Страница 54 из 57
Атомы — в космос!
Циолковский всю жизнь мечтал найти топливо, которое в малом объеме несло бы гигантскую энергию. Современное ракетное топливо, твердое и жидкое, еще далеко от идеала. Чтобы сообщить вторую или третью космические скорости, приходится «цеплять» к ракете целый состав. Ступени ракеты — цистерны топлива.
Но представьте космический корабль, в котором топливо не претендует на значительный объем. Сразу отпадет необходимость строить ракетные поезда. Корабли обойдутся без посадок на специальные спутники — базы для заправки. Итак, атомное топливо!
С «автографа» невидимых урановых лучей на фотопластинке начинается целая эпоха в науке. Сегодня еще не совсем укрощенный атом уже проник во многие области науки и техники: погнал по проводам высоковольтных линий электрический ток, провел сквозь льды могучий атомоход. Но вынести в Космос ракету пока еще не может… Мешает невидимая, но вполне реальная преграда — гамма-лучи.
Чтобы защитить человека от всепроникающего действия этих лучей, на атомных электростанциях строят многометровые стены из специальных бетонов. Циклопическая величина, не менее циклопический вес. Забрасывать тонны бетона в Космос, понятно, не годится. Даже со скидкой на ожидающую их невесомость…
Если бы не эти тонны, атомные ракеты уже летали бы.
Проекты же, конечно, существуют. По одному из них атомный звездолет состоит из нескольких отсеков. В носовой части — приборы управления и пассажирские помещения, в средней части — рабочее тело: водород, обладающий высокой теплопроводностью. Атомное сердце звездолета — реактор — в хвостовом отсеке. Резервуары с водородом и есть та самая «бетонная» стена, которая защитит пассажиров и экипаж от радиации. Тепло, полученное в реакторе, нагреет водород до высокой температуры. Огненная струя, выброшенная из сопла, пошлет корабль вперед.
Проект прост. Лишь осуществить его сложно: температура истекающего газа должна быть очень высокой. Для того чтобы так нагреть водород, температура в реакторе должна быть еще выше.
Есть и другие проекты…
Сегодня атомная ракета пока еще принадлежит фантастам, но им уже приходится делиться с теоретиками, конструкторами, космонавтами.
Изотопы просятся полетать
Изотопами в наше время никого не удивишь. Подумаешь, атомы как атомы! Только у одних больше нейтронов в ядре, у других меньше. А заряд одинаковый.
В школьных учебниках написано, что начиная с 83-й клетки таблицу Менделеева заполняют изотопы радиоактивных элементов, которые распадаются самопроизвольно. Сейчас сотни тысяч людей сталкиваются с ними ежедневно. В Москве открыт салон «Изотопы». Помнится, в каком-то кинофильме есть такой кадр: на фоне ультрасовременной витрины этого учреждения стоит старик в ушанке и валенках с калошами. Поучительное сопоставление. Сравните жидкостный ракетный двигатель с изотопным — контраст такой же.
От такого двигателя — ни огня, ни дыма. Реактивная тяга создается за счет выброса продуктов распада радиоактивных элементов: ядер атомов гелия — альфа-частиц, бета-частиц — электронов, гамма-излучения. Конечно, выгоднее всего альфа-частицы. Они массивны и, вылетая, толкают корабль почти в 10 тысяч раз сильнее, чем электроны. Отдача гамма-квантов Совсем ничтожна. Поэтому английские ученые Шорт и Себин выбрали в качестве «горючего» для своего космического корабля изотоп тория с атомным весом в 228 атомных единиц. При распаде он испускает альфа-частицы и обладает еще одним редчайшим достоинством: период его полураспада — 1,9 года, то есть только за этот срок израсходуется половина радиоактивного «топлива». Значит, именно на время полета поток излучения будет достаточно мощным и стабильным.
Если сделать из тория диск диаметром метров 12, то отдачи частиц, вылетающих с его поверхности, вполне хватит, чтобы разогнать ракету и доставить ее, скажем, на Марс. Неважно, что по сравнению с тягой жидкостных двигателей в сотни тысяч тонн граммы изотопной тяги кажутся насмешкой. Ведь работать такой двигатель может всю дорогу, а «старичок» быстро выдыхается. Да и скорость истечения у изотопного двигателя в 3–4 тысячи раз больше. Но чтобы ториевый диск работал, с ним нужно проделать небольшую операцию. Альфа-частицы, естественно, могут вылететь в любую сторону, а реактивная тяга вперед появится только в том случае, если в результате всех сложных (или простых), длительных (или мгновенных) — короче, любых процессов образуется направленный поток альфа-частиц, летящих назад. Это азбука механики. Поэтому с одной стороны ториевого диска надо «приклеить» бериллиевый поглотитель, в котором бесславно завязнут все разгулявшиеся альфа-частицы, вздумавшие вылететь вперед.
Конструкция изотопной ракеты несложна: кабина экипажа, поглотительный слой бериллия и ториевый источник. Налицо все признаки современного стиля: простота, легкость, надежность. Пожалуй, единственный недостаток — сама ракета взлететь с Земли не сможет. Придется обращаться за помощью к ветеранам — жидкостным двигателям. Они вытолкнут космическую ракету за сферу земного притяжения, а там уже изотопный двигатель сам станет «на ноги».
Небольшой вес и надежность делают незаменимыми изотопные двигатели для спутников. Они могут работать очень долго, им не страшна метеорная опасность: вырвет один кусок — будет работать остальная часть диска.
У изотопов в Космосе есть еще одна важная профессия — источники тока. Можно не сомневаться, что это только начало их трудовой деятельности в космическом пространстве.
Утраченные иллюзии
Увидят ли глаза землян таинственный мир загадочных звезд? Найдется ли двигатель, который позволит человеку когда-нибудь покинуть солнечную систему?
«Да», — говорят оптимисты. Неясно когда, но человек полетит к Проксиме Центавра. «Невозможное сегодня станет возможным завтра». Эту фразу К. Э. Циолковского хорошо помнят энтузиасты межзвездных маршрутов. И уже сегодня предлагают оригинальные идеи.
Громче других в разноголосице предложений звучит: «фотонная ракета», «фотонный корабль», «фотонный двигатель»… Что же скрывается за этими эффектными сочетаниями слов? Плодотворные идеи или?…
Любая ракета движется за счет «отдачи» реактивной струи, вырывающейся из сопла с большой скоростью. Фотонная ракета должна использовать отдачу мощного потока квантов электромагнитного излучения — фотонов, проще говоря — использовать отдачу… света. Ее главное достоинство — скорость истечения: 300 тысяч километров в секунду. Скорости выше в природе не бывает. При таком истечении фотонный корабль сам может разогнаться до скоростей околосветовых. Поэтому фотонная идея и мила многим сердцам. Ведь только при таких скоростях течение времени существенно замедляется и можно прожить «от Земли до звезды».
И вот одно предложение за другим. Например, получение фотонов от соединения электронов с их античастицами — позитронами: при этом все вещество превращается в гамма-излучение. Предлагается зажечь в корме корабля плазменную лампу: получать свет из материалов, раскаленных ядерной энергией до сотен тысяч градусов. На помощь призывают и саму термоядерную реакцию. Проекты сыплются как из рога изобилия. Пылкому воображению уже рисуются контуры фотонных кораблей.
Но тут на сцене появляется скептик.
— Ну, а если, — спрашивает он «фотонщиков», — вы действительно достигнете таких скоростей?
— О, мы увидим много интересного! Например, звезды в совершенно фантастическом виде. Желтые звезды за кормой будут краснеть по мере увеличения скорости (из-за эффекта Доплера яркие лучи сместятся в красную сторону спектра). Одни станут похожи на багровые фонарики, другие погаснут совсем. Зато прямо по курсу голубые превратятся в фиолетовые. Увидим и новые звезды — инфракрасные, невидные «покоящемуся» наблюдателю.