«Техника-молодежи» 2005 г №8, с. 22-25, 57

КОСМОС И НТР Михаил ГЕРЦЕНШТЕЙН, д. ф.-м. н., профессор Я хотел бы поспорить с пессимистическими утверждениями Сергея Хохлова в его интересной статье «Экзамен на разумность» («ТМ» №8, 2004 г.). Статья написана живо и эмоционально. Пессимистические высказывания о гибели цивилизации без упоминания технического прогресса сегодня встречаются часто, особенно у историков. В истории обреченные цивилизации гибли в силу внутреннего разложения элиты, и завершали процесс внешние толчки. Все это похоже на нашу современную ситуацию, это очень печально. Однако есть основания для оптимизма — именно научно-технический прогресс может объединить людей и спасти человечество. И по научному заделу у России есть шанс стать лидером.

Итак, в статье Хохлова утверждается:

«Прекращение развития — «потеря интереса» — есть начало гибели цивилизации». Мысль правильна, она высказывалась неоднократно (И.С. Шкловский, Станислав Лем). Есть древняя латинская поговорка: «Плавать по морю необходимо, жить не так уж необходимо!». Мореплавание требовало больших затрат и человеческих жизней. И люди на это шли. Мнение некоторых политиков — прекратить, запретить! Пусть историки скажут, к чему бы это привело.

Вот классический пример. Запрет мореплавания был реализован в свое время в Китае: отличный флот — больше и лучше европейского — был сожжен, матросы распущены, капитанам послали шнурки, чтобы они сами повесились. Флот мешал помещикам — крестьяне имели возможность уйти на флот в матросы. Поэтому он и был уничтожен, потеряна общая цель. В результате европейцы открыли Китай, а не китайцы Европу. Запрет флота имел еще одно последствие: личный состав флота был из разных провинций, но он говорил на одном разговорном языке, таким образом, флот объединял Китай. Флот был уничтожен, страна довольно быстро распалась. Сегодня разговорные языки в разных провинциях Китая разные, письменность одна.

Россию объединяет транспорт и единая энергетическая система, развал которой может привести к развалу страны. Плохое снабжение теплом часто имеет место в тех регионах, руководство которых использует не по назначению собранные с населения средства на тепло и электричество. Другой пример — майский энергетический кризис в Москве и Подмосковье.

«Сегодня людей интересует секс, сытое довольствие и больше ничего». Такое неудовольствие старшего поколения младшим было еще у древних греков, и оно даже было изложено в стихах. Но развитию человечества это не помешало.

«Происходит потеря интереса к космосу — слишком большие затраты». И это естественно, ибо нет четкой программы. Не думаю, чтобы любой человек Земли согласился отдать 10% своих доходов неизвестно зачем. Значительная часть технологий, созданных для космоса, использовалась в промышленности США и давала и дает миллиарды долларов прибыли ежегодно. У нас этот процесс шел медленнее из-за чиновничьей психологии и барьеров секретности.

«Людям надо не удирать с родной планеты в Космос, а надо благоустроить ее!» Есть крылатая фраза академика Л.А. Арцимовича: «Наука есть удовлетворение любопытства ученых за государственный счет». Доля истины здесь есть, но только доля. Сергей Хохлов финансировать космические работы ради идеи НТР (Научно-технической революции), но это недостаточно. Для получения большого финансирования надо указать способы, как можно удешевить программу. Хохлов отождествляет НТР с освоением Космоса. Это не вполне так, НТР значительно шире. Освоение Космоса необходимо при условии резкого сокращения стоимости, уменьшения затрат и только тогда, когда есть надежда получить новые прикладные результаты.

РАЗВИТИЕ ПРОИСХОДИТ ТОГДА, КОГДА ОНО НУЖНО ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ВОЗНИКШЕЙ УГРОЗЫ. И такая угроза сегодня есть:

■ глобальное потепление. Советник правительства Великобритании считает, что это опаснее международного терроризма. И он прав — глобальное потепление есть одна из причин неравенства уровня жизни в разных странах, и это неравенство порождает международный терроризм. Глобальное потепление вызывает локальные погодные катаклизмы. От жары в Европе погибло несколько тысяч человек. Убытки от ураганов в США десятки миллиардов долларов уже сегодня превышают затраты на разработку методов борьбы с глобальным потеплением.

Обсуждение проблемы выхода из глобального энергетического кризиса обычно сводят к принятию Киотского протокола. Считаю, что выполнение Киотского протокола в стратегическом плане — для выхода из кризиса — ничего не дает. По протоколу индустриальные страны, которые выбрасывают много парниковых газов, должны платить тем странам, которые выбрасывают их меньше. И как получившие деньги страны их потратят? Отказ от ратификации Киотского протокола был правилен и сделан в интересах всего человечества. Однако последующие действия администрации США были весьма легкомысленными: были организованы письма 17 000 ученых, утверждающие, что глобального потепления нет. Желание сделать приятное руководству страны и сказать, что реальной угрозы нет, есть и у нас в России! Отрицание факта кризиса не есть шаг к выходу из кризиса.

История показывает, что для выхода из ресурсного кризиса всегда был нужен существенный технологический прогресс. Европа до открытия Америки сокращала свое население крестовыми походами. Изобретение паруса и компаса сделало возможным мореплавание, картофель решил продовольственную проблему. Сегодня центральной является проблема экологически чистой энергии, решить которую в промышленных масштабах может только атомная энергетика, не дающая выброса углекислого газа в атмосферу. Мы считаем, что человечество в ближайшем будущем будет готово к борьбе с глобальным потеплением.

■ опасность падения астероида. Система защиты Земли от падения астероидов должна обеспечивать как надежное раннее предупреждение, так и активное воздействие в дальнем Космосе. Современные работающие наземные системы обеспечивают только предупреждение, причем поздно и ненадежно, как показал опыт 2002 г. И они могут только привести к панике. Мрачные предсказания о грядущем столкновении появляются часто, достоверность прогноза низка. Первым этапом должно быть резкое повышение надежности прогноза. Эта стадия не требует больших затрат. Мы думаем, что и в целом создаваемая система будет существенно дешевле, и значительно надежнее, чем высказанные в литературе оценки. И поэтому можно ставить вопрос о международном проекте по первой стадии. Следующий этап — активное воздействие на опасный астероид основано на идее Э. Теллера — использование атомного взрыва. Это воздействие при использовании двигателя, имеющего большую скорость реактивной струи, может быть проведено на большом расстоянии от Земли, что позволяет уменьшить необходимую мощность заряда. При большой скорости сближения атомный заряд в плотной оболочке из обедненного урана может проникнуть внутрь астероида, а это значительно эффективнее и экономнее, чем взрыв около поверхности.

Второе применение освоения Космоса — космическое захоронение радиоактивных долгоживущих отходов далеко от Земли Этот вариант — наиболее безопасный для людей и будущих космических путешествий, о нем говорилось на недавней конференции в Японии. При этом наиболее опасный первый этап — вывод на низкую околоземную орбиту должен осуществляться ракетами смешанного типа. В таких ракетах окислитель — кислород продувается через каналы в твердом топливе, реакция идет в каналах. Твердое топливо и жидкий окислитель должны быть расположены в ракете отдельно далеко друг от друга и не могут смешаться. Поэтому такие ракеты не могут взорваться на старте. Гибридным ракетным двигателем был оснащен первый частный суборбитальный космический аппарат (см. «ТМ» №12, 2004 г.). И в США небольшие частные компании быстрее внедряют технические новинки, чем гигантские ракетные фирмы.

Должен сказать, что существует и чисто ядерный вариант ликвидации долгоживущей компоненты радиоактивных отходов — под действием бомбардировки нейтронами они могут превратиться в нерадиоактивные атомы. Сегодня трудно сказать, какой путь лучше, может быть, придется их сочетать.

ДЛЯ ВЫХОДА ИЗ ГЛОБАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КРИЗИСА нужно иметь большое количество энергии. При этом получение энергии не должно сопровождаться выбросом парниковых газов: углекислого газа и водяного пара. Атмосфера Земли неравновесная — она получает энергию от нагретой Солнцем поверхности Земли, а верхние слои атмосферы сбрасывают энергию излучением в космос. Именно поэтому в атмосфере Земли имеет место вертикальное распределение (градиент) температуры, что и свидетельствует об отсутствии термодинамического равновесия. Тем самым атмосфера неустойчива. Процессы, связанные с углекислым газом, медленные, а с водяным паром — быстрые. Поэтому с ростом градиента температуры всевозможные катаклизмы погоды будут только сильнее. Это мы видим в Европе, Америке и Японии.

В августе 2004 г. особенно сильными были ураганы в южных штатах США. Только ураган «Иван» в штате Флорида нанес ущерб 15 миллиардов долларов. После трагедии Чернобыля западные страны упрекали власть СССР и России, что она не предотвратила трагедию и не защитила свое население. Сегодня люди могут упрекать политиков США и всего мира, что они легкомысленно относятся к угрозе глобального потепления

Первый этап борьбы с глобальным потеплением — это снижение выбросов, второй — удаление из атмосферы избыточного углекислого газа. В процессе выполнения первого этапа важно не перейти через точку потери устойчивости атмосферы — повышение температуры воды океана приводит к выделению в атмосферу растворенного в воде углекислого газа, что увеличивает парниковый эффект. Второй этап в далеком прошлом природа успешно решала сама. Углекислый газ выводился из атмосферы и образовывал меловые отложения и пласты каменного угля.

Сегодня можно указать три реальных варианта метода получения энергии без выброса в атмосферу парниковых газов:

1. Атомная энергетика на реакциях деления.

2. Взрывная дейтериевая энергетика.

3. Солнечные космические электростанции (СКЭС) на орбите. Таким образом, развитие атомной энергетики и освоение космоса — необходимость и оно будет, если человечество хочет выжить. И оно либо выживет целиком, либо погибнет.

Задача номер один — энергетика, конкретно — атомная энергетика. И об освоении Космоса мы будем говорить, только в том случае, если оно связано с энергетикой.

У этих вариантов энергетики еще одно преимущество — политическое: они уменьшают потребление нефти, как иногда говорят, «снимают страну с нефтяной иглы». Научные споры геофизиков о том, есть ли глобальное потепление или его нет, и какие темпы потепления будут продолжаться долго. О прогнозах мы поговорим позднее. Однако обеспечение нефтяной независимости страны — только это — достаточный довод, чтобы начать работу.

Что такое современная атомная энергетика, использующая деление урана, читателям журнала известно, но об ее недостатках они знают хуже. Поэтому перечислим их:

1. Она сжигает дефицитный изотоп урана U-235, которого мало.

2. Необходимо выгружать атомное топливо, в котором много радиоактивных осколков деления, выдерживать в бассейне с водой несколько лет и через всю страну вести на химический завод для переработки.

3. В отработанном ядерном топливе содержится много несгоревшего топлива, которое может быть использовано потом. Содержится и вновь образовавшееся топливо. Однако технологический процесс оказывается очень длительным — более 10 лет, поэтому сразу использовать новое и вновь наработанное топливо нельзя. Топливо остается дефицитным. Здесь нужны новые конструктивные решения. Были отечественные предложения, когда топливо берется не в виде керамики, а в виде раствора. Тогда его можно удалять из реактора непрерывно, и сразу же на месте физическими методами удалять осколки деления и топливо (старое и новое). К сожалению, я не знаю, разбирались ли эти предложения и какие при этом будут трудности.

Взрывная дейтериевая энергетика — это управляемый импульсный термоядерный синтез. Однако реализовать взрывы малой мощности не удается — нужны слишком высокие точности концентрации лазерной энергии в пространстве и времени. Лазерная энергия нужна для зажигания реакции. Уже практически реализованы «чистые дейтериевые взрывы» с малой радиоактивностью и энергией взрыва, как у малой атомной бомбы. Зажигание производится слабым атомным взрывом. В чистых дейтериевых взрывах можно наработать и новое ядерное горючее для атомных реакторов. Все недостатки атомной энергетики удается устранить. Основная трудность — большая энергия взрыва, следовательно, нужна большая и дорогая взрывная камера. Состояние камеры надо уметь проверить после каждого взрыва. Все научные разработки здесь принадлежат России.

К сожалению, атомная энергетика тесно связана с политикой. Перечисляя конкретные недостатки атомной энергетики, многие считают, что ее надо запретить. Правильно ли это? Думаю, что нет. В мае 2003 г. в Швейцарии прошел референдум по атомной энергетике — 90% населения высказались за ее развитие. На выборах в Бельгии «зеленые» потерпели поражение. И население тех регионов, где зимой тепла нет, будет за атомную энергетику. А к чему приводят запреты на технический прогресс, показывает история.

Да, у атомной энергетики сегодня во всем мире много недостатков. Конструктивная позиция — обсуждать, что надо делать для их устранения, а не кричать «долой». Переход на ядерную энергетику — на энергетику, свободную от сжигания углерода — это целая промышленная революция. А вопросы, связанные с атомной энергетикой — это, прежде всего, вопросы безопасности. Как решить проблему безопасности радикально и миновать глобальный энергетический кризис?

Те, кто выступает за СКЭС (или КЭС), связывает проблему выхода из глобального кризиса с космической техникой. К сожалению, этот вариант в ближайшем будущем не реален. И вопрос состоит не только в финансировании. Есть и принципиальные затруднения. Хочу сказать о трудностях и тех научно-технических проблемах, которые надо решить.

Единственный способ передать полученную в космосе энергию на Землю — микроволны. К сожалению, механизм воздействия микроволн на биологические объекты неясен, нормы на уровень сигнала были установлены чисто административным путем, и в разных странах отличаются существенно. Сегодня идет компания против мобильных телефонов — утверждается, что их излучение вредно влияет на мозг. Лечебный механизм воздействия радиоизлучения КВЧ — крайне высоких частот — неясен, однако, приборы рекламируются для медицинских целей и выпускаются. Все исследования были засекречены, поэтому много слухов. Я, к примеру, слышал, что при воздействии миллиметровых волн на цветы очень критична частота, возникают узкие резонансы — что, с точки зрения физики, непонятно. Говорят, что даже меняется цвет лепестков, и это передается по наследству.

Люди опасаются психотропного оружия, имеет место нечто вроде мании преследования. При таком настроении людей трудно сформулировать требования к фокусировке луча и к месту расположения приемных ректенн. Безопаснее всего расположить их в безлюдных местах, но как передавать энергию оттуда? Ситуация еще хуже, чем с атомной энергетикой, в которой, по крайней мере, есть ясность и регистрирующие приборы.

Ситуация с защитой от терроризма КЭС еще хуже, чем с защитой АЭС. На своей территории можно организовать охрану АЭС, поместить реактор в подземелье, заполненное азотом или углекислым газом. А помешать сбить станцию, которая пролетает по орбите над территорией страны, где царит исламский экстремизм — невозможно. В наш век космического туризма соответствующие технические средства будут созданы, если они уже не созданы.

Кроме того, массивные объекты — КЭС разных стран двигаются по орбите над территорией независимых стран — мир сегодня еще политически не дорос до этого. И вдобавок еще и они облучают население!

Есть и чисто технические проблемы КЭС, которые предстоит обсуждать:

1. Большие массы КЭС вызывают трудности при снятии с эксплуатации и при выводе на орбиту — это угроза озоновому слою Земли. Важно и другое обстоятельство — возникает сложная задача снятия массивных объектов с эксплуатации. Россия первой на Земле запустила в космос искусственный спутник Земли, первая вывела человека в космос, первой создала тяжелую (130 т) космическую станцию «Мир». И сегодня Россия первой должна была решать очень сложную задачу — как снять станцию с эксплуатации. Насколько правильно она была решена — судите сами. Лет через 20 — 30 эта задача встанет перед мировым сообществом и для МКС «Альфа» (около 400 т). Необходимо отметить, что аналогичная ситуация была и раньше с американской станцией «Скайлеб». Из-за высокой активности Солнца плотность атмосферы Земли на высотах орбиты станции возросла, станция затормозилась и сгорела в атмосфере. Все прошло благополучно, предпринять меры для управляемого спуска станции или ее спасения просто не успели. Можно ли вообще избежать в будущем этой проблемы?

В проектах солнечных космических электростанций (СКЭС) в ближнем космосе говорится о еще больших массах. Масса каждой солнечной станции мощностью 5 ГВт 30 — 50 тыс. т и количество станций 60. Было бы крайне заманчиво уменьшить массу каждой КЭС как минимум в тысячу раз. Для этого каким-то образом надо избежать механических подвижных антенн формирования луча, перейти на электронные методы управления лучом. В принципе они точнее и имеют лучшее быстродействие, но это еще надо реализовать!

2. Большие размеры КЭС и большое количество на орбите не исключают их столкновения, что заполнит околоземное пространство космическим мусором. Столкновения с мусором выведут из строя и другие КЭС.

3. Полупроводники солнечных батарей при воздействии радиации выходят из строя, какой ресурс можно ожидать? Ведь энергетические системы должны работать долго: нужен ресурс не менее 50 лет.

4. Много проблем есть и при создании приемных антенн — ректенн — многоэлементных антенн с устройствами для выпрямления. Они выдают постоянный ток или переменный ток промышленной частоты. Это все надо реализовать в широком динамическом диапазоне принимаемого мощного сигнала

КАК МОЖНО РАДИКАЛЬНО УДЕШЕВИТЬ ОСВОЕНИЕ КОСМОСА? В «ТМ» №7, 2004 г. опубликована статья Владимира Бугрова о ракетах, созданных С.П. Королевым. В «ТМ» № 1 и 3, 2004 г. приведены последние ракеты-носители СССР и США. Основным показателем у нас и американцев была выводимая на орбиту масса (высота около 100 м, стартовая масса почти 3 тыс. т — это практический потолок для традиционной космической техники). Сегодня мы думаем, что именно равнение по этому показателю и привело к большой стоимости исследований космоса.

Надо сказать, что в прошлом и лунные программы СССР и США могли бы быть значительно дешевле. Ставилась задача вывести на околоземную орбиту лунный корабль целиком. Но он мог собираться на орбите и заправляться топливом на околоземной орбите, так как делалось при создании и станции «Мир», и МКС, для этого не надо мощных ракет большой грузоподъемности. Механические нагрузки при выводе на орбиту ракеты с пустыми баками меньше, чем при полных баках, что позволяет сделать ее легче. К таким радикальным решениям космические фирмы и особенно руководство космических держав в то время еще не были готовы. Тогда шла «лунная гонка», а это не способствовало нестандартным решениям. Поэтому критические замечания Сергея Хохлова «роют подвал, забыв о цели», в значительной степени правильны.

В статье Владимира Бугрова несколько раз говорится о не совсем правильных решениях вышестоящих организаций. В СССР именно высшее руководство действовало по принципу «разделяй и властвуй» и раздувало конфликты между главными конструкторами. Поневоле позавидуешь американцам — программа полета на Луну «Аполлона» удалась, т.к. было организовано деловое сотрудничество различных фирм, но и там ситуация была далека от идеала. Если бы статья была бы написана американцем и посвящена фирмам США, думаю, тоже были бы примеры того, как капризы владельца мешали фирме.

Обсудим чисто технический аспект — что надо делать, чтобы в ближайшем будущем сделать космические исследования дешевле. Для этого надо уменьшать выводимую на орбиту массу. Нужно максимально использовать уже находящиеся в космосе аппараты, которые надо снимать с эксплуатации. Речь идет в первую очередь об использовании их материалов. Поэтому неизбежным следующим шагом является создание автоматического «завода» в космосе, который изготавливает космическую технику и утилизирует технику, отработавшую ресурс. Завод работает в своеобразных условиях, не похожих на земные условия:

1. невесомость, поэтому изготавливаемые конструкции больших размеров не испытывают механических нагрузок, и их можно сделать легкими, не возникает сложностей при их транспортировке;

2. вакуум, ничего не окисляется и не загрязняется;

3. изобилие солнечной энергии, которая может концентрироваться сравнительно небольшими зеркалами. На орбите Земли поток солнечной энергии — 1,3 кВт/м². Сфокусированное солнечное излучение может быть использовано для резки, плавки и сварки металла.

Идеальной была бы такая система, при которой изготавливаются на Земле и доставляются на орбиту только радиоэлектронные модули. На орбите они автоматически проверяются и из них собираются бортовые системы. Именно так собираются компьютеры. Эта технология — реальность ближайшего будущего или фантастика?

Именно этот вопрос и предложен нами к обсуждению. Такая система очень заманчива экономически, так как резко уменьшается транспорт с Земли на орбиту Она заманчива и с точки зрения экологии — уменьшается воздействие ракет на озоновый слой, в том числе не только в аварийном, но и в штатном режиме.

Следующий шаг — увеличение скорости реактивной струи, что позволит уменьшить массу топлива (рабочего тела). Эта возможность реализуется при переходе к электрическим ракетным двигателям.

И наконец, еще один шаг — внеземной космодром. Проблема создания внеземного космодрома обсуждалась многократно, причем рассматривался лунный вариант — космодром на поверхности Луны. Именно этот вариант заложен в космическую программу США.

Мы сторонники другого варианта — космодрома на орбите. Мы не хотим навязывать такой вариант, просто считаем, что его тоже надо рассматривать. Покажем, что вариант космодрома на орбите при наличии электрических двигателей малой тяги значительно дешевле, чем космодром на Луне. Скорость убегания для Луны 2,37 км/с, поэтому взлет и посадка для космодрома потребует двигателей большой тяги — химических или ядерных. Сила тяжести на поверхности Луны составляет 16% от Земной, для космодрома на орбите надо говорить о перегрузках, создаваемых двигателем: <(0,1% — 0,001% g) где g — земная сила тяжести. Поэтому при современном состоянии техники и в ближайшем будущем космический аппарат при космодроме на орбите будет значительно легче и обойдется дешевле, чем при размещении космодрома на Луне.

Вторая задача Лунного космодрома — транспортировка гелия-3 с Луны на Землю для реализации чистой реакции термоядерного синтеза на сегодня тоже не актуальна: сегодня термоядерный синтез в смеси дейтерий-тритий еще не реализован. Чистые реакции требуют более высокой рабочей температуры горения реакции термоядерного синтеза, и есть проблемы использования выделившейся энергии. Поэтому сформулированная президентом Дж.Бушем лунная программа, на наш взгляд, не имеет экономических оснований. Равным образом, не имеет экономических оснований и престижная Марсианская программа.

ПОДВОДЯ ИТОГИ. У нас чиновники любят говорить о недостаточном финансировании, и, прежде всего, о своей малой зарплате. При этом они мыслят в долларах США, а это принципиально неверно. В 1959 — 1989 гг. по программам Дальнего Космоса в СССР был произведен запуск 30 автоматических межпланетных станций, в США — 23. Количество запусков примерно одинаково, поэтому затраты труда на эти запуски в России и США отличаются несильно. Однако каждый запуск США используется комплексно и поэтому более эффективно, и нам надо понять, почему. Дело не только в финансировании. Зарплата старшего инженера в России была 200 руб. в месяц, а в США $ 6000 — 8000. Если сравнивать так, то 1 руб. = $ 30 — 40, что значительно выше официального на тот момент курса, тогда финансирование было более чем достаточно! И зарплата руководителей была в СССР выше, чем в США. Перед падением рубля в 1998 г. было соотношение $%1 = 5 руб., так что можно сравнивать. Просто легче и выгоднее для себя говорить о плохом финансировании. Поэтому необходимо прежде организационные меры — надо организовать подготовку программ так, чтобы возросло их качество. И придумывать ничего не нужно — надо анализировать зарубежный опыт. Я бы не сказал, что там все идеально, при анализе выяснится, что и как можно сделать лучше. Проекты программ должны публиковаться и обсуждаться, сегодня этого нет. Всех интересует только один вопрос — кто получит финансирование? Вопрос «что надо делать?» стоит на втором плане. Поэтому и стараются не допускать широкого обсуждения. А основной вопрос — что получит страна в результате реализации проекта — обсуждается значительно реже.

Расскажу о технических новинках, которые могут удешевить проекты освоения космоса, о том, что сделано или задумано в России. Нужен двигатель с большой скоростью реактивной струи. Двигатели на химическом топливе, которые используются сегодня, обеспечивают скорость струи всего 4,5 — 5 км/с. Двигатель состоит из камеры сгорания, в которой и происходит реакция горения. При горении углеводородного топлива образуется углекислый газ С0₂ (молекулярный вес А = 44) и водяной пар Н₂0 (А = 18). Продукты сгорания поступают в сопло и образуют реактивную струю. Давление — силу тяги — воспринимает торцевая стенка камеры сгорания.

Для увеличения скорости струи надо резко уменьшить молекулярный вес А. Радикальное решение — использовать плазму — смесь ядер и легких электронов. Для водородной плазмы при полной ионизации А=1/2. Плазма это необычное вещество, оно может существовать только если температура электронов очень велика — больше 10000°. Высокая температура тоже увеличивает скорость струи. Но не будем углубляться в физику плазмы и перейдем к описанию конструкции.

Плазма получается с помощью электрического разряда в газе. Так как плазма при контакте с электродом немедленно охладиться, то должен быть использован высокочастотный разряд, для которого электроды не нужны. Двигатель был описан в статье Михаила Батарцева «Ракета без сопла» (см. «ТМ» №1, 2000 г.). Он содержит короткую тонкостенную трубу с торцевой диэлектрической стенкой, через которую и подается мощность высокой частоты. При ограниченной электрической мощности на борту космического аппарата высокую электронную температуру можно получить, только если газ будет иметь малую плотность. Для работы двигателя нужно уметь управлять местом, где выделяется энергия. Для этого можно использовать постоянное во времени и неоднородное по пространству магнитное поле. Если частота обращения электрона по окружности в магнитном поле совпадает с частотой поля высокой частоты, то имеет место резонанс. Положением поверхности, где происходит резонанс, можно управлять. Магнитное поле создается либо сверхпроводящим соленоидом, либо постоянными магнитами. В лабораторном эксперименте проверялось поглощение высокочастотной энергии в такой системе, использовалось более дешевое решение — обычные соленоиды в режиме длинных импульсов с перерывом на охлаждение. Поглощение достигало 80%.

Еще один вопрос — как быть с боковыми стенками трубы. При контакте плазмы с ними плазма может потерять энергию, а стенки — просто сгореть! Это опасение проверялось математическим моделированием, после чего оно отпало: там, где плазма в струе горячая, стенки просто не нужны. Боковое расширение струи не мешает работе двигателя. Плазма в районе торцевой диэлектрической стенки будет холодной.

Теперь поговорим о бортовом источнике электроэнергии. Сначала сформулируем конкретные полетные задачи, которые надо решать для системы защиты Земли от падения астероидов:

■ полеты в дальнем космосе на расстоянии 2-3 астрономических единиц от Солнца — в 2 — 3 раза дальше, чем орбита Земли;

■ вахта на дальних околоземных орбитах в течение 10 — 30 лет и маневрирование — переход с одной орбиты на другую;

■ обеспечение энергией линий связи для обмена большим количеством информации между разными космическими аппаратами с командным пунктом на Земле.

Традиционный путь обеспечения электроэнергией в космосе — солнечные батареи. Читатели видели фотографии спутников с панелями солнечных батарей, спутник похож на бабочку. Основное преимущество солнечной батареи по сравнению с атомным источником — нет радиоактивности и не нужна защита полупроводниковой радиоаппаратуры от излучения реактора. Однако солнечная батарея выдает постоянный ток небольшого напряжения. Поэтому возникает и недостаток солнечных батарей: при большой мощности источника будут большие токи и шины, по которым течет ток, которые должны иметь большое сечение. Это масса, и солнечная батарея должна иметь жесткую раму, а это тоже масса. В.М. Мельников и В.А. Намиот предложили красивое решение («Наука и технология в России» №№ 2 и 3, 2004 г.): на каждой секции солнечной батареи установлен маломощный транзисторный генератор дециметрового диапазона. Дециметровые волны распространяются в вакууме почти без потерь и не требуют проводов. Если сделать так, чтобы различные генераторы имели бы нужную фазу, то их можно сфокусировать и тем самым сложить мощности непосредственно в двигателе. В 1997 г. академик Л.Д. Бахрах и его ученики опубликовали статью, в которой описали электронный метод настройки фазы, при котором генераторы расположены в пространстве произвольно и могут двигаться произвольно. Тем самым рама может быть сделана легкой. Об этом более подробно в другой раз.

Можно ли таким методом организовать передачу энергии СКЭС с орбиты на Землю и существенно уменьшить массу СКЭС? Думаю, что можно, но пока остаются политические трудности, обсуждать технические вопросы — рано. Я попытался перечислить те насущные задачи, которые люди должны решить, чтобы человечество выжило. К сожаленью, сегодня нет ясности по срокам — сколько времени дано людям на борьбу с глобальным потеплением. Для успеха нужны единые действия всего человечества, пока этого нет.