Университет Пенсильвании (Pennsylvania State University) в сотрудничестве с NASA уже много лет работает над проектами космических кораблей, использующих энергию аннигиляции. Двигатели космических кораблей, использующие в качестве топлива антивещество, могут обеспечить существенно лучшие энергетические характеристики корабля, чем ядерный привод. Известно, что в 0,1 грамма антивещества скрыто столько же энергии, сколько в горючем в топливных баках шаттла. Антивещество уже успешно создают в таких лабораториях, как CERN в Швейцарии и Fermilab в Чикаго. В университете Пенсильвании создан реально работающий "топливный бак" для антиматерии на основе магнитных ловушек. Однако есть одна загвоздка: годовая наработка антивещества исчисляется в нанограммах, что крайне мало даже для межпланетных путешествий, несмотря на чудовищную мощность аннигиляции, а цена антивещества составляет $10 триллионов за грамм.

Однако выход найден. Вышеупомянутый университет Пенсильвании разработал два проекта космических кораблей дальнего плавания, в которых аннигиляция используется совместно с обычными ядерной и термоядерной реакциями. Такой гибрид является очень выгодным решением проблемы. Например, выяснилось, что добавление небольшого количества антивещества в зону реакции расщепления позволяет повысить КПД работы традиционного ядерного (расщепляющегося) топлива, так как цепочки реакций протекают тут несколько иначе, вследствие чего выделяется больше энергии.

Первый тип двигателя, который использует этот эффект, называется Antiproton catalyzed microfission (ACMF) (микрореакция расщепления, катализируемая антипротонами). Его удельный импульс - 13,5 тысяч секунд.

ICAN-II может примерно в шесть раз сократить срок перелета по маршруту Земля-Марс.

Разработанному в университете Пенсильвании пилотируемому кораблю по имени ICAN-II, оснащенному движком ACMF, для быстрого 40-дневного перелета к Марсу потребовалось бы всего 140 нанограммов антивещества (на дорогу в один конец) и несколько тонн обычного ядерного горючего (урана). Такое количество антивещества уже можно было бы произвести в разумные сроки при постройке необходимых установок. По замыслу разработчиков, двигатель ACMF использовался бы кораблем в 800 тонн для старта с околоземной орбиты к Марсу и для торможения около него. На планету опустился бы аппарат с обычным химическим двигателем. Возвращение происходило бы аналогично, но в обратном порядке.

Тот же корабль мог бы доставить людей в систему Юпитера. На всю экспедицию, включая дорогу туда и обратно и трехмесячное пребывание у цели, ушло бы 1,5 года.

Второй вариант гибридного звездного привода называется Antiproton Initiated Microfission/fusion (AIM) (инициированные антипротонами реакции деления и синтеза). Он весьма схож с предшествующим, но здесь уже в зоне реакции идет и расщепление, и синтез (основное горючее - дейтерий и тритий, или дейтерий и Гелий-3).

Удельный импульс AIM - 61 тысяча секунд.

На основе этого двигателя разработан эскизный проект беспилотного и сравнительно легкого (примерно 30-40 тонн) корабля AIMStar, который мог бы улететь на 10 тысяч астрономических единиц от Солнца и значительно приблизиться к облаку Оорта всего за 50 лет, из которых пять лет займет разгон. Максимальная скорость корабля составит 0,003 от скорости света или 900 километров в секунду.

У ракеты на химическом топливе (реально достижимая скорость 15-25 километров в секунду) на такой полет ушло бы примерно 2-2,5 тысячи лет.

Для полета к границам межзвездного пространства зонду AIMStar потребуется от 30 до 130 микрограммов антивещества. Предполагаемая полезная нагрузка AIMStar - научный зонд весом менее 100 килограммов.

По оценке ученых университета Пенсильвании, такие корабли можно было бы начать строить в ближайшие три десятилетия (в случае благоприятной финансовой и политической ситуации).

Сергей БОНДАРЕНКО