Дедал (проект)

Дедал (проект) — один из первых детальных гипотетических технических проектов по созданию возможного непилотируемого межзвёздного космического аппарата. Проводился с 1973 по 1977 год группой из одиннадцати учёных и инженеров Британского межпланетного общества. Проект предусматривал строительство на орбите Юпитера мощного двухступенчатого беспилотного корабля с термоядерными двигателями. По расчётам, «Дедал» должен был за 50 лет долететь до звезды Барнарда (одна из ближайших звёзд), не тормозясь пройти мимо неё по пролётной траектории, собрать сведения о звезде и планетах и затем по радиоканалу передать результаты исследований на Землю. Реальной заслугой проекта «Дедал» стало то, что он нанёс серьёзный удар по стереотипным представлениям о звездолётах как о чём-то необозримо далёком и сверхфантастическом.

Проект «Дедал» (названный в честь Дедала, греческого мифологического изобретателя, создавшего крылья для полёта человека) — это исследование, проведённое в период с 1973 по 1978 годы Британским межпланетным обществом с целью разработки правдоподобного беспилотного межзвёздного зонда^[1]. Поскольку зонд предназначался в основном для научных исследований, в его конструкции должны были использоваться существующие или перспективные технологии, а также он должен был достигать пункта назначения в течение жизни человека. Алан Бонд возглавлял команду учёных и инженеров, которые предложили использовать термоядерную ракету для полёта к звезде Барнарда, находящейся на расстоянии 5,9 световых лет от нас. Предполагалось, что полёт займёт 50 лет, но конструкция должна была быть достаточно гибкой, чтобы её можно было отправить к любой другой звезде.

Все документы, подготовленные в ходе исследования, доступны в книге BIS «Проект Дедал: демонстрация технической осуществимости межзвёздных путешествий»^[2].

• Сухая масса — 3500 т
• Масса топлива — 50000 т
• Длина — 200 м
• Диаметр — 190 м
• Масса полезной нагрузки — 450 т
• Двигатели — ИТЯРД (импульсный термоядерный ракетный двигатель)

Условием исследования был принят принцип использования для проектирования техники и технологий либо существующих, либо «предвидимых». Под предвидимыми технологиями понимались технические решения, в возможности практической реализации которых никто не сомневается. В частности, не рассматривалась популярная концепция МП (межзвёздных полётов) с использованием аннигиляционного (фотонного) двигателя, так как несмотря на то, что возможность его создания доказана, никто не знает, как эту возможность реализовать или хотя бы с чего начинать практическую работу. Этот основной принцип проекта отражён и в его названии. В соответствии с греческим мифом Дедал, изобретя крылья, советовал своему сыну Икару лететь не слишком высоко и не слишком низко. Но Икар полетел к Солнцу и погиб, Дедалу же удалось перелететь море.

Дедал должен был быть построен на околоземной орбите и иметь начальную массу 54 000 тонн, включая 50 000 тонн топлива и 500 тонн научной полезной нагрузки. Дедал должен был быть двухступенчатым космическим кораблём. Первая ступень будет работать в течение двух лет, разгоняя космический корабль до 7,1 % от скорости света (0,071 с), а затем, после её отделения, вторая ступень будет работать в течение 1,8 года, разгоняя космический корабль примерно до 12 % от скорости света (0,12 с), прежде чем будет выключена на 46-летний период круиза. Из-за экстремального диапазона требуемых температур работы, от почти абсолютного нуля до 1600 К, колокола двигателей и опорная конструкция будут изготовлены из молибдена, легированного титаном, цирконием и углеродом, который сохраняет прочность даже при криогенных температурах. Главным стимулом для проекта стала концепция инерциального термоядерного двигателя Фридвардта Винтерберга^[1][3], за которую он получил золотую медаль Германа Оберта^[4].

Эта скорость значительно превосходит возможности химических ракет и даже ядерных импульсных двигателей, изучавшихся в рамках проекта «Орион». Для проекта «Дедал» доктор наук Дональд Мартин рассматривал несколько вариантов двигательной установки. Так ядерная электродвигательная установка и двигатель на управляемом термоядерном синтезе были отвергнуты из-за малой тяги, большой массы необходимого для преобразования ядерной энергии в электрическую оборудования и как следствие небольшого ускорения, которому потребовались бы столетия для достижения нужной скорости (например, 15 % от скорости света, поэтому не подходит для межзвездного полета в течение одной человеческой жизни). Необходимую для достаточного ускорения мощность имела термическая ядерная ракета типа NERVA, однако она требовала для своей работы огромного количества топлива. Фотонный двигатель должен генерировать 3·10⁹ ватт на 1 килограмм транспортного средства и требует гигантское зеркало с идеальной отражательной способностью (с коэффициентом поглощения менее 10⁻⁶), что на то время было технически невозможно. Также была отвергнута идея прямоточного двигателя Бассарда из-за малой плотности вещества в межзвёздной среде (1 атом/см³), большого диаметра воронки и большой мощности требуемого для неё электрического поля. Таким образом единственным подходящим типом двигателя был признан ядерный импульсный двигатель^[5][6][7].

«Дедал» предполагалось приводить в движение термоядерной ракетой, использующей гранулы из смеси дейтерия и гелия-3, которые будут воспламеняться в реакционной камере за счёт инерционного удержания с помощью электронных пучков. Система электронных пучков будет питаться от набора индукционных катушек, улавливающих энергию из плазменного потока. В секунду будет детонировать 250 гранул, а полученная плазма будет направляться магнитным соплом. Расчётная доля выгорания термоядерного топлива составила 0,175 и 0,133, что позволило получить скорость истечения 10 600 км/с и 9 210 км/с соответственно. Из-за нехватки гелия-3 на Земле его планировалось добывать из атмосферы Юпитера с помощью больших аэростатов с горячим воздухом, к которым были бы прикреплены роботизированные фабрики с планируемым сроком работы 20 лет. Однако были проекты добычи гелия-3 и на более близких объектах (например на Луне)^[8].

На второй ступени предполагалось установить два 5-метровых оптических телескопа и два 20-метровых радиотелескопа. Примерно через 25 лет после запуска эти телескопы должны были начать исследование области вокруг звезды Барнарда, чтобы узнать больше о возможных планетах-спутниках. Эту информацию предполагалось передавать на Землю с помощью 40-метрового колокола двигателей второй ступени в качестве антенны связи для возможности корректировки с Земли приоритетности целей. Поскольку космический аппарат не планировалось замедлять при приближении к звезде Барнарда, «Дедал» должен был нести на борту 18 автономных субзондов, которые предполагалось запустить за 7,2-1,8 года до того, как основное судно войдет в целевую систему. Эти вспомогательные зонды предполагалось оснастить ядерными ионными двигателями и камерами, спектрометрами и другим сенсорным оборудованием. Зонды должны были пролететь мимо своих целей с прежней скоростью движения в 12 % от скорости света и передавать полученные данные на вторую ступень материнского корабля для последующей передачи на Землю.

Полезная нагрузка корабля, включающая по проекту в себя зонды, телескопы и другое оборудование, должна была быть защищена от межзвёздной среды во время полёта бериллиевым диском толщиной до 7 мм и весом до 50 тонн. Этот защитный экран от эрозии предполагалось сделать из бериллия из-за его лёгкости и высокой скрытой теплоты парообразования. Более крупные объекты, которые могут встертиться при прохождении через целевую систему, предполагалось устранить с помощью искусственно созданного облака частиц, выбрасываемых вспомогательными транспортными средствами (так называемыми пылевыми жуками), примерно за 200 км до космического аппарата. Космический аппарат предполагалось оснастить несколькими роботами-контролерами, способными самостоятельно устранять повреждения или неисправности.

Количественный инженерный анализ самовоспроизводящейся модификации проекта «Дедал» был опубликован в 1980 году Робертом Фрейтасом^[9]. Невоспроизводящаяся конструкция была модифицирована и стала включать все подсистемы, необходимые для самовоспроизведения. Предполагалось использовать зонд для доставки фабрики по самовоспроизводству массой около 443 тонн на удалённое место в другой звездной системе. По плану фабрика по самовоспроизводству должна была воспроизводить себя на месте, чтобы увеличить свою общую производственную мощность, а затем использовать получившийся автоматизированный промышленный комплекс для изготовления новых зондов с фабрикой по воспроизводству на борту в течение 1000 лет. Каждый зонд по воспроизводству должен был весить более 10 миллионов тонн из-за дополнительного топлива, необходимого для замедления с 12 % скорости света.

Другое предложение — оснастить «Дедал» магнитным парусом, похожим на магнитную воронку на прямоточном двигателе Бассарда, чтобы использовать гелиосферу звезды назначения в качестве тормоза. Тогда не нужно будет брать с собой топливо для торможения, что позволит гораздо глубже изучить выбранную звёздную систему.

Целью полёта зонда «Дедал» была выбрана звезда Барнарда, находящаяся на расстоянии от Солнца в 5,91 световых лет. Звезда Барнарда не самая близкая к Солнцу звезда, и было бы логично для демонстрации возможности звездолёта выбрать другие. Ближайшие звёзды — Проксима Центавра, входящая в звёздную систему Альфы Центавра, а также сама двойная звезда Альфа Центавра, находящиеся на расстояниях около 4,3 световых года от нас. Однако в то время считалось, что у звезды Барнарда есть планеты, и это придавало дополнительный интерес к исследовательской миссии. В дальнейшем гипотеза американского астронома Питера ван де Кампа о существовании планетной системы из трёх планет у звезды Барнарда подтверждения не получила, но в 2018 году было объявлено об обнаружении на расстоянии 0,404 а. е. от звезды кандидата в планеты с массой не менее 3,2 масс Земли (Звезда Барнарда b).

Таким образом были определены объект исследования автоматического межзвёздного зонда «Дедал» и дистанция полёта — 5,91 световых лет (373 тысячи а. е., или 56 трлн км). Время полёта было определено в 40 лет. Такое значение было выбрано как время, при котором участники начала работ по созданию космического корабля могли бы дожить до получения результатов своих работ. В ходе работ над проектом это время было увеличено до 50 лет.

В ходе работы над проектом учёные столкнулись с большим количеством проблем как чисто технического плана, так и связанных с недостаточными познаниями об устройстве Солнечной системы, особенно дальних её рубежей. Космическому аппарату предстояло бы преодолеть пояс Койпера и облако Оорта, сегодня изученные недостаточно.

• Икар (проект)
• Проект «Орион»
• Longshot (проект)
• Импульсный термоядерный ракетный двигатель
• Breakthrough Starshot
• Enzmann starship

• K. F. Long. Project Daedalus // Deep Space Propulsion: A Roadmap to Interstellar Flight. — Springer, 2012. — P. 190–197. — ISBN 9781461406075.

• PROJECT DAEDALUS: THE PROPULSION SYSTEM (недоступная ссылка)
• Иван Моисеев «О проекте Дедал» Архивная копия от 23 января 2010 на Wayback Machine
• Проект «Дедал». Текст на английском и русском Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine
• Популярная механика(журнал) «Ядерный Дедал»
• Project Icarus Архивная копия от 13 июля 2021 на Wayback Machine
• Project Daedalus, The Encyclopedia of Astrobiology Astronomy and Spaceflight
• Starship Daedalus
• Project Daedalus — Origins
• The Daedalus Starship
• Renderings of the Daedalus Starship to scale
• Project Daedalus
• Project Daedalus: The Propulsion System Part 1; Theoretical considerations and calculations. 2. Review of Advanced Propulsion Systems
• Title: Project Daedalus. Authors: Bond, A.; Martin, A. R. Publication: Journal of the British Interplanetary Society Supplement, p. S5-S7 Publication Date: 00/1978 Origin: ARI ARI Keywords: Miscellanea, Philosophical Aspects, Extraterrestrial Life Comment: A&AA ID. AAA021.015.025 Bibliographic Code: 1978JBIS…31S…5B
• British Interplanetary Society: Project Daedalus, video rendering by Hazegrayart