УСКОРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

УСКОРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

Актуальной задачей для России сегодня является скорейшее претворение в жизнь научных наработок, которые давно сделаны, но реализация которых по понятным причинам была приторможена.

Какие сегодня у России есть проекты, в которых мы опережаем остальной мир?

разработанная марсианская программа с предполагаемым использованием электрореактивных двигателей
синтез новых элементов. Здесь мы опережаем иностранных конкурентов на 2-3 года. Необходимо за это время построить новый ускоритель, отличающийся от прежнего более мощным потоком ионов
сверхмощные процессоры типа "Эльбрус-Е2К".

Именно в текущий момент возникает необходимость в ускоренной реализации этих проектов.

С одной стороны, имеется необходимость в реанимации давно разработанной марсианской программы, подготовленной в РКК “Энергия”. В настоящее время наблюдается определенное повышение интереса государства к космическим программам, в первую очередь дальнего космоса: марсоходы, гелий-3, речь Буша 15 января и реакция на нее со стороны российских руководителей космической отрасли, отставка Ю.Коптева (выступавшего против активизации межпланетных программ), два заявления Путина в апреле поддержке космонавтики (которые рискуют остаться на уровне лишь слов, не подкрепленных никакой поддержкой со стороны государства).

С другой стороны, начиная с 1998 года появились успехи в синтезе сверхтяжелых элементов в Дубне (российские ученые сумели первыми синтезировать элементы т.н. "острова относительной стабильности"), что делает неизбежным возвращение к вопросу о приоритете в их синтезе. Для этого необходимо строительство новых ускорительных установок. В качестве перспективного вариант рассматривается система DRIBS, позволяющая ускорять ионы ¹³²Sn (в три раза тяжелее ранее использовавшегося ⁴⁸Ca, что позволяет еще ближе подойти к пику "острова стабильности" (Z=114, N=184).

Эти вопросы связаны между собой (вынос ядерных технологий в космос, например, обнародован проект РКК "Энергия" по сбросу ОЯТ на Солнце, компактные ядерные энергетические установки на космических аппаратах, и пр.)

Проблема в принципиальном отсутствии финансирования данных проектов. Суммы, которые требуются на реализацию перспективных межпланетных и ядерных программ, не так уж и велики в сравнении с размерами госбюджета, но и их не выделяют. Можно предложить два способа решения данной финансовой проблемы:

- разработка более дешевых технологий

- действия общественно-политического характера, направленные на привлечение средств. На эту тему мы писали в статьях "О проблемах наукоемких отраслей" (в интернете по адресу http://element114.narod.ru/Science/profst.html) и "Технология прорыва" (в интернете по адресу http://element114.narod.ru/Science/profst1.html).

Что касается удешевления космических и ядерных технологий, то предлагается следующая схема, как "одним ударом" решить их обе. В дипломной работе автора на кафедре радиофизики МГУ в 2001 году (в интернете по адресу http://buslaev1978.diplom.html/http://buslaev1978.diplom.html

предлагалась новая схема ускорителя. Если сейчас господствуют циклические ускорители, то нами был предложен линейный ускоритель на открытом резонаторе с очень высокими темпами ускорения частиц. В процессе численного моделирования было выяснено, что такой ускоритель можно было использовать в "обратном" направлении – в качестве электрореактивного двигается. О том, как можно использовать этот эффект, можно видеть, если посмотреть на известную формулу Циолковского для реактивного движения:

V = u · ln (M₀/M_K) = u · ln (1+M_T/M_K)

где V – скорость, развиваемая ракетой, u – скорость истечения продуктов реакции, M₀ – стартовая масса ракеты, M_K– масса ракеты без топлива, M_T- масса топлива.

Для традиционных жидкостных (и даже ионных) электрореактивных двигателей скорость истечения продуктов реакции по порядку величины близка к необходимой скорости полезного груза, а то, что масса топлива находится под знаком логарифма, ведет к тому, что даже значительное увеличение массы топлива очень слабо влияет на прирост скорости корабля.

Однако с предложенной системой электрореактивного двигателя этот минус обращается в плюс. Перед выбросом ионы или даже электроны можно ускорять до скорости, близкой к световой (что позволяет обеспечить очень большую итоговую скорость ракеты), при том что знак логарифма теперь играет положительную роль: даже если масса рабочего вещества составляет очень малую часть от общей масс ракеты, то это все равно позволит обеспечить приличную скорость.

При разработке таких двигателей принципиальное значение будет иметь увеличение потока ускоряемых частиц. Аналогичную задачу – увеличение потока частиц – необходимо решать и для ускорителя. Поэтому предлагается построить экспериментальную установку, в которой проходила бы отработка технологии ускорителя и измерение ее реактивного действия.

Схема такая: строится несколько каскадов такого ускорителя с их возможным объединением в циклическую цепь. При переходе частиц из одного каскада в другой часть их энергии будет теряться, но в целом будет происходить их ускорение, если будет выполняться простое условие:

Cos (360⁰/n) > (1/K),

где n – число каскадов ускорителя, К- коэффициент ускорения в одном каскаде.

Путем поэтапного подбора параментов можно достичь наибольшего потока частиц в ускорителе, превышающего ныне существующие. Это можно использовать как для задач, связанных с ускорением ионов для синтеза элементов (там как раз основная задача – увеличение потока частиц), так и для проверки использования системы в качестве электрореактивного двигателя (по подсчетам, в случае правильного подбора параметров, в реактивную тягу будет уходить до 40-50% тока)

В такой системе потребуются большие вычислительные мощности для управления потоком частиц (поскольку, в отличие от классических циклических ускорителей, здесь вращение частиц не происходит само собой, а совершается принудительно), что дает возможности испытывать в этом процессе разработанные в России перспективные вычислительные средства.

Предполагается создать такую систему и назвать ее “ускорительно-вычислительный комплекс”. Отдельным вопросом является изыскание средств на ее создание. Учитывая важность вопроса, вполне можно поставить вопрос перед государством о необходимости финансирования проекта.

Примечание. 15 ноября 2004 года глава Федерального космического агентства А.Перминов заявил о разработке двигательной установки, работающей на аналогичном принципе. Вот что сообщают информагентства:

«Новый космический двигатель будет работать без топлива. 15 ноября 2004 г. Российские специалисты разрабатывают небольшой двигатель, способный работать на земной орбите без топлива в течение нескольких лет. Об этом сообщил руководитель Роскосмоса Анатолий Перминов на интернет-брифинге. По его словам, двигатель будет работать на новых физических принципах. Перминов добавил, что пока речь идет только о лабораторных исследованиях. Также Перминов сообщил, что Роскосмос получил официальное приглашение главы NASA принять участие в разработке лунной программы. Перминов также отметил, что ни одна страна без помощи других государств не сможет выполнить полет на Марс. Для реализации этого проекта глава Роскосмоса предложил построить на околоземной орбите своеобразный цех из одного-двух блоков и собирать марсианскую станцию в космосе. "Так гораздо дешевле, чем если сначала, как хотят американцы, высадиться на Луну, а уж оттуда стартовать дальше", - заявил Перминов». (Источник: Lenta.Ru)