Матчасть животворящая

Наконец-то на АТ появился флешмоб про матчасть. Её у меня не много, а очень, очень, очень много Прямо не знаю даже, с чего начать. Ладно, пусть будет про освоение космоса и термоядерный синтез:

- Реально работы по освоению космоса начались у нас ещё до первой Великой Войны, - начал он. - Но до её начала ничего толком сделать не успели, а во время самой войны и после, понятно, было уже не до этого. Первый спутник удалось запустить только после конца Второй Войны, ещё семьдесят лет назад. А затем - очередная пауза на несколько десятков лет, для разработки ЯРД, что позволило послать беспилотные корабли к соседним планетам. Не без катастроф, но… успешно в итоге. И опять, по объективной причине кстати, застряли - ТЯРД и ТЯР исследовали потихоньку, до гибридной материи даже докопались, но попыток построить звездолет не делали, даже к далеким планетам на ЯРД не летали, хотя могли уже. Конечно, это были бы невозвращемые экспедиции, сразу нацеленные на терраформинг, который начали ещё первые АМС с бактериями. Но - радиация. Беспилотный корабль послать ещё можно, экипаж... не долетит. Нужно, минимум, шесть дюймов вольфрамо-никелевой брони для надежной более-менее защиты, это... тяжело. Магнитный щит легче, но... это не сфера, а бублик, с полярными отверстиями, в которые частицы всё равно затекают. И в этих местах надо ставить тяжелую обычную защиту. Электростатика ещё легче - надо только ускоритель протонов, по сути, - но заряд быстро утекает, ускоритель должен работать всё время, а это по энергии... затратно. Ну и если он вдруг сдохнет по любой причине - будет нехорошо, причем сразу же. Ну и электроны такой щит как раз отлично ускоряет - а это тормозной рентген. То есть, всё равно нужна броня, пусть полегче. От электронов электростатикой как раз закрыться просто - но на неё протоны полетят, а они, сволочи, тяжелые. Легкой броней их уже не остановишь, а тяжелая броня... она тяжелая. То есть, или строим мобильную космокрепость по сути, с линкорной броней минимум - или строим, фактически, крейсер, с легкой броней и защитными полями, угу, - и экипажу даем по револьверу с одним патроном, потому что если те поля сдохнут - лучше сразу стреляться, чем от радиации пару недель в мучениях помирать. Химия всякая защитная... она, конечно, есть, но её желательно ещё за пару часов ДО облучения принимать, и лучше бы однократно, потому что для здоровья она сама по себе не полезна. Содержание кислорода в воздухе снижать - ну, оно даже помогает. Немного. А если так снижать, чтобы результат заметный был - проще опять же револьвер дать, потому что гипоксия - это... неприятно. Есть, конечно, всякая экзотика, вроде защитных доспехов - свинцовые поножи на голени, где костный мозг, свинцовый бочонок на тело, чтобы селезенку там не облучать... в невесомости это даже таскать на себе можно, ну а вдруг ускорение? Ну и допустимая доза да - возрастает в разы, но этого мало же. И автоматы посылать - это НЕ выход, потому нам даже не промышленность в космосе надо. Нам население перевозить надо, и желательно - далеко. А это уже полноценный флот надо и верфи. То есть, поднять миллионы тонн груза на орбиту. А нам пока что просто нечем. Нет, сверхтяжелые ракеты у нас уже давно есть, для того же «Асэта» сто пятьдесят тонн на низкую орбиту забросить - не проблема. Но - это очень-очень дорого. Сейчас мы запускаем по восемь штук в год, можем по двадцать, но это предел уже. Экономика больше не потянет, и тут не в деньгах даже дело. Для производства жаростойких сплавов для двигателей нужен рений, а у нас его конечное число. И так после каждого запуска посылаем отряды с вертолетами собирать все обломки. Но это первая ступень только. Вторая улетает на орбиту, а с неё движки снимать... сложно. Нет, челноки для этого есть и запускаются... но процент неудач... он большой. Первую ступень планируют делать возвращаемой, но черт знает, сколько это займет времени. И проблему это всё равно не решит. Мы запускаем десятки ракет - а нужны десятки тысяч. Сотни. Потому что для полноценного колонизационного транспорта даже миллион тонн - это смешная очень цифра...
- А как тогда в Уарке летают? - спросила Хьютай. - Раз всё так сложно?
Анмай вздохнул.
- В Уарке, если нужно что-то на орбиту поднимать - то челнок на термоядерной тяге стартует. Бороводородная реакция, там особых пакостей нет - ТЯРД двухрежимные, атмосферно-космические, с инжекцией рабочего тела и без. Но грузы с планет - либо стараются вообще не поднимать, либо если уж никак - с удаленных островов. Промышленность, верфи, заправочная инфраструктура - всё это тоже в космосе. Туда-сюда обычно лишь людей возят. А грузы - только сверху вниз, в одноразовых контейнерах, если надо. Потому что БЕЗ термоядерной энергии что-то тяжелое на орбиту поднять... сложно. А у нас для полетов планета-орбита только обычные челноки с хим-движками - ПВРД двухступенчатый. Наш «Акмай» имеет двести тонн сухой массы, ёще шестьсот - водород/кислород, может поднять двадцать тонн на низкую орбиту. Или тридцать спустить. И всё. Рассчитан только на посадку в аэропорт, и иметь десять километров ВВП - ему желательно. А легкий разведчик того же Уарка, способный садиться на планеты без порта, весит три тысячи тонн без груза и топлива, движок - ТЯРД. Но если на обитаемую планету сажать такое - то очень сильно не поймут.
Хьютай почесала в затылке.
- Три тысячи тонн - это для звездолета мало. Это, скорее, для полиции корабль - за космическим движением следить и штрафы с него выписывать.
Анмай улыбнулся.
- Для автомата жесткого лимита нет, можно и десятитонную машинку послать... одноразовую, фактически моноблок с ядерно-взрывным приводом и маленьким твердотельным реактором, тоже ядерным. Или даже с батарейкой изотопной вместо реактора. Так в Уарке разведзонды делают. А если ставить ТЯРД и всё, без чего вменяемый конструктор не будет строить звездолет - то меньше тонн четырехсот он не будет весить, даже автомат, - СЖО нет, обитаемых отсеков нет, возможность посадки на планеты нет, реакторы с ограниченным ресурсом. Это, по сути, тоже разведзонд, который может залететь в систему, запустить кассету АМС и сдохнуть.
Если надо пилотируемый звездолет - он будет минимум в три-четыре тысячи тонн сухой массы - и больше десяти тысяч стартовой, рабочее тело не забываем. Радиаторы реактора при старте с поверхности убраны, их нужно надувать - там эластичная конструкция. Но пыль будет их дырявить, теплоноситель начнет течь... а это - ну очень маленький ресурс. Время разгона будет короткое очень, и на скорость полета - оно влияет. Штатно такой радиатор сдохнет миллиардов за пятнадцать километров от точки старта, но тут хоть запасной надуть можно, а если нет запасного - то не тормозим. Совсем не зря обычно - или звездолет, или садимся. Челноки - они не зря придуманы. Собственно, корабли, которые могут И то, И другое - это у Уарка были или первые звездолеты вообще, или малые военные машины - курьеры, в основном, и косморазведка. Есть ещё колонизаторы и десантные одноразовые - но эта техника вообще рассчитана на одну посадку в тяжелых условиях, и всё. Да, на всем, кроме тех первых кораблей, - прямоточные ТЯРД с нормальными радиаторами, пусть больше размером. У легких кораблей Уарка предельное время полета в нашей туманности - всего три-пять месяцев, дальность - до световой недели, но, видимо, это будет единственный полет. После него всё, что было в генераторах поля прицеплено - нужно менять, и хорошо, если не менять сами реакторы. Если же мы берем экипаж - то ресурс по дозе где-то десять дней максимум, а дальность - один-два световых часа. А полет к другой системе - это несколько световых дней. Охлаждение реактора и его матриц - тоже сложно, надо разворачивать внешние радиаторы, а они большие. Плюс - защищать их от пыли. Обычно обитаемая капсула тут не нужна. А вот электронику зато - очень хорошо защищать надо. У тяжелого корабля с прямоточником технический лимит на время полета - где-то сто тридцать лет. Но, учитывая лимит скорости... дальность будет в десятки световых лет. Зато проблем с дозой нет, потому что броня.
- А почему нельзя наш современный термоядерный реактор поставить на корабль? - спросила Хьютай. - У нас они уже есть же.
Анмай вновь вздохнул.
- У ТЯР проблема одна есть, не очень хорошая, - проблема первой стенки называется. Потому что плазма, зараза, ОЧЕНЬ горячая, и сама по себе светит в жестком рентгене. И частицы из неё несмотря на магнитное поле вылетают. И нейтронов... тоже много иногда бывает. А если срыв поля пройдет - то вся плазма на тех стенках и будет. Не в том даже проблема, что там любой материал портится - надо часто менять, роботом, потому что радиация, - а в том, что он испаряется и засоряет плазму. И магнитное удержание - оно тоже далеко не фонтан. Плазма же из заряженных частиц состоит, значит, любое её движение само дает ток и магнитное поле, которое поле удержания дестабилизирует. И как-то всё это сбалансировать - оно сложно очень. Плюс, магниты надо сверхпроводниковые - иначе они всю энергию с того реактора сожрут. А это криостаты с жидким гелием, что очень дорого и сложно. И мощность поля там - она очень даже ограничена. Во-первых, сила тока в сверхпроводнике - она вполне конечная. Во-вторых - магнитное давление. Надо магниты в стальные рамы вставлять - угу, в такие, какие на гидравлических прессах стоят. В тяжелые очень. Если у нас станция стационарная - то и так тоже можно, хотя и дорого уже. А на корабле десятки тысяч тонн стали таскать - ну так это ж не морской корабль, это, по сути, самолет. Где каждый килограмм играет. Поэтому в Уарке проще оказалось - сделать, по сути, защитное поле, не магнитное, которое не пропускает излучение.
- А мы можем хоть как-то освоить технику Уарка? - спросила Хьютай. - Хотя бы их термояд освоить?
Анмай почесал в затылке.
- Освоить термояд Уарка - малореально. На их кораблях стоят маленькие, метров в двадцать размером, термоядерные реакторы на простом водороде, без радиоактивных отходов совсем. Прямоточные обычно. А вот как они там работают - нам не вполне ещё ясно. В их передачах мало что вообще про термояд - для Уарка эта технология привычна давно, мы же по радио друг друга не спрашиваем, как нам тут ГЭС строить... У нас есть лишь общая схема чисто водородного реактора с полевым удержанием и изоляцией плазмы - там выброс всех частиц из реактора идет лишь через отверстие в поле, нейтронов никаких нет при этой реакции, а с других направлений - как будто черное пятно. Как кончится в реакторе ресурс матриц - просто ставим новые матрицы, а старые снимаем. В Цитадели Хаоса есть такие же реакторы, только уже стационарные - мощность поменьше, надо обслуживающий персонал, - не только операторов, которые тоже не только за реактором, кстати, следят, тоже можно использовать обычный водород, а не дейтерий-гелий-3, - но конструкция громоздкая и весьма тяжелая, потому что в космосе-то энергии набегающего потока для поджига реакции хватает, а тут отдельно надо нагревать. И ТЯРД-то выхлопа ускоренных частиц хватает, а тут на выходе нужна электроэнергия. КПД... не очень, нужна система охлаждения - либо громадные радиаторы, либо водой. Остановка-запуск - длительный процесс, дни, потому что процесс отстройки поля... он сложный, и лучше бы сразу его не выключать, потому что под мощность поля надо и структуру матриц тоже перестраивать, а это... не быстро. И такая станция - это не только реактор, там много что ещё нужно - не только система выделения водорода, она как раз простая очень, но и комплексы синтеза нужных запчастей, потому что менять те же проекционные матрицы там нужно... часто. Сейчас всё это, понятно, не работает.
Если нам строить такой реактор - придется вести кучу подготовительных работ, потому что даже у его стройматериалов - такие жесткие требования на изотопную чистоту, что проще синтезировать нужные элементы, точнее, даже нужные изотопы. А такой синтезатор - это спецвариант того же термоядерного реактора, к которому нужны ещё и спецматрицы, потому что температура там сильно выше. И реактор тут - уже только стационарный, тягу с него не выйдет получить. Только вот размещать его лучше всё же в космосе, на автономной платформе с собственным двигателем, потому что проблемы с удержанием плазмы там… всё же бывают. И иногда оно взрывается, а мощность там и так большая очень.
У малых корабельных реакторов Уарка, которые не на звездолеты ставят, а на атмосферные челноки и на малые системные корабли - требования к подготовке операторов ещё выше, сам реактор дороже, топливо - водород и литий-7. Конструкция сложная, но может как энергию давать, так и тягу - и в плотных слоях атмосферы, кстати. Рабочий цикл - несколько часов работы, потом где-то треть этого периода - перезапуск. Сократить, в принципе, можно, но не до нуля. Поэтому нужны ещё и сверхпроводниковые батареи. Кораблям, которым их мало, - военным обычно, - ставят два реактора. Ставить их на планеты... в принципе можно, но дорого. В момент запуска - вакуум нужен, а затем, когда всё равно мимо активной зоны водород качать... Там вообще конструкция интересная - «снежок в аду», с внутренним подвесным соленоидом - именно поэтому нужно отключать систему каждые несколько часов, и есть проблемы с изоляцией активной зоны реакции от рабочего тела.
Всё, что есть сейчас у нас - обычные дейтерий-тритиевые реакторы. Но поскольку топливо - тритий, имеем полный комплект «счастья» с нейтронами. Сами реакторы гибридные, там вокруг плазменной камеры нейтроны уран природный делят. Также - на плато Хаос уже построен комплекс нейтрализации радиоактивных отходов, долгоживущих, короткоживущие - в бассейн выдержки проще отправить. Здесь используется электроядерный реактор - ионный луч форсирует реакцию. Он достаточно сложен и дорог, но альтернатива - могильник делать, формально - защищенный, реально - думаю, понятно, что следить за ним столетия никто не будет. Поэтому, даже на такой промежуточной стадии решено сделать полный цикл. Есть электроядерные установки «отдельно» - топливо там почти любые актиниды. Но это - только экспериментальная техника. Потому что энергия с них - не самая дешевая.
- А какая самая дешевая тогда? - спросила Хьютай.
Анмай пожал плечами.
- Литий и дейтерий - самые выгодные в плане энергии вещества. Но реакция дейтерия с литием-7 дает нейтроны, что делает её эффективной лишь при наличии парового котла. Литий-6 - редкий изотоп, а когда освоение космоса выходит на промышленную основу и потребность в топливе начинает исчисляться миллионами тонн, его выделение превращается в кошмар. Лучше водородно-литиевая реакция, но у неё очень высокая температура зажигания, да и сам литий - всё же элемент достаточно редкий. Реакция дейтерия с гелием-3 - идеал, но гелия-3 в природе нет, для его производства нужен водородно-дейтериевый реактор, а там идет паразитная реакция дейтерий-дейтерий с нейтронами... Так что остается либо бороводородная, либо водородно-литиевая реакция, но реактор под них на наших технологиях будет БОЛЬШИМ.
Кроме того, реактор - он на то и реактор, что энергию дает ВСЕГДА, без разницы, нужна она нам сейчас или нет. Термоядерный реактор - не ядерный, мощность в нем снижать нельзя, реакция погаснет. Поэтому, если у нас не плато Хаос, которому постоянно нужно двадцать гигаватт электрической мощности, лучше энергетические реакторы деления, или та же реакция водорода с литием-7, у которой исходящий поток из чистых альфа-частиц, а падение КПД на уменьшенной мощности совсем маленькое.

Это отрывок из романа "Война Хьютай", глава 8.2:

https://author.today/reader/119371/1323736

Да, действие происходит в ядре галактики NGC-1275 (или другой похожей на неё), так что местная космография таки очень отличается от земной.

ЗЫ: термоядерный космический корабль с точки зрения сурового реализма.