Сила термоядерная реакция это очень передовая технология. Для скептиков это будет вряд ли достижимо. Тем не менее, несмотря на этот трудный переход, ядерные реакции, питающие Солнце, могут найти применение в других областях. Наиболее очевидным является оружие: все мы знаем о разрушительной силе водородных бомб. Можно было бы реализовать и другой, несомненно, лучший вариант использования: космический корабль.
Концепция двигателя прямого синтеза, называемого прямым приводом сварки (или DFD), находится в стадии разработки в Принстонская лаборатория физики плазмы. Команда ученых и инженеров во главе с Д-р Сэмюэл Коэн , работает на своей второй версии. Разработчики надеются перейти к этапу испытаний в космосе и когда-нибудь сделать его основной двигательной установкой для космических кораблей, путешествующих по Солнечной системе. Тут уже есть особо интересная цель, имеющая несколько общих моментов с Землей: Титан. В нем есть потенциал для размещения форм жизни, и неслучайно миссии уже запланированы (одного, называемого "Стрекоза", я говорил вам некоторое время назад).
Подумайте только: с двигателем прямого термоядерного синтеза мы могли бы отправить туда зонд менее чем за два года. Об этом говорится в исследовании, проведенном физическим факультетом Технологического колледжа Нью-Йорка под руководством профессора Роман Кезерашвили в окружении двух ребят из Туринского политехнического института, Паоло Эйме e Марко Гаджери.
Слева направо: Марко Гаджери, доктор Самуэль Коэн, Паоло Эйме, профессор Роман Кезерашвили
Двигатель прямого термоядерного синтеза
Концепция двигателя холодного ядерного синтеза предполагает использование топлива с дейтерий и изотоп гелий-3 . Даже при относительно небольшом количестве чрезвычайно мощного топлива DFD может превзойти обычно используемые сегодня химические или электрические двигатели. Удельный импульс системы, который является мерой того, насколько эффективно двигатель использует топливо, оценивается как сопоставимый с наиболее эффективными электродвигателями, доступными в настоящее время. В общем, с крайними примерами: эффективный двигатель, как у ракеты, но с эффективностью электрической тяги.
Поехали на Титан!
Характеристики этого двигателя прямого термоядерного синтеза выглядят великолепно, но он все еще проходит испытания. Авторы статьи выбрали Титан: чтобы составить карту наилучшего пути к самому большому спутнику Сатурна, итальянская команда совместно с разработчиками DFD работала над PPPL, используя данные о производительности из тестового движка. Команда пересекла характеристики двигателя с другими данными (о выравнивании планет) и разработала два возможных пути для Титана. Тот, где применяется тяга двигателя только в начале и в конце поездки (TCT) и один, в котором тяга постоянна на время поездки.
При постоянной тяге двигатель прямого термоядерного синтеза сократит время полета до чуть менее 2 лет, в то время как профиль TCT даст общее время полета в 2,6 года для космического корабля гораздо большего размера, чем космический корабль. Cassini. Оба этих пути не требуют гравитационной помощи, которой регулярно пользуются космические корабли, путешествующие к внешним планетам. Кассини, последняя знаменитая миссия, посетившая систему Сатурна, заняла почти 7 лет.
Следует отметить одну важную вещь, - заявляет он. Марко Гаджери, один из авторов исследования, заключается в том, что окно, которое делает характеристики двигателя прямого термоядерного синтеза более эффективными, открывается примерно в 2046 году. У нас (намного) меньше 30 лет, чтобы улучшить и отрегулировать эту революцию в двигательной установке.
А когда-то там?
Другие проблемы возникнут, когда зонд двигателя прямого термоядерного синтеза DFD достигнет сатурнианской системы. Обойти вторую по величине планету Солнечной системы относительно легко. Перенести орбиты к его самому большому спутнику намного сложнее. Решение этой проблемы требует решения проблемы три тела , печально известная сложная задача орбитальной механики, включающая определение орбит трех разных орбитальных тел (то есть космического корабля, Сатурна и Титана).
Чтобы решить эту проблему, DFD может начать использовать еще одно из своих отличительных преимуществ: подавать прямую энергию в системы космического корабля. Двигатель прямого термоядерного синтеза - это не только источник энергии, но и источник тяги. Если он спроектирован правильно, он может обеспечить всю необходимую мощность космического корабля для длительных миссий и (простите за каламбур) для длительных миссий.
Например на Плутоне. Единственной в своем роде человеческой миссии New Horizons потребовалось 9 лет, чтобы достичь Плутона. Само собой разумеется, что двигатель прямого синтеза резко сократит время, необходимое для этого путешествия. И если бы он заработал в следующие 30 лет, он мог бы стать движущей силой для всех видов новых исследовательских миссий.
Больше информации: Исследование в pdf
