Галактика

Глава 12: Космический корабль.

от 21.06.2008.

В бункере 12 сегодня было многолюдно, на пути к рабочим месту мне встретилось целых три человека. Ещё бы, до испытаний ионника осталось 15 минут. Вся информация об испытаниях проходивших в двух километрах от нас, передавалась на дисплеи компьютеров через специально протянутое незадолго оптоволокно. Это был первый двигатель на чистых ионах в истории. Принцип ранее тестировался, и примерные выкладки были известны, но более точных данных не было. Конструкция была весьма сложна, из-за постоянного притока электронов извне, ионы создавали слишком большой положительный потенциал. И постоянно норовили рекомбинировать, а значит сильно нагреться, по сути, они и рекомбинировали потихоньку постоянно с момента производства. И бак приходилось охлаждать, что было не просто в связи с его крайне низкой теплопроводностью. Поскольку только внешняя стенка бака была сделана из титана перетянутого сеткой из наноуглеродных нитей для прочности, чтобы не разорвало. Под титаном располагалась зона 5 сантиметровой толщины заполненная гелием, а под гелием около 3 миллиметров полиэтилена со сверх высоким сопротивлением. Таким образом, двойной слой гелия и полиэтилена почти полностью не позволяли осуществлять извне приток электронов. Полиэтилен, чтобы поддержать примерно одинаковую толщину в разных участках бака удерживался на расстоянии в 5см от титанового слоя за счёт столбиков из искусственных поляризованных веществ, почти не пропускающих в одном из направлений электроны.

Собственно это и было основной причиной того, почему те шесть оборонительных космических станции выводились на орбиту на больших тяжёлых старинных химических ракетах, а не по новой технологии. На практике ионный двигатель так и не удалось собрать вовремя. Кроме того, двигатель был просто ужасен для озонового слоя, потому что после рекомбинации, температура рабочего тела на выходе составляла 8-15 тысяч кельвин. И как следствие вырабатывалось море окиси азота разрушающего озоновый слой. Но всё же в данном образце отрабатывался метод создания импульса за счёт собственного, холодного расширения ионов под очень большим давлением в 300 атмосфер.

Наконец последние приготовления были выполнены, и начался отсчёт. В принципе персонал даже не удалялся на безопасное расстояние. Ионы постоянно рекомбинировали грелись, разрушали оболочку хранения, что приводило к резкому увеличению притока электронов экспоненциальному ускорению реакцию, и взрыву по мощности превосходившему любую химическую взрывчатку на планете. По сути ионный бак с запасом топлива в 10 килограмм 90% ионизированного водорода, представлял из себя бомбу мощностью около 5 тонн тротила, которая взрывалась каждый раз, когда электроны находили слишком доступный путь к ионам, например при прорыве оболочки. Это была ещё одна причина, почему двигатель до сих пор не запустили в производство, он был крайне опасен. И все без исключения предыдущие более менее масштабные испытания, где было задействовано более 100 грамм ионов заканчивались мощным взрывом.

Я отдал команду старт. Кто-то там недалеко от лаборатории нажал на кнопку и двигатель заработал, потекли первые данные. Холодные ионы засчёт силы собственного давления разгонялись в расширяющейся трубке длинной пять метров до скорости 20 километров в секунду, после чего их плотность падала в несколько раз и трубка входила в резко расширяющуюся вытянутую на 1 метр камеру нагрева диаметром пол метра, в камеру нагрева уже подавались электроны, и там происходила рекомбинация, причём рабочее тело достигало фантастических температур порядка 30 тысяч кельвин. Что грозило расплавлением всей конструкции в течении максимум 30 секунд. В конце так и произошло, на 28 секунде камера рванула, но к счастью ионное топливо весом в 10 кг было почти полностью выработано и взрыв лишь разрушил установку, разбрызгав расплавленный вольфрам по стенкам лаборатории. С той стороны экрана моего компьютера из центра управления экспериментом раздалось.

–Круто.

–Кстати, в этот раз нам удалось, 28 секунд абсолютный непобиваемый рекорд.

–В принципе неплохо, мы доказали, что хоть не долго, но это в принципе может реально на самом деле работать.

–Каков импульс?

–Да, первый сектор около 20 засчёт ионов, на выходе всего 49. 49 километров в секунду, по сравнению с любой химической ракетой просто мечта.

–Не густо.

–Да теоретический предел 150 при трёх принципной модели, но здесь модель двойная, и… Давление ионов было не самым большим.

–300 атмосфер куда уж.

–Всё же если бы оно было 1000, и длинна трубки 10 метров.

–Если бы это был ускоритель частиц, и энергии неограниченно… При 350 атмосферах и выше, гелий начинает пропускать электроны. Давление враг конструкции.

–Я вот думаю, процент ионов придётся снизить до 15-20%. Ниже потенциал, давление 250 атмосфер, тогда и температура в камере нагрева будет не 30, а 5-9.

–Не надо давление снижать, просто подаём в камеру нагрева водород и всё, температура ниже.

–Не катит, он же будет не разогнанный, получим обычный двигатель на рекомбинации, его потолок реализации 30 километров в секунду, что связано с температурой.

–До предела увеличить диаметр камеры нагрева и подавать на стенки охладитель. Камера диаметром 4-5 метров выдержит и тридцать и сорок тысяч в центре без малейших проблем.

–Известный путь.

–В принципе этого удельного импульса хватит для создания многоразового космического корабля. С земли летать на маленьких корабликах по типу шаттла с удельным импульсом 25-30. А там уже в космосе собирать большие.

–Всё равно жопа, мягко скажем, озоновый слой моментально в… Температура на выходе из сопла при любом раскладе выше 1500, мягко скажем. Не двигатель, а сплошной водопад окиси азота.

–Да в 10 раз выше.

–Может всё же вернёмся к ионному разгону, осуществляем ионный разгон, потом размешиваем простым водородом в пропорции 1 к 10, 5 километров в секунду мы всё равно выиграем. Ну может быть 3 или 4. Потом рекомбинация, температура в камере тысяч 12. На выходе тысячи две, если хорошенько до расширить, или даже размешать не в 1 к 10, а до 1 к 15. Температура на выходе скажем 1400. Давление повыше сделаем, атмосфер 100 в камере. Остудим.

–И итог?

–Многоразовый, абсолютно безопасный для экологии космический корабль с удельным импульсом движка 12-16 километров в секунду, вполне нормально.

Я отсоединился от этой лаборатории, пусть спорят. В принципе по моим планам ионный движок надо использовать в космосе и при посадках на планеты земного типа кроме земли. А для старта с земли, чтобы сберечь экологию, используем другой принцип. Я перешёл к другой лаборатории.

Здесь под куполом летал небольшой кораблик на электроракетном двигателе с удельным импульсом тяги 70 километров в секунду. Электричество подавалось через резонанс электромагнитных полей, с КПД 30% на расстояние в 150 метров, без проводов, посредством направленной электромагнитной волны. Всё что требовалось от кораблика быть в зоне поражения электромагнитной пушки, и он получал от неё необходимое для полёта электричество.

–Ну, какие успехи?

–150 метров как видите без проблем, главное уменьшить рассеяние, в принципе, чем дальше, тем ниже КПД. Но думаю километра на два 10% КПД выдержать можно.

–И нано коденсатор?

–Новые сверх тонкие пластинки конденсатора в 10 нано метров в принципе держат, искры нет, хотя они и тонки. Хватает на 3 секунды полёта, при массе в 0,5% от всей массы аппарата. Но этого достаточно, чтобы в случае аварии, и срыва передачи энергии, можно было включить иные двигатели.

–Масса электроракетного двигателя?

–Ну с рабочим телом и всеми системами приёма электричества 8% массы корабля.

–Когда будет готов тесла-6?

–Три месяца, но вы же понимаете его КПД 1%, на расстоянии 10 километров, этого совершенно недостаточно. И потом электроракетный двигатель и так потребляет море энергии, море. Сделать большой корабль, способный взлететь хотя бы километров на сорок над землёй, это же 1000 гиговатт на 2 минуты, все электростанции земли. И КПД будет тем ниже, чем дальше, а там ещё ионосфера.

–Хорошо, продолжайте работать.

На самом деле, чтобы это практически использовать надо было все 3000 гиговатт и на три минуты. И КПД должен был быть не 1%, а минимум 15%, а дальность передачи должна составлять километров 100. Потому что лишь на такой высоте можно без последствий для озона включить ионно рекомбинативные двигатели. Отчасти это расстояние можно было сократить, поместив передатчик на высоту пару километров или выше. Меня волновал и вопрос, а можно ли сделать промежуточную станцию, такой корабль, который будет взлетать на высоту километров сорок, с задачей поступенчатой передачи тока, или передатчик будет слишком большим и тяжёлым? Правда с накоплением энергии таких уж проблем не было как могло показаться. Вовсе не обязательно было на момент пуска корабля забирать всё электричество всех электростанций земли, чтобы обеспечить мощность хотя бы 2000 гигаватт. Можно было построить где-нибудь на космодроме под землёй большой большой криогенный нано конденсатор, и долго долго (где-то сутки или трое) заряжать его, специально построенным для этой цели где-нибудь в сторонке, но не далеко, термоядерным реактором. Это так в теории, как достичь дешёвого космоса, чтобы не тратя море антиматерии, не уничтожая напрочь озоновый слои и экологию. Не расходуя на это все ресурсы земли до последней капли и не захламляя орбиту космическим мусором.

На мой взгляд, это было вполне реально, дорого, но осуществимо и в ближайшие двадцать лет. Эти, в общем-то более простые технологии, чем например антивещество могли бы открыть человечеству путь если не в дальний космос, то хотя бы к Луне и главное к Марсу. Хотя не стоит забывать и про то, что многочисленные спутники планет гигантов имеет в совокупности больше разнообразных ресурсов чем Марс.

Могли пригодится и Венера с Меркурием, Меркурий из-за близости к солнцу, крайне тонкой литосферы и крайне низких температур ночью. Если не удастся вовремя сделать термоядерный такамак, или эксплуатация такамаков будет слишком дорога, например из-за того, что они будут выделять много радиации, или слишком быстро будут активизироваться стенки, или просто не удастся их создать вовсе. А термоядерные мини бомбы взрываемые лазерами, для электростанций также окажутся слишком дорогими из-за самих лазеров например и по другим причинам. То тогда Меркурий мог бы стать лет через 50 например центром производства антивещества, если оно вдруг понадобится в больших количествах, для межзвёздных перелётов. Ведь ионное топливо и солнечные паруса не могли разогнать корабль до скоростей выше 200-300 километров в секунду, даже если конструкция будет многоступенчатой, для этого однозначно необходимо антивещество. Кроме того, антивещество является и лучшим оружием из всех, потому что позволяет сделать из боеприпаса на борту космического корабля, размером с пулю, грозную термоядерную бомбу мощностью 100 или даже 1000 тонн тротила.

Что касается Венеры, то уже сегодня в отделах теоретических исследований велись расчёты на тему, что нужно для того, чтобы подвергнуть Венеру терраморфингу, и сделать пригодной для жизни. Даже если там будет гораздо жарче, чем на земле. В принципе Венера в некотором смысле более привлекательна, чем марс, поскольку она находится на удобном расстоянии от солнца и одновременно имеет большую массу чем Марс. И следовательно газы её атмосферы не смогут улетучится в космос, как это случилось с Марсом. На Марсе можно жить, но только в абисферах, специальных герметичных куполах или постройках. На Венере можно было бы жить и так, вырастить леса, ходить в плавках по пляжу около океана. Там есть все необходимые для жизни и развития химические элементы, что и на земле. Примерно в той же пропорции, просто сейчас они находятся в атмосфере, создают жуткий парниковый эффект и давление в 90 атмосфер. Если бы удалось, например с помощью деятельности специально выведенных в земных лабораториях, очень живучих бактерий связать эти элементы, и опустить их, превратив в грунт. Поймать какой-нибудь астероид летящий по удобной траектории, и пригнать его на орбиту Венеры, чтобы он в течении нескольких тысяч, или даже миллионов лет раскрутил её. То со временем, Венеру можно будет сделать гораздо более пригодной для жизни. Причём она станет более пригодной, не резко в один день, а постепенно. И наибольшие изменения можно будет провести в крайне короткий промежуток времени за 100-200 лет. Активно сея бактерии убрать из атмосферы всё что можно, сократив давление с 90 до 5-10 земных атмосфер. Снизить во много раз парниковый эффект, а следовательно и температуру днём с +450 по цельсио, до + 50-110. И после этого Венера уже станет пригодной для жизни. Тем более, что после того как температура снизится до +50-110, можно будет выселить на её поверхность многие виды бактерий и растений, которые быстро окончательно приведут её в порядок. На возможность и реальность этого плана указывает сравнение доисторической земли с Венерой. Три с половиной миллиарда лет назад давление атмосферы нашей планеты составляло 40 нынешних, а состав был почти идентичен с Венерой. Но в отличии от Венеры, земля сравнительно быстро вращалась, давление было всё же вдвое ниже, мы находились на 40 миллионов дальше от солнца, а значит получаем ровно в два раза меньше тепла, чем Венера. И температура на поверхности земли была 50-70 градусов по цельсио, в таких условиях легко образовался океан, и из-за того, что вода имеет максимальную плотность при 4 градусах, нижние слои океана были существенно холоднее +60 по цельсио. Всё это обусловило появление жизни, в то время как у аналогичной земле Венеры не было воды, и она не вращалась, условия были теми же, но на порядок хуже, и жизнь не зародилась. И хорошо, потому что если бы она зародилась, бактерии Венеры быстрее бы преобразовали эту планету, потому что она меньше и теплее, не за 3,5 милиларда лет, а за 2, и сложная жизнь вышла бы на сушу на Венере не 600 миллионов лет назад а 1,5 миллиарда. И первые Венерианские разумные колонизаторы высадились бы на земле из своих космических кораблей ещё пол миллиарда лет назад, такое вполне возможно, и всё сложилось бы по-другому. Таким образом Венера в нашей солнечной системе является не родившимся меньшим братиком земли, чего сказать о марсе нельзя. Следовательно Венера является наиболее привлекательной зоной для колонизации в Солнечной системе, тем более она находится не далеко, и если когда-нибудь в межзвёздный перелёт, чтобы основать далёкие колонии, отправятся только считанные единицы из людей. То на Венеру, как и на Марс смогут переселится все желающие, но на Марсе пришлось бы жить под куполами, и никогда человек не смог бы жить на его поверхности без серьёзных генетических изменений или специальных устройств, а на Венере жить будет примерно также как в любом жарком влажном районе земли. Хотя на то чтобы придать Венере импульс, и раскрутить её, даже очень большому астероиду понадобится много времени. И всё это будет очень сложно и дорого.

Но меня уже сейчас более всего волновал такой вид ресурсов как металлы, особенно типа титана или вольфрама с иридием и молибденом. Но титана вроде бы в избытке и в земной коре, а вот про остальное я бы не сказал. Металлы, особенно тугоплавкие жизненно необходимы для создания космического флота, и в отличие от энергии, которой в нашей звёздной системе кол-во в некотором смысле бесконечное, металлы ресурс весьма ограниченный.

В любом случае для космоса сегодня, требовалось как можно быстрее освоить иной от химического принцип работы двигателя, способный выжать до 20 километров в секунду Iуд. При удельной мощности 12 ньютон на килограмм и выше.