Термоядерный двигатель доставит людей до Марса всего за три месяца

Оказывается, можно заправить космический корабль горсткой топлива и долететь до Марса за считаные месяцы. И это не фантастика, а реальная технология ядерного синтеза, того самого, что говорит внутри звезд.


Десятилетиями ученые пытались воспроизвести процессы, происходящие в недрах светил, чтобы получить чистую и неиссякаемую энергию. На Земле это пока не удалось, но что, если перенести термоядерные реакции в космос?

Синтез на службе космонавтики

Британский стартап Pulsar Fusion уже работает над проектом Sunbird. Так называет космический двигатель, который использует синтез для разгона корабля до 805 000 км/ч. На такой скорости можно запросто добраться до Марса за три месяца.

Но как это возможно? И почему космос может стать идеальной лабораторией для термоядерных экспериментов?

Для начала давайте разберемся, чем ядерный синтез отличается от деления. Синтез — это процесс слияния легких элементов, таких как водород, в более тяжелые, например, гелий. Именно так работают звезды, включая наше Солнце. В отличие от деления, где тяжелые атомы урана расщепляются, синтез выделяет в 4 раза больше энергии и не оставляет опасных отходов.


— Ричард Динан, основатель Pulsar Fusion.

На Земле для запуска синтеза требуются гигантские установки вроде токамаков, которые тратят больше энергии, чем производят. Но в космосе нет атмосферы, которая мешает удерживать плазму — раскаленную заряженную смесь, где и происходят реакции.



По словам Динана, термоядерный синтез не хочет работать в атмосфере. А вот космос для таких реакций — то, что доктор прописал.

Земные реакторы имеют форму тора (бублика), чтобы удержать плазму магнитным полем. В космосе это не нужно, поэтому Sunbird использует линейную конструкцию. Частицы плазмы, вырываясь из реактора, создают тягу, как выхлоп ракеты.

Для этого вместо обычного топлива (дейтерий и тритий) применяют гелий-3 — редкий изотоп, который почти не производит нейтронов. Это дорого, но безопасно и эффективно для двигателей.

Следует сказать, что гелий-3 практически отсутствует на Земле, но его запасы есть на Луне. NASA рассматривает добычу этого ресурса как ключ к будущим термоядерным технологиям.

Космический «буксир» будущего

Sunbird — это не просто ракета, а система космических «буксиров», которые будут курсировать между орбитальными станциями. Добравшись с планеты на промежуточную точку, ракеты будут менять обычные двигатели на термоядерные и лететь значительно быстрее. Первые прототипы планируют испытать уже в 2027 году.

Специалисты Pulsar Fusion рассчитали: для полета на Марс будет достаточно лишь одного грамма гелия-3 и дейтерия. Скорость, как уже было сказано, составит 805 000 км/ч. Это в полтора раза быстрее зонда «Паркера», самого стремительного искусственного объекта в Солнечной системе.



Уже перечислены миссии, где может быть использован инновационный двигатель. Доставка груза 2000 кг на Марс за 6 месяцев, зонды к Юпитеру за 2–4 года (вместо 5,5 лет у «Европы Клиппер»), добыча астероидов за 1–2 года.

Руководство Pulsar Fusion рассказало, что в этом году компания планирует провести тесты компонентов на орбите. В 2027 г. пройдут испытания демонстрации термоядерной реакции в космосе. Стоимость этого этапа от 70 млн долларов.

Полноценный реактор будет испытан в 30-х годах. Конечно, при условии, что стартап найдет достаточное финансирование своего проекта.
Надо сказать, что британцы не единственные, кто разрабатывает термоядерный двигатель. В 2024 году компания Helicity Space при поддержке Lockheed Martin также приступила к разработке агрегата на основе термоядерного синтеза. NASA, в свою очередь, тестирует ядерный реактор для полетов к Марсу.

За и против звездной тяги

Теперь давайте рассмотрим плюсы и минусы нового проекта. Сначала о хорошем. Полеты к дальним планетам станут в разы короче. Корабли будут легче, миссии, соответственно, дешевле. С безопасностью тоже все хорошо, так как при термоядерном синтезе нет радиоактивных отходов, как при делении.




— Аарон Кнолл из Имперского колледжа Лондона.

С ним полностью согласна Бхувана Шринивасан из Вашингтонского университета. Она считается, что такая технология позволит развернуть лунную базу всего за одну миссию.

Но трудности тоже серьезные. Для начала нужно решить проблему миниатюризации. Земные реакторы весят сотни тонн, поэтому их как-то нужно уменьшить до размеров ракеты.

Кроме того, в космосе нет гравитации. И это серьезно усложняет контроль над реакцией ядерного синтеза.

Гелий-3 чрезвычайно сложно добывать. А других альтернатив с топливом для термоядерного реактора ученые пока что не придумали.

В 2022 г. американские ученые впервые в истории получили больше энергии во время синтеза, чем потратили. Но, увы, установка размером… со стадион непригодна для использования в космосе.

Но в любом случае проект Sunbird — это не просто смелая идея, а шаг к новой эре космических исследований. Если испытания 2027 года пройдут успешно, человечество получит инструмент для покорения Солнечной системы. Но даже если что-то пойдет не так, сам факт, что мы пытаемся «приручить» звездную энергию, уже меняет правила игры.