Космический буксир на термоядерной тяге долетит до Марса за 3 месяца
Десятилетиями ученые стремятся к управляемому термоядерному синтезу, ведь воссоздание «звездной» энергии сулит человечеству безграничный и экологически чистый источник. Несмотря на отдельные успехи, до практической реализации еще далеко, и, вероятно, первая термоядерная электростанция на Земле появится нескоро. На первый взгляд, проведение таких реакций в космосе выглядит еще более сложной задачей. Однако, как ни парадоксально, именно космические условия могут стать ключом к ускорению подобных проектов. Как отмечают в Pulsar Fusion, термоядерный синтез более «естественен» для вакуума, чем для земных условий.
Термоядерный синтез выделяет в 4 раза больше энергии, чем ядерное деление, и в 4 млн раз больше, чем сжигание ископаемого топлива. Созданный на его основе двигатель теоретически способен разгонять космические корабли до скорости в 805 тысяч км/ч, что превосходит рекорд самого быстрого рукотворного объекта — зонда «Паркер» (692 тыс. км/ч). В отличие от деления, для синтеза не требуются опасные радиоактивные материалы — вместо этого используются изотопы водорода дейтерий и тритий. Однако это требует колоссальных энергозатрат, поскольку необходимо воссоздать условия звездного ядра и обеспечить стабильное удержание плазмы. В этом и заключается основная проблема применения технологии на Земле — выходная энергия должна быть выше затраченной.
Но все становится проще, если цель — не генерация энергии, а создание реактивного двигателя. Для его работы не требуется, чтобы реакция давала положительный энергетический выход. Даже процессы с энергетическим дефицитом могут использоваться для создания тяги.
Термоядерный двигатель Sunbird, как и земные реакторы, использует магниты для нагрева плазмы. Однако, в отличие от тороидальных земных установок, Sunbird имеет линейную конфигурацию, где вылетающие частицы создают тягу. Установка не будет производить нейтроны в результате реакции термоядерного синтеза, которую реакторы на Земле используют для выработки тепла. Вместо этого Sunbird будет работать на гелии-3, производящем протоны, которые станут «ядерным выхлопом». Хотя такой процесс неэффективен для земной энергетики, для космоса он ценен экономией топлива, снижением массы и увеличением скорости.
Sunbird будут функционировать аналогично заправочным станциям. Их планируют запускать в космос, где они будут находиться на специальных «док-станциях» и встречать космические корабли. Предполагается, что в момент встречи экипаж будет отключать неэффективные двигатели внутреннего сгорания и переходить на ядерный синтез, который обеспечит движение на большей части маршрута. В идеале такие станции будут размещены на низкой околоземной орбите и вблизи Марса, а сами Sunbird станут курсировать между ними.
В 2025 году начнется орбитальное тестирование компонентов системы, прежде всего электронных плат для проверки их базовой функциональности.
Хотя испытания не предполагают проведения термоядерных реакций, это необходимый подготовительный этап. Куда более значимый шаг запланирован на 2027 год, когда на орбиту отправится уменьшенный прототип Sunbird за $70 млн. Его главная задача — экспериментально подтвердить корректность физических моделей, заложенных в компьютерные расчеты. В случае успеха это будет первая в истории демонстрация работоспособности технологии термоядерного синтеза в космических условиях, что может принести компании Pulsar статус технологического первопроходца в данной области.
Полноценный Sunbird появится через 4-5 лет при условии финансирования. Сначала буксиры займутся доставкой спутников на орбите. Но главная цель — межпланетные перелеты. Компания приводит несколько примеров миссий, которые может осуществить Sunbird. Например, доставка до 2 тонн груза на Марс займет менее полугода. Зонды смогут достичь Юпитера или Сатурна за 2-4 года. Для сравнения, зонд НАСА Europa Clipper добирается до спутника Юпитера 5,5 лет. Также станет возможна миссия по добыче ископаемых на астероидах с облетом небесного тела за 1-2 года вместо трех. Но перед этим разработчикам предстоит решить много технических проблем, например, сделать существующие большие и тяжелые земные реакторы и необходимое оборудование намного меньше и легче.
