Термоядерный двигатель на антиматерии — что это?

Новости космоса становятся все жарче: НАСА собирается использовать антиматерию в космических кораблях будущего.

Реакции слияния ядер, инициированные пучками частиц антиматерии, могут начать приводить в движение сверхвысокоскоростные космические корабли, отправляемые в длительные путешествия, уже к середине этого века, обещают исследователи.

Корабли с термоядерными двигателями смогут добираться до Юпитера за 4 месяца, открывая таким образом путь к внешней Солнечной системе человеческим экспедициям, согласно отчету НАСА за 2010 г.

Чтобы сделать эту технологию доступной, ученым придется преодолеть немало препятствий — в частности связанных с получением и хранением антиматерии, но некоторые эксперты полагают, что она может быть готова уже к середине столетия.

Сила ядерного синтеза потрясает воображение

Топливо для такого корабля с термоядерными двигателями будет, вероятно, состоять из маленьких гранул, содержащих дейтерий и тритий — тяжелые изотопы водорода, которые содержат один или два нейтрона соответственно в своих ядрах. (В ядре обычного атома водорода нет ни одного нейтрона.)

Внутри каждой гранулы это топливо будет окружено другим веществом, возможно, ураном. Поток антипротонов — эквивалентов протона в антиматерии, обладающих электрическим зарядом, равным −1, а не +1, — будет направлен на эти гранулы.

Когда антипротоны будут соприкасаться с урановыми ядрами, они будут аннигилировать, создавая продукты высокоэнергетического распада, которые запустят реакции ядерного синтеза в топливе.

Такие реакции — к примеру слияние ядер дейтерия и трития, ведущее к образованию одного атома гелия-4 и одного нейтрона, — высвобождают огромное количество энергии, которую можно использовать для того, чтобы заставить космический корабль двигаться в нескольких разных направлениях.

«Энергия, выделяющаяся в ходе таких реакций, может быть использована для нагрева горючего или создания импульса при помощи магнитного удержания плазмы и магнитного сопла», — говорится в отчете за 2010 г., озаглавленном «Пределы современных технологий: революционные прорывы в исследовании космоса», который НАСА выпустило при поддержке The Tauri Group и ряда экспертов.

Основная идея заключается в следующем: в ходе проекта «Дедал» — исследования, проводившегося Британским межпланетным обществом в 1970-е гг., было предложено использование термоядерного ракетного двигателя для межзвездных космических кораблей. Однако тогда предполагалось, что слияние ядер, рассматриваемое в проекте «Дедал», должно быть инициировано пучками электронов, а не антипротонов.

И все же что-то нам еще мешает

Хотя ядерный синтез, запущенный при помощи пучков антипротонов, представляет собой весьма заманчивую технологию, все же ученым предстоит еще немало работы до претворения этих замыслов в жизнь.

Возможно, самым сложным станет получение антипротонов, которые могут быть созданы в ускорителях частиц, в достаточных количествах и хранение их достаточно долгое время, необходимое для совершения продолжительного путешествия.

Согласно отчету «Пределы современных технологий», на полет до Юпитера может потребоваться около 1,16 г антипротонов. Это, конечно, не очень пугающая цифра, но нужно принять во внимание, что в настоящее время производственные мощности позволяют получать лишь миллиардные доли грамма этого вещества.

Но все же объемы производимых антипротонов стремительно возрастают, и поэтому можно надеяться, что следующий крупный научный прорыв, связанный с космическими двигательными установками, случится еще до наступления 2060 г.