Заглянем в будущее
Гиперболоиды XXI века
А теперь давайте поговорим вот о чем. Как известно, что бы наши ученые с инженерами ни делали, все у них бомбы получаются. В этой печальной шутке есть доля правды. Как правило, прежде всего любое научно-техническое достижение пытаются приспособить в качестве оружия. Но, кроме того, с недавних пор ведь специалисты стали думать и о конверсии. И бывшая военная техника, бывает, с успехом используется совсем в других целях.
Так давайте посмотрим, какие проекты и как могут быть использованы для предотвращения небесной угрозы…
Как известно, президент США Джордж Буш-младший в свое время объявил, что его администрация возвращается к идее создания противоракетной обороны (ПРО). В рамках этой программы уже было проведено несколько испытательных пусков ракет-перехватчиков, которые должны атаковать межконтинентальные баллистические ракеты и другие быстролетящие цели.
Кроме того, были проведены также испытания новых систем лазерного оружия. Так, на военном полигоне в американском штате Нью-Мексико передвижной тактический высокоэнергетический лазер, спроектированный кливлендской компанией TRW, уничтожил в полете артиллерийский снаряд, выпущенный из орудия.
Большинство мировых лидеров отнеслись к затее Буша отрицательно, полагая, что он провоцирует новый виток гонки вооружений. Однако памятуя, что даже с паршивой овцы можно взять шерсти клок, попробуем взглянуть на эти события вот с какой точки зрения. А нельзя ли эту технику использовать для уничтожения незваных небесных гостей?..
В принципе, такое вполне возможно. Но только лишь в одном случае: если и ракеты-перехватчики, и боевые лазеры будут доведены до соответствующего уровня как по боевой мощи, так и по надежности использования.
Пока же до это далеко. Ракеты-перехватчики то и дело промахиваются. А что касается боевого лазера MTHEL (Mobil Tactical High Energy Lazer), испытания которого в Нью-Мексико ведутся с 2000 года, то пока данную экспериментальную установку трудно назвать по-настоящему мобильной. Ведь стрельба по артиллерийскому снаряду велась установкой, жестко закрепленной на неподвижной платформе.
Кроме того, нигде в официальных сообщениях не указывается, сколько времени требуется на подготовку лазера к выстрелу. И это, похоже, не случайно.
Дело в том, что в нашей стране еще лет тридцать тому назад проводились подобные же испытания в рамках сверхсекретной тогда программы "Айдар". Лазерная пушка размещалась на борту безобидного на первый взгляд сухогруза "Диксон". Но в надлежащий момент из палубной надстройки вдруг вырывался ослепительный луч, который должен был производить все то, что так красочно описано в романе Алексея Толстого "Гиперболоид инженера Гарина".
По идее лазер действительно может кромсать броневую сталь, рушить кирпичные и бетонные стены, даже плавить каменные глыбы. Но это – "по идее".
На практике же, как выяснили после долгих мытарств и фантастических затрат создатели того же "Айдара", на подготовку к одному выстрелу продолжительностью в доли секунды уходило до 20 часов. И за это время накопители энергии на борту израсходовали практически весь наличный запас топлива.
Кроме того, и это главный недостаток лазерного орудия, в атмосфере КПД светового луча весьма невысок. Энергию его буквально на первых метрах "съедает" атмосферная влага и пыль. Во всяком случае, лучший показатель, которого удалось добиться в ходе испытаний "Айдара", – прожечь кусок самолетной обшивки с расстояния в 400 м. Снаряд из обычной авиационной пушки на той же дистанции способен нанести куда более существенные повреждения. Не говоря уж о ракетах класса "воздух-воздух", "воздух- земля" и "земля-воздух"…
Впрочем, с тех времен немало воды утекло… Быть может, в настоящее время есть существенные сдвиги в создании лазерных пушек? Да, есть. У нас разработан самый мощный в мире мобильный лазерный комплекс МЛТК-50, выдвинутый ныне на соискание премии Правительства РФ. Однако что он собой представляет? На двух большегрузных трейлерах размещаются реактивный авиационный двигатель, используемый в качестве источника энергии, запас топлива к нему, генератор, сам лазер, приборное хозяйство и т. д. В общем, особо компактной и мобильной эту установку тоже не назовешь.
Так что не случайно от военного применения ее отказались еще лет 15–20 тому назад и ныне пытаются приспособить этот лазер для резки камня в карьерах и судов на металлом в гаванях.
Недалеко продвинулись и американцы. Кроме вышеуказанной установки у них, как сообщалось в печати, той же компанией TRW с начала 90-х годов прошлого века ведутся работы по созданию ударного самолета YAL-1A с лазерным комплексом на борту.
Однако и эту штуку тоже не назовешь особо компактной. На борт большегрузного самолета "Boeing 747-400F" загружается запас реагентов для йодно-кислородного химического лазера с таким расчетом, чтобы их хватило на 6 выстрелов. После того как они сделаны, самолет должен возвращаться на базу и загружаться снова как топливом для двигателей, так и реагентами для лазера.
Говорят, что такой штукой собираются сбивать спутники с орбиты на расстоянии порядка 500–600 км. Но об успехах по этой части тоже пока не слышно. Хотя, как сообщалось ранее, испытания данной системы были назначены на осень 2002 года. А первое звено самолетов с лазерным оружием должно было поступить на вооружение в 2006 году.
Тем не менее, на создание лазерных боевых систем Пентагон продолжает тратить астрономические суммы. Ныне в этой области напряженно трудятся 28,5 тысячи ученых и конструкторов в 84 лабораториях и научных центрах. Наверное, каких-то успехов они все же добьются…
Полет на антивеществе
Еще один почти фантастический проект состоит вот в чем. Про аннигиляционные двигатели разговоры ведутся уже давно. Но лишь недавно, уже в нынешнем веке, начали поступать известия о строительстве первого ракетного двигателя, работающего на антивеществе.
…С точки зрения американского инженера Стива Хау и его сотрудников, работающих в Институте перспективных исследований НАС А, в полете к Плутону нет никаких особых технических сложностей. Ведь самая дальняя планета Солнечной системы находится на расстоянии всего лишь 40 астрономических единиц. То есть всего лишь в сорок раз дальше, чем Земля от Солнца.
Группа Хау ныне планирует гораздо более дальний полет. Ученые намерены отправить исследовательский аппарат к так называемому облаку Оорта, отстоящему от Солнца еще в 6 раз дальше, чем орбита Плутона, а именно в 35 млрд км.
Чтобы добраться до этого облака, состоящего, по мнению астрономов, из комет и астероидных обломков, аппаратам "Пионеру-10", "Вояджер-1" и "Вояджер-2" понадобится еще несколько десятилетий. Ведь "Вояджер-11" спустя 25 лет после своего запуска пока пролетел всего лишь 77 а.е. из 250, отделяющих наше светило от облака Оорта.
Понятное дело, отправляться в столь дальнее путешествие на нынешних химических ракетах – дело довольно бесперспективное. Поэтому Хау и его сотрудники работают сегодня над созданием ракетных двигателей нового типа, работающих на… антиматерии!
"Мы пытаемся разработать методы для исследования наиболее удаленных областей Солнечной системы, – говорит Хау, – и в конечном итоге создать технологию, которая позволит осуществить и межзвездные экспедиции…"
При этом вместо постройки больших двигателей, работающих, например, на термоядерной энергии и, соответственно, больших и тяжелых космических аппаратов инженеры стремятся обойтись возможно более компактными, но скоростными аппаратами.
На первый взгляд такой корабль представляет собой еще один вариант солнечного парусника, неоднократно описанного фантастами. Он будет разгоняться под действием светового давления.
Однако парус этот будет площадью не в несколько квадратных километров, а всего лишь 5 м в диаметре. Во-вторых, он будет двигаться световыми потоками, которые выбрасываются из самого летательного аппарата при помощи реакции аннигиляции – то есть соединения атомов материи и антиматерии.
"Когда античастицы будут сталкиваться с поверхностью паруса, – поясняет Хау, – возникает тяга двоякого рода. Во-первых, крошечные взрывы антиматерии, конечно же, ударят по парусу. Во-вторых, при аннигиляции, что еще более существенно, возникнет взаимодействие между античастицами и тонким слоем урана-235, покрывающего поверхность паруса. При это произойдут миниатюрные реакции ядерного распада, которые дадут дополнительные потоки энергии".
Цель исследователей – создать аппарат, способный покрыть расстояние в 250 а.е. всего за 10 лет, или даже того быстрее. По предварительным расчетам он сможет за 4 месяца разогнаться до скорости 415 тыс. км/ч или до 116 км/с. Для сравнения, тот же "Вояджер-11" имеет ныне скорость чуть больше 17 км/с.
Конечно, на пути создания реального аппарата, приводимого в движение антиматерией, еще немало трудностей. Основная из них – проблема хранения античастиц. Ведь их невозможно хранить просто в топливном баке – они просто аннигилируют, едва коснувшись его стенок. Поэтому группа Хау ныне рассматривает два гипотетических способа длительного хранения антиматерии.
Один из них заключается в удержании антипротонов в контейнере с замороженным водородом. С помощью магнитного поля и низкой температуры античастицы, возможно, удастся удержать от столкновения со стенками контейнера все время полета.
Другой способ предполагает предварительный синтез из позитронов и антипротонов – этих зеркальных близнецов нормальных электронов и протонов – антиатомов антиводорода. "Ну а антиводород, – говорит Хау, – мы, возможно, сможет хранить в так называемой ловушке Иоффе, если нам удастся ее построить…"
Ловушка эта опять-таки представляет собой скопище силовых электромагнитных полей определенной формы – скажем, полого шара. Внутри него и будут храниться частицы антиматерии в виде этаких антиснежинок.
Допустим, однако, что проблема хранения так или иначе решена. Но ведь нужно еще иметь и что хранить? Откуда взять антиматерию?..
Пока ее синтез сопряжен с огромными трудностями. Даже в самых современных физических лабораториях – например, в европейском ЦЕРНе, близ Женевы, или в американской Национальной лаборатории имени Ферми в Батавии, штат Илл ионойс, – пока удается синтезировать лишь миллиардные доли грамма антиматерии. Таким образом, чтобы обеспечить запасами топлива даже самую экономичную энергетичесную установку, необходимо увеличить производительность синтеза в десятки тысяч раз.
Для этого прежде всего необходимо построить охлаждающее кольцо, внутри силовых линий которого получились бы и хранились антиатомы антиматерии.
Создание такого кольца обойдется по меньшей мере в 20 млн долларов. А такие суммы, согласитесь, на дороге не валяются.
Впрочем, Хау настроен оптимистично хотя бы потому, что антиматерия может быть использована не только в двигателях нового типа. С ее помощью можно будет улучшить диагностику раковых заболеваний, облегчить обнаружение опасных материалов в багаже авиапассажиров и судовых грузах… Словом, ей найдется немало применений не только в космосе, но и на Земле.
Интересен и вариант идеи Хау, который предлагают ученые Харьковского института радиофизики и электроники Украины.
"Мысль использовать паруса для передвижения в космосе не нова, – рассказал директор института, академик В. П. Шестопалов. – Однако обычно предполагается, что двигать корабль будет давление света, постоянно излучаемого нашим Солнцем. Но у такого аппарата есть существенные недостатки. Например, огромные, в сотни квадратных метров, площади парусов, необходимые для того, чтобы космический корабль развил нужную скорость.
Наша идея возникла в ходе исследования закономерностей рассеяния электромагнитных волн и дифракции их на различных объектах сложной формы. Найдены условия, при которых частота волны совпадает с собственной частотой тела, и в результате волна давит на его поверхность с силой в сотни и тысячи раз большей. Оказалось, что существуют резонансы, для которых длина волны соизмерима с размерами препятствия. Сравните: считаные сантиметры здесь или сотни метров полотнищ при старом варианте конструкции. Более того, такой СВЧ-парус обладал бы уникальным свойством – двигаться "против ветра" с таким же успехом, как и "по ветру"…"
А вдруг все-таки полетим?!
Помните, роман Герберта Уэллса "Путешествие на Луну" повествует о том, как ученый Кавор изобрел некую пасту "каворит", экранирующую земное притяжение. Обмазав ею круглый аппарат, он тотчас отправился с друзьями прогуляться по Селене. Так ровно 100 лет назад великий английский писатель-фантаст впервые попытался отыскать способ преодоления земного тяготения. Как и с машиной времени, осуществить этот проект быстро ни у кого не получилось. Но, как и машина времени, проект некоего антигравитационного устройства никак не дает покоя ученым и инженерам.
Евгений Поклетнов – лишь один из них. Но именно он претендует в наши дни на открытие… реального "каворита" в виде сверхпроводящего материала "YBCO". И непросто претендует. Его исследования по этой части оказались настолько многообещающими, что дочерняя фирма гиганта авиакосмической индустрии "Бритиш Аэроспейс" начала финансировать "создание устройства, преодолевающего гравитацию". Проект уже получил поэтичное название "Гринглоу" – "Зеленый отблеск".
Началось же все, если кто не знает, вот с чего. Евгений Подклетнов, выпускник знаменитого Менделеевского института в Москве, проработал 15 лет в Институте высоких температур АН СССР. В 1988 году его пригласили в Финляндию в университет г. Тампере для работы в рамках совместного проекта по синтезу сверхпроводников. Заодно он хотел поработать над докторской диссертацией. А с собой привез сверхпроводящий диск, который изготовил в Москве из расплава оксидов меди, иттрия и бария – почти как в романе Уэллса. В диаметре этот диск достигал почти 30 сантиметров – огромный по тем временам. Да и сейчас американцы, по их собственному признанию, отстают от России в изготовлении таких дисков.
Там, в Тампере, и произошло "озарение". Конечно, случайно. В одном из опытов диск охладили до температуры сверхпроводимости с помощью жидкого гелия и раскрутили электромагнитами. Далее, со слов самого ученого, "кто-то в лаборатории курил трубку, и мы заметили, что дым, проходя над сверхпроводящим диском, поднимается вверх. Тогда мы поместили на диск оказавшийся под рукой намагниченный шарик, соединив его с весами. Показания весов нас удивили. Тогда вместо металлического шарика взяли неметаллический и немагнитный материал – кремний. Весы вели себя по-прежнему очень странно: показывали уменьшение веса. Оказалось, что любой предмет, помещенный над диском, чуть-чуть терял в весе, а если диск вращали, этот эффект еще увеличивался".
Подобрав определенную скорость вращения, экспериментатор добился максимального уменьшения веса предметов на 2 процента. Не так много, но главное ведь начать. Причем, как подчеркивает ученый, ошибки тут быть не должно – ведь эксперимент вместе с ним проводили еще шесть или семь опытных специалистов.
Взвешиваемые предметы помещали в вакуум, экранировали листом металла – вес все равно уменьшался. Мало того, ртутный барометр, помещенный над диском, показал уменьшение атмосферного давления на 4 мм, и это уменьшение веса воздуха регистрировалось и на втором этаже, точно над экспериментальной установкой!
Открывшиеся перспективы так увлекли Подклетнова, что он потерял покой. Остался в Финляндии и лихорадочно продолжал опыты. В 1992 году ученому удалось опубликовать предварительное сообщение о новом эффекте, после чего он с финским соавтором написал более подробную статью. Рукопись отвергли более десятка научных журналов, пока ее не принял солидный английский "Journal of Physics-D".
Однако каким-то путем сотруднику бульварной английской газеты удалось добыть гранки готовой к публикации статьи, и 1 сентября 1996 года был опубликован сенсационный материал, начинавшийся так: "Ученые из Финляндии вскоре опубликуют подробности устройства первого в мире генератора антигравитации".
Эта публикация сослужила плохую службу Подклетнову За сенсацию взялась так называемая серьезная пресса. Вскоре в маститой "Санди телеграф" вышла разгромная заметка о сомнительных опытах "горе-ученого". Руководство университета в Тампере отреагировало примерно так, как реагировали когда-то у нас на статьи в "Правде". Коллегу Подклетнова вынудили отказаться от соавторства, а его самого выгнали из университета. Новые друзья и знакомые отвернулись от русского ученого. В 1997 году он сделал попытку вернуться в Москву, но нашел в своем родном институте "пепелище" – продолжать работу здесь не было никакой возможности.
Тогда он снова уехал в Тампере. Устроился материаловедом в одну из местных фирм и продолжал опыты в свободное от работы время. И по-прежнему полагал, что работает над одним из крупнейших открытий XX века, которое не позднее чем через 10 лет найдет практическое применение. Памятуя прошлый опыт, он прячется от журналистов и полагает, что говорить с ними стоит лишь, когда работа будет закончена.
Тут надо, наверное, сказать, что большинство физиков скептически (мягко говоря) восприняли результаты опытов Подклетнова. Они основываются на положениях общей теории относительности, согласно которой гравитация вообще не сила, а искривление четырехмерного пространства-времени. Однако последнее время и сама теория Эйнштейна стала давать сбои, появляется все больше фактов в нее не укладывающихся.
Быть может, поэтому НАСА рискнуло самостоятельно начать эксперименты по проверке эффекта Подклетнова в Центре космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле (штат Алабама). Результаты оказались малоутешительными – вес над сверхпроводящим диском уменьшался не на 2 процента, как у Подклетнова, а в миллион раз меньше. Хотя эксперимент готовили со всей тщательностью, используя приборы, измеряющие гравитацию с точностью до восьмого знака, 8 космических спутников, учитывающих слабые изменения гравитационного поля Земли, вызванные приливами и отливами. А саму силу гравитации измеряли в вакууме, в огромном металлическом ящике, экранированном от электромагнитного поля.
Американцы были обескуражены… и пригласили Подклетнова к себе для консультации. Он приехал в Хантсвилл в конце 1998 года. Верный своей привычке, избегал корреспондентов и не давал интервью. Тем не менее сведения о его визите просочились в печать.
Причиной неудачи, по словам ученого, было то, что американцы не вращали диск. Кроме того, они работали с маленьким диском. Поэтому для точного воспроизведения опытов Подклетнова было решено сделать диск в два раза больше. Возникли сложности с его изготовлением. НАСА объявило конкурс среди профильных фирм. Создание "такого же диска, как в России" было оценено в 750 тыс. долларов. Наверное, приобретение диска у нас или у Подклетнова обошлось бы дешевле. Но американцы решили сделать его сами: на карту поставлен престиж страны!
За это время появилось немало сообщений о якобы повторенных и даже превзойденных результатах опытов русского ученого: группой студентов в Шеффилде (Англия), учеными из Торонто. Активным сторонником Подклетнова выступает итальянский физик Джованни Моданезе из университета г. Тренто…. А компания "Бритиш Аэроспейс", как уже было сказано, решила вовсе не ждать, а "ковать, пока горячо"…