«Техника-молодежи» 1982 №3, с.54-55, 63

По витой лестнице наверх — в башню древней обсерватории поднимается звездочет и поэт Омар Хайям. Гулко бьется сердце — то ли от небывалых мыслей, властно и привычно захвативших его при взгляде на манящие огни в черном небе, то ли от трудного подъема по стершимся ступенькам. Далекие звезды, далекое небо...

Наступил век двадцатый. Идеи русских первооткрывателей — Кибальчича и Циолковского, воплощенные в реальные ракеты Королева, вывели человека в околоземное пространство.

Но звезды — звезды по-прежнему далеки для человека! Ведь расстояние до них так велико, что современный космический корабль будет лететь даже к самой ближайшей звезде многие тысячелетия... Двигаться быстрее попросту невозможно: запас горючего кончится, едва корабль выйдет за пределы солнечной системы. А все потому, что, преодолевая силы тяготения, ему приходится исторгать из себя лавину вещества — потенциального топлива, безвозвратно уходящего в космос через жерло камеры сгорания.

Звездолету нужен особый двигатель — на долгие десятилетия работы, разумно расходующий каждый грамм животворной массы корабля.

Каким он может быть?

Принцип работы нового двигателя достаточно прост. Попробуем логически развить идею механического отталкивания от опорного тела. Прыгая, допустим, с борта лодки в воду, мы одновременно заставляем ее двигаться в противоположном направлении. Усложним опыт. Поднесем к магниту другой магнит. Первый оттолкнется или притянется — в зависимости от положения полюсов. Причем воздействие осуществляется, так сказать, бесконтактно, одними полями. Ну а если бы вместо второго магнита у нас было бы только его поле, состоялся ли бы толчок? Наверняка. Поскольку же подобная ситуация сама по себе маловероятна, то воспримем из нее только идею и подумаем об электромагнетизме — здесь-то мы можем оперировать с силовыми полями довольно широко. Представим два параллельных проводника А и Б, расстояние между ними равно R. Они обесточены, и сила их электродинамического взаимодействия равна нулю. Теперь пропустим через проводник А импульс тока I определенной длительности

Возникнет электромагнитное поле с магнитной индукцией В₂, которое «подойдет» к Б через время 0,5τ. Теперь, в этот момент, пропустим через Б ток той же длительности. Взаимодействуя с полем В₂, он вызовет появление силы Ампера F_A, приложенной к проводнику Б, который получит импульс силы, толчок вперед. Первый же проводник останется в покое: ведь к моменту прихода поля проводника Б в область проводника А последний будет уже обесточен. Впрочем, для повышения КПД процесса можно на этой стадии пропустить импульс и через А, но уже противоположного направления. Тогда сила удвоится. Так вот, почему бы нам не разместить подобные проводники в звездолете? Правда, сразу же возникает немало вопросов. Ну, во-первых, как мы назовем этот тип двигателя? Ракетный, радио, или, может быть, «полевой»? Ведь он, как видим, основан на истекании электромагнитного поля из рабочего пространства. Действительно, сложное математическое исследование энергии и массы его полей показало, что в результате их наложения во времени и пространстве энергия и масса суммарного поля фокусируются в направлении, противоположном силе тяги. Формулы говорят о том, что при этом образовывается некая бесконечная пространственно-временная линза — невесомый эквивалент идеального зеркала фотонолета, фокусирующий мощное радиоизлучение корабля. Сквозь это невидимое сопло звездолет со скоростью света исторгает в космос материю в форме полей, обладающих энергией и массой. Максимально возможная скорость излучения этой массы V = С свидетельствует о достигнутом нами частном пределе экономии расхода массы звездолета. Общий же КПД составит 10—15% из-за отсутствия совершенных технических средств, позволяющих точно «фокусировать» пространственно-временную линзу. Основные параметры «полевого» двигателя связаны простой формулой, выражающей физический смысл его силы тяги — реакции излучаемого через пространственно-временную линзу поля массой М:

Расчеты показывают, что в частном случае один мегаватт энергии, израсходованной нашим двигателем, порождает силу тяги в несколько килограммов.

А идеальный фотонный двигатель с КПД, равным 100%, дает на один мегаватт тягу значительно меньшую!

Ошибка в вычислениях? Нет. Повторный подсчет удельной силы тяги нового двигателя другим способом — как реакции излучения массы суммарного поля проводников А и Б — дает точно такой же количественный результат.

Физическое же истолкование его, на наш взгляд, может быть только одним: масса суммарного поля АБ проводников А и Б, пропорциональная квадрату вектора напряженности Е, значительно больше масс одиночно существующих полей А и Б.

«Небольшой» КПД нашего двигателя отражает всего лишь потенциальную возможность его совершенствования (увеличения силы тяги с 15 до 100 процентов при том же расходе энергии), а это позволяет построить теорию космического корабля, обладающего в несколько раз большим запасом хода, чем идеальный фотонный звездолет. Вообще фотонолетам будет трудно соперничать с кораблем, оснащенным «полевым» двигателем. И не только по той причине, что КПД последнего высок. Двигатель с лазерным излучателем не способен «выдавать» в непрерывном режиме достаточную для межзвездного путешествия мощность, поскольку предельно возможная плотность потока энергии через объем рабочего вещества лазера относительно мала. Двигатель будет иметь гигантские, недопустимо большие размеры. Точно так же антенна, излучающая равномерно во всех направлениях, должна иметь идеальный отражатель электромагнитного поля, иначе энергетический поток разрушит его. Создать же таковой почти невозможно.

А теперь попробуем представить себе конструкцию космического исполина с «полевым» двигателем, способным перенести его в планетную систему соседней звезды. В основании звездолета цилиндрические энергоустановки, соединенные мощными фермами с токопроводящими шинами-проводниками. Они несут полетный вес звездолета, обеспечивают минимум взаимного влияния и регулируют положение корабля в пространстве. Длина проводников — 7,5 м. Полутора метрами ниже расположены разрядники, возбуждающие с частотой 100 МГц 800-килоамперные импульсные токи в плазменных шнурах, заключенных в силовые трубки магнитного поля. В перспективе при создании силовых трубок, способных выдержать давление плазмы, равное силе тяги двигателя, металлические проводники можно заменить плазменными.

На высоте 500 м от «основания» на высоких колоннах-путепроводах с лифтами расположена обитаемая кабина с замкнутой системой жизнеобеспечения. Ее целесообразно защитить сверхпроводящей пленкой, отражающей остаточное радиоизлучение двигателя. Было бы заманчиво использовать такую пленку для полного отражения всего излучателя двигателя, но сверхпроводимость не терпит высокочастотных флуктуации тока, неизбежных при отражении силового поля большой интенсивности. Между кабиной и энергоустановками по всей высоте 500-метровых колонн установлены экраны — для ослабления потока излучения от двигателя к обитаемому модулю. Нижние выполнены в виде крупноячеистых сотовых решеток, ближе к «жилому» отсеку размер ячейки решетки уменьшается, а в непосредственной близости экран становится сплошным. Таким образом мы ослабим интенсивность излучения, не перегревая экраны. Защититься же от космического урагана, мгновенно съедающего килограммы обшивки звездолета, можно только ферромагнитным экраном. Микрометеориты и тяжелые частицы выпарят с его поверхности целое облако паров металла, которые будут надежно удерживаться в защитной зоне мощным магнитным полем корабля. Тепловую энергию можно отвести и использовать как дополнительный источник энергии.

Ферромагнитная защита усложнит изображенную на обложке ажурную конструкцию корабля: в середине пути потребуется его перестройка, чтобы направить излучатели А и Б в противоположную движению сторону и перейти на режим торможения.

Теперь о технических характеристиках звездолета. Его энергостанции — настоящие колоссы, способные вырабатывать энергию, мощность которой сравнима с суммарной мощностью энергостанций на Земле. При стартовой массе 6000 т звездолет, отправляющийся к ближайшей звезде α Центавра, должен развить крейсерскую мощность 3·10⁸ млн. Вт, а ядерный дефект массы (расход топлива) за время полета составит 2 тыс. т. Половину пути корабль будет разгоняться, а вторую половину — тормозить с ускорением 0,1 G, при котором космонавты и система замкнутого жизнеобеспечения с земными растениями и животными будут чувствовать себя почти «как дома».

Путь в оба конца займет «всего» 20 лет. Космонавты сумеют побывать на планетах соседней звезды и вернуться на Землю. Агрегаты для формирования импульсов тока разместятся в нижней части модулей. Посредине расположатся ядерная топка и электрический генератор, а вверху — запас ядерного горючего (антивещества).

Отметим, на Земле уже созданы импульсные установки, способные развивать мощность, равную энергетической мощности цивилизации. А вот способы концентрации такого огромного количества энергии в малом объеме и ее превращения в электрическую еще предстоит разработать.

Теперь — об особенностях самого полета. Тяжелый гул ударов сверхмощного сердца звездолета может пагубно отразиться на природе и атмосфере нашей планеты. Поэтому стартовать к звездам придется подальше от Земли, используя в качестве защитного экрана Луну или Солнце. Аналогичные меры предосторожности необходимо принять и по отношению к планетам α Центавра.

После старта корабля, в течение всего полета Земля будет регулярно получать информацию с борта, закодированную в фазе и частоте излучения двигателя. Кстати, таким же путем и далекая звезда будет извещена об экспедиции задолго до ее прибытия.

И кто знает, может быть, древние рубайи Омара Хайяма и станут теми первыми позывными таинственного для другой цивилизации источника излучения, которые услышат однажды жители какой-нибудь далекой планетной системы.

Д. Мотовилов обратился к классу двигателей электромагнитного типа с активной преградой. В синхронных электродвигателях токи статора и ротора взаимодействуют своими полями, обе части машины активны. Два тока притягиваются: сдвинув один из них, мы заставим другой «тянуться» за первым. Однако на общей платформе они дадут нулевую суммарную силу.

Делалось много попыток как-то разбалансировать подобную систему.

Д. Мотовилов нашел простое, предельно эффективное решение. Давно известно, что взаимодействуют не просто массы, заряды и токи, как заставляют нас думать привычные законы Ньютона, Кулона и Ампера, а массы, заряды и токи взаимодействуют с полями — гравитационными, электрическими и магнитными. В формуле Лоренца все это учтено математически. Но диктат старых представлений чрезвычайно силен, и мало кто от этого диктата свободен. «Хитрость» Д. Мотовилова сводится к тому, что ток и порожденное им поле вовсе не обязаны совпадать «по фазе» в любой точке пространства, потому что полю нужно время на путешествие, в течение которого ток может измениться как угодно.

Справедливости ради следует указать, что эта идея была впервые высказана в научно-фантастическом рассказе Михаила Пухова «Услуга мага», опубликованном пять лет назад в сборнике «Картинная галерея».

Здесь хотелось бы сделать небольшое отступление на полвека назад. Под новый, 1930 год в Ленинградском политехническом институте кипели страсти. На дискуссии под названием «О природе электрического тока» яростно спорили сторонники двух физических школ. Одну группу возглавлял талантливый Яков Семенович Френкель, который повторял: «...я отрицаю правомерность представления о том, что это поле соответствует какому-то материальному образу», что «близкодействие — это замаскированное дальнодействие».

Известный же электротехник Владимир Федорович Миткевич неутомимо требовал ответа на вопрос: «Если что-то вылетело из одного заряда, но еще не достигло другого заряда, то где оно находится?» Тезис о физическом существовании электромагнитного поля поддержали многие участники дискуссии, такие, как В. Р. Бурсиан, Д. А. Рожанский, В. К. Лебединский, М. Л. Ширвиндт. В 50-х годах прошла еще одна дискуссия, участники которой отождествляли поле с веществом, тонким по своей природе и бешено мчащимся в пространстве. С тех пор споры затихли из-за очевидности проблемы. Например, одна из последних книг Вячеслава Владимировича Никольского по радиотехнике открывается таким примером: «Если радиоволна уже излучена передающей антенной, но еще не поступила в приемную, то что, как не поле, может переносить энергию?»

В двигателе Д. Мотовилова буквально в лоб реализованы примеры В. Ф. Миткевича и В. В. Никольского. Пусть в провод подан импульс тока. Порожденное им поле начнет цилиндрическим, а потом сферическим фронтом распространяться в стороны. Если препарировать эту полевую «пленку», то внутри ее можно «увидеть» волны. «Вглядевшись» пристальнее, заметим фотоны, сгустки которых отвечают гребням электромагнитных волн.

Импульс тока давно угас, но полевая «пленка» не «знает» об этом, продолжая лететь в пространстве. Вот она подлетает к другому проводу, где в это мгновение появился импульс тока. Поле толкает носителей этого тока к себе или от себя, в зависимости от направления «первичного» тока.

Вроде бы нет сомнений в работоспособности этих представлений, ибо взаимодействуют не ток с током, а ток с полем. Время, потраченное полем на дорогу, можно использовать с умом, уничтожив, к примеру, ток, его породивший.

Идея проста, но осуществить ее нелегко. Если взять два тока в сотню килоампер пти длине проводов 5 м и при зазоре в 1 мм, то при перемене импульсов с частотой 300 млрд. Гц такой дуплет даст в импульсе тягу в 500 т или в среднем 100—150 т, ибо полезное время вдвое меньше пауз.

Весьма сложно обеспечить импульсы волн длиной в 1 мм огромной силы. Современная техника может дать импульсы много больше ста килоампер, но они чуть ли не в миллион раз длиннее, чем надо Д. Мотовилову. И все-таки можно надеяться, что построить такой двигатель и разработать его теорию можно. Так что будем ждать сообщений об успешном запуске ракеты с радиодвигателем.