другое пытаются использовать для движения космических аппаратов и в качестве источника энергии, но относительно успешно пока только использование солнечного света для выработки электроэнергии, и то в небольших масштабах.
Но даже те естественные внешние ресурсы, что есть в Солнечной системе (включая также солнечный ветер и вещество планет и комет), сосредоточены поблизости Солнца. И на расстоянии в десятки миллиардов километров не остаётся ничего, кроме разреженной межзвёздной среды. Проекты улавливания и использования атомов водорода для разгона корабля скорее всего не жизнеспособны; хотя для торможения, наверно, можно попытаться применить очень большой электромагнитный парус (с площадью магнитной воронки более 10 км2 на каждый килограмм массы корабля), но эффективность будет небольшой.
Поскольку природных внешних ресурсов в межпланетном, а тем более межзвёздном, пространстве нет; а без них ракета должна везти "всё с собой", (представьте себе, что Вы едете на курорт на 5 дней, и везёте с собой газовую плиту, платяной шкаф, электростанцию и повариху тётю Дашу…), то естественно задуматься — а нельзя ли как-то создать условия, чтобы всё-таки получать то, что вам нужно, на месте, ну хотя бы энергию и топливо. Везти с собой в ракете не продуктовый магазин, а чековую книжку, и получать всё необходимое в любой точке пространства (ну или хотя бы иметь возможность заказать доставку по предварительной договорённости).
Несмотря на важность этой темы, примеров успешного использования искусственно созданных внешних ресурсов в космическом пространстве пока нет, за исключением быть может китайских опытов по перемещению спутников с помощью тросов, да японского проекта орбитального лифта, который ещё неизвестно будет ли.
Однако существуют две концепции, которые мне кажутся ценными и полезными, и которые я постарался, в меру своих сил, "позаимствовать" и развить, объединив в нечто пригодное для практического использования… Это два кита, на которых можно возвести что-то большее.
***
Первая базовая идея состоит в использовании импульса внешних движущихся тел (летящих металлических шариков, мячиков, пуль, снарядов, струи жидкости, газа, частиц или потока излучения) для передачи импульса разгоняемому космическому аппарату. Это, в общем, логично: передавать импульс телу от другого тела, у которого он уже есть. Футболисты и теннисисты постоянно так делают, и это работает.
Эта концепция пока очень скромно разработана, но отдельные проекты такого рода есть. Из них стоит упомянуть "космический фонтан" и близкую к нему концепцию разгона ракеты летящими металлическими шариками. (есть ещё проект разгона спутников непосредственно световым давлением лазерного луча, но этот вариант не жизнеспособен, разве что для очень малых корректировок скорости, в пределах 1 метра в секунду, по причине ничтожного КПД такого способа передачи импульса. Гораздо лучше вариант нагрева лазером рабочего тела, находящегося на борту ракеты; такой способ, в принципе, позволяет разогнаться даже для межпланетного перелёта, вот только для этого требуется маленькая атомная электростанция, и лазер постоянной гигаваттной мощности, с фокусирующими зеркалами размером в маленький школьный стадион, и всё это надо поднять за пределы атмосферы, хотя бы километров на 20, или разместить на Луне. В принципе, реально, но вряд ли дёшево).
Концепция "космического фонтана" была впервые представлена усилиями нескольких людей (Википедия приводит имена 6 из них: Роберт Л. Форвард, Марвин Мински, Джон Маккарти, Ханс Моравец, Родерик Хайд, и Лоуэлл Вуд). Больше информации о ней можно найти в книге Роберта Л. Форварда «Indistinguishable From Magic».
Но, правда, исходная концепция предлагала не совсем рациональный способ использования энергии летящих микро-снарядов ("металлических гранул"): при скорости самих гранул более 4 км/с, предлагалось всего лишь удерживать над поверхностью земли (правда на большой высоте, 100 и более километров) неподвижную платформу; для чего, как я думаю, всё же найдутся менее затратные способы.
Но сам принцип эффективен: передать телу импульс от другого тела, у которого он уже есть. Эффективность передачи кинетической энергии при некоторых условиях может достигать 100 %.
Я также, как мне кажется, встречал упоминание о том, что какой-то итальянский, (вроде бы) изобретатель (или, возможно, один из выше перечисленных людей, хотя, наверно, это было намного раньше) предложил также использовать аналогичный принцип и для разгона ракеты — то есть стрелять в стальную плиту стальными шариками, передавая летательному аппарату импульс. Принцип хороший, и видимо далеко не новый; правда, впоследствии мне не удалось больше найти упоминаний об этом. Но я именно этот исходный принцип взял за основу концепции, развитой и изложенной в Главе 3 (хотя там многое не совсем так: вместо шариков — газ, вместо стальной плиты магнитное поле, и <шарики> <газ> высокотемпературная плазма влетает в сопло ракеты не только сзади, но и спереди…)
Я считаю, что развил эти идеи достаточно далеко от исходного прототипа, и сделал результат настолько эффективным, насколько это вообще возможно, при современном уровне знаний физики. Насколько эффективным может быть результат, и как его достичь, описано в Главе 3.
***
Но есть ещё вторая концепция, прямо не связанная с первой, но дополняющая её, и столь же важная. Вместе они могут создать фундамент для действительно полноценного освоения космоса.
Я предложил эффективный двигатель; но для него, однако, надо много энергии. В принципе, всё не так уж плохо — с помощью электромагнитных пушек всё же можно довести скорость носителей кинетической энергии до 20–30 км/с, и успешно осваивать ближайшие планеты. Но чтобы лететь дальше, и быстрее — энергии надо намного больше.
И вот тут оказывается, что энергию можно вовсе даже не тратить. А даже вовсе наоборот получать, и столько, что больше уже никому никогда не понадобится. Надо только немного подумать:)
Эту идею предложили задолго до меня, 55 лет назад. (Возможно, я даже когда-то в детстве читал эту статью, хотя потом забыл про это; но где-то в подсознании эта идея засела, и потом зудела там следующие 30 лет, превратившись в то, во что она превратилась, в главе 4 и последующих).
54 года назад в журнале "Техника-Молодёжи" (1970/11, с. 56–58) была опубликована статья известного писателя-фантаста Георгия Гуревича "Увлекательная гравитация", где он предлагал проект гравитационной электростанции на лунном веществе: запускаем снаряд с поверхности Луны за 3 МДж энергии, ловим на Земле (или на низкой орбите) — получаем 60 МДж/кг. (На 30 % больше, чем при сгорании килограмма бензина).
Как источник энергии для наземных объектов дороговато, но можно использовать в качестве источника внешнего топлива для вывода грузов на околоземную орбиту: если микро снаряды будут догонять ракету с относительной скоростью 11 км/с, то после их испарения в сопле двигателя и вылета газа обратно, получится удельный импульс 19–20 км/с, что очень хорошо. Правда, по мере разгона самой
