Оранжевая колбаска в центреэто плазмоид, сгусток плазмы, ограниченный магнитной ловушкой. Его окружают создающие эту самую ловушку кольца из сверхпроводящих магнитов (синенькие квадратики, нарисованы в разрезе, отмечены как «катушки магнитной системы»), с краёв плазма запирается катушками, генерирующими мощное магнитное полеих называют пробками. Рабочее тело во всю эту конструкцию нагнетается плазмоганомплазмотроном. Собственно, в гипотетическом термоядерном реакторе такого типа предполагается поставить два запирающих зеркала-пробки с обеих сторон, как и нарисовано на картинке, но так как нам надо получить тягу, с одной стороны создаётся магнитное сопло.
Таким образом, плазма поступает в нашу магнитную ловушку, где разогревается (на картинки это делается с помощью инжекторов, обозначенных зелёными лучами) и улетает в космос. Тяга и удельный импульс такого двигателя, при его габаритах (100 м в длину) и массе (70-100 тонн в лучшем случае) сравнима с электрическими, что не особо радует, учитывая предполагаемые затраты хотя бы на вывод всего этого барахла в космос.
Та же самая ловушка в суровой реальности.
Выше описан ТЯРД непрерывного действия, но, естественно, это далеко не единственный способ использовать термоядерную реакцию в качестве движителя. Другой вариантимпульсный двигатель, работающий на эффекте z-пинча. Пинчэто явление, когда протекающий в плазме или металле ток создаёт магнитное поле, которое в свою очередь действует на окружающие заряженные частицы и через них влияет на токовый канал, сжимая его или вовсе разрушая. Z-пинччастный случай, когда проводник представляет собой столб из плазмы.
Устроено это так: два компонента рабочего тела подаются в камеру сгорания, где мощный электрический импульс превращает их в плазму и запускает термоядерную реакцию. Дальше срабатывает z-пинч, который сжимает плазму и выбрасывает её через магнитное сопло из сверхпроводящих катушек, вызывая тягу в 38 кН при удельном импульсе 200000 c.
Если вы пробежали глазами текст выше, не задерживаясь на техническом порно, то вот общий вывод: ТЯРДэто двигатели для космоса, двигатели с малой тягой, но высоким удельным импульсом. Проблем, однако, у них выше крыши: так уж получилось, что взрывать термоядерные бомбы человек уже научился, а нормально контролировать реакциюещё нет. Так или иначе, ТЯРДштуки большие и тяжёлые, и насколько они окажутся востребованы и эффективны, судить ещё рано. Сейчас это пока фантастика.
Кстати, что там в фантастике? Да толком ничего. Проблема, разумеется, в том, что гораздо проще описать варп-двигатель, работающий на хреноптаниуме, чем копаться в зубодробительных терминах. Причём проще и писателю, и читателю.
Так что стоит дважды подумать, прежде чем перетаскивать открытые ловушки с амбиполярным запиранием в художественный текст. Но если дозированнопочему бы и нет?
Двигатель на антиматерии.
Если электрические двигатели уже эксплуатируются, ядерные существуют на стадии прототипа, а термоядерныехотя бы в виде теоретического реализуемого концепта, то этот персонаж принадлежит к области чистой фантастики, хоть и основанной на реальных физических принципах. Соответственно, поэтому он популярен у фантастов (из самого свежего«Ложная слепота» Уоттса, да и я как бы тоже причастился). Ведь антиматерия для современной науки очень близка к хреноптаниуму: если физики ещё кое-как могут что-то о ней сказать, то инженеры пока только чешут в затылках. Фантастика же в 99 % случаев рассматривает эксплуатирующиеся проекты.
На первый взгляд концепт очень перспективен: энергии при аннигиляции выделяется на порядки больше, чем даже при термоядерном синтезе. На практике значительная часть её улетает в форме бесполезных нейтрино, а остальную надо ещё как-то применить. Ведь аннигиляция сама по себе не создаёт тяги, значит, требуется рабочее тело. Однако использовать плазмуне наш метод, чаще всего аннигиляцию называют источником энергии для фотонного двигателя.
Суть его проста: фотон, несмотря на отсутствие массы покоя, обладает импульсом, равным постоянной Планка, делённой на длину волны. А раз у него есть импульс, значит, он может сообщать тягу. Соответственно, нужно создать мощный пучок света, который и будет толкать корабль вперёд. О мощности, необходимой для создания значимой хотя бы по сравнению с космическим парусом тяги, приходится только гадать.
Проблема заключается ещё и в том, что для производства антиматерии при нынешних технологиях нужно затратить на несколько порядков больше энергии, чем может дать аннигиляция. Соответственно, экономически в этом нет никакого смысла.
Другой вариант, более реалистичный, на мой взглядиспользовать более традиционные вещи вроде термоядерной реакции, где антиматерия выступает её катализатором. В этом случае топливная смесь из дейтерия и трития сжимается и облучается пучком антипротонов, что разогревает её до нужной температуры и запускает реакцию. Дальшекак в прошлом пункте.
Двигатели на антивеществе многократно более популярны, чем ядерные и электрические. Причина тут лежит, на мой взгляд, в том, что на сегодня нет даже теоретической модели такого двигателя, что снимает все вопросы к автору. Достаточно сказать «мой корабль летает на антиматерии»и всё, никто не придерётся, что в книжке неправильно описан принцип разгона плазмы в электромагнитном поле. Как можно неправильно описать несуществующее? Никак. Вместе с тем концепт гипотетически реализуем, что позволяет на этой основе авторам гордо причислять свои книжки к твёрдой НФ, хотя содержание этих историй целиком состоит из мочилова, секса и пафоса.
Фотонные двигатели использовались у Стругацких, у Лема, у Дугласа Адамса и ещё много у кого. В сущности, их применение обосновано примерно теми же причинами.
Суровая реальность пространственно-временного континиума.
В фантастике, как правило, никто никогда не думает о траекториях полёта, о взаимном расположении кораблей в пространстве и прочих подобных вещах. По большой части это и не требуется, потому что книга совсем о другом, но иногда фантазия доходит до абсурда. Например на одном из мелких сетевых конкурсов мне доводилось читать рассказ про вторжение злых инопланетян на Землю. Злые инопланетяне раздолбали защитный форпост на Плутоне, и земляне отступили, внимание, к Нептуну, чтобы встретить вражин у ещё одной базы на его спутниках. Типа, второй защитный эшелон. Логика автора очевидна: он мыслил нормальными 2D-представлениями о войне на Земле, но космос, разумеется, живёт по другим законам. В реальности Нептун мог находиться по другую сторону от Солнца, нисколько не мешая злым инопланетянам лететь к Земле. Более того, все планеты Солнечной системы вращаются приблизительно в плоскости эклиптики, и злые инопланетяне вполне могли прилететь откуда-то, грубо говоря, «сверху», вообще не пересекая орбиты внешних планет.
В другой истории три космических корабля окружили в открытом космосе катер главного героя и потребовали сдаться, а он думает, мол, всё, из кольца не вырваться. И сдаётся, трус несчастный, чтобы пафосно сберечь жизнь сидящей рядом красотки. Но если вспомнить математику, то окажется, что три точки всегда образуют плоскостьнаш парень вполне мог рвануть перпендикулярно этой плоскости, получив на хвост трёх злых вражин, но превратив «окружение» в погоню. Чтобы более-менее плотно «окружить» кого-то в космосе, нужно по меньшей мере четыре корабляпо числу вершин тетраэдра. Да и то это будет достаточно жиденько, учитывая отношения размеров кораблей и расстояний между ними.
Кстати о размерах и расстояниях: есть известный штамп, связанный с опаснейшими астероидными полями. Это когда храбрый пилот проявляет чудеса ловкости, лавируя между огромными каменными глыбами, хаотично летающими в поле, окружающем планету Нет. Так не бывает.
Во-первых, плотность астероидов в таких полях настолько мала, что с большой вероятностью вы даже не заметите, что пролетали сквозь такое поле. Для сравнения, возьмите футбольный стадион и бросьте в воздух над ним несколько пылинок, постаравшись распределить их по всему стадиону. Так вот, в реальном поясе астероидов камни летают друг от друга ещё дальше.