Іншим способом створення тяги є фотонна ракета. Принцип її роботи доволі простий.
Якщо на космічному кораблі знаходиться потужне джерело світлових (або будь-яких інших електромагнітних) хвиль, то, посилаючи їх в одну сторону, можна, як і в випадку частинок речовини, створити силу, рушійну корабель в іншу - протилежну сторону. Ця рушійна сила, або тяга, є реакцією фотонів, що викидаються джерелом світла на кораблі, точно так само як виникає подібна реакція при відображенні сонячних променів «дзеркальним вітрилом».
Нічим не відрізнялася б вона по суті і від тяги будь-якого реактивного двигуна, за винятком того, що, як зазначалося вище, в них реактивна тяга створюється витікаючими частинками речовини, а в нашому випадку такими ж «витікаючими» фотонами.
Цей двигун відрізняється від традиційних ще й тим, що швидкість «закінчення» з нього «робочої речовини» значно більше. Мало того, це взагалі найбільша можлива швидкість «закінчення», бо не існує в природі швидкості, більшої швидкості світла. Таким чином, наш квантовий двигун є як би ідеальним, гранично можливим.
На жаль, фотонні ракети можуть бути застосовані тільки для польотів на дуже великі відстані - наприклад до інших зірок. Їх тяга така мала, що тільки в дуже тривалому і, отже, далекому польоті фотонна ракета може досягти досить великій швидкості польоту.
Зрозуміло, що випромінювач фотонного двигуна повинен відрізнятися від звичайного прожектора не тільки розмірами.
Встановіть як завгодно великий прожектор або скільки завгодно багато таких прожекторів на космічній ракеті, і ви не отримаєте потрібного результату - тяга такого фотонного двигуна буде мізерно малою в порівнянні з його масою.
Щоб збільшити тягу, потрібно випромінювати набагато більше енергії, ніж це в змозі зробити простий прожектор. Адже енергія, яку випромінює розпеченій поверхнею, залежить від температури поверхні. Але як би не була розпечена тверда поверхня, її температура буде в усіх випадках значно менше температури поверхні Сонця (вона дорівнює, як відомо, приблизно 5500 ° C).
Краще підійдуть, природно, розпечені газові і особливо плазмові випромінювачі (так, Зенгер запропонував плазмовий випромінювач з температурою 150 000 ° К). Однак тут виникають інші труднощі, крім пов'язаних з пристроєм і експлуатацією високотемпературних джерел випромінювання. З ростом температури змінюється (збільшується) частота випромінювання, тобто характер випромінюваних квантів енергії. Збільшення енергії кванта пов'язано зі зменшенням його довжини хвилі (адже квант - це своєрідна частка, частка-хвиля), тобто випромінювання стає все більш короткохвильових. Зростає число квантів ультрафіолетового світла і рентгенівського випромінювання, що стає все більш жорстким. Коли температура стає настільки великою, що починають йти ядерні реакції, то з'являється і гамма-випромінювання. Але відображення таких короткохвильових променів непросте завдання: ці промені, як відомо, з легкістю проходять через речовину. Тому виявляється необхідним створення принципово інших «дзеркал» замість звичайного рефлектора Зокрема, для цього запропоновані такі незвичайні методи, як використання «електронних» або «плазмових дзеркал» у вигляді стабілізованого щільного хмари електронів або плазми. Адже відомо, що короткохвильові промені поступово переломлюються і нарешті відбиваються від електропровідного середовища. Однак щоб створити таке електронне або полум'яне хмара, потрібні колосальні тиску, на зразок виникають при атомному вибуху. Повинно бути вирішено чимало і інших складних проблем.
Так, наприклад, звідки зореліт буде черпати енергію, необхідну для живлення фотонного двигуна. Абсолютно ясно, що хімічна енергія для цього непридатна Але навіть в мільйони разів більша енергія ділення атомів урану в цьому випадку також недостатня За допомогою енергії термоядерних реакцій можна було б, мабуть, здійснити найпростіший з міжзоряних перельотів. Але тільки повне використання потенційної енергії речовини в змозі вирішити проблему міжзоряного польоту фотонної ракети.
Але як можна собі уявити вивільнення всієї енергії, укладеної в речовині? Чи відомі науці методи такого вивільнення?
Є принаймні один такий шлях, вже освоєний наукою. Він пов'язаний з явищем «анігіляції» речовини, тобто з процесом зіткнення елементарної частинки речовини, наприклад електрона, з її так званої античастинкою, в даному випадку позитроном. При такому зіткненні обидві частки «анігілюють» - зникають з одночасним виділенням енергії, маса якої в точності дорівнює масі зниклих частинок. Електрон і позитрон багато в чому однакові, за винятком знака електричного заряду, в інших випадках частка і античастинка розрізняються і іншими властивостями. Передбачається, що може існувати, або дійсно існує, речовина (його називають іноді антиречовиною), що складається з античастинок, яке за всіма своїми фізико-хімічними властивостями не відрізняється від звичайної речовини.
Виділення енергії в процесах анігіляції пов'язано з народженням фотонів більшою або меншою енергії. Ось чому ідеальним звездолетом була б анігіляційна фотонна ракета з повним виділенням в ній потенційну (іноді її називають «ейнштейнівською») енергії речовини.
У такій ракеті в фокусі відбивача повинен знаходитися «анігілятор», в який з двох різних баків надходили б речовина і антиречовину. Утворений в процесі анігіляції потужний потік фотонів або інших електромагнітних квантів, відкинутий назад відбивачем, і створював би необхідну для польоту тягу.
Легко бачити, що в даний час мова може йти лише про теоретичну ідеї фотонної ракети. Адже поки що ніхто не бачив антиречовини, невідомо, як його зберігати і подавати в анігілятор, невідомо, яким повинен бути відбивач фотонів і так далі.
Незважаючи на велику кількість принципових неясностей, пов'язаних з реалізацією ідеї фотонної ракети, сама ця ідея викликає великий інтерес. Це не випадково, адже така ракета - ідеальний засіб для міжзоряних перельотів.
Але навіть для фотонної ракети подібний переліт пов'язаний з колосальною витратою «робочої речовини». Так, для польоту тривалістю 30-40 років в фотонному двигуні доведеться «спалити» в світлову енергію приблизно 10 мільярдів тонн речовини! Виділилася при цьому енергії вистачило б для розплавлення оболонки земної кулі на глибину в сотні кілометрів. Тож не дивно, що іноді пропонують, щоб фотонний зореліт, вирушаючи в свій далекий шлях, захоплював з собою в якості «палива» який-небудь астероїд.
Але так чи так уже обов'язково захоплювати з собою всі запаси фотонного «палива»? Невже не можна заправлятися в польоті? Відповідаючи на це питання, ми впритул підходимо до питання «зовнішніх ресурсів».