Sunday Science: разработаны все элементы термоядерной космической ракеты

Исследователи Университета Вашингтона утверждают, что разработали все элементы для создания полноценной ракетной системы на термоядерном синтезе, которая способна доставлять астронавтов до Марса всего за 1 месяц! Осталось только из всех элементов собрать эту самую ракету.

"Если мы сможем продемонстрировать работу двигателя в течении года всего с несколькими сотнями тысяч инвестиций, то это откроет дополнительные области применения термоядерного синтеза," говорит Джон Слоу – преподаватель аэронавтики и астронавтики.

За последние пол-века были потрачены десятки миллиардов долларов на исследования в области термоядерного синтеза. Чего ученые только не предпринимали, в попытке оседлать мощь атома и использовать ее в качестве силовой установки, которая способна открыть человечеству новые горизонты.

Однако до сих пор ни один из многомиллиардных проектов проводимых университетами и институтами по всему миру не достиг той цели, когда он может быть осуществлен на практике. Планы по запуску первых силовых установок на синтезе отодвигались каждый раз, когда ученые думали, что приблизились к чему-то. Это даже породило шутку, что термоядерный синтез всегда появится через 30 лет. 

"Единственный ответ на вопрос 'через 30 лет', это взять и построить рабочую установку," говорит Джон. Именно это и намерен сделать он вместе с коллегами этим летом, в лаборатории расположенной на складском помещении в Редмонде, штат Вашингтон.

Получение мощности

Совершенно очевидно, что ядерный синтез работает. Доказательство тому находится "всего" в 93 миллионах миль от нас. Как и другие звезды, наше солнце получает свою энергию комбинируя легкие элементы, такие как водород, в более тяжелые – гелий, при помощи безумной гравитации. При этом небольшая масса ядер превращается в чистую энергию... и ее очень много. Достаточно вспомнить формулу E=mc2.

Термоядерные бомбы работают по тому же принципу. Однако не очень практично взрывать бомбы для получения энергии, так как же контролировать слияние ядер, чтобы получить рабочие силовые установки?

Слоу вместе с коллегами работает над системой, которая запускает частички металла в специально созданное магнитное поле. Частички сталкиваются вокруг небольшой капли дейтерия – изотопа водорода, сжимая его настолько сильно, что на одну миллионную секунды происходит реакция синтеза, при этом должно выделиться существенное количество энергии.

"В итоге мы получаем энергию, однако она проявляется в виде раскаленной намагниченной металлической плазмы... В прошлом с этим были проблемы – что вы будете делать с ней? Она же просто взрывается."

Однако магнитное поле позволяет исправить эту ошибку. В дополнении к тому, что оно сжимает металл вокруг дейтерия, она будет выбрасывать раскаленную материю из камеры через специальное отверстие со скоростью в 30 000 метров в секунду. Если космический корабль сможет делать это достаточно часто – или, по крайне мере раз в минуту – ученые считают, что это позволит доставлять космические аппараты до Марса за 1-3 месяца. Это все же быстрее, чем за 8 – именно столько ушло на полет Cuiosity до красной планеты.

Ключевые эксперименты будут проводиться в конце лета. Если все заработает, то они начнут работать над крупномасштабной версией двигателя. Так же они станут использовать литиевые кольца, вместо алюминиевых, для повышения эффективности реакции.

Даже если все пройдет успешно, сложно сказать, как много времени потребуется для постройки реальных ракет.