В 1960 году американский физик Роберт Бассард предложил оригинальную идею. Для осуществления межзвездных путешествий им предлагалось использовать специальный прямоточный двигатель.
Для эффективного и быстрого полета к другим звездам необходимо развивать огромные скорости. И это обстоятельство является большой проблемой ракетостроения. Ведь помимо полезной нагрузки космический корабль должен нести с собой огромное количество топлива. Предложенная Бассардом концепция аккуратно обходит эту проблему. Водород, который можно использовать в качестве топлива, можно добывать прямо из межзвездной среды. И использовать этот водород для работы термоядерного реактора. А он, в свою очередь, будет создавать необходимую тягу.
Двигатель Бассарда. Проблемы и решения
Первоначально проект Бассарда предусматривал механический захват атомов водорода космическим кораблем в процессе его движения. Однако расчеты показали, что для достижения «идеального» ускорения в 1 g в типичных областях межзвездного пространства, где содержание атомов водорода на единицу объема крайне мала, 1000-тонному космическому кораблю потребуется фронтальная зона сбора размером около 10 000 квадратных километров. Даже если предположить, что технологии будущего позволят построить подобный сборщик водорода, его масса будет просто колоссальна. Например, конструкция площадью 10 000 квадратных километров, изготовленная из майлара, и имеющая толщину 0,1 сантиметра, будет весить около 250 000 тонн!
Одним из способов решения этой проблемы является ионизация водорода перед космическим кораблем с помощью мощного лазера. Ионы водорода, имеющие электрический заряд (то есть, по сути, протоны), смогут втягиваться относительно небольшим коллектором Бассарда, который генерирует мощное магнитное поле. Процесс «сбора урожая» будет иметь электромагнитную природу, а не механическую. Поэтому сборщик не обязательно должен быть твердым. Можно использовать и сетку. И она не должна будет быть нереально большой. Поскольку магнитное поле может иметь конфигурацию, превышающую по размеру физические размеры сборщика материи.
Однако и в этом случае имеются проблемы. Одной из них является огромная мощность, необходимая для генерации магнитного поля коллектора Бассарда. Ну и не нужно забывать об ионизирующем лазере. Еще одна проблема заключается в том, что двигатель будет работать только тогда, когда космический корабль наберет достаточную скорость. Это позволит собирать межзвездную материю в нужных количествах. Поэтому для ускорения космического корабля до критической скорости необходима какая-то первичная силовая установка. Она должна разогнать корабль до скорости не менее 6% скорости света.
Межзвездная ракета
Модифицированная конструкция, известная как RAIR (межзвездная ракета с увеличенной массой поршня), предложенная Аланом Бондом в 1974 году, использует накопленный межзвездный водород не как топливо, а просто как реакционную массу. Поступающий поток протонов замедляется примерно до 1 МэВ, а затем ими бомбардируется мишень из лития-6 или бора-11. Слияние литий-протон или бор-протон легко инициировать. При ней высвобождается больше энергии, чем при другом любом типе реакции термоядерного синтеза. Вырабатываемая таким образом энергия выбрасывается из реактора. В выпускном патрубке часть энергии заворачивается назад. И используется для торможения потока протонов.
Так называемый катализатор RAIR предлагает еще более эффективный подход. После торможения входящего потока протонов к нему добавляется небольшое количество антивещества. В ходе этой реакции энергии выделяется меньше. Но она происходит при гораздо более низких температурах. Однако с другой стороны для успешного межзвездного полета потребуется большое количество антивещества.
Межзвездный привод в научной фантастике
Писатель-фантаст Пол Андерсон в своем произведении «Тау ноль» анализировал возможность использования подобной технологии. Ларри Нивен также широко использовал эту концепцию в своих романах из серии «Сказки об известном пространстве».
Во вселенной Звездного Пути «коллекторы» Бассарда для сбора межзвездных части прикрепляются ко всем звездным кораблям Федерации.