В фильме "Отроки во Вселенной" (1974) советские школьники летали на фотонной ракете "ЗАРЯ". Тогда это казалось сказочной фантастикой. Сегодня по прошествии более 50 лет ясно, что это сказочная фантастика по-прежнему. Сроки исполнения прогнозов и ученых сдвигаются . Но мечта — остаётся!
Сбудется ли она? Возможно. Если мы решим загадку антивещества, создадим материалы будущего и найдём гипер-источник энергии. А пока — это самая красивая из "невозможных" технологий, напоминающая, что космос покоряется не только расчетам, но и дерзости. Как писал Станислав Лем: "Фотонная ракета — это мост между физикой и мифом. И мы только ступили на него"...
За гранью воображения
Представьте космический корабль, который разгоняется почти до скорости света, двигаясь импульсом другого света. Звучит как магия из "Звездных Войн"? Это технология фотонного двигателя. Но почему о нем говорят лишь ученые да фантасты, а Илон Маск строит гигантские химические ракеты? Ответ прост: на сегодня это не просто сложно — это запредельно.
Как это работает? Проще, чем кажется
Фотоны — невидимые частицы света, не имеющие массы, но обладающие импульсом. Их излучение, сконцентрированное в единый "пучок" способно создать мощную реактивную струю, которая и будет движителем для космического корабля. Принципиально такой фотонный движок должен состоять из двух составных частей: источник света: здесь могут быть мощные лазеры или реакция на основе аннигиляции вещества и антивещества (их столкновение превратит массу в чистую энергию — вспышку фотонов). реактивное сопло с гигантским зеркалом, которые сфокусируют фотоны в узкий луч. Чем мощнее поток, тем сильнее будет тяга.
Изображение из открытых источников
Почему это революционно (только сухие цифры):
Скорость истечения фотонов близка к скорость света. Для сравнения: у химических двигателей — до 5 км/с, у ионных — 100 км/с;
Теоретический предел эффективности: аннигиляция превращает 100% массы топлива в энергию (у ядерных реакций — лишь 0.6%);
Межзвёздные перелёты за разумное время: до Проксимы Центавра — за 10–20 лет вместо десятков тысячелетий.
Проклятие антиматерии
Антивещество — это теоретическое топливо для фотонного двигателя. Оно превращается в чистую энергию, давая кораблю невероятную тягу. Но здесь начинается настоящая драма, и она разворачивается в трех ключевых моментах.
Во-первых, антивещество — это топливо из "кошмаров". Его почти невозможно получить в нужных количествах: в ЦЕРНе за годы работы производят лишь нанограммы. А хранить его ещё сложнее — при малейшем контакте с обычной материей оно аннигилирует, превращаясь в энергию. Чтобы удержать его, нужны магнитные ловушки, стоимость которых сравнима с бюджетом небольшой страны. Даже если удастся создать достаточно антивещества, его эффективность окажется под вопросом: при аннигиляции лишь 30% энергии станет полезными фотонами, а остальное превратится в нейтрино и другие частицы, которые просто могут разорвать корабль на части.
Во-вторых, зеркало, способное отражать гамма-лучи от аннигиляции, пока не существует. Оно должно быть идеальным, абсолютно прочным — но таких материалов просто нет. Даже вольфрам, один из самых тугоплавких металлов, мгновенно испарится под таким излучением.
Наконец, фотонный двигатель требует колоссальных энергозатрат. Для полета к ближайшим звёздам понадобится столько энергии, сколько всё человечество вырабатывает за столетия. Даже если каким-то чудом решить проблему антивещества, КПД преобразования этой энергии в полезную тягу останется ничтожно малым.
Создать фотонный двигатель — все равно что собрать вечный двигатель из деталей детского конструктора "лего", помещённых в микроволновку. Теоретически возможно, но на практике всё расплавится раньше, чем ты закончишь сборку.
Мечта, опередившая время
Фотонный двигатель — технология, которая бросает вызов самой природе. Он обещает космические путешествия на скоростях, близких к световым и открывает двери к звёздам. Но пока что эти двери заперты на три тяжёлых замка: антиматерию, которую почти невозможно добыть, зеркала, которые невозможно создать, и энергию, которую невозможно накопить.
Можно ли преодолеть эти барьеры? Теоретически — да. Практически — человечеству еще предстоит совершить десятки прорывов в физике, материаловедении и энергетике.
Пока же фотонный двигатель остается великой мечтой, которая вдохновляет ученых, но не спешит становиться реальностью. Илон Маск часто повторяет: "Будущее наступит, но нельзя ждать его сложа руки". Возможно, именно так и стоит смотреть на фотонный двигатель — не как на несбыточную фантазию, а как на далекую, но достижимую цель.
Авторский канал в телеграмм
