Летающий бак топлива
Поставленное высказывание в начало нового раздела описывает главную особенность звездолёта – ему нужно перевозить с собой много топлива для того, чтобы разогнаться на высокую скорость. Эта формула на Земле была выведена учёным Циолковским и описывается как dv=v*ln(mн/mк), где dv –скорость полёта аппарата после выключения ракетного двигателя, v – скорость вылета прореагировавших веществ из сопла, mн – начальная масса аппарата, mк – масса аппарата после выключения двигателя. Из неё можно сделать три простых вывода: - для разгона космолёта на скорость, равную скорости истечения продуктов реакции, нужно, чтобы масса заправленного аппарата была почти втрое больше, нежели чем после выключения двигателя; - чем быстрее вылетает вещество из сопла, тем выше максимальная скорость; - чем больше вещества вылетает из сопла, тем выше ускорение. Так или иначе, эта формула и выводы из неё объясняют неэффективность химических ракет и привлекательность атомных – у химических при большой тяге слишком малая скорость истечения топлива и слишком большой его расход в секунду. Они могут забросить большую массу на орбиту за два десятка минут, но малоэффективны для межпланетных полётов. Ядерные ракеты способны к перелётам от одной планеты к другой благодаря многоразовости, а термоядерный космолёт – крайне практичное транспортное средство для перемещений внутри планетарной системы. И ещё одна проблема – это то, сколько топлива расходуется на разгон. Если вам нужно выжать скорость, равную скорости вылета продуктов реакции, то тогда масса звездолёта перед запуском двигателя будет больше массы после выключения двигателя в 2.71 раз. Вам нужно лететь вдвое быстрее, чем струя вещества, выбрасываемая из сопла вашего аппарата? Соотношение масс возрастёт до 7.3. А ведь ещё и при подлёте к пункту назначения нужно будет тормозить, или в полёте делать манёвры – а на них будет расходоваться топливо всегда. Так что как минимум одну пятую от массы вашего звездолёта составит топливо (для факельных звездолётов, совершающих внутрисистемные перелёты). К счастью для Трансформеров, их бессмертие даёт ряд преимуществ при жизни в космосе – перелёты от одной планеты к другой могут занять десятки солярных циклов (кибертронских суток), если использовать тихоходные двигатели. Подобные временные траты для существ, способных по канону жить миллионы земных лет (хотя я, честно говоря, сомневаюсь, что кибертронская история действительно может насчитывать 15 миллионов лет – скорее как минимум раз в двадцать-тридцать меньше) – ничто. А вот когда мы переходим к межзвёздным перелётам, то тут всё становится сложно. Огромное расстояние даже между ближайшими звёздами, которое даже свет проходит за несколько орбитальных циклов (кибертронских годов), вынуждает разогнать звездолёт на скорость, составляющую доли от скорости света. И формула Циолковского вынуждает конструкторов сделать большую часть звездолёта топливным хранилищем. Лишь использование таких сверхтехнологий, как аннигиляционный пионный или конвертирующий плазменный ракетный двигатель, способно разогнать субсветовик на очень высокую скорость (вплоть до 0.7 от скорости света), но оба этих двигателя крайне сложны, а также имеют КПД не выше 60%. Что же касается космического моста – фантастической технологии, позволяющей соединить две удалённые точки в пространстве «туннелем», то у него тоже есть свои ограничения, которые описаны в конце этой главы. Впрочем, есть и альтернативный вариант – построить гигантский колонизационный звездолёт-город, в котором будет жилой отсек в форме круглой бочки, вращающийся вокруг центральной оси. Этой махине не нужно разгоняться на субсвет – достаточно и максимальной скорости в одну десятую от световой. Двигатель у него – вполне стандартный термоядерный + солнечный или магнитный парус. В таком звездолёте даже необязательно пассажирам погружаться в стазис – жилой отсек приспособлен для долговременно обитания. Однако о таких машинах будет более тщательно рассказано в другой главе. Пока что замечу, что очень большие космолёты пройдут не через всякий космический мост. А ещё их строительство ОЧЕНЬ сложное, и построить меньший космолёт, пассажиры которого будут находиться в стазисе, проще. Ах да, ещё и тонны энергона для пассажиров нужно везти с собой (а если они будут пребывать в стазисе, то на этом можно значительно сэкономить). Разобрав проблемы, связанные с ускорением звездолёта, переходим к двигателям. Их можно поделить на четыре уровня развития – низкий (реализация возможна одним кибертронским городом-государством), средний (реализация возможна только объединёнными усилиями цивилизации Кардашева первого типа), высокий (могут быть изготовлены лишь цивилизацией Кардашева первого-второго типов), ультра (могут быть разработаны только цивилизацией, преодолевшей технологическую сингулярность).Химический ракетный двигатель
Несмотря на то, что этот тип двигателей выделяется своей неэффективностью – низкая скорость вылета газов и малая продолжительность работы, он выдаёт большую тягу и разгоняет аппарат на максимальную скорость за малое время. Кибертронцами подобные двигатели массово использовались на заре космических полётов, так как не во всяком городе-государстве проживало много летунов, способных к выходу на околокибертронскую орбиту, да и не в любой подпространственный карман влезали грузы, выводимые на орбиту. В настоящее время ракеты с такими двигателями используются лишь недавно основанными колониям или как носители оружия «космос-поверхность» и «космос-космос», благодаря своей дешевизне и относительной неопасности. Но по мере приближения к более старым колониям, освоенными механоидами с Кибертрона, эти ракеты вытесняются ракетами с газовым или твердотельным ЯРД или АРД, которые разгоняются на ту же скорость, расходуя меньше вещества. Конструктивные особенности этих ракет точно такие же, как и у земных аналогов. Либо используется смесь двух жидкостей или газов (Трансформеры, будучи механоидами, спокойно применяют эффективные, но токсичные для органических существ виды топлива), либо твердотельная смесь, которая, горя, превращается в газы, стремительно истекающие из сопла. У больших ракет сопл может быть несколько. Если нужно повернуть – сопло отклоняется вбок от исходного положения гидроприводами по команде бортового компьютера.Паруса
А именно магнитный и световой паруса – технология, позволяющая разогнать космолёт без расхода им самим топлива. Сам световой парус изготовлен из лёгкого материала, поглощающего световое излучение, и разгоняется либо лазерами, установленными на космических станциях, либо излучением местного солнца. Его недостаток – ненадёжность. Материал паруса может быть легко повреждён метеоритами. Магнитный парус имеет другую технологию. К корпусу космического аппарата прикреплен бронированный генератор магнитного поля, удерживающий плазму. На космической станции монтируется плазменная пушка, которая стреляет пучками заряженных частиц. Они, попадая в магнитный парус, по закону сохранения импульса толкают его и, соответственно, весь звездолёт. Эта конструкция гораздо надёжнее – бронированный генератор магнитного поля тяжело повредить - и может быть смонтирована на любом звездолёте в дополнение к его маршевому двигателю. Кроме этого магнитный парус можно использовать как тормоз – прилетев в нужную солнечную систему, раскройте его. Частицы, излучаемые местным солнцем + космическая пыль будут тоже передавать по закону сохранения импульса, только уже в другую сторону. Так как для разгона космического аппарата придётся строить космические станции, оснащённые мощными лазерами (для светового паруса) или множеством плазменных пушек (для магнитного паруса), эта технология как минимум среднего уровня. Кроме этого, на пути полёта космического аппарат должно стоять несколько таких станций – и лазерный луч, и пучки заряженных частиц по мере удаления рассеиваются.Ядерная тяга
Ядерный ракетный двигатель – дальнейшее развитие ХРД. Топливом ему служат изотопы урана, которые нагревают рабочее тело до очень высоких температур и выбрасывают его наружу. Рабочее тело, что я упомянул – это водород, ибо он имеет наибольшую скорость истечения из сопла. В зависимости от состояния, в котором пребывают радиоактивные изотопы, нагревающие газ, различают твердотельный ЯРД и газовый ЯРД. У ЯТРД реакционная камера – урановый реактор, работающий на высоко очищенном U-235. В его конструкции имеется множество длинных трубок, сквозь которые пропускается рабочее тело (водород). Пролетая сквозь трубки, молекулы газа нагреваются радиоактивным излучением и попутно охлаждают реактор. Вслед за этим они попадают в ракетное сопло и выбрасываются наружу со скоростью 9 км/с – втрое больше, чем у химической ракеты. Поэтому космический аппарат с ЯРД экономичнее химического предшественника. (Существуют конструкции ЯТРД, способные выжать максимальную скорость истечения газа в 9.8 км/с). Что немаловажно, высоких технологий для изготовления такого двигателя не нужно. Если ваше государство может изготавливать ядерные реакторы, то ему под силу разработать и собрать ЯРД. К тому же атом водорода при облучении нейтронами, если и вступит в реакцию, то станет стабильным атомом дейтерия. Так что ракету с таким двигателем можно запускать даже с планеты – если вы не боитесь того, что на ней в полёте сквозь атмосферу произойдёт авария, она рухнет на планету и загадит какую-то территорию ураном и его продуктами распада. ЯГРД сложнее по устройству. Его реактор – огромная лампа накаливания, заполненная очищенным гексафторидом урана-235, сквозь которую пропущены трубки, по которым пропускается водород. Хотя ЯГРД выбрасывает рабочее тело на ещё большей скорости (20.5 км/с), чем твердотельный, у него много проблем. И реакцию сложно контролировать, и нужно содержать радиоактивное вещество в газовом состоянии, а если образуется пробоина в «ядерной лампе», то драгоценное газовое топливо будет истекать наружу. И ещё не забудьте про износ трубок, по которым пропускается водород – их нельзя делать из многих сплавов, так как гексафторид урана крайне быстро разъедает их. Ах да, и ещё это замечательное вещество – отрава для органических форм жизни. Так как оба этих двигателя – ядерные реакторы, по сути дела, то их системы охлаждения такие же, как у бортовых реакторов, и они отделяются от прочих отсеков космолёта толстым щитом, поглощающим радиацию.Факельные звездолёты
Эти машины появляются только на среднем уровне технологий, и названы так не случайно – в полёте они выбрасывают из своих сопл факел термоядерной плазмы, который виден за многие миллионы километров. Общая особенность всех звездолётов этого типа – это возможность долго расходовать топливо + очень большая скорость вылета продуктов реакции. К тому же за счёт использования ядерных, аннигиляционных или конвертирующих реакций их двигатели вырабатывают гораздо больше энергии, чем расходуется на их работу. Мощность, потребляемая на работу двигателя, равна 1-10% для ТЯРД и 0.01-1% для АПРД, АПиРД, АТЯРД и КРД от мощности двигателя. Наравне с парусниками они могут совершить быстрый межзвёздный перелёт, и максимальная скорость этих космолётов будет зависеть от типа двигателя. Однако лишь машины с пионным двигателем и с так называемым собирателем пыли способны к действительно быстрому межзвёздному полёту. Также факельные звездолёты – первые военные космические машины, способные к межпланетным перелётам, ибо предыдущие – спутники и орбитальные станции – привязаны к своей планете или планетоиду, а военные космолёты с ЯРД имеют слишком малую максимальную скорость. Но факельные звездолёты не лишены недостатков. Они выбрасывают огромные струи плазмы в космос, которые невозможно скрыть каким-либо способом – даже полёт космолёта с гигаваттным плазменным двигателем будет виден на расстоянии до миллиарда километров для продвинутых сенсорных модулей, поставленных на спутники, и до одного миллиона километров – для человеческого глаза. Кроме этого, они практически всегда имеют КПД ниже девяноста процентов, и вся потерянная энергия излучается в виде ионизирующей радиации, чрезвычайно опасной для экипажа звездолёта. Тот же гигаваттный термоядерный звездолёт, работающий на гелий-дейтериевом топливе, имеет КПД в 77% - и без малого 230 Мегаватт энергии улетучивается в разные стороны. Даже если сделать двигатель из материалов, поглощающих или отражающих радиацию, он будет нагреваться – и это тепло надо куда-то девать. Установка эффективной системы охлаждения вынуждает поставить на факельный звездолёт огромные радиаторы, отводящие избытки тепла от двигателя и сбрасывающего его в космос. Равно как и нужно ставить обязательно поглощающий радиацию щит между двигателем и остальными отсеками, а также защитить генераторы магнитных полей от радиации. Также для уменьшения нагрева двигатели факельных звездолётов имеют большие размеры – и чем больше тяга, тем больше диаметр (для тераваттного двигателя диаметр сопла может составить 100 метров, например). Наконец, любой двигатель факельного звездолёта – это огромная пучковая пушка, выбрасывающая потоки заряженных частиц. Любой идиот, что посмеет пристроиться позади него и не будет использовать магнитные щиты, угробит свой звездолёт. И, конечно же, из-за наличия мощных генераторов магнитных полей двигатель факельного звездолёта имеет только одно сопло – и никогда на звездолёт в одной и той же части корпуса не ставят сразу несколько подобных двигателей. Иначе они будут своими магнитными полями друг другу мешать. Из всех двигателей, упомянутых ниже, лишь газовый и твердотельный АРД не являются факельными.Термоядерный двигатель
Термоядерный двигатель в своей основе является мощным реактором, разогревающим плазму до такой температуры, что в ней протекают реакции синтеза. Всего существуют две модели ТЯРД – импульсный и прямоточный. Импульсный конструктивно проще прямоточного – мы даже не заботимся о том, чтобы запустить самоподдерживающую реакцию. Реакционная камера выполнена в форме полусферы, в которую подаётся лазерное излучение и замороженные гранулы топлива. Когда гранула попадает в центр камеры, лазерная система срабатывает в двухфазном режиме. Первая фаза сжимает замороженное топливо в ~1000 раз, вторая фаза разогревает его. Этого достаточно, чтобы практически всё топливо прошло сквозь термоядерные реакции, и с помощью магнитного поля мы направляем полученную плазму из сопла двигателя. Кстати, импульсные лазеры, что используются для зажигания реакций, могут быть также использованы и как оружие – если отклонить с помощью зеркала луч двигательного лазера, то можно направить когерентный свет в оптическую систему лазерной пушки. Прямоточный двигатель имеет более сложную конструкцию. Мы удерживаем в магнитной ловушке плазму и разогреваем её до момента запуска самоподдерживающихся реакций синтеза. Однако наша ловушка оснащена выходом, сквозь который могут вылететь не любые атомы, а только те, что образовались при термоядерных реакциях. По сравнению с импульсным, у прямоточного двигателя меньше максимально возможное ускорение, но более эффективно расходуется топливо – нет потерь от того, что в момент лазерного сжатия часть топлива была выброшена в стороны. Что же касается топлива, то выбор у нас богатый. Энергон, хотя и имеет на порядок меньшую скорость вылета, чем прочее топливо, наиболее прост в хранении и не требует сверхвысоких температур для зажигания. Однако его количество органичено – лишь для полётов в кибертронской солнечной системе его можно использовать. Дейтерий-тритиевая смесь не используется – слишком низкий КПД, слишком высокое нейтронное излучение. Дейтерий-дейтериевая реакция – основной источник энергии для факельных звездолётов до начала массовой добычи гелия-3, однако из-за интенсивного нейтронного излучения требуется двигателю мощная защита, равно как сокращается и срок работы. Дейтерий-гелиевая смесь, хотя и требует больших температур для зажигания реакции, а также добычи гелия-3, имеет высокий КПД (77%) и излучает меньшее количество нейтронов в ходе реакций. Гелий-гелиевая реакция (He3 + He3=He4 + H1 + H1), хоть и требует ещё больших температур и имеет КПД в районе 60%, не излучает нейтронов вообще. А вот чистое водородное топливо и протон-боровая смесь малоэффективны. Они требует температур свыше миллиарда кельвинов, а их КПД снижено большими потерями из-за столкновений электронов с ядрами (при этих столкновениях в термоядерной плазме выделяется жёсткое гамма-излучение из-за огромной кинетической энергии частиц). Да, эти реакции не излучают нейтронов и имеют высокую скорость вылета продуктов реакций, но нагреть до такой температуры плазму – нелёгкая задача. Лишь аннигиляция позволяет решить эту проблему. Скорость вылета продуктов реакции зависит от типа топлива. Энергонная ракета выбрасывает частицы из сопла на скоростях до 330 км/с, а дейтериевая, дейтерий-гелиевая и гелиевая – до 7800 км/с.Мощь аннигиляции
До открытия магнитных монополей и подтверждения гипотезы о распаде нуклона при взаимодействии с уединённым монополем именно аннигиляционные ракетные двигатели (АРД) применялись кибертронцами на самых быстрых звездолётах. Да и создание ракетного двигателя конверсии материи-в-энергию (КРД) не вывело их из употребления, хотя КРД более популярен из-за невзрывоопасного топлива. Топливом для АРД служит пресловутая антиматерия, производство которой баснословно дорогое и требует колоссального количества энергии. Массовое изготовление антивещества стало доступно лишь со строительством солнечных фабрик – огромных космических станций диаметром в несколько километров, обращающихся вокруг кибертронского солнца. К тому же амат ещё и крайне взрывоопасен, и разрушение хранилища антивещества угрожает колоссальным взрывом. По причине сложности производства топлива АРД – продукт высокого уровня технологического развития. Реагировать амат может только со своим антиподом, будь то лептоны (позитрон и электрон) или барионы (протон и антипротон). При аннигиляции позитронов выделяются высокоэнергетичные гамма-кванты. Что же касается протонов и антипротонов, то там происходит аннигиляция не самих нуклонов, а входящих в их состав кварков и антикварков. Благодаря этому обе частицы превращаются в группу пи-мезонов(пионов), обладающих высокой энергией. Образовавшиеся нейтральные пионы дезинтегрируют в гамма-излучение, а заряженные пионы обладают такой кинетической энергией, что улетают от точки аннигиляции на скорости в 0.99с, что и позволяет их использовать в АРД, направляя их движение за счёт магнитного поля большой мощности. Если же антипротон столкнётся с атомным ядром, состоящим и из протонов, и из нейтронов, то выделившейся энергии хватит, чтобы оно развалилось на части. Все три варианта факельных аннигиляционных двигателей (то есть АТЯРД, АПРД и АПиРД) выделяются огромной тягой и скоростью вылета продуктов реакции, превосходящей ТЯРД. Лишь КРД приближаются к ним по мощности, но генерируют больше гамма-излучения и выбрасывают продукты реакции на меньшей скорости (зато хотя бы не взрываются). А АТРД и АГРД гораздо экономичней и мощней ХРД и ЯРД. Твердотельный и газовый АРД в чём-то аналогичны таким же ЯРД – сжиженный газ подаётся в реакционную зону, нагревается аннигиляцией и выбрасывается наружу. У АТРД азот или водород пропускаются сквозь множество трубок, проделанных в куске диоксида кремния. Этот кусок обстреливается из миниатюрных позитронных или антипротонных ускорителей (аннигиляторов) и нагревается до температуры немногим больше 2500 градусов Цельсия. Рабочее тело (газ), проходя сквозь трубки, охлаждает их и, нагревшись, разгоняется до значительных скоростей. У АГРД всё проще – в реакционной камере газопровод сужается, после чего уплотнившийся газ обстреливается из аннигиляторов и разогревается до колоссальных температур, после чего выбрасывается из сопла. Типичный расход амата на полёт – несколько микрограммов (если звездолёт большой, то десятки микрограммов). Контроль над обоими этими двигателями относительно прост. Скорость вылета рабочего тела у АТРД – 10.2 км/с, у АГРД – 24.5 км/с. И АТРД, и АГРД схожи с ЯРД и ХРД высокой тягой, но обладают серьёзным преимуществом – они выбрасывают раскалённые газы на больших скоростях и используют аннигиляцию для нагрева рабочего тела, а потому ракета с таким двигателем весит в разы меньше. Оба этих РД применяются в шаттлах «космос-поверхность-космос» и в боевых ракетах. Кроме этого, их большая тяга, контролируемость и относительно малая масса позволяет их применять для разворота звездолёта вокруг своей центральной оси или центра масс. Плазменный и аннигиляционно-термоядерный АРД становятся доступны по мере накопления антиматерии, причём АТЯРД появляется раньше АПРД, да и эффективней. АТЯРД – тот же самый импульсный ТЯРД, только он использует для нагрева топливных таблеток пучки антипротонов (то бишь гибрид). При аннигиляции выделяется столько энергии, что смесь гелия-3 и дейтерия разогревается до температуры в миллиарды кельвинов. При такой температуре ядра атомов в плазме двигаются очень быстро и гарантированно взаимодействуют между собой. Также этот двигатель может работать на смеси из бора-11 и водорода - возможность, недостижимая для обычных ТЯРД. И, конечно же, нагрев аннигиляцией до столь высоких температур позволяет использовать чистый водород как топливо – он раскаляется до температуры, когда протон-протонная реакция может протекать. Скорость вылета частиц из магнитного сопла приближается к 30000 км/с (у водородного АТЯРД) или 13200 км\с (для борон-водородного АТЯРД). В остальном конструкция АТЯРД аналогична обычному импульсному термоядерному двигателю, но требует лучшей защиты от гамма-излучения. Кроме этого, не нужно использовать лазеры для нагрева топлива. Первый кибертронский межзвёздный космолёт был оснащён этим двигателем и магнитным парусом – ибо он был лучше всех остальных вариантов, доступных на тот момент. Что же касается АПРД, то он имеет более сложную конструкцию. В камере зажигания газ, используемый как топливо (чаще всего это водород или азот), облучается позитронами и ионизируется. Перейдя в состояние плазмы, он попадает в магнитную ловушку, из которой только один выход, да и то – сквозь него могут пролететь лишь частицы, набравшие большую кинетическую энергию. А плазма, удерживаемая в ловушке, нагревается обстрелом антипротонами. Из магнитного сопла этого двигателя вылетают быстродвижущиеся атомы и заряженные пионы. Однако АПРД не столь эффективен, как АТЯРД – его конструкция более чувствительна к перегреву, да и скорость вылета частиц из сопла у гибрида больше, чем у плазменного (у АПРД она составляет лишь 10000 км/с). Наконец, пионный ракетный двигатель…. Хотя идея этого суперустройства было предложено раньше всех, но исключительная сложность технических решений, необходимых для его создания, отложила появление АПиРД до того момента, когда кибертронская цивилизация шагнула за технологическую сингулярность. Что не так с АПиРД? Этот двигатель обладает максимально возможной скоростью истечения вещества из сопла. В его реакционной камере в равной концентрации смешиваются протоны и антипротоны. В ходе аннигиляции образуются заряженные пи-мезоны, которые и вылетают из сопла на скорости в 0.99 от световой. Собственно, проблем с этим двигателем две: нужно много антиматерии (не граммы, как для АТЯРД, а десятки и сотни килограмм) и нужно сделать так, чтобы драгоценный амат не терялся в ходе работы двигателя, а гарантированно взаимодействовал с материей обычной. Увы, обычные компьютеры с управлением прототипов АПиРД справлялись плохо, и лишь прогресс в области ИИ, с попутным прорывом в создании имплантатов, повышавших интеллектуальные возможности Трансформеров, позволил сконструировать этот двигатель. Абсолютно все звездолёты, оснащённые пионной ракетой, разумны, и их Разум – командир звездолёта. Хотя, конечно, никто не отменял того, что найдётся кибертронец, который откажется от своего обычного корпуса и станет одним единым с космолётом… Благодаря огромной скорости истечения вещества из сопла АПиРД может разогнать космический аппарат на огромную скорость. Да и вдобавок у него гораздо выше ускорение, чем у любого другого факельного двигателя (кроме двигателя полной аннигиляции). Даже первое поколение пионных космолётов развивало скорость до 0.3 от световой, а потому АПиРД ставится лишь на космолёты, выполняющие межзвёздные перелёты, и очень редко используется для межпланетных перелётов. Общий недостаток всех аннигиляционных двигателей – взрывоопасное топливо. Если хранилище антиматерии будет повреждено, то велик риск, что произойдёт мощнейший взрыв. Если амата было мало (микрограммы), то топливный отсек будет поврежден, если немного – звездолёт разорвёт напополам, а если масса шла на сотни грамм и больше – космический аппарат превратится в ослепительно-белое облако плазмы и раскалённых обломков. Поэтому топливные отсеки у таких звездолётов состоят из множества небольших хранилищ с аматом, а если даже одно или несколько из них будет повреждено – компьютер их отстрелит или выбросит антивещество наружу магнитными и электрическими полями в сторону от звездолёта.Конверсия материи-в-энергию
Эти двигатели, вытеснившие постепенно термоядерные, заслуживают особого внимания. Массовое производство магнитных монополей значительно упростило конструкцию термоядерных реакторов. Если прежде плазму нагревали индукционными токами, впрыском высокоэнергетичных ионов, радиоволнами, то теперь в магнитную ловушку добавлялось небольшое количество магнитных монополей. Они, двигаясь по замкнутым магнитным линиям, на своём пути неизбежно сталкивались с атомами плазмы и конвертировали нуклоны в их составе в энергию. Так как плазма в таком реакторе была весьма плотной, большая часть выделившийся энергии шла на её нагрев вплоть до запуска термоядерных реакций. Нетрудно догадаться, что эта технология вскоре была успешно применена в звездолётах. Конвертирующий ракетный двигатель (КРД) – усовершенствованный вариант ТЯРД, выбрасывающий из своего сопла не только атомы, образовавшиеся в ходе термоядерных реакций, но и заряженные пионы, образовавшиеся при каталитическом распаде нейтронов (нейтрон распадается при взаимодействии с монополем на отрицательный пион, позитрон и нейтрино). В зависимости от уровня технологий, использованных при его изготовлении, КРД будет выбрасывать различное соотношение этих частиц: самые простые двигатели используют вышеописанную схему термоядерного синтеза, самые совершенные – длинные трубы, внутри которых пропускают пучки монополей, конвертирующих всё на своём пути; из подобных трубок вылетают главным образом заряженные пионы и осколки атомных ядер, использованных как топливо. Впрочем, для работы совершенного КРД требуется наличие специализированного ИИ. Главное преимущество КРД перед прочими факельными двигателями – его мощность сопоставима лишь с аннигиляционными двигателями, и при этом он совсем не взрывоопасен. Кроме этого, КРД работает практически на любом топливе (за исключением чистого водорода – протон при катализе распадается на нейтральный пион, позитрон и нейтрино – и этот проклятый нейтральный пион тут же дезинтегрирует в гамма-излучение). Однако этот двигатель в ходе работы выделяет очень, очень много гамма-излучения, а потому толстая радиационная защита и мощная система охлаждения обязательны к установке. Правда, есть ещё одна проблема, и она называется «добыча монополей». Их можно только изготовить в гигантских коллайдерах, ибо эти частицы крайне массивные, и имеют энергию покоя много больше нескольких ТэВ. Кроме этого, создаются не один монополь, а пара – монополь с южным магнитным зарядом и монополь с северным магнитным зарядом. Если они столкнутся, то тут же аннигилируют. Так что конвертирующий реактор или двигатель можно заправлять лишь монополями одного заряда.Собиратель пыли
Эта установка – неотъемлемая часть релятивистских факельных звездолётов (они же субсветовики). Проблема в том, что при полётах на больших скоростях носовой щит звездолёта начинает быстро изнашиваться от столкновений с космической пылью – мелкими метеоритами, космической пылью, атомами водорода и так далее. А топлива ему нужно с собой перевозить много. Собиратель пыли справляется с двумя этими проблемами (но доступен лишь на ультра-уровне). В передней части звездолёта находится гигантский ультрафиолетовый лазер, созданный на технологии оптической фазовой решётки. Пока наша машина не набрала скорость выше 0.1 от световой, лазерный прожектор скрыт щитом. Едва звездолёт разогнался – нос трансформируется. Щит сдвигается, обнажая прежде скрытые элементы лазера размером менее одного микрометра каждый, которые по мере открытия включаются, тут же расчищая пространство перед собой интенсивным лучом света. Включившиеся генераторы магнитных полей захватывают ионы и электроны и не позволяют им столкнуться с корпусом релятивистского звездолёта. Вслед за этим они либо отклоняются в сторону, либо отправляются в реакционную камеру аннигиляционного или конвертирующего двигателя. Подобная установка позволяет космолёту брать с собой в полёт меньше топлива, используя взамен вещество из окружающей среды. Хотя топливо всё равно нужно – для торможения и разгона до скорости в одну десятую от световой. Максимальная скорость факельного звездолёта с собирателем пыли без использования экзотической материи в конструкции двигателя достигает 0.7 от световой. Можно, впрочем, разогнаться и на большую… но нужно брать больше антиматерии с собой или повышать эффективность КРД. В довершение ко всему собиратель пыли используется для дополнительного ускорения и торможения. На вылете из планетарной системы, пока факельный двигатель работает на малой мощности, магнитная ловушка трансформируется в магнитный парус, и звездолёт разгоняется за счёт пучков частиц, ударяющих в неё. После набора скорости свыше 0.1 от световой парус переключается в режим собирателя пыли, а АПиРД или КРД выходят на максимальную мощность. Когда субсветовик начинает тормозить, то собиратель пыли не бездействует – а снова трансформируется в парус, и вся попадающая в него материя замедляет полёт космолёта.Супердвигатель
О существовании факельных звездолётов с двигателями полной аннигиляции жителям кибертронской цивилизации стало известно не так давно. Из одной из системных индустриальных зон (безжизненных солнечных систем, превращённых в фабрики) прилетел субсветовик, двигатель которого излучал лишь нейтрино в разные стороны – но не гамма-излучение, как следовало ожидать. Разумный звездолёт на вопросы журналистов из научного журнала не прореагировал и, разгрузившись и загрузившись, покинул систему. Что характерно, гамма-излучение всё же его двигатель излучал, но в узком конусе. Комментарии были даны позже. Двигатель полной аннигиляции – тот же АПиРД – оснащён составным зеркалом, выполненным из экзотической материи и собранным на фабрике высоких энергий. Это зеркало окружает реакционную камеру, где протекает аннигиляция. Заряженные частицы направляются, как всегда, магнитными полями, а гамма-кванты, излученные в ходе реакций, отражаются суперзеркалом наружу. Максимальная скорость факельного звездолёта с супердвигателем и собирателем пыли превосходит 0.9 от световой, а максимальное ускорение приближается к 100 м/с^2 – никакой другой ракетный двигатель, известный Трансформерам, не обладает столь огромной тягой и мощностью. КПД выше 90%, а потому система охлаждения гораздо проще (хотя нужна – суперзеркало неидеально, имеет дырки для подачи топлива в реакционную зону, всё же нагревается интенсивным гамма-излучением, и это тепло нужно куда-то девать). Также ещё одна проблема – это производство. Зеркало, в зависимости от размеров, изготавливается минимум один орбитальный цикл (то бишь кибертронский год) и стоит всегда больше целиком заправленного космолёта, для которого оно собрано.Ускорение и скорость
Чтобы упростить описание, разделим весь диапазон скоростей на четыре класса. Класс 1: скорость не выше 20 км/с. Эти скорости типичны для космических аппаратов с ХРД, ЯРД, АГРД и АТРД. Перелёт от одной планеты до другой займёт значительное время, но все эти двигатели имеют огромную тягу, а потому космический аппарат с ними способен ко взлёту с планеты. Также этот диапазон скоростей характерен для космических аппаратов, двигающихся по околопланетным орбитам. Класс 2: скорость от 50 до 500 км/с. На такую скорость выходят факельные звездолёты, летающие от одной планеты до другой. Их полёт займёт самое большое несколько земных месяцев. Класс 3: скорость от 1000 до 10000 км/с. Если вам нужно добраться до края планетарной системы, то ваша скорость должна достичь именно этого отрезка. Перелёт будет всё равно длительным – на скорости в 5000 км/с вы пролетите 10 млрд. километров за 2 миллиона земных секунд (это 23 с небольшим земных дня). И это не учитывая времени, затрачиваемого на разгон и торможение (с ними этот временной промежуток составит больше полутора земных месяцев). Класс 4: скорость свыше 30000 км/с. Если вы хотите лететь от одной звезды до другой – это ваш выбор. Однако разгон и торможение займут несколько земных месяцев, а сам перелёт – многие земные годы. А вот теперь самое главное. Если вы начнёте посадку на поверхность небесного тела, то вам нужно начинать сразу тормозить. Просто, если вы упадёте на поверхность планеты на значительной скорости, то вашему космолёту и его экипажу – хана. Падение звездолёта ничем не отличается от падения метеорита на планету. Поэтому я сомневаюсь, что возможно нечто такое: http://tfwiki.net/wiki/File:RulesofDisengagement_Worldsweeper.jpg . Этот звездолёт модели Д не смог бы простоять вот так вот, да и к тому же его сопла обращены в небо – явно падение было неуправляемым. А отсутствие маневровых двигателей его и погубило – экипаж не смог развернуть падающую громадину двигателями назад, и она врезалась в планету. Кстати, в действительности от этого космолёта не осталось бы ничего – на месте падения образовался бы кратер, а останки космического аппарата разбросало бы на многие километры прочь. А если ваша скорость свыше 100 км/с… ваше единственное спасение – выйти на параболическую или гиперболическую траекторию. Ибо затормозить вы вряд ли успеете. Я думаю, не стоит и описывать, что сделает ещё более быстрый звездолёт при падении на планету. Так что – тормозите заранее, чтобы не разлететься на кусочки при ударе, или отклоняйтесь в сторону от планет. Покончив со скоростями, перейдём к ускорениям… Ну, лишь пионные ракетные двигатели, а также ЯРД, ХРД, АГРД и АТРД обладают высокой тягой, чтобы обеспечить звездолёту ускорение выше 10 м/с^2. КРД, ТЯРД, АТЯРД и АПРД дают ускорение меньше 10 м/с^2, и типичная для них величина – 0.5-3 м/с^2. Это означает, что факельный звездолёт с термоядерным двигателем будет разгоняться очень долго – например, скорость в 500 км/с он наберёт за 250000 с, а это без малого 69 с половиной земных часов! Правда, ТЯРД непрерывно действия, а также КРД и АПРД могут работать в режиме форсажа. При этом в магнитное сопло впрыскивается газ (например, азот). Попав в поток плазмы, азот тут же ионизируется и магнитным полем направляется из сопла. Температура и, соответственно, скорость выбрасываемой плазмы падает, но её количество значительно возрастает. Как следствие, тяга возрастает, и ускорение увеличивается в среднем втрое. Но есть одно «но», связанное с использованием форсажа – снижение скорости вылета плазмы снижает максимальную скорость звездолёта. Потому форсаж целесообразно использовать либо для перелётов со скоростью 2-го класса (чтобы быстрее разогнаться), либо для кратковременных манёвров.Маневровые двигатели
В космосе трение пренебрежительно мало (да и то – в основном оно повреждает корпус), а потому не выйдет тормозить или разворачиваться, используя окружающую среду. Вывод – повороты делаем, разворачивая весь звездолёт. Для поворота звездолёта размещаем дополнительные двигатели на удалении от его центра масс, чьи сопла размещены перпендикулярно поверхности борта. При включении двигатели начнут толкать космический аппарат в сторону. Важно: для разворота включать двигатели на разных сторонах корпуса. Всего нам нужно как минимум четыре двигателя для разворота (два для вращения по часовой стрелке, два для вращения против). Для вращения звездолёта вокруг своей оси нужно разместить четыре двигателя, объединённых в пары. Каждая из этих пар состоит из двигателей, расположенных симметрично на противоположных сторонах борта, но с соплами, направленными в разные стороны. При включении они создают моменты силы, поворачивающие звездолёт вокруг оси симметрии. Однако после начала вращения нужно будет затем его остановить, и для того нужны ещё четыре двигателя, которые послужат своего рода «противовесом» - выключаем первую четвёрку маневровых двигателей, включаем вторую. Противоположная четвёрка создаст вращательные моменты, направленные в противоположные стороны, которая-то и остановят вращение.Броня
Хотя многие звездолёты вовсе не предназначены для ведения боевых действий, в космосе существует немало объектов, которые могут повредить их корпуса. Это – мелкие астероиды и пыль, которые, сталкиваясь с космическим аппаратом на скорости в несколько километров в секунду как минимум, наносят значительные повреждения корпусу. К тому же существуют такие неприятности, как потоки заряженных частиц, рентгеновское и гамма-излучение. Всё это вынуждает конструкторов оснащать любой космический аппарат защитой. Броня звездолётов сделана из нескольких слоёв. Первые два-три слоя защищают от пыли и мелких метеоритов и разнесены на десяток сантиметров друг от друга. Последний же слой выполнен из материала, поглощающего радиацию. Чтобы повысить надёжность, зачастую секции брони вращаются вокруг оси симметрии корпуса звездолёта на разных скоростях. Носовой щит выполнен по такой же схеме, но каждый из его слоёв гораздо толще. Подобная защита эффективна, правда, при полёте на скорости не выше двух десятых от световой. Толщина брони зависит от размеров космического аппарата. Также в качестве дополнительной защиты могут быть использованы баки с топливом – более подробно я опишу это в главе про военные звездолёты. Почему? При полёте на большей скорости возникает сильное трение. Броня звездолёта просто стирается о космическую пыль. Именно поэтому и нужен собиратель пыли – он не позволяет «космическому мусору» разрушить корпус звездолёта. Что же касается материалов для брони, то лишь звездолёты низкого и среднего уровня развития оснащены металлической защитой. У более совершенных конструкция и броня корпуса выполнен из нанокомпозитов и алмазоидов – они гораздо прочнее, чем металлическая броня, и эффективней изготавливаются (детали корпуса космолёта собирается в нанофабрикаторах орбитальной фабрики и затем скрепляются вместе с помощью наномашин). Также после нескольких лет работы в космосе броню приходится ремонтировать – она успевает износиться, и потому внешний слой заменяют вообще, а нижние ремонтируют по возможности на орбитальной станции обслуживания. Наконец, украшения, упомянутые в первой главе… Они проектируются изначально и являются внешним слоем брони, которому придается особая форма и цвет. Они выполнены из нанокомпозитов, но никак не из металлов. Чаще всего они встречаются на гражданских звездолётах. На военных от украшений нет никакого толка – звездолёт противника увидят не невооружённым взглядом, а сенсорами. А потому, будет ли его корпус иметь особый цвет или на его броне будет что-то изображено, для нападающей стороны не важно.Космический мост и телепортация: сложности
А вот теперь наступает вопрос о том, можно ли ускорить перелёт от одной планетарной системы до другой. Ответ весьма неоднозначен. Даже если вы телепортнётесь от одной звезды к другой, то будут сразу две проблемы: вы ничего не знаете, что вас ожидает на месте прибытия, и не будет возможности связаться с той планетой, от которой вы «прыгнули». Более того, вы не можете телепортироваться от одной звезды к другой просто так – вам придётся учитывать то, что за то время, пока свет звезды странствовал от неё до телескопа, она переместилась в пространстве. Короче, без орбитальных телескопов, собирающих информацию о скорости перемещения звёзд и наличии планет у них, телепортация – слишком рисковое дело. И уж тем более телепортироваться на несколько сот световых лет вдаль… я сомневаюсь, что вы прибудете туда, куда надо. С космическим мостом всё проще и сложнее. Он безопасней - достаточно открыть пространственный туннель и запустить через него спутник, чтобы разведать обстановку, а затем дать команду экипажам космолётов. Однако у космического моста есть проблема под названием «размеры пространственного канала». Проще говоря, размеры объекта, проходящего через пространственный туннель, должны быть меньше диаметра этого туннеля. Так что не через каждый космический мост любой космолёт пролетит, и оптимальная конструкция для звездолётов, путешествующих сквозь такой туннель, – корпус в виде длинного стержня со складными радиаторами, приёмно-передающими антеннами и сенсорными комплексами, а также носовым щитом в форме конуса или клина. Ну а выбор выходной точки космического моста – здесь всё те же проблемы, что и у телепортатора, смонтированного на космолёте. А так как точное прицеливание невозможно, то вы попадёте в какую-то точку пространства, от которой до нужной планеты придётся лететь несколько… земных суток как минимум (а то и недель или даже месяцев – вдруг вы отклонитесь на миллиарды километров). Да, на сверхсложных пионных двигателях можно сэкономить, и факельный термоядерный или конвертирующий двигатель - наш выбор. А вот теперь другая проблема – как возвращаться? С прыжковым двигателем – понятно; вы могли вычислить параметры обратного прыжка в процессе подготовки экспедиции. А вот с космическим мостом всё плохо – если обе планетарные системы не связаны парой космических мостов, то вам придётся возвращаться на досветовой скорости домой. Даже между ближайшими планетарными системами это несколько десятков земных лет полёта. Ведь пожирает система стабилизации туннеля огромное количество энергии, если нет соединённой пары мостов, а потому после пролёта сквозь него космический мост выключат.