Читать «Маленькие рассказы о большом космосе» онлайн - страница 129

Они настолько необычны, что даже трудно подобрать сравнение. Представьте себе, что громадина дубненского синхрофазотрона выброшена в Космос. Конечно, на Земле трудно вообразить силу, способную даже просто сдвинуть с места это сооружение размером со стадион в Лужниках. А вот в Космосе достаточно отдачи самих частиц, которые разгоняет этот ускоритель. Ведь там нет никакого сопротивления движению. (Это, разумеется, не означает, что и в самом деле нужно выбрасывать в Космос такие тяжести!).

В принципе любая ракета движется за счет того, что выбрасывает из сопла продукты сгорания топлива с какой-то скоростью; произведение их массы на эту скорость называется количеством движения. С точки зрения закона сохранения количества движения безразлично, выбросить ли много вещества с небольшой скоростью или немного, но сильно разогнав его. Естественно, что инженеры стараются увеличить скорости истечения газов, ведь тогда топлива потребуется меньше и будет гораздо больше полезного груза.

Химические ракеты в этом отношении уже почти достигли своего потолка. Несколько километров в секунду — большего из них не выжмешь. В ионных ракетах скорость истечения принципиально ограничена только скоростью света: быстрее не может двигаться ни одно материальное тело. Поэтому идея превратить ускоритель частиц в космический двигатель не удивит физика.

Основными элементами ионного двигателя являются рабочее тело, ионизационная камера, источник энергии, ускоритель ионов. Задача очень простая: получить заряженные частицы и их разогнать.

В камере — пары цезия или рубидия. Такие «экстравагантные» материалы выбраны в качестве рабочего тела по двум причинам. Во-первых, они массивны, их выгодно отбрасывать; во-вторых, это очень щедрые элементы — легко ионизируются, то есть легко отдают единственный электрон с внешней оболочки своего атома и становятся положительно заряженными ионами…

Электрическое поле кольцевых, вытягивающих электродов непрерывно извлекает из ионного облака узкий пучок и швыряет его на ускоряющие электроды. Один за другим они как бы подхватывают пучок и разгоняют частицы до очень большой скорости. Остается только выбросить их через сопло в космическую пустоту.

Но тут приходится возвращать ионному пучку электроны. «Грабеж» не проходит безнаказанно. Если не вернуть электроны, то образующееся на выходе облако положительных ионов своим пространственным зарядом «запрет» двигатель. Ведь одноименные заряды отталкиваются, и небольшое количество вылетевших ионов будет загонять назад следующие за ними. Так что тот же синхрофазотрон в Космосе уехал бы не дальше, чем на Земле. Поэтому на выходе поток нейтрализуют — добавляют к ионам равное количество электронов. Осуществить это нетрудно: например, просто поставить сетку из вольфрамовой проволоки и раскалять ее электрическим током. С поверхности вольфрама будут срываться электроны и смешиваться с ионами. Невидимый поток частиц бесшумно ускоряет ракету и быстро приближает к цели. Будущее ионных ракет большое.