Заманчивый, но неосуществимый проект

Рассмотрим возможности использования ядерной ракеты, тяга которой должна создаваться за счет осколков ядер, образующихся в ходе цепной реакции деления и выбрасываемых затем упорядоченной струей из сопла. Скорость таких частиц в момент деления составляет десятки тысяч километров в секунду, а количество делящегося материала может исчисляться килограммами. Казалось бы, это и есть путь к окончательному решению проблемы межзвездного полета!

Однако этот заманчивый проект сразу же наталкивается на препятствия. Дело в том, что при распаде ядер всего лишь 1 г урана-235 выделяется количество тепла, соответствующее мощности в 100 млн. л. с. Поэтому тепловая мощность двигателя ядерной ракеты достигнет многих миллиардов лошадиных сил, что сравнимо с атомным взрывом в камере сгорания. Конечно, это привело бы к мгновенному испарению камеры под действием ударов осколков, образующихся при цепном процессе деления. Вот почему появились публикации¹ о необходимости балластирования атомного взрыва в камере. При этом для мощных ракет предлагался импульсный ядерный двигатель, в камере которого каждую секунду происходит по атомному взрыву, эквивалентному по мощности примерно десятитонной тротиловой бомбе, заключенной в капсулю, заполненную водой.

¹ Т. P.Cotter. «Aero Space Engineering», 1959, vol. 18, № 2, p. 50--53; J. Grey. «Astronautics», 1959, vol. 4, № 10, p. 23-25, 110, 112.

Выделяющееся при взрыве тепло испаряет и разлагает воду, истекающий пар обеспечивает создание тяги. Таким образом, скорость истечения рабочего тела обусловливается не скоростью осколков ядер, образовавшихся в ходе цепной реакции, а температурой и характером жидкости, окружающей бомбу. Естественно, что истечение будет осуществляться с относительно небольшими скоростями. Не говоря уже об огромных технических трудностях, стоящих на пути создания такого двигателя, ясно, что «звездные» скорости движения с его помощью не могут быть обеспечены.

Но нельзя ли все же сделать так, чтобы почти вся энергия взрыва шла на выброс ядерных частиц из сопла ракеты и лишь ничтожная доля энергии осколков превращалась в тепло? Иначе говоря, добиться того, чтобы двигатель работал в точности противоположно реактору атомной электростанции, где как раз необходимо максимально использовать выделяющееся тепло. Для этого прежде всего горючее должно находиться в газообразном состоянии, при котором осколки ядер медленнее рассеивают свою энергию в тепло. Далее необходимо изолировать осколки от стенок камеры ракеты, например, обеспечив так называемую магнитную защиту, подобную той, которая теперь используется в установках для изучения плазменных шнуров, создаваемых с помощью электрического разряда. Наконец, нужно обеспечить направленный выброс из ракеты ядерных осколков. Эта задача облегчается тем, что осколки при своем образовании очень сильно ионизированы и, значит, ими можно управлять с помощью электрического поля. Но, поскольку ядерные осколки образуются с очень большими скоростями, управление их движением потребует полей огромной силы. Ракету с таким «простейшим» ядерным двигателем пока практически создать невозможно, и поэтому ее называют псевдоракетой.

Однако, как мы уже отмечали, и при очень малой постоянной тяге звездолет с течением времени мог бы набрать значительную скорость. Для создания тяги в несколько килограммов достаточно ежесекундного деления ничтожного количества ядерного горючего; выделяющееся при этом тепло будет таким, что при специальном охлаждении стенки камеры смогут устоять.

Использование множества таких двигателей малой тяги в виде пчелиных сот и позволило бы создать тягу в несколько килограммов. Но реакция деления начнется лишь в тот момент, когда масса делящегося вещества достигнет определенной (критической) величины в объеме с небольшой площадью поверхности, что при сотовой конструкции, по-видимому, невозможно.

Итак, использование частиц, образующихся в результате деления ядерного горючего, без каких-либо дополнительных мероприятий, пока еще не может обеспечить даже очень медленного разгона галактического корабля.

Оценивая возможности других известных схем ракетных двигателей, приходится признать, что, пожалуй, только две из них могли бы обеспечить в будущем скорости, необходимые для полета к звездам в приемлемые сроки, если другие особенности каждой из этих схем не помешают решению такой задачи. Это — электротермические двигатели, создающие тягу за счет отбрасывания разогнанной в ускорителях плазмы, и квантовые ракеты, в которых рабочее тело — поток электромагнитных волн.