Глава 66.1. Термоядерный двигатель и система жизнеобеспечения
Для Цинь Тяня исследования в области управляемого термоядерного синтеза действительно находились на той стадии, о которой он говорил: оставалось сделать лишь один последний, решающий шаг.
Чтобы довести технологию до ума, ему предстояло решить всего две ключевые задачи.
Первая и самая важная — заставить коэффициент Q в исследованиях управляемого термоядерного синтеза наконец-то перешагнуть критическую отметку в единицу. Иными словами, термоядерный реактор в процессе работы должен был вырабатывать больше энергии, чем требовалось вложить для поддержания самой реакции. На данный момент это оставалось главным камнем преткновения для всех ученых-ядерщиков мира.
К счастью, проблема удержания сверхвысокотемпературной плазмы, которая еще несколько лет назад казалась непреодолимой, теперь практически сошла на нет. В ходе исследований, возглавляемых Институтом двигателестроения и энергетики, на новейшей экспериментальной установке удалось добиться стабильного удержания плазмы, разогретой до термоядерных температур, на протяжении почти двух часов.
Вторым же вопросом, требовавшим решения, была проблема самообеспечения тритием.
Дело в том, что длительное удержание плазмы, достигнутое в современных экспериментальных реакторах, по-прежнему основывалось на температурных показателях дейтерий-тритиевого синтеза. Но у дейтерий-тритиевой технологии был один колоссальный изъян: реакция требовала постоянного расхода обоих изотопов.
Если дейтерий стоил копейки — его в избытке содержала обычная морская вода, и добыча не требовала колоссальных затрат, — то тритий в естественных условиях практически не встречался. Весь имеющийся на Земле тритий получали как побочный продукт в ядерных реакторах деления, причем в ничтожно малых количествах.
Стоимость его была астрономической. Даже в эпоху тотальной автоматизации, способной несколько снизить затраты, объемы производства трития все равно не позволяли запустить дейтерий-тритиевые реакторы (Этот перевод распространяется бесплатно на LiNovel.ru. Поддержите переводчиков, читая оригинал там.) первого поколения в широкое промышленное производство, чтобы обеспечить человечество тем колоссальным количеством энергии, в котором оно сейчас нуждалось.
Единственным выходом оставалось использование нейтронов, рождающихся в процессе самого термоядерного синтеза, для бомбардировки лития, из которого затем выделялся бы тритий. Принцип самообеспечения тритием заключался в том, чтобы замкнуть этот цикл непосредственно внутри реактора. Термоядерная установка должна была сама воспроизводить топливо для своей работы. Если количество нарабатываемого трития превысит его расход в реакциях синтеза, человечеству придется пополнять запасы только дешевого лития. Проблема дефицита трития исчезнет раз и навсегда.
Разумеется, существовал и альтернативный путь — сразу перейти к термоядерным технологиям второго поколения и запустить реакцию на основе гелия-3. И тут человечеству несказанно повезло: запасы гелия-3 на поверхности Луны были колоссальными, а учитывая грядущую экспансию на спутник Земли, его добыча казалась делом времени.
Однако гелий-3 требовал куда более высоких температур и жестких условий для начала реакции. Это, естественно, создавало непреодолимые на данный момент трудности при проектировании и строительстве подобных реакторов. Материал WZ01, который оказал неоценимую помощь в разработке дейтерий-тритиевых реакторов, в случае с гелием-3 оказывался практически бесполезным. Если для дейтерий-тритиевого синтеза теоретически хватало десятков миллионов градусов, то для гелия-3 требовались уже сотни миллионов — разница на целый порядок.
И даже если попытаться компенсировать нехватку температуры за счет других факторов — например, колоссально увеличив давление, — это лишь изменило бы форму проблемы, но ничуть не облегчило бы ее решение. К тому же оставалось неясным, сможет ли реактор на гелии-3 выдавать достаточное количество чистой энергии. Никто не знал, каким окажется его коэффициент Q.
Безусловно, у гелия-3 было неоспоримое преимущество перед дейтерий-тритиевой смесью — простота добычи топлива.
Теоретически в реакцию синтеза можно вовлечь множество элементов. Дейтерий и тритий — это лишь первый шаг, легкие ядра, заставить которые слиться проще всего. Постепенное освоение управляемого синтеза все более тяжелых элементов — неизбежный путь развития человеческой цивилизации на многие века вперед. Это позволит раз и навсегда избавиться от зависимости от конкретных, редких видов топлива, разбросанных по космосу, и снимет любые ограничения на энергопотребление. И только когда этот путь будет пройден до конца, человечеству придется искать принципиально иные источники энергии.
Кроме того, у решения Цинь Тяня сосредоточить все силы на термоядерном синтезе была еще одна, не озвученная ранее причина.
Его амбиции простирались далеко за пределы создания наземных исполинов. Он мечтал не просто обуздать термоядерную энергию, но и сделать реакторы компактными. Разумеется, «компактность» в данном контексте была относительной: речь шла о том, чтобы уменьшить площадь, занимаемую установкой, с сотен тысяч квадратных метров до скромной тысячи.
И диктовала эту необходимость космическая отрасль, остро нуждавшаяся в качественном скачке грузоподъемности.
Хотя сейчас грузоподъемность ракеты-носителя «Глубокий космос — 2-В» на траектории перелета Земля–Луна выглядела весьма внушительно, а с повсеместным внедрением Интеллект-сети стоимость и скорость ее производства должны были упасть до вполне приемлемого уровня, этого все еще было недостаточно. За счет огромного запаса тяги «Глубокий космос — 2-В» даже мог частично игнорировать жесткие стартовые окна, столь критичные для классических лунных ракет, и стартовать в широком временном диапазоне в течение суток. Но использовать подобные технологии для строительства по-настоящему гигантских внеземных мегаполисов и орбитальных инфраструктур было слишком неэффективно.