Первый в мире авиалайнер с термоядерным реактором: как скоро?

Сверхзвуковой авиалайнер с термоядерным реактором на борту, развивающий скорость в три раза выше скорости звука - звучит фантастически, но такая концепция существует. Обозреватель BBC Future рассказывает о трудностях, с которыми придется столкнуться его конструкторам.

Этот самолет, способный развивать скорость, равную 3700 км/ч, мог бы перенести вас из лондонского Хитроу в аэропорт имени Джона Кеннеди в Нью-Йорке всего за три часа.

Самолет Flash Falcon, внешне напоминающий космический корабль из видеоигр серии Halo, призван занять нишу, которая пустует с момента вывода из эксплуатации сверхзвукового лайнера Concorde в 2003 году.

До постройки первого опытного образца еще далеко - пока что проект живет лишь в воображении испанского дизайнера Оскара Виналса, который также является автором проекта огромного, похожего на кита, пассажирского самолета (Sky Whale).

По замыслу Виналса, Flash Falcon должен перевозить 250 пассажиров со скоростью, втрое превышающей скорость звука.

Фюзеляж будет на 40 с лишним метров длиннее, чем у Concorde, а размах крыла - вдвое больше.

Согласно концепции, двигатели будут отклоняться вверх на 20 градусов, обеспечивая вертикальные взлет и посадку.

Еще более революционной выглядит силовая установка - в основу ее положен термоядерный реактор, питающий шесть электродвигателей.

"На мой взгляд, термоядерный синтез - наиболее перспективный источник больших объемов электроэнергии, - говорит Виналс. - Кроме того, он экологически чист и не ведет к производству опасных отходов".

"На данный момент мы достаточно хорошо представляем себе принцип работы термоядерного синтеза; уже имеется ряд проектов, основанных на этом источнике энергии, таких как Tokamak, Iter и Stellarator. Я верю в то, что в ближайшие пять-семь лет появится первый стабильно работающий термоядерный реактор", - заявляет дизайнер.

Тезис Виналса о скором появлении долгожданного источника неограниченной и дешевой энергии можно оспаривать, но сама по себе концепция самолета с ядерным двигателем не нова - авиаконструкторы мечтали о чем-то подобном еще в 1950-х гг.

Вскоре после изобретения ядерного реактора его стали использовать на флоте - в 1950-х гг. в строй вступили первые корабли, оснащенные достаточно небольшими по размерам ядерными силовыми установками.

А еще через несколько лет реакторы стали настолько малы, что их стали устанавливать на подводные лодки.

В целом 1950-е гг. ознаменовались значительными технологическими прорывами в авиастроении, которые подстегивались как бурным послевоенным развитием авиатранспортного рынка, так и гонкой вооружений между США и СССР.

Вашингтон стремился увеличить продолжительность полета своих дальних бомбардировщиков, чтобы тем самым обезопасить их от атак на аэродромы базирования.

В теории, при наличии ядерного реактора самолет мог бы находиться в воздухе месяцами - при условии достаточного места на борту для сменного экипажа.

Однако, по словам Саймона Уикса из британского Института авиационных технологий, с установкой ядерного реактора на самолет был связан ряд серьезных проблем.

Потребовалось бы не только создать систему замкнутого цикла, в которой реактор вторично использовал бы отработанное топливо, но и обеспечить радиационную защиту силовой установки: "В процессе ядерной реакции высвобождается большое количество нейтронов, которые могут быть чрезвычайно опасны для здоровья".

Единственным самолетом с ядерной установкой на борту, когда-либо поднимавшимся в воздух на Западе, был кардинальным образом модифицированный американский бомбардировщик Convair B-36 (в начале 1950-х гг).

И без того огромный самолет дополнительно утяжелили на 11 тонн, установив на него радиационный щит.

Данная модификация, известная под обозначением NB-36H, совершила 47 полетов, но использовалась лишь в качестве летающей лаборатории: бортовой реактор испытывался исключительно в воздухе, и в качестве собственно силовой установки не применялся ни разу.

Дальнейшего развития ядерная тематика в авиации не получила из-за потенциально катастрофических последствий в случае крушения подобного самолета.

Кроме того, если военному экипажу еще можно было бы приказать пилотировать такой летательный аппарат, то пассажирам какой-либо авиакомпании вряд ли пришлась бы по душе перспектива полета в считанных метрах от ядерного реактора.

Десятилетиями самолеты с ядерными двигателями оставались уделом художников-футуристов.

Однако в случае с концепцией Виналса речь идет не о ядерном реакторе.

"Cловосочетание "ядерная реакция", как правило, связано в сознании людей с опасностью, - отмечает он. - Но термоядерный синтез - совсем другое дело".

В отличие от ядерной реакции, в ходе которой атомы расщепляются, при термоядерном синтезе два или несколько атомов соединяются в более крупный. При этом высвобождается больше энергии, но "грязных" отходов не создается.

Виналса не смущает тот факт, что термоядерный синтез пока технологически недоступен.

Концепции, подобные Flash Falcon, не связаны ограничениями сегодняшнего дня - отчасти их роль заключается в том, чтобы показать, какими могут быть разработки в будущем, когда мы овладеем соответствующими технологиями.

Но в случае с термоядерным синтезом, по словам Уикса, нас отделяет от работающих реакторов около 50 лет.

Такие реакторы все еще находятся в экспериментальной стадии. Так, для воплощения в жизнь французского проекта ядерного самолета Iter требуется около десяти лет.

Даже если подобные реакторы удастся создать, и они смогут производить дешевую и экологически чистую энергию, разработчикам придется решать и другие проблемы.

"Следующая трудность будет заключаться в том, чтобы создать чрезвычайно маленький и легкий реактор", - отмечает Уикс.

"В период с 1940-х до 1980-х гг. мы существенно продвинулись в области ядерной энергетики, и этот процесс занял сравнительно небольшой промежуток времени. Над термоядерным синтезом мы бьемся начиная с 1950-х гг., но рабочий реактор до сих пор так и не построен. Чтобы его создать, потребуется еще 20-30 лет".

По словам Уикса, создание малоразмерного термоядерного реактора, способного вырабатывать достаточно энергии для функционирования самолета (причем в случае с концепцией Виналса речь идет о сверхзвуковом самолете), представляет собой гораздо большую трудность, чем постройка собственно летательного аппарата, способного развивать скорость, в три раза превышающую скорость звука.

Кроме того, ни один имеющийся тип альтернативного авиационного топлива не может сравниться по универсальности и энергоемкости с керосином, используемым в настоящее время в реактивных двигателях, отмечает Уикс.

"Это [авиационный керосин] чрезвычайно энергоемкое топливо, неприхотливое в обращении и сохраняющее свои свойства в широком диапазоне температур. Более того, его можно использовать для охлаждения, в качестве смазки и даже в гидравлических системах".

Глобальное потепление, безусловно, вынуждает конструкторов обращаться к альтернативным источникам энергии, но для того, чтобы самолет мог развивать большие сверхзвуковые скорости, энергии требуется чрезвычайно много, и в этом смысле с керосином мало что сравнится.

Так, аккумуляторные батареи, подобные тем, что установлены на недавно совершившем кругосветный перелет экспериментальном электрическом летательном аппарате Solar Impulse, производят лишь одну двадцатую от количества энергии, заключенного в объеме керосина с той же массой.

Не исключено, что в течение следующего столетия конструкторам так и не удастся создать самолет с ядерным двигателем.

По словам Уикса, гораздо вероятнее использование различных гибридных силовых установок - например, пропеллеров, вырабатывающих электроэнергию, которую можно было бы хранить на борту и в дальнейшем использовать для взлета.

Flash Falcon - слишком смелый проект для нынешнего уровня технологий. Но история авиации полна достижений, в свое время считавшихся невозможными.

Не исключено, что этот список когда-нибудь пополнится и термоядерным синтезом.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.