Сверхзвуковой самолет с ядерным двигателем: такое вообще возможно?

Он сможет перенести вас через Атлантику всего за три часа. И не в тесном кресле — с роскошным комфортом, если вы будете лететь первым классом — на скорости в 3680 километров в час, вы не заметите как океан останется далеко позади. Сверзвуковой пассажирский самолет, летящий в три раза быстрее звука — и работающий на энергии атома. Возможно ли такое?

Flash Falcon, похожий на космический аппарат из видеоигры Halo, это футуристический клин, который должен забить дыру, оставленную сверхзвуковым Concorde в 2003 году. Но прототипов построено пока не было — проект жив лишь воображением испанского дизайнера Оскара Виналса.

Flash Falcon, представленный в виде концепта Виналсом, может перевозить 250 пассажиров на скорости в 3 маха. Его корпус на 39 метров длиннее корпуса Concorde, а размах крыльев больше вдвое. Двигатели могут наклоняться на 20 градусов, помогая летательному аппарату садиться и взлетать как вертолет.

В самом сердце Flash Falcon лежит идея и вовсе невероятная: самолет работает на ядерной энергии, термоядерный реактор накачивает энергией шесть его электродвигателей.

«Я думаю, ядерный синтез может быть лучшим источником большого количества электроэнергии в будущем, — говорит Виналс. — В то же время, он «зеленый» и не создает опасных отходов».

«Сегодня у нас есть очень четкое представление о том, как работает ядерный синтез; есть много проектов — Токамак, ИТЭР, Стелларатор. Я уверен, что в ближайшие пять-семь лет мы получим первый стабильный и производительный термоядерный реактор», говорит Виналс.

И хоть долгожданный ключ к дешевой и обильной энергии вряд ли прибудет так быстро; концепция Виналса возрождает мечту, которой грезили проектировщики самолетов с 1950-х годов: уместить ядерный реактор в самолет.

Изобретение реакторов ядерного деления пообещало обеспечить дешевой энергией не только дома, но и суда; в 1950-х годах первые небольшие реакторы поступили в использование на кораблях. За несколько лет их ужали еще немного и обустроили ими подводные лодки.

1950-е годы были золотым веком дизайна, технологии развивались очень быстро, подпитываясь послесловием послевоенного мира и холодной войной. Поскольку напряженность в отношениях между США и Советским Союзом росла, США искали способ удерживать свои дальнобойные ядерные бомбардировщики в воздухе как можно дольше, чтобы те были намного менее уязвимы к нападению, чем на аэродромах.

Ядерные реакторы теоретически могут оставаться в воздухе месяцами — если ваш самолет будет достаточно большим, чтобы вместить хотя бы две смены экипажа.

Но по словам Саймона Уикса из Института аэрокосмических технологий, поместить ядерный реактор на самолет не так-то просто. Потребуется не только «система замкнутой петли» — реактор, который повторно использует отработанное топливо — но и мощное экранирование. Ядерное деление производит много нейтронов и может быть очень вредным.

Единственным ядерным самолетом, который летал на Западе, был сильно модифицированный бомбардировщик Convair B-36 в начале 1950-х. И без того гигантский самолет был отягощен 11 тоннами экранирования для защиты от радиации. NB-36H полетал 47 раз, но бортовой реактор испытывался в воздухе лишь однажды и никогда не использовался для питания самолета.

Потенциальные катастрофические эффекты крушения самолета с ядерным двигателем положили конец дальнейшим разработкам. И в то время как военные экипажи, выполняя приказ, заступили бы на службу в такой самолет, пассажиры едва ли ступили бы на борт с ядерным реактором. Атомный авиалайнер остался в мечтах художников и энтузиастов.

Но концепцию Виналса питает не ядерное деление, нет. «Обычно люди слышат слова «ядерная энергия» и думают, что это опасно, но в случае ядерного синтеза это не соответствует действительности». Вместо того чтобы создавать цепную реакцию вроде ядерного деления, синтез – слияние двух или более атомов в атом побольше — создает больше энергии, но не образует загрязняющих окружающую среду побочных продуктов».

Виналса не убеждает тот факт, что ядерный синтез остается технологически недоступным. Концепты вроде Flash Falcon и не должны быть ограниченными современными технологиями; отчасти они помогают дизайнерам увидеть то, чего еще никто не мастерил.

Но синтез и правда вечно отстоит от нас. «Ядерный синтез всегда в 50 годах», говорит Уикс.

Реакторы остаются в стадии экспериментов; к примеру, проект ИТЭР, который строят во Франции, не заработает раньше чем через десять лет. И даже если такие реакторы докажут свою практичность и смогут вырабатывать дешевую и чистую обещанную энергию, это будет только начало. Нужно будет сделать их маленькими и легковесными.

«С 1940-х по 1980-е годы мы увидели значительное развитие в области технологии ядерного деления, и довольно быстрое. Мы работали над синтезом с 1950-х и так и не построили практичного и рабочего реактора. Мы все еще в 20-30 годах от этого».

Создать портативный ядерный реактор, который вырабатывает достаточно энергии, чтобы обеспечить самолет — сверхзвуковой самолет, если по дизайну Виналса — сложнее даже чем построить самолет, способный в три раза превысить скорость звука, говорит Уикс.

У любого альтернативного топлива масса плюсов — керосин, топливо для реактивных двигателей, невероятно универсальный пропеллет. Это отличная среда для создания энергия. Он энергетически плотный, его легко обрабатывать и он работает в широком диапазоне температур, говорит Уикс.

«И его можно использовать для другого, не только как топливо. Он может быть использован в качестве охлаждающей жидкости, смазки, гидравлической жидкости». Изменение климата может быть неотложной причиной для поиска альтернативного топлива для самолетов, но чтобы разогнать его настолько — для этого придется прыгнуть выше головы. Батареи, которые использовались на Solar Impulse, вырабатывали лишь 1/20 энергии, эквивалентную керосину такой же массы.

Самолет на ядерном синтезе может быть не построен в следующем столетии. Гибридные формы будут более вероятны; например, пропеллер, который помогает вырабатывать энергию, будет храниться на борту и помогать самолету при взлете. Как ни крути, Flash Falcon слишком амбициозный, чтобы летать с современными технологиями. Но история авиации усеяна примерами того, что когда-то считалось невозможным. Однажды и ядерный синтез к ним присоединится.