Маленькие рассказы о большом космосе
Шрифт:
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
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.