В 2002 г. газета "Наука в Сибири" сообщила о том, что в Институте лазерной физики СО РАН проводятся эксперименты на специальной установке КИ-1 ("Космические исследования-1"), в которой впервые обнаружены захват плазмы в дипольной ловушке, имитирующей магнитное поле Земли, и аномальные взаимодействия облаков космической плазмы с магнитным полем. А совсем недавно то же издание опубликовало выдержки из доклада на президиуме СО РАН руководителя этих экспериментов, доктора физико-математических наук А. Г. Пономаренко, рассказавшего об общей программе лабораторных и теоретических исследований - моделировании мощных взрывов в космическом пространстве.

Вообще-то, отметил ученый, идея космического моделирования зародилась в недрах Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, а создание установки КИ-1 начали еще в 70-е годы XX в. в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН. Сначала стенд строили для решения конкретной фундаментальной задачи: определить, какова устойчивость земной магнитосферы при сильных вспышках на Солнце. Эта цель являлась важной прежде всего для решения проблем безопасности полета искусственных спутников Земли и исследования существенных космических взрывов. Правда, оставалось неясным, возможно ли использование ядерной энергии за ее пределами, как предполагал американский физик Э. Теллер в гипотезе о защите Земли от астероидов, взбудоражившей весь мир. Ядерные взрывы в космосе были запрещены в 1964 г., но предполагалось осуществлять их на "безопасном" расстоянии, хотя никто не знал - на каком.

Сибирские ученые проверили эту гипотезу теоретически. Сделали расчеты - где возможно взорвать астероид, чтобы продукты взрыва не воздействовали на орбитальные системы, не нарушили магнитосферу Земли. В результате получилось, что, во-первых, для разрушения крупных астероидов потребовались бы все мировые запасы ядерного оружия, а, во- вторых, взрывать пришлось бы на расстоянии сотен радиусов Земли, ибо сделать это гораздо ближе - значит полностью деформировать ее магнитосферу.

Как же работает установка КИ-1? Весь секрет в том, что имитация сильного возмущения осуществляется с помощью взрыва, возникающего при фокусировке на мишень мощного лазерного излучения. В вакууме возникает поток горячей плазмы, имитирующей взрыв звезды или мощные солнечные выбросы, направленные в сторону нашей планеты.

Размеры "Земли" в камере определяются задачей, которая решается. Если имитируется взрыв вблизи нее, то устанавливается диполь до 20 см. Если наблюдать более глобальную картину, то используется макет меньшего размера. Внутри камеры находится катушка, по которой проходит ток, точно так же, как в Земле, создается магнитное поле (дипольное), причем силовые линии изгибаются. Его особенность в том, что он имеет два участка - Север и Юг, где возникают фантастически красивые полярные сияния ^* - область, куда потоки "солнечного ветра" бес-

^* См.: Л. Л. Лазутин. Полярные сияния. - Наука в России, 2001, N 4 (прим. ред.).

стр. 79

препятственно проникают... В опытах на КИ-1 наблюдали, например, как плазма спокойного "солнечного ветра" изменяет конфигурацию дипольного поля, сжимая его спереди и формируя область вытянутых магнитных силовых линий в сторону, противоположную Солнцу.

На схеме компьютерного моделирования взрыва астероида на расстоянии двух радиусов Земли можно увидеть, когда над планетой появляется мощное свечение. Спустя некоторое время становится ясно: одна, основная часть горячего вещества, отражается Землей, а другая попадает в ее полярные области - на Северный и Южный полюса. Иными словами, плазма не движется к земному шару, ее задерживает магнитное поле. На картинке изображены узкие "носы" - эти кривые означают часть продуктов взрыва, устремляющихся к Земле... Исследования всего, что именуется устойчивостью магнитосферы нашей планеты, получило название "Космическая погода".

Дело, конечно, не в названии. Данный вопрос весьма принципиален. Сильные возмущения в космосе приводят к существенным перебоям в работе всех летательных аппаратов. Порой они становятся неуправляемыми. Например, американский космический телескоп "Хаббл" работал очень четко, но однажды вдруг что-то нарушилось, что-то случилось с зеркалами, а станция стоит миллионы долларов. Чтобы заменить зеркала, оптику, американцы запустили новый "Шаттл" и успешно провели эту операцию.

Подобные случаи наверняка будут повторяться. Речь идет прежде всего об энергетике космических систем. Без серьезных источников подпитки невозможно осуществить ни одну научно-исследовательскую программу. А полеты будут все более сложными и дальними. Уже сейчас межпланетная станция "Марс-Экспресс" с нашим аппаратом ESA в пути к Красной планете ^* . Как говорится, не дай Бог, что случится, - "Шаттл" не поможет...

Электричество в космосе добывают с помощью солнечных батарей, но они имеют низкую энергетическую мощность. Если требуется создать стокиловаттную электрическую станцию, не говоря уже о мегаваттной, нужно навесить огромную батарею... И чинить сложно. Пока трудно говорить, как будет развиваться космическая энергетическая программа, но совершенно ясно, что плотности солнечных запасов будет недостаточно.

Так или иначе, но встанет вопрос о создании двигателя наподобие установки КИ-1, тяговой силой которого будут микровзрывы в различных магнитных полях. Плазма разлетится в одну сторону, импульсы корабля - в другую. Такое устройство приобретет гигантский кпд. Летательному космическому аппарату может быть обеспечена невиданная доселе скорость движения - сотни километров в секунду. К Марсу с таким двигателем можно обернуться за месяц.

Создание лазерно-термоядерной силовой установки для космического летательного аппарата - сложнейшая задача. Существуют и другие проекты увеличения скорости полетов во Вселенной. Однако пока не ясно, какой выбор сделают ученые.

"Наука в Сибири", 2003 г.

Материал подготовил Я. В. РЕНЬКАС

^* См.: Ю. М. Марков. Станция назначения - Красная планета. - Наука в России, 2003, N 5 (прим. ред.).

Постоянный адрес данной публикации: