Шрифт:
Закладка:
Расчет предельной эффективности ионной ловушки (ramscoop) основан на законе сохранения импульса: на каждый захваченный атом межзвездного газа звездолет теряет некоторый момент импульса, который надлежит компенсировать, минимизируя потери кинетической энергии уловленных атомов.
Хотя в Чаше Небес движущей силой корабля названа реакция анейтронного термоядерного горения (протон-борная), кажется, что на самом деле скоростные показатели «Искательницы солнц» соответствуют более эффективной, протон-протонной реакции. Причина такого расхождения остается неясной. Будем надеяться, что в последующих изданиях романа этот досадный ляп (как и некоторые другие, отмеченные мной в переводе) будет исправлен. Берегите свой экземпляр Чаши Небес: как знать, не обретет ли он столь же коллекционный статус, что и первое издание Мира-Кольца, где волею Ларри Нивена Земля вращается в сторону, обратную действительной?..
Пренебрежем для простоты в дальнейших расчетах потерей энергии в виде нейтрино и будем считать, что позитроны аннигилируют с электронами, превращаясь в гамма-излучение.
Запишем уравнение протон-борного анейтронного горения в виде
где символом α обозначено ядро гелия-4. Энерговыделение происходит за счет дефекта массы
Пусть «Искательница солнц» движется со скоростью v. В системе отсчета, связанной с кораблем, при захвате ловушкой и переносе в камеру горения атома водорода и атома бора-11 (этот компонент, очевидно, приходится везти с собой) теряется момент импульса
Теоретически достижимый для продуктов реакции момент импульса рассчитывается из релятивистского соотношения энергии, импульса и массы:
Теоретическая предельная скорость в единицах скорости света c получается приравниванием двух моментов импульса для ситуации, когда потеря момента импульса при захвате сырья компенсируется моментом импульса, передаваемым трем α-частицам в каждом акте термоядерного горения.
Отсюда после несложных вычислений получаем
Аналогично показывается, что для протон-протонной реакции с катализом по CNO-циклу и суммарным энерговыходом 26.7 МэВ теоретическая эффективность двигателя
В общем виде для реакции
где символом обозначен i-й реагент, а символом – j-й продукт реакции,
предельная эффективность составит
где массы при суммировании берутся с коэффициентами, соответствующими уравнению реакции.
Не следует думать, что продуктом-выхлопом термоядерного горения в двигателе Буссарда могут быть только ядра гелия-4. Например, в реакции протона с ядром азота-15 получается ядро углерода-12 и ядро гелия-4, а энерговыделение составляет 5 МэВ. При более сложных предположениях допускается, что имитация звездного CNO-цикла непрямого синтеза гелия-4 из протонов все же позволит значительно повысить эффективность двигателя Буссарда, доведя показатель v/c до 0.85, а может быть, и до 0.99, но пока что осуществление этой реакции наталкивается на значительные трудности технологического характера, общие для всех проектов управляемого термоядерного синтеза.
Сноски
1
Название земной суши и иногда Земли как мира людей в целом в индуистской космологии.
2
Вероятно, здесь авторская шутка-аллюзия на цикл о мошкитах, в создании которого принимал участие Ларри Нивен. Одним из центральных персонажей там выступает журналистка Джойс Мей Лин Трухильо. (Здесь и далее примечания переводчика.)
3
Здесь отсылка к роману Вернора Винджа A Deepness in the Sky (1999, рус. пер. «Глубина в небе»), где техника контролируемого заражения мозга выделяющим нейротоксин вирусом используется для производства узкоспециализированных гениев – Фокусированных.
4
Сероводород замедляет метаболические механизмы мелких животных, уменьшая скорость клеточного обмена на 90 %. См. подробнее Science 308:518 (2005) и аналогичные работы. Применимость этого метода для создания анабиотического состояния у людей не установлена. Традиционно сероводород считается весьма опасным ядом.
5
Glory (англ.) – слава, великолепие; ореол, сияние; но также обыгрывается по сочетанию go/come to glory – умереть во славе, пасть смертью (храбрых).
6
Следовательно, скорость корабля должна была составить примерно 0,5 c, что расходится с позднее приводимыми оценками. Кроме того, для ионного прямоточного двигателя такая скорость вообще недостижима.
7
Здесь явная ошибка: этот спектральный класс соответствует желтым карликам. По смыслу должно стоять K9.
8
По смыслу должно стоять Марса, поскольку большая полуось орбиты Марса (1,5 а. е.) как раз где-то вдвое меньше диаметра Чаши.
9
Из ранее сказанного можно вывести значение 0,5 c, однако оно противоречит общему смыслу книги. Кроме того, ионный прямоточный двигатель даже теоретически не может развивать такую высокую скорость.
10
Термоядерная реакция протонов с ядрами бора-11 производит три альфа-частицы с выделением 8,7 МэВ энергии. Однако предельно достижимая скорость звездолета с ионным прямоточным двигателем, работающим на протон-борной реакции, составляет лишь около 0,04 c. Либо в тексте какая-то ошибка, либо скоростные показатели «Искательницы солнц» авторами рассчитаны для протон-протонной, а не протон-борной реакции; в таком случае действительно достижима скорость около 0,1 c.
11
Параметры плазменных колебаний в магнитном поле. Названы в честь шведского физика Ханнеса Альфвена, основоположника магнитогидродинамики, лауреата Нобелевской премии.
12
Гавайский элитный сорт.
13
Это вторая часть известной фразы-поговорки Джозефа Кеннеди (отца президента США Джона Кеннеди), которая в полном варианте звучит так: When the going gets tough, the tough get going, букв.: «В крутой передряге сильные становятся круче».
14
На Земле – изолированные горные массивы с практически отвесными стенами, уцелевшие после разрушения более протяженной горной страны. Обычны для континентальных областей США. Характерным примером является вулканический монолит «Башня Дьявола» в штате Вайоминг, высотой более полутора километров.
15
В оригинале стоит «Тананарив», что является явной ошибкой.
16
В целом эпизод с оказанием первой помощи
