникальным свойством – двигаться "против ветра" с таким же успехом, как и "по ветру"…»