В поисках ядерного буксира
Еще основоположники космонавтики понимали, что ракетные двигатели на химическом топливе имеют предел и не смогут обеспечить быстрые перелеты между планетами солнечной системы. Поэтому, когда были открыты реакции радиоактивного распада, идея использовать атомную энергию для разгона космических аппаратов возникла почти сразу. Однако ядерные корабли не появились до сих пор, а первый полет назначен лишь на 2030 год.
Урановая машина
В 1905 году Эйнштейн вывел знаменитую формулу эквивалентности массы и энергии. Именно на нее опирался Константин Циолковский, когда в 1911– 1912 годах в «Исследовании мировых пространств реактивными приборами» указал, что для выхода космического корабля за пределы Солнечной системы потребуется всего лишь «щепотка радия». Калужский изобретатель описал систему, которую позже назовут «атомной псевдоракетой»: она разгонялась, выбрасывая продукты ядерного распада. В то время еще не понимали, что построить «псевдоракету» малореально, поскольку такие частицы создают температуры в миллионы градусов и стенка любой камеры сгорания просто расплавится.
Следующий шаг сделал итальянский аэродинамик Гаэтано Крокко. В 1923 году он выступил с докладом «Замечания о технике воздухоплавания», заявив: такой «прямой» способ разгона достижим только при использовании мощнейших электромагнитных полей, которые могли бы заменить стенки камеры сгорания, что технически невероятно сложно. Куда разумнее применить «непрямой» способ – превращение атомной энергии в тепловую нагревом инертного рабочего тела, которое направляется в реактивное сопло.
Первые намеки на переход от теории к практике появились в годы Второй мировой войны, когда ракетный конструктор Вернер фон Браун узнал об «урановой машине», которую разрабатывал Гейзенберг. Ядерное устройство создавалось для подводных лодок, но его в принципе можно было использовать и как реактор, расщепляющий воду на водород и кислород для подачи в камеру сгорания. В 1944 году фон Браун провел несколько консультаций с Гейзенбергом, однако стало ясно: создание компактного реактора – слишком далекая перспектива. После войны немецкие ракетчики были перевезены в США, и плодотворная идея вновь стала востребованной. Фон Браун активно популяризировал свой Marsprojekt, предусматривавший отправку к соседней планете шести кораблей с ядерными двигателями. Некоторые его расчеты использовали при конструировании сверхтяжелой ракеты Nova для доставки на Луну кораблей Apollo: среди прочих рассматривался вариант установки на верхнюю ступень водородного двигателя с реактором. Однако в 1964 году проект Nova был заморожен, корабли запускали с помощью ракеты Saturn V на обычном топливе.