Термоядерный ракетный двигатель отправит США в глубокий космос

В качестве топлива Z-пинч двигателя планируется использовать дейтерий и литий-6, которые производят полезные побочные продукты (например, тритий), повышающие выход энергии. Охлаждать двигатель будет жидкость фтор-литий-бериллий (FLiBe), которая к тому же способна поглощать гамма-лучи и нейтроны. Параболическое магнитное сопло будет состоять из 8 колец сверхпроводящих магнитных катушек на основе иттрия. Они создают внутри сопла начальное магнитное поле и направляют в конденсаторы электрический ток, индуцированный в процессе расширения плазмы. Позже эта энергия будет использована для следующего импульса.

Термоядерная ракета

Проект Z-пинч корабля, разработанный в 2010 году, предполагает, что это будет аппарат длиной 125 м (в два раза длиннее МКС), поэтому собирать его придется на орбите.

Проект Z-пинч корабля, разработанный в 2010 году, предполагает, что это будет аппарат длиной 125 м (в два раза длиннее МКС), поэтому собирать его придется на орбит

Несущей конструкцией корабля будет центральная ферма с радиаторами, отводящими тепло от двигателей. На одном конце фермы будет расположен двигатель, а на другом - обитаемый отсек и спускаемый аппарат или друга полезная нагрузка.

Сопло двигателя будет иметь диаметр 13,6 м, его планируется изготовить из углеродного композита – в любом случае сопло радиации не боится, а от плазмы сопло защищает магнитное поле. Сложнее с конденсаторами, которые необходимо защитить от гамма-излучения и нейтронов. Их придется закрыть достаточно тяжелой радиационной защитой, которая одновременно будет защищать и экипаж, к тому же удаленный от активной зоны на безопасное расстояние с помощью длинной фермы.

Максимальная тяга Z-пинч корабля сравнима с традиционными ракетами, но перегрузка при ускорении такого крупного корабля будет совсем небольшой – менее 1 g, что обеспечит комфорт при многодневном разгоне и торможении.

При массе полезной нагрузки в 150 тонн, общая масса корабля составит почти 600 тыс. тонн. Это, ненамного больше МКС весом 400 тонн, однако возможности у Z-пинч корабля будут совсем другие: за 1,5 суток максимальной тяги двигателя Z-пинч корабль достигнет Марса через 90 дней. Если полная тяга продлится 8,7 суток, то до Марса можно будет добраться всего за 30 дней! При этом корабль за вдвое меньшее время полета доставит на 35-55% больше полезного груза, чем сравнимая химическая ракета.

В целом, США по силам собрать корабль с сухим весом около 390 тонн. Это сравнимо с МКС, а учитывая, что в США активно ведется разработка мощнейшей ракеты-носителя SLS, способной выводить на низкую околоземную орбиту до 130 тонн груза, сборка Z-пинч корабля - задача вполне решаемая.

Решить проблемы

В любом случае, до сборки пока далеко. Еще предстоит решить ряд сложных технических задач по созданию Z-пинч двигателя. С помощью установки Charger 1, ученые должны оценить безопасность и пригодность для использования в качестве топлива лития-6, эффективность работы МГД-генераторов, надежность магнитного сопла, антирадиационной защиты и т.д. Все это ученые планируют сделать в течение ближайших 11 лет. Надо отметить, что в НАСА параллельно работает множество программ по обеспечению полетов вглубь Солнечной системы: решаются проблемы сохранения здоровья экипажа межпланетного корабля, отрабатываются системы посадки, оборудование для работы на поверхности планет и астероидов и т.д. Таким образом, подготовка к освоению нашей звездной системы уже идет полным ходом.

Михаил Левкевич