Британский стартап шокировал сообщество исследователей космоса, представив планы по использованию новой системы ядерного синтеза для питания орбитального флота многоразовых "инопланетных" ракет, известных как Sunbirds, которые, по словам компании, могут кардинально изменить способы исследования Солнечной системы и за её пределами. Технология, лежащая в основе этого амбициозного проекта, начнёт тестироваться в этом году и может быть применена в космосе к 2027 году. Соответствущее заявление в интервью научному изданию  Live Sience сделал Ричард Динан, основатель и генеральный директор компании Pulsar Fusion, которая производит ракеты. Однако компания не установила сроки, когда футуристический космический корабль может стать реальностью. Один эксперт сказал Live Science, что это может произойти как минимум через десять лет, если не больше.

Компания Pulsar Fusion, которая также производит традиционные плазменные двигатели и разрабатывает двигатели на основе ядерного деления, впервые объявила о проекте Sunbird 6 марта после того, как в течение последнего десятилетия разрабатывала концепцию в "полной секретности", согласно заявлению, отправленному по электронной почте в Live Science. 11 марта проект был полностью представлен общественности на выставке Space-Comm Expo в лондонском центре ExCel.

Теоретически предлагаемые ракеты будут храниться в массивных орбитальных спутниковых доках, а затем будут развёртываться и присоединяться к другим космическим аппаратам, быстро доставляя их к месту назначения, подобно гигантским "космическим буксирам", что значительно снизит стоимость дальних космических полётов. Концептуальное видео показывает, как футуристические ракеты можно использовать для транспортировки более крупных космических аппаратов на Марс и обратно с помощью стыковочных станций на обоих концах маршрута.

Ключевой технологией Sunbirds является двигатель прямого термоядерного синтеза (Duel Direct Fusion Drive, DDFD), который, по заявлению компании, будет использовать неуловимую энергию ядерного синтеза и, гипотетически, обеспечит скорость выхлопа, намного превышающую возможную в настоящее время. Если это сработает, то, по данным Pulsar Fusion, потенциальное время полёта на Марс сократится вдвое, а зонды смогут добраться до Плутона за 4 года. (Текущий рекорд по времени полёта к Плутону составляет 9,5 лет, который был установлен космическим аппаратом NASA "Новые горизонты" в 2015 году.)

Если мы собираемся стать видом, который действительно доберётся до других планет, то скорость истечения газов — это, пожалуй, самое важное. С точки зрения того, что теоретически можно получить при высокой скорости истечения газов, термоядерный синтез — это король.

Ричард Динан во время выступления на Space-Comm Expo

Слияние в космосе

На Земле использование ядерного синтеза в качестве источника практически неограниченной энергии по-прежнему, вероятно, займёт несколько десятилетий, что на первый взгляд делает идею термоядерных ракет чистой научной фантастикой. Однако верно обратное, потому что "для термоядерного синтеза в космосе планка ниже", — сказал Динан в интервью Live Science на выставке Space-Comm Expo.

Это связано с тем, что предлагаемая реакция, необходимая в космосе, отличается от той, которую физики пытаются осуществить на Земле. В традиционных термоядерных реакторах, известных как токамаки, цель состоит в том, чтобы соединить дейтерий и тритий — оба являются тяжёлыми изотопами, или разновидностями, водорода, — чтобы испускать постоянный поток нейтронов, который генерирует тепло (и, соответственно, энергию), а также вырабатывает больше топлива для продолжения реакции.

Однако в качестве топлива для DDFD планируется использовать дейтерий и гелий-3, чрезвычайно редкий изотоп гелия, в котором на один нейтрон меньше, чем в доминирующей форме. В этом случае реакция будет высвобождать протоны, и их заряд можно будет использовать для прямого движения. Кроме того, предлагаемая реакция должна будет длиться лишь короткие промежутки времени, аналогичные временным рамкам, уже достигнутым на Земле.

Форма и размер реактора также важны. Токамаки — это большие камеры в форме пончика, которые должны имитировать космический вакуум и выдерживать постоянные температуры, эквивалентные температуре поверхности Солнца. Для этого они используют чрезвычайно мощные электромагниты, чтобы удерживать плазму в постоянном контуре. Но DDFD — это линейный реактор, в котором нет необходимости полностью удерживать плазму внутри. В космосе также есть естественный вакуум и температура, достигающая абсолютного нуля, что предотвращает перегрев реактора.

Однако конструкция DDFD по-прежнему является строго охраняемой тайной и ещё не прошла надлежащие испытания, поэтому их точная работа и осуществимость неясны. Динан сказал, что понимает, почему люди поначалу могут скептически относиться к возможности термоядерного синтеза в космосе, но добавил, что когда люди смотрят на это логически, это начинает приобретать большой смысл.

Это достижимо во всех отношениях". Если мы можем производить термоядерный синтез на Земле, мы определенно можем производить термоядерный синтез в космосе

Ричард Динан, основатель и генеральный директор компании Pulsar Fusion, которая производит ракеты

Но не все согласны с тем, что это будет так просто. 

Термоядерный синтез — сложная задача, которая была сложной по многим причинам и в течение долгого времени, особенно в компактных устройствах. Я настроен скептически.

Пауло Лозано, профессор астронавтики в Массачусетском технологическом институте, специализирующийся на ракетных двигателях, сообщил Live Science в электронном письме.

Однако, не видя полного проекта Sunbird, эксперт добавил, что у него "нет технической базы для оценки".

Солнечные птицы уходят

Если Pulsar сможет освоить DDFD, то в дальнейшем планируется использовать получившиеся "Солнечные птицы" в качестве "космических буксиров", которые смогут выводить любые космические аппараты с низкой околоземной орбиты (НОО) в открытый космос — в основном потому, что термоядерный синтез не является жизнеспособным или безопасным способом запуска ракет непосредственно с поверхности Земли.

Таким образом, вместо того, чтобы строить гигантские ракеты с мощными двигателями, чтобы полностью преодолеть гравитацию Земли, как это делает ракета Starship компании SpaceX, "солнечные птицы" позволят любому космическому аппарату, достигшему низкой околоземной орбиты, преодолеть притяжение нашей планеты. По словам Динана, это сделает полёты на Луну, Марс и за их пределы гораздо более осуществимыми — и более дешёвыми.

Компания Pulsar также предполагает, что Sunbirds будут работать как аккумулятор, который сможет питать системы любого космического корабля, к которому он будет прикреплён во время полёта. Хотя это не является основной целью. Ещё одним большим преимуществом "Солнечных птиц" является то, что им требуется небольшое количество топлива, и их можно легко заправлять и перезаряжать, пока они "сидят" на своих орбитальных стыковочных станциях. По словам Динана, это потенциально делает их более многоразовыми, чем большинство других двигательных систем.

Солнечные птицы, скорее всего, будут около 100 футов (30 метров) в длину и будут иметь "характерный инопланетный дизайн", как было сказано в первоначальном пресс-релизе. Это связано с толстой "танковой" бронёй, которая, как мы надеемся, позволит им пережить бомбардировку космическим излучением и микрометеоритами в космосе, поэтому они выглядят "очень странно", как сказал Динан.

По оценкам Динана, производство каждой ракеты Sunbird может стоить более 90 миллионов долларов (70 миллионов фунтов стерлингов), в основном из-за дороговизны получения гелия-3. Однако, по его словам, потенциальный клиент может сэкономить на этих ракетах столько денег, что они будут стоить своих денег. "Если я смогу доставить их туда быстрее, они заплатят за это". В будущем гелий-3 можно будет добывать из реголита на Луне, что будет намного дешевле, чем пытаться производить его на Земле, сказал Лозано. Но в настоящее время это не входит в планы Pulsar.

Следующие шаги

В этом году компания Pulsar проведёт первые статические испытания двигателя DDFD в двух гигантских вакуумных камерах, недавно построенных в кампусе компании в Блетчли, Англия. По словам Динана, эти камеры являются крупнейшими в своём роде в Великобритании и, возможно, крупнейшими в Европе.

В этих первоначальных испытаниях не будет использоваться гелий-3, потому что его слишком дорого получать для использования в прототипе, а это означает, что настоящего термоядерного синтеза не будет. Вместо него будет использоваться "инертный газ", чтобы проверить, как теоретически может работать двигатель, сказал Динан. Далее Pulsar Fusion планирует провести орбитальную демонстрацию некоторых "ключевых технологических компонентов" в 2027 году, добавил он. Однако Динан не уточнил, что это будет означать.

Если предстоящие испытания пройдут успешно, Pulsar начнёт собирать средства на создание полномасштабного прототипа Sunbird и попытается добиться настоящего термоядерного синтеза с использованием гелия-3. Однако Динан говорит, что сроки создания первого прототипа Sunbird неизвестны, и "слишком рано" предсказывать, когда это может произойти. Лозано "оптимистично" прогнозирует, что до появления полностью работоспособного прототипа Sunbird пройдёт ещё как минимум десять лет, но добавил, что физики часто шутят, что "термоядерный синтез — это 20 лет в будущем, и так будет всегда".

Образцы с обратной стороны Луны подтверждают теорию о том, что Луна когда-то была покрыта магмой.

Фото и видео: YouTube / Pulsar Fusion