[Шано]

Оригинал взят у в Типы двигла для МКК (нормальная физика) - тип IX, "безмассовый факельник"

Покончив с парусными дизайнами, перейдем к последнему "безтирьямпампационному" разделу - факельникам, т.е. двигателям, самостоятельно создающим поток частиц, за счет отталкивания от коих и поисходит ускорение. Рассмотрим идеальный такой двигатель для межзвездных перелетов. Какие свойства он должен иметь? Очевидно, что КПД двигателя резко возрастает, при прочих равных, с увеличением скорости частиц в реактивной струе. Т.о., идеальный факельник - это факельник, испускающий безмассовые частицы (т.е. двигающиеся всегда со скоростью света). Наиболее очевидный вариант этого двигателя - фотонный, хотя теоретически возможны и иные варианты.


Такой двигатель сталкивается со следующими проблемами:

1. Хотя «безмассовому факельнику» не нужно нести рабочую массу, но энергию-то ему по-прежнему придется откуда-то брать.
В НФ эту проблему часто решают через запас антивещества - и многим писателям кажется, что энергия, обеспечиваемая антивеществом, настолько велика, что даже небольшое количество антивещества обеспечит быстрый межзвездный перелет. Это, меж тем, неверно. Антивещество в реакции с обычным веществом высвобождает всю энергию своей массы - и это действительно очень круто (собственно, по современным представлениям это _предельно_, максимально возможно крутой источник энергии). Но для _быстрого_ перелета нужно разгоняться до околосветовых скоростей, а скорость в 80% скорости света уже сама увеличивает массу корабля примерно вдвое, т.е. для ее достижения нужно израсходовать (именно аннигилировать) никак не менее половины запаса массы корабля. Так что запас топлива так или иначе хорошо бы иметь значительный (если это не какой-то вариант "межзвездного трамвая", получающего энергию из дома или с промежуточных станций; для такой передачи идеален вариант передачи лучом, т.к. иначе возникает проблема выравнивания скоростей для передачи запаса).

2. Чтобы сгенерировать мощный безмассовый факел - нужны огромные _плотности_ энергии, соответствующие огромным температурам.
Материалы соответствующих узлов двигателя должны выдерживать эту нагрузку годами. С точки зрения современной инженерии это задача крайне сложная. Теоретически может помочь всякий нанотех, позволяющий выстраивать сверхпрочные "спутанные" молекулярные структуры, но пока-что это всё на уровне теории.
Кроме того, теоретически возможно построить двигатель "плоского" типа, плотность излучения коего будет не так велика, но он будет способен сам себя ускорять за счет большой площади. К сожалению, именно что только _сам себя_ - равномерно разместить на этой плоскости полезную нагрузку будет затруднительно, а неравномерное размещение потребует резкого увеличения затрат массы на несущие конструкции.
Как ни изощряйся снанотехом, но то, что это будет именно конструктивно сложный двигатель, а не элементарный по конструкции парус, при таких плотностях энергии ставит ребром вопрос надежности: двигатели этого типа будут неизбежно выгорать, а при столкновении с метеоритами будут иметь тенденцию тупо взрываться.

Эти проблемы делают такой двигатель сомнительным в качестве основного двигателя МКК, несмотря на всего его привлекательные "идеальные" свойства. Однако одна роль для него остается вполне на вид реализуемой - это роль двигателя разгонной ступени.
Суть в следующем. Как я уже описал в предыдущем посте, основной проблемой светового паруса остается его короткий разгонный путь, т.к. парус по мере разгона быстро выходит как из зоны сконцентриоанного излучения (из-за неизбежного дифракционного рассеивания этого излучения), так и из оптимального диапазона его отражения (интерференционное зеркало - единственно пригодное для разгоняемого паруса - пригодно лишь для отражения излучения определенной длины волны, а по мере разгона эта длина доплеровски смещается). В районе старта можно, конечно, построить цепочку разгонных излучателей, по которой парусник и будет передаваться, но сколько ж можно тянуть такие цепочки? Чтобы не идти на чрезмерные затраты по вынесению во внешнюю часть системы множества разгонных станций - можно попытаться вместо этого построить разгонные излучатели, которые сами будут некоторое время следовать за парусником, ускоряясь в том же направлении, пока на них не исчерпается запас топлива. Такая разгонная "ступень" может заменить собой сразу большую последовательность самых дорогих - отдаленных - станций.
Возможность эту делает реализуемой то, что для парусника такая "разгонная ступень" не должна быть связана с ним жестко, поэтому даже мгновенная гибель ступени в аннигиляционном взрыве не повлечет гибели парусника - взрыв этот произойдет достаточно далеко за его кормой. Чтобы такой взрыв еще и не сорвал процедуру разгона - нужно использовать не одну мощную ступень, а флотиллию из более мелких, разнесенных на безопасную дистанцию друг от друга. Т.о., за разгоняемым парусником будет со старта следовать, ускоряясь одновременно с ним, небольшой "рой" фотонников, на носах коих будут стоять разгонные излучатели, "подталкивающие" идущий далеко впереди парусник. Рой этот отстанет только по исчерпанию топлива, либо по выходу из строя всех его двигателей. Как бы ни повыходили из строя эти фотонники - разгоняемый ими парусник, с его конструктивно простой и надежной (не взрывающейся) конструкцией, останется цел, и в крайнем случае просто придет к цели несколько позже, чем хотелось.

Кроме того, не забываем, что факел имеет обыкновение сносить всё, что неосторожно попало за корму факельника. Так что не увлекайтесь факельными мегапроетами вблизи системы, если хотите сохранить в целости свою развитую системную инфраструктуру.

P.S.
Когда представляешь себе такие штуки, и одновременно в наушниках на полную громкость идет финал Atom Heart Mother или что-то еще в этом духе - эмоциональный эффект получается нихрена себе так. Нормальные люди ради таких ощущений с парашютом прыгают, в религию ударяются или, на крайняк, старательно влюбляются.

@темы: история транспорта, писательское