Термоядерні ракетні технології - з лабораторії до Марсу

В лабораторії динаміки плазми Універ-
ситету Вашингтона - вакуумна камера,
оточена двома високопотужними маг-
нітами, для тестування термоядерної
ракетної технології.

Дослідники з Університету Вашингтона кажуть, що вони створили всі необхідні компоненти для термоядерної ракетної системи, що здатна доставити екіпаж на Марс протягом 30 днів. Зараз їм просто треба зібрати всі компоненти докупи і подивитися, якщо все це працює.

"Якщо ми зможемо здійснити демонстрацію термоядерної технології впродовж року, за декілька сотен тисяч доларів ... то може стати кращим, дешевшим, швидшим шляхом використання термоядерного синтезу в інших застосуваннях", розповів Джон Слау (John Slough), професор з аеронавтики і астронавтики.

Мільярди і мільярди доларів були витрачені на дослідження термоядерного синтезу за останні півстоліття - в таких місцях, як Національний центр запалювання (National Ignition Facility) в Каліфорнії, де вчені використовують лазери для запалювання термоядерної реакції з використанням гранул, що містять дейтерій і тритій; Національная лабораторія Сандія (Sandia National Laboratories) в Нью-Мексико, на батьківщині найпотужнішого у світі лабораторного джерела випромінення (Z-машина), а також експериментальної установки ITER у Франції, де будується найбільша у світі магнітна плазмова камера.

До цих пір жоден з цих багатомільярдних проектів не побив поріг беззбитковості, не кажучи вже про виграш термоядерного джек-поту. Терміни появи практичних додатків термоядерної енергії неодноразово зсувалися праворуч на планових графиках, нагадуючи про старий жарт, що світанок термоядерної ери завжди буде через 30 років.

"Єдиною відповіддю на закид 'завжди 30 років у майбутньому' є те, що ми просто продемонструвати це", сказав Слау. І ось що він і його колеги мають намір зробити влітку цього року у своїй лабораторії, будівля якої раніше була складським приміщенням в Редмонді, штат Вашингтон.

Приборкування термояду

Очевидно, що термоядерний синтез працює: яскравий приклад цього явища можна побачити щодня, лише на відстані 150 млн. км. Як і інші зірки, наше Сонце генерує свою енергію шляхом злиття ядер легких елементів (наприклад, водню) у ядра відносно важчих елементів (наприклад, гелію) під величезним тиском, що забезпечений його гравітаційним полем. Крихітна маса кожного ядра перетворюється безпосередньо в енергію, демонструючи силу рівняння E = mc².

Термоядерні бомби використовують аналогічний принцип. Але це не практично, підривати бомби для виробництва мирної енергії. Отже, яким чином реакцією термоядерного синтезу можна управляти у придатному для використання масштабі?

Доктор Слау і його колеги працюють над системою, яка стріляє кільцями металу в спеціально сконструйоване магнітне поле. Кілце руйнується навколо крихітної краплі дейтерію (ізотоп водню), стискаючи його настільки, що стартує термоядерна реакція упродовж декількох мільйонних часток секунди. Реакція повинна призвести до значного виграшу в енергії.

"Установка має коефіцієнт (енергетичного - перекл.) посилення, ось чому ми робимо це", сказав Слау. "Це лише форма, якої зрештою набуває енергія, гарячої магнетизованої плазми .... У минулому була проблема - для чого її використовувати? Тому що, це свого роду вибух."

"Ось де магнітне поле грає іншу роль: на додаток до стиснення металевого кільця навколо дейтерієвої мішені, поле буде направляти струмінь плазми із задньої камери зі швидкістю до 30 тис. метрів в секунду. Якщо ракетний корабель міг зробити це досить часто - скажімо, принаймні, один раз щохвилини," - каже Слау -"то ви могли б доставити людину на Марс за один-три місяці, замість вісьми місяців, що знадобилися для доставки марсоходу НАСА Curiosity."

Наступний крок

Роботи доктора Слау в Університеті Вашингтона і приватному секторі називається MSNW (http://msnwllc.com/) і були підтримані грантами від Міністерства енергетики та НАСА - в тому числі 600 тис. дол. від NASA Innovative Advanced Concept Program, або NIAC. До цих пір дослідники створили генератор дейтерієвих крапель і зуміли нагріти їх до термоядерних температур. Вони також протестували магнітну систему для руйнування алюмінієвих кілець. "Тепер ми повинні запустити їх разом і подивитись, як все працює", каже Слау.

Ключовий експеримент почнеться в кінці літа, в лабораторії динаміки плазми Університету Вашингтона в Редмонді. Якщо все запрацює, це дасть дослідникам впевненість для продовження робіт з апаратом. Наприклад, вони могли б використовувати літієві кільця замість алюмінієвих для підвищення ефективності реакції.

Навіть, якщо робота під керівництвом доктора Слау виявиться успішною, залишається неясним, скільки часу буде потрібно, щоб перенести технологію до життєздатної ракетної системи. Інші плазмові силові установки - такі, як змінні Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, або VASIMR - пішли набагато далі шляхом розвитку технологій. А деякі ракети вчені, такі як Роберт Зубрін з Марсіанського товариства (Robert Zubrin, Mars Society), думає, що сама ідея плазмової силової установки є потенційно коштовною "оманою".

Незважаючи на все це, робота доктора Слау може розвінчати інший старий анекдот про термоядерний синтез: що це джерело енергії майбутнього - і так буде завжди. Що ви думаєте?

Джерело:

• cosmiclog.nbcnews.com

Читати ще у контексті:

• Блог ТРЗУ: Електростанція майбутнього буде побудована у Франції, 07 Вер 2012
• Блог ТРЗУ: Рівень радіації на поверхні Марса, 20 Лис 2012