В фантастических рассказах о контактах с внеземными цивилизациями возникает проблема: какая двигательная установка могла бы позволить преодолеть огромные расстояния между звездами? Это невозможно сделать с помощью обычных ракет, подобных тем, которые используются для полетов на Луну или Марс. Выдвинуто множество более или менее умозрительных идей по этому поводу — одна из них — "коллектор Буссарда" или ПВРД (прямоточный воздушно-реактивный двигатель). Он включает в себя захват протонов в межзвездном пространстве, а затем их использование в качестве топлива для термоядерного реактора.
Питер Шаттшнайдер, физик и писатель-фантаст, теперь более подробно проанализировал эту концепцию вместе со своим коллегой Альбертом Джексоном из США. Результат, к сожалению, разочаровывает любителей межзвездных путешествий: двигатель не может работать так, как его придумал в 1960 году изобретатель этой двигательной установки Роберт Бассар. Анализ опубликован в научном журнале Acta Astronautica.
Проблема в размере
В чем заключалась изначальная концепция? В межзвездном пространстве находится сильно разбавленный газ, в основном водород — около одного атома на кубический сантиметр. Если бы вы собирали водород перед космическим кораблем, как в магнитной воронке, с помощью огромных магнитных полей, вы могли бы использовать его для запуска термоядерного реактора и ускорения космического корабля. В 1960 году Роберт Буссар опубликовал об этом научную статью. Девять лет спустя такое магнитное поле было впервые описано теоретически. С тех пор эта идея не только взбудоражила поклонников научной фантастики, но и вызвала большой интерес в техническом и научном астронавтическом сообществе.
Полвека спустя Питер Шаттшнайдер и Альберт Джексон более внимательно изучили уравнения. Программное обеспечение, разработанное в Венском техническом университете в рамках исследовательского проекта по расчету электромагнитных полей в электронной микроскопии, неожиданно оказалось чрезвычайно полезным: физики смогли с его помощью показать, что основной принцип магнитного захвата частиц действительно работает. Частицы могут быть собраны в предлагаемом магнитном поле и направлены в термоядерный реактор. Таким образом можно добиться значительного ускорения — вплоть до релятивистских скоростей.
Однако, когда были подсчитаны размеры магнитной воронки, надежды на посещение наших галактических соседей быстро угасают. Чтобы достичь тяги в 10 миллионов ньютонов, что эквивалентно удвоенной силе основного двигателя космического корабля "Шаттл", воронка должна иметь диаметр почти 4000 километров. Технически развитая цивилизация могла бы построить что-то подобное, но реальная проблема заключается в необходимой длине магнитных полей: длина воронки должна быть около 150 миллионов километров — это расстояние между Солнцем и Землей.
Таким образом, после полувека надежды на межзвездные путешествия в далеком будущем теперь очевидно, что прямоточный воздушно-реактивный двигатель, хотя и интересная идея, останется лишь частью научной фантастики. Если мы хотим однажды посетить наших космических соседей, нам придется придумать что-то другое.
