Опасности и проблемы.

Теперь хотелось бы рассмотреть те самые разочаровывающие факты, о которые разбиваются наши возможности. В прямом смысле этого слова. Все мы привыкли считать, что космическое пространство между спутниками, планетами и звездами ничем не заполнено, что там царит пустота. На деле же по всему космическому пространству в разнобой разбросаны разные атомы, плывущие, без понятия, в каком направлении. Астрономы, наблюдающие радиоизлучения из космической среды и прохождение через них световых волн выяснили, что в космическом пространстве имеются разные атомы и молекулы. Концентрация же межзвездного газа (вдали от газопылевых облаков) достаточно мала и составляет в среднем 0,5-0,7 атомов на 1 см3.

Исходя из известных нам физических законов, таких как 2 и 3 законы Ньютона, становится ясно, что при передвижении тела в такой среде этот межзвездный газ и молекулы будут оказывать сопротивление, вызывая торможение тела и разрушая его оболочку. Поэтому была выдвинута идея обратить вред в пользу и создать прямоточный реактивный двигатель, который собирает межзвездный газ (на 94% состоящий из водорода) и аннигилируя его с антивеществом, запасы которого уже должны находиться на борту корабля, и получал бы таким образом энергию для разгона звездолета. По авторской задумке, в носу звездолета должен быть помещен ионизирующий источник (создающий электронный или фотонный луч, который ионизирует налетающие атомы) и магнитная катушка, фокусирующая получившиеся протоны к оси корабля, где они используются для получения фотонной реактивной струи.

К сожалению, при более детальном рассмотрении проекта оказывается, что он неосуществим. Прежде всего, потому что луч не может быть электронным (на чем настаивают авторы) по причине того, что звездолет, испускающий электроны, сам будет постепенно заряжаться положительным зарядом, и в какой-то момент поля, создаваемые этим зарядом, нарушат работу всех систем нашего звездолета. А если же мы собираемся использовать фотонный луч, то тут дело упирается в слишком маленькое сечение фотоионизации атомов (как, впрочем, и для электронного). Проблема в том, что вероятность ионизации атома фотоном слишком мала (поэтому воздух не ионизируется лучами лазеров). Величина тяги прямоточного фотонно-реактивного двигателя ничтожна, и он не может быть использован для разгона ракеты с высоким ускорением.

Действительно, полный приток массы набегающих частиц (в основном атомов и молекул водорода) составит 10^-9 Кг/с. При аннигиляции эта масса будет выделять максимум 9·10⁷ Дж/с, и учитывая, что вся эта энергия уйдет на формирование фотонной реактивной струи, то прирост импульса звездолета за секунду будет составлять примерно 0.3 Кг·м/с, что соответствует тяге в 0.3 ньютона. Примерно с такой же силой давит на землю мышка. И получилось так, что целая гора родила какую-то мышь. Поэтому я считаю конструирование прямоточных двигателей попросту не имеет смысла. 

Следовательно, что просто так взять и отклонить налетающие частицы не получится и придется усилить корпус. При данных скоростях начинают усиленно проявляться релятивистские эффекты. При скорости 0.99с пылинка будет иметь энергию 54.7 Дж, а это сопоставимо с энергией пули пистолета Макарова (80 Дж). При таких скоростях получится, что каждый квадратный сантиметр поверхности экрана непрерывно обстреливается пулями, причем разрывными и с частотой 1 выстрел в каждые 5 секунд, или 12 в минуту. И лучшим материалом, по моему мнению, является титан, в силу его характеристик.

После пути в 1 световой год, звездолет встретит 10⁶ таких пылинок на каждый квадратный сантиметр, и каждые 500 пылинок будут срывать слой в 0.448 мм. Получается, что после 1 светового года пути защитный экран сотрется на 90 см. Значит, что для полета на таких скоростях экран должен будет иметь толщину примерно 5 метров и массу около 2.3 тысяч тонн.

Как видно, при v/c>0.1 экран должен будет иметь неприемлемую толщину и массу. И тогда звездолет будет состоять в основном из этого экрана и топлива, которого требуется несколько миллионов тонн. В силу обстоятельств полеты на таких скоростях невозможны.

Это уже не говоря про частицы массой в 1г и более. А каждая такая частица при v=0.1c будет иметь энергию около 4.53·10¹⁰ Дж, что, между прочим, сопоставимо с кумулятивным взрывом 11 тонн тротила.

Еще одна проблема в том, что время и скорость относительны.

Первая предполагаемая цель межзвездного полета – Альфа Центавра. Со скоростью света туда можно долететь за 4,5 года, на Земле же за это время пройдет примерно 10 лет. Но чем больше расстояние и скорость, тем сильнее разница во времени.