Концепт космического корабля дальнего следования

Этот корабль я собираюсь впихнуть в грядущий буктрейлер и на рекламные картинки к "Метаморфозам сознания". Но этим цель не ограничивается: мне интересен сам процесс проектирования. В конце концов, это тоже творчество.

Так как я заклёпочник, то и корабль рисую исходя из реально существующих систем, прототипов, идей и так далее. В инженерной работе это зовётся "концептуальное проектирование", когда специально обученный вундеркинд, обычно сам главнюк КБ, садится и набрасывает приблизительный облик будущего пепелаца, размышляя, какие бы крутые вещи на него можно присобачить. В моём случае, разумеется, всё равно приходится натягивать сову на глобус, в конце концов, я уже достаточно много написал о бессмысленности межзвёздных полётов на релятивистских скоростях, но уменяжефантастика. Так что пофиг.

Итак, мой корабль - это Стэнфордский тор со связующим центральным стержнем, на котором установлен двигатель. Что требуется от движка такого корабля? Так как сроки полёта относительно большие (может, не пять лет, как у Уоттса в «Ложной слепоте», но всё равно исчисляются месяцами), потребуется не только начальный импульс, но и разгон в процессе. Ионники, на мой взгляд, не очень подходят для реализации, слишком уж низкая тяга. Поэтому для «Авангарда» я выбрал термоядерный двигатель на основе z-pinch эффекта с магнитно-инерциальным удержанием плазмы (MIF).

Почему его? Потенциально у этой штуки довольно высокий удельный импульс (показатель, определяющий расход рабочего тела во время ускорения), сравнимый с таковым у ионников. Вместе с тем у него приемлемая тяга – гораздо меньше, чем у ЖРД, но всё равно намного больше, чем у ионников. Конечно, сложность этой штуки снижается отказоустойчивость и ремонтопригодность в условиях космоса, ну да и хрен с ним.

Пинч-эффект – это явление, возникающее при протекании очень мощного тока в проводнике, обычно – в плазме. Такой ток создаёт мощное магнитное поле, которое воздействует на заряженные частицы в проводнике и при достаточной силе сжимает его вплоть до разрушения. Примерно вот так:

Идея двигателя основана на использовании этого эффекта для запуска термоядерной реакции. Смесь дейтерия и трития выталкивается в рабочую камеру, где подвергается воздействию очень короткого и очень мощного электрического импульса. Плазма резко сжимается, давление и температура повышаются - PROFIT! Остаётся только направить струю куда надо.

Тритий, однако, вещество крайне капризное, радиоактивное и нестабильное, поэтому в существующих концептах как нашего двигателя, так и термоядерных реакторов вместо него используется изотоп литий-6, который при облучении нейтронами как раз в этот самый тритий и превращается. Он же служит первичным щитом от радиации, убивая таким образом ещё одного зайца. Таким образом, цикл выглядит так:

1. Основной штуцер (центральный круг, Fuel Injection) выплёвывает в рабочую камеру сгусток дейтерия, возможно, в смеси с тритием.

2. Одновременно с ним вспомогательный штуцер (второй круг, который Molten Liquid Injection) блюёт жидким литием-6, который окружает дейтерий.

3. Весь этот коктейль поражается электрическим импульсом, отчего плазменный столб из дейтерия сильно сжимается. При этом дейтерий работает как катод, а литий - как анод, замыкая электрическую цепь. Под обстрелом нейтронами литий также трансформируется в тритий, создавая все необходимые условия для старта реакции.

4. Начинается термоядерная реакция, плазма радостно устремляется в магнитное сопло, толкая корабль вперёд.

5. Повторить, пока не надоест.

Как это выглядит в реальности? Наиболее очевидный (если не единственный) путь - это расположить радиально вокруг оси цилиндра (традиционно она обозначается как ось z - отсюда и название) несколько больших конденсаторов, которые и будут создавать необходимый импульс. Вот как такой конденсатор выглядит в концепте у NASA:

Они присоединяются к рабочей камере, а та выходит на магнитное сопло, которое и направляет плазму. Получается нечто такое:

Этот же самый пинч-эффект используется для генерации электроэнергии - плазма поступает в реактор и там тепло конвертируется в электричество. Для красоты я сделал так, что ядро светится загадочным голубоватым светом (вообще по идее должен бы красным, в тон радиаторам, но это не вязалось с общим тоном картинки). Добавив баки с дейтерием и литием, я получил такое:

Собственно, это сердце корабля. Здесь помимо баков есть спрятанная внутри вспомогательная электростанция, для инициации термоядерной реакции и поддержки в случае отказа основной, там же спрятаны системы стабилизации вращения, ну и так далее. Указанного количества топлива не хватит для полёта к Альфа Центавре - его нужно по меньше мере в сотни раз больше. Но так было бы некрасиво, да и уменяжефантастика.

Далее остаются несущие конструкции и жилой тор. Забавно, но когда я искал в интернете изображения аналогичных станций, ни на одном (sic!) из них не было центробежных двигателей, которые по идее должны замедлять и разгонять вращение бублика когда надо. А они нужны - маневрировать в космосе вращающимся бубликом гораздо труднее, чем обычным кораблём, так что замедлять и разгонять его придётся.

Собственно тор соединяется с центральной частью фермами из полых композитных стержней. Внутри ферм проходят кабели, а снаружи - рельсовый транспорт для обслуживания реактора, который я не нарисовал, потому что было лень.

Для финальной картинки я сваял в фотошопе спутниковый снимок Фрейи (перебрав и переделав реальный снимок Земли), однако в итоге оказалось, что на ней всё равно ничего нельзя рассмотреть. Выглядит это так: