К звездам - на "бесконечной" антиматерии. Новые детали смелой идеи
Разработчики VARIES планируют использовать для этого мощный лазерный луч, "ломающий" вакуум и вызывающий его поляризацию, т.е. образование пары электрон/позитрон. Для этого требуется создать мощнейшее электрическое поле, за короткое время существования позитрона "выхватить" его и направить в хранилище или непосредственно в ракетный двигатель.
Разумеется, для создания мощнейшего электрического поля требуется энергия. Излучать энергию планируется с помощью сверхкороткого (одна квинтиллионная доля секунды) лазерного импульса, благо прогресс в этой области идет семимильными шагами. В частности, совсем недавно в лаборатории NIF получен импульс мощностью 500 трлн. тераватт и длительностью 23 миллиардных долей секунды. Проблема хранения антиматерии теоретически тоже решаема: сегодня физики уже умеют удерживать ее в течение 1000 секунд в специальных магнитных бутылках.
Мощные лазеры на свободных электронах с помощью сверхкоротких импульсов добудут антиматерию непосредственно из вакуума
Также существует проблема производства энергии, необходимой для генерации мощных лазерных импульсов. Дело в том, что производство антиматерии из вакуума подчиняется законам сохранения энергии и требует столько же энергозатрат, сколько даст последующая аннигиляция. Разработчики VARIES видят два пути решения этой проблемы. Первый предполагает использование больших солнечных панелей и лазерного излучателя, который даст необходимый избыток энергии и позволит накопить топливо при старте из Солнечной системы. На разгон и торможение VARIES будет использовать запасы антиматерии, сгенерированные в процессе кружения вокруг нашего Солнца. После достижения главной цели, Проксимы Центавра, зонд будет изучать чужую звездную систем, одновременно с помощью солнечных панелей вырабатывая энергию для лазеров и накапливая антиматерию на обратную дорогу. Схема эта довольно сложна в реализации, поскольку зонду потребуется "тащить" на себе тяжелые панели и надеяться, что у Проксимы Центавра они все еще будут работать.
Более надежным выглядит идея предварительного накопления антивещества на борту VARIES еще в пределах Солнечной системы, где энергию кораблю будут поставлять с Земли микроволнами, лазером или с помощью сбрасываемых солнечных панелей. Накопив достаточный запас антивещества, VARIES стартует к чужой звезде, перейдя с внешнего питания на свои запасы топлива. Данная схема позволяет реализовать как "полноценный", так и "половинчатый" полет с разворотом на полпути к звезде, однако накопление и длительное хранение большого количества антивещества пока остается очень сложной технической проблемой.
Двигатель реален?
Антивещество обладает максимально возможной плотностью энергии (90 МДж/мкг) и идеально подходит для межзвездных миссий, поскольку ничтожное количество топлива выделяет гигантское количество энергии.
Однако чрезмерная плотность энергии одновременно является и серьезной проблемой. Аннигиляция одного грамма материи сравнима с взрывом мощной ядерной бомбы – совладать с такой энергией и превратить ее в реактивную тягу, мягко говоря, непросто.
В двигателе VARIES генерация антиматерии из вакуума производится с помощью сверхкоротких импульсов лазера на свободных электронах (который сейчас как раз разрабатывается Пентагоном для военных целей). Антиматерия поступает в магнитные бутылки – "топливные баки" зонда. Для создания тяги антиматерия направляется в сопла двигателя с помощью мощных сверхпроводящих магнитов, работающих при температуре -173 градуса Цельсия. Самые "упрямые" частицы и гамма-лучи, преодолевшие магнитное поле, будут улавливаться специальным антирадиационным щитом, скорее всего, вольфрамовым. Генерация антиматерии, ее хранение и создание реактивной тяги являются самыми сложными техническими задачами. К счастью, решить их возможно – никакие законы физики этому не противоречат.
С энергией для лазеров и магнитов серьезных технологических проблем и вовсе нет. По расчетам ученых, для получения 10 кг антипротонов в течение 1 года при расстоянии 1 астрономическая единица от звезды (расстояние от Земли до Солнца) потребуется лишь 2088 кв. км солнечных панелей. То есть даже при очень низкой эффективности преобразования солнечного света в электричество (около 0,01%) понадобится солнечная панель около 45х45 км. На первый взгляд это много, однако при использовании надувных конструкций создание такой панели осуществимо и при современных технологиях.
Правда, открытым остается все тот же вопрос долговечности панелей, которым придется не менее 50 лет мчаться сквозь космос с гигантской скоростью.
Пока сами инициаторы проекта затрудняются определить полезную нагрузку и срок путешествия своего космического зонда. Слишком много технологических барьеров предстоит преодолеть. Однако весьма отрадно, что эти барьеры не выглядят фантастикой, как полет на Луну во времена Римской империи. Сегодня ученые видят реальные пути для реализации амбициозной идеи межзвездного полета. Возможно, именно корабль VARIES кардинально расширит горизонт человечества и откроет совершенно новую страницу в истории нашей цивилизации.
Михаил Левкевич