Введение
Предложение 1970-х годов о создании крупного беспилотного межзвездного зонда с термоядерным двигателем. Проект «Дедалус» (названный в честь Дедала, греческого мифологического изобретателя, создавшего крылья для полета человека) представлял собой исследование, проведенное с 1973 по 1978 год Британским межпланетным обществом с целью разработки правдоподобного беспилотного межзвездного зонда. Основной задачей проекта являлось создание научного зонда, при этом критерии проектирования предусматривали использование существующих или близких к будущим технологий и достижение цели в течение жизни человека. Алан Бонд возглавил команду ученых и инженеров, предложивших использовать термоядерный ракетный двигатель для достижения звезды Барнарда, расположенной на расстоянии 5,9 световых лет. Предполагалось, что путешествие займет 50 лет, однако конструкция должна была быть достаточно гибкой для отправки к любой другой целевой звезде. Все материалы, полученные в ходе исследования, опубликованы в книге BIS «Проект «Дедалус»: демонстрация инженерной осуществимости межзвездных путешествий».
Project Daedalus (named after Daedalus, the Greek mythological designer who crafted wings for human flight) was a study conducted between 1973 and 1978 by the British Interplanetary Society to design a plausible uncrewed interstellar probe. Intended mainly as a scientific probe, the design criteria specified that the spacecraft had to use existing or near future technology and had to be able to reach its destination within a human lifetime. Alan Bond led a team of scientists and engineers who proposed using a fusion rocket to reach Barnard's Star 5.9 light years away. The trip was estimated to take 50 years, but the design was required to be flexible enough that it could be sent to any other target star. All the papers produced by the study are available in a BIS book, Project Daedalus: Demonstrating the Engineering Feasibility of Interstellar Travel.
Концепция
Дедалус будет построен на околоземной орбите и иметь начальную массу 54 000 тонн, включая 50 000 тонн топлива и 500 тонн научной полезной нагрузки. Дедалус представлял собой двухступенчатый космический аппарат. Первая ступень должна была работать в течение двух лет, разгоняя аппарат до 7,1% скорости света (0,071 c), после чего, после её отсоединения, вторая ступень должна была работать 1,8 года, разгоняя аппарат до примерно 12% скорости света (0,12 c), прежде чем быть выключенной для 46-летнего круизного этапа. Ввиду экстремального диапазона рабочих температур, от почти абсолютного нуля до 1600 К, сопла двигателей и опорная конструкция должны были быть изготовлены из молибденового сплава с титаном, цирконием и углеродом, сохраняющего прочность даже при криогенных температурах. Важным стимулом для проекта стала концепция инерциального термоядерного синтеза, предложенная Фридвардом Винтербергом, за которую он получил золотую медаль имени Германа Оберта. Эта скорость значительно превышает возможности химических ракет и даже ядерных импульсных двигателей, изучавшихся в рамках проекта "Орион". По словам доктора Тони Мартина, двигатели на управляемом термоядерном синтезе и ядерно-электрические системы обладают очень низкой тягой, оборудование для преобразования ядерной энергии в электрическую имеет большую массу, что приводит к небольшому ускорению, на достижение требуемой скорости потребовалось бы столетие; термодинамические ядерные двигатели типа NERVA требуют большого количества топлива, фотонные ракеты должны генерировать мощность со скоростью 3 Вт на килограмм массы аппарата и требуют зеркал с поглощающей способностью менее 1 части на 106, проблемы межзвездного прямоточного двигателя связаны с разреженной межзвездной средой с плотностью около 1 атома/см3, большой воронкой и высокой мощностью, необходимой для создания его электрического поля. Таким образом, единственным подходящим методом движения для проекта была термоядерная импульсная тяга. Дедалус должен был приводиться в движение термоядерным ракетным двигателем, использующим гранулы смеси дейтерия и гелия-3, которые воспламенялись бы в реакционной камере посредством инерционного удержания с использованием электронных пучков. Система электронных пучков питалась бы от набора индукционных катушек, улавливающих энергию из пламенного выхлопа. 250 гранул должны были взрываться в секунду, а образовавшаяся плазма направлялась бы магнитным соплом. Рассчитанная доля выгорания термоядерного топлива составляла 0,175 и 0,133, что обеспечивало скорости выхлопа 10 600 км/с и 9210 км/с соответственно. Ввиду дефицита гелия-3 на Земле, его планировалось добывать из атмосферы Юпитера с помощью крупных роботизированных фабрик, поддерживаемых воздушными шарами, в течение 20 лет, или из более близкого источника, такого как Луна. На второй ступени должны были размещаться два 5-метровых оптических телескопа и два 20-метровых радиотелескопа. Примерно через 25 лет после запуска эти телескопы должны были начать изучение окрестностей звезды Барнарда, чтобы получить больше информации о возможных планетах. Эта информация отправлялась бы на Землю, используя сопло двигателя второй ступени диаметром 40 метров в качестве антенны, и выбирались бы интересующие объекты. Поскольку аппарат не должен был тормозить, по достижении звезды Барнарда, Дедалус должен был нести 18 автономных зондов, которые запускались бы между 7,2 и 1,8 годами до того, как основной аппарат войдет в целевую систему. Эти зонды приводились бы в движение ядерными ионными двигателями и несли бы камеры, спектрометры и другое сенсорное оборудование. Зонды пролетали бы мимо своих целей, продолжая двигаться со скоростью 12% от скорости света, и передавали бы свои данные на вторую ступень Дедала, материнский корабль, для ретрансляции на Землю. Грузовой отсек корабля, содержащий зонды, телескопы и другое оборудование, должен был быть защищен от межзвездной среды во время полета бериллиевым диском толщиной до 7 мм и весом до 50 тонн. Этот экран защиты от эрозии изготавливался из бериллия из-за его легкости и высокой скрытой теплоты испарения. Более крупные препятствия, которые могли бы встретиться при прохождении через целевую систему, рассеивались бы искусственно созданным облаком частиц, выбрасываемых вспомогательными аппаратами, называемыми "пылевыми жуками", примерно в 200 км впереди корабля. На борту корабля находилось бы несколько роботов-смотрителей, способных автономно устранять повреждения или неисправности.
Варианты
Количественный инженерный анализ самовоспроизводящейся версии проекта «Дедал» был опубликован Робертом Фрейтасом в 1980 году. Несамовоспроизводящаяся конструкция была модифицирована для включения всех подсистем, необходимых для саморепликации. Используйте зонд для доставки завода по производству исходных образцов (seed factory) массой около 443 метрических тонн к удалённому объекту. Заставьте завод по производству исходных образцов создать множество своих копий на месте, чтобы увеличить общую производственную мощность, а затем используйте полученный автоматизированный промышленный комплекс для строительства зондов с заводом по производству исходных образцов на борту в течение 1000 лет. Каждый REPRO будет весить более 10 миллионов тонн из-за дополнительного топлива, необходимого для торможения с 12% скорости света. Альтернативный вариант – оснастить «Дедал» магнитным парусом, аналогичным магнитному захвату на ракете Буссара, чтобы использовать гелиосферу звезды назначения в качестве тормоза, устраняя необходимость в топливе для замедления и позволяя провести более детальное исследование выбранной звёздной системы.