Исследователи и ученые из Вашингтонского университета занимаются разработкой технологий и решений, которые могут лечь в основу конструкции космического корабля, который приводится в движение энергией, получаемой от реакции ядерного синтеза. Использование ядерного синтеза в качестве источника энергии позволит преодолеть множество трудностей и проблем, которые делают в настоящее время невозможными длительные полеты людей в открытый космос, среди которых можно выделить длительное время нахождения в пути, непомерные затраты на осуществление таких полетов и немалый риск для здоровья людей, находящихся долго в открытом космосе.

«У людей сейчас не получится забраться далеко в глубины космоса с помощью космических кораблей, оборудованных двигателями, использующими химическую энергию топлива. Именно поэтому люди сейчас ограничены в своих исследованиях пространством неподалеку от Земли» – рассказывает Джон Сло (John Slough), профессор аэронавтики и астронавтики из Вашингтонского университета, – «Своей работой мы надеемся дать людям в руки очень мощный источник энергии, который, в конечном счете, может сделать обыденной вещью межпланетные космические перелеты».

Проект, над которым работает команда из Вашингтонского университета, финансируется в рамках программы НАСА Innovative Advanced Concepts Program. На симпозиуме в прошлом месяце представители компании MSNW, президентом которой является профессор Джон Сло, представили теоретические обоснования возможности реализации полета на Марс с использованием энергии ядерного синтеза.

Эти теоретические обоснования являются не просто математическими выкладками и догадками, они подкреплены результатами компьютерных моделирований и результатами первых проведенных экспериментов.

В настоящее время по оценкам специалистов НАСА путешествие человека на Марс и обратно, если будут использованы имеющиеся технологии, займет не меньше четырех лет времени. А сам космический корабль, запас топлива и его запуск обойдутся по предварительным оценкам крайне дорого, порядка 12 миллиардов долларов!

Поэтому, для того, чтобы начать осваивать космические просторы Солнечной системы, потребуются новые космические корабли, оснащенные принципиально новыми мощными источниками энергии. Понимая, что время, когда проблема освоения дальнего космоса встанет достаточно остро, когда-нибудь наступит, агентство НАСА и начало реализацию исследовательскую программу Innovative Advanced Concepts Program, на первом этапе которой из 700 предложений были отобраны 15 проектов для продолжения работы над ними.

Рис. 1.

Команда профессора Джона Сло опубликовала свои расчеты, демонстрирующие возможность совершать 30– и 90-дневные полеты к Марсу с помощью космического корабля, двигающегося за счет энергии ядерного синтеза. Согласно этим расчетам такой перелет за счет малой длительности будет достаточно практичен и гораздо менее дорогостоящ, нежели чем полеты на ракетах с химическим топливом.

В настоящее время ученые собираются реализовать все свои теоретические наработки в виде лабораторных экспериментов и испытаний, которые, в свою очередь, будут объединены позже в виде единой экспериментальной энергетической установки, которая будет работать за счет реакции ядерного синтеза.

Реакция ядерного синтеза будет инициироваться, когда сгусток плазмы, возбужденной особым способом и обладающий собственным магнитным полем, будет сжат до огромного давления за счет воздействия сильного внешнего магнитного поля. Следует заметить, что эта технология была успешно опробована учеными на экспериментальной лабораторной установке, что подтвердило ее работоспособность.

Реакция ядерного синтеза выделяет огромное количество энергии, которого достаточно для того, чтобы привести в движение космический корабль и разогнать его до высокой скорости. Ядерное топливо, объемом, равным объему маленькой песчинки, имеет энергетический потенциал, равный энергетическому потенциалу 5 литров ракетного химического топлива.

Двигательная система, разработанная командой профессора Джона Сло, работает следующим образом – в начале цикла в камере двигателя создается сгусток возбужденной плазмы, вокруг которого располагаются кольца из мягкого металла, лития. Под воздействием внешнего магнитного поля эти кольца создают вокруг плазмы почти цельную оболочку, заставляя ее сжиматься все сильней и сильней, до того момента, пока не «зажжется» реакция ядерного синтеза. Эта реакция продержится в активном состоянии всего несколько микросекунд времени, но энергии, выделившейся за все это время, будет более чем достаточно для того, чтобы испарить и превратить в высокотемпературную и высокоэнергетическую плазму металлическую оболочку. Этот перегретый материал, находящийся под огромным давлением и удерживаемый магнитным полем, устремляется наружу, двигая космический корабль вперед.

Такие циклы повторяются с периодичностью один раз в минуту или около того, обеспечивая почти постоянную тягу, способную разогнать корабль до высокой скорости.

В настоящее время ученые работают над технологией сжатия плазмы до того момента, когда начнется реакция ядерного синтеза. Первые тестовые испытания экспериментальной установки профессор Джон Сло планирует провести к концу этого лета.

На специализированном канале сервиса YouTube можно ознакомиться с рядом видеороликов, демонстрирующих результаты математического моделирования, проведенного учеными, и принципы работы космического двигателя на основе ядерного синтеза.