Мир приключений 1961 г. №6 - Страница 146

Представьте себе, что вы, сидя в автомобиле, включили его фары. Фотоны, вылетевшие из нитей двух лампочек, ударились в параболический рефлектор фар и, отразившись от него, параллельным пучком направились вперед, в ту сторону, куда поедет автомобиль. При ударе о рефлекторы бесчисленное Множество фотонов оказали на них давление. Под действием этой силы автомобиль должен сдвинуться «задним ходом», и если этого не происходит, то по причинам отнюдь не принципиального характера. Просто давление света автомобильных фар слишком мало, чтобы преодолеть огромные по сравнению с ними силы трения. Но, если бы вместо обычных лампочек можно было поместить в фары автомобиля сверхмощные источники света, он превратился бы в реактивный автомобиль и с огромной скоростью понесся бы «задним ходом».

Именно такой и мыслится принципиальная схема световой, или фотонной, ракеты. Внешне она похожа на летящий прожектор. В фокусе исполинского параболического зеркала помещен необычайно мощный источник света, и потоки света, отражаемые зеркалом, создают реактивную тягу.

В химических и атомных ракетах выбрасывается вещество, в фотонной ракете — потоки света. В этом — главное различие. Если вспомнить, что фотоны во многих явлениях ведут себя так же, как элементарные частицы вещества, то приходится признать, что различие фотонной ракеты и современных космических ракет не так уж велико.

Зато совершенно оригинальным и своеобразным является «топливо» фотонной ракеты. Это — электромагнитное излучение, порождаемое особым процессом, который физики не совсем удачно называют аннигиляцией [42].

Как известно, в природе существуют не только протоны, нейтроны и электроны, но и противоположные им по свойствам, хотя и равные по массе, античастицы: антипротоны, антинейтроны и позитроны. Протон от антипротона и электрон от позитрона отличаются только знаком электрического заряда. У нейтрона и антинейтрона электрического заряда нет. Все различие этих частиц — в разном направлении их вращения.

Если частица соединяется с античастицей, происходит аннигиляция — превращение обеих частиц в электромагнитное излучение. Известно также, что в результате аннигиляции возникают и особые частицы вещества — пимезоны, благодаря чему фотонную ракету иногда называют «мезонной ракетой».

Нам пока не известны сплошные куски антивещества, хотя легко представить себе их возможное строение. В таком куске, например, ядра атомов должны состоять из антипротонов и антинейтронов, а кружиться вокруг них будут не электроны, а позитроны.

Вполне возможно, что в будущем удастся найти в природе или, что более вероятно, искусственно создать антивещество.

Источником света в фотонной ракете служит процесс аннигиляции. Из особых резервуаров вещестзо и антивещество в виде потоков частиц поступают в фокус зеркала, где, соединяясь, превращаются в излучение. Так как при этом возникают мощные электромагнитные волны очень высокой частоты, безусловно смертельные для человека, жилые помещения ракеты должны быть отнесены как можно дальше от ее своеобразного двигателя. И, конечно, следует предусмотреть какие-то экранирующие — заграждающие- средства биологической защиты.

Насколько эффективен процесс аннигиляции, можно судить по таким примерам. Если бы вещество этой страницы удалось полностью превратить в излучение, то выделившейся при этом энергии хватило бы, чтобы вскипятить 200 тысяч тонн воды! За двадцать последних веков человечество использовало для своих нужд столько энергии, сколько можно получить при аннигиляции всего 100 тонн вещества!

Таким образом, двигатель фотонной ракеты действительно идеален — с более высоким КПД двигатель существовать не может.

Есть ли что-нибудь общее между фотонной ракетой и… телегой? Да, да, самой обыкновенной, деревянной телегой. Представьте себе, что есть, причем в данном случае сходство принципиальное.

Возможно, что некоторые из читателей удивятся, узнав, что телега с лошадью представляет собою реактивный двигатель. Между тем, двигаясь по земной поверхности, лошадь своими копытами (благодаря трению) заставляет весь земной шар чуть-чуть смещаться в противоположную сторону. Иначе говоря, если летящая ракета выбрасывает газы, то движущаяся лошадь «отбрасывает» в противоположную сторону весь земной шар. Но так как масса Земли чудовищно велика по сравнению с массой телеги, то вместо смещения нашей планеты мы наблюдаем, как движется телега по ее поверхности.

Все используемые человечеством двигатели есть, в сущности, двигатели реактивные, связанные с «отбрасыванием» той или иной массы. Даже сам человек не может перемещаться иначе, как только реактивным способом, отталкиваясь от земли. Поэтому заманчиво создать единую теорию всех двигателей, от телеги до фотонных ракет. В этой теории полет межзвездных космических кораблей может рассматриваться только как некоторый частный случай.

Такая теория создана нашим современником, немецким ученым Еугеном Зенгером [43]. Она связывает между собой технические достижения прошлого, настоящего и будущего. Она убедительно показывает, что создание фотонных ракет есть естественное звено в техническом прогрессе реактивных двигателей.

Теоретические расчеты, выполненные Зенгером, приводят к выводу, что фотонные ракеты могут при достаточно длительном разгоне достичь любых, следовательно и «околосветовых», скоростей. Само собой разумеется, что предел всякой относительной скорости — скорость света — не может быть ими достигнут, или, тем более, превзойден. Несмотря на это, в известном смысле, — каком именно, рассказано ниже, — фотонные ракеты смогут лететь быстрее света.

Работа Зенгера носит теоретический, а не технический характер. Вполне естественно, что техническое осуществление фотонных ракет связано с исключительными трудностями.

Так, например, пока совершенно неясно, из какого материала удастся изготовить рефлектор — отражатель фотонной ракеты; температура аннигиляционного излучения столь велика, что любое земное вещество оно почти мгновенно обратит в раскаленный газ. Возможно, что эту проблему удастся решить, преобразовав «первичное» коротковолновое излучение двигателя в излучение длинноволновое, например, радиоволны, как предлагает советский ученый Г.И.Бабат. Однако трудно пока сказать, как должен выглядеть спасательный преобразователь излучения.

Еще больше хлопот создадут для будущих конструкторов фотонной ракеты ее топливные баки. В чем, например, хранить антивещество?

Бак из обычного вещества явно непригоден: соединившись с антивеществом, он мгновенно аннигилируется. Пожалуй, единственный выход заключается в изоляции антивещества с помощью магнитных полей, как это делается сейчас для плазмы. Тогда «баки» фотонной ракеты, очевидно, будут иметь мало общего с современным представлением о них.

Если не удастся изобрести каких-нибудь радикальных способов биологической защиты от высокой температуры и излучения, фотонным ракетам придется придавать «космические» размеры. По современному разумению межзвездные космические корабли должны иметь в длину десятки, а может быть, и сотни километров!

По-видимому, и постройка фотонных ракет будет вестись не на Земле, а где-нибудь подальше от нее, в межпланетном пространстве. Вызвано это понятными причинами: при запуске фотонной ракеты с Земли излучение ее двигателя начисто уничтожило бы добрую половину населения планеты. Пока что предполагается производить монтаж фотонной ракеты на каком-нибудь астероиде — малой планете, куда с Земли перелетит соответствующая строительная организация. Не исключено, что антивещество, полученное искусственным путем, будет завезено с Земли, а в качестве обычного вещества для двигателя фотонной ракеты используют «строительную площадку» — астероид. Вот так когда-нибудь, поглотив в себя одну из планет, отправится в межзвездный полет первая фотонная ракета!