Wird explodieren - was ist das?
Die Idee hinter Project Orion war ziemlich einfach, zumindest konzeptionell:
Sie waren die ersten, die die Idee von Orion vorschlugen.Ihr Konzept war folgendes: Die Explosionen der vom Schiff ausgeworfenen Wasserstoffbomben führten zur Verdampfung der nach den Bomben ausgeworfenen Scheiben. Expandierendes Plasma und trieb das Schiff an. Ted Taylor, einer der führenden amerikanischen Entwickler nuklearer und thermonuklearer Ladungen, entwickelte dieses Projekt weiter. Im Winter 1957 arbeitete er bei General Atomics. Der angloamerikanische Physiker Freeman Dyson, der in Princeton arbeitete, erklärte sich bereit, mit ihm die Entwicklung von Orion fortzusetzen.
Quelle: US-Luftwaffe, TED/YouTube.
Natürlich reicht die Explosion einer Bombe nicht aus, umdas Schiff vollständig in den Weltraum starten. Es würde eine Reihe von Atomexplosionen in schneller Folge erfordern, um das Schiff vor dem Absturz zu bewahren. Deshalb wurde das atomare Raumschiff als Explosion bezeichnet.
Orion-Raumschiff-Triebwerk - Nuklear-Puls, inGrundlage seiner Arbeit ist die Nutzung der Energie einer nuklearen Explosion. Aus dem Raumfahrzeug in der dem Flug entgegengesetzten Richtung wird eine Kernladung von geringem Äquivalent ausgestoßen und in relativ geringer Entfernung vom Raumfahrzeug (bis zu 100 m) zur Detonation gebracht. Die Ladung ist so ausgelegt, dass die meisten Explosionsprodukte in Form einer expandierenden Plasmafront mit relativistischer Geschwindigkeit zum Heck des Raumfahrzeugs geleitet werden: Dort nimmt eine massive reflektierende Platte den Impuls auf und überträgt ihn auf das Schiff durch ein System von Stoßdämpfern (oder ohne sie - für unbemannte Versionen). Die reflektierende Platte ist mit einer ablativen Graphit-Schmierschicht, die nach jeder Detonation erneuert wird, vor Beschädigungen durch Lichtblitz, Gammastrahlung und Hochtemperaturplasma geschützt
Quelle: US-Luftwaffe, TED/YouTube.
Insgesamt Schiffe der Orion- und Super-KlasseOrion benötigte etwa 800 Bomben in der Größe eines Kleinwagens, die etwa eine pro Sekunde unter dem Schiff explodierten, um es in die Umlaufbahn zu bringen.
Die Geschwindigkeit, mit der all diese atomarenBomben wären zwei- bis dreimal schneller als konventionelle Raketen. Sobald das Raumfahrzeug das Vakuum des Weltraums erreicht, wird die Geschwindigkeit konstruktionsbedingt als Impuls gespeichert.
Interstellare Flüge
Extrem hohe Traktion undDer spezifische Impuls von nuklearen Impulsantrieben ermöglichte es den Ingenieuren, die Möglichkeit ihrer Verwendung nicht nur bei interplanetaren, sondern auch bei interstellaren Flügen anzunehmen. So berechnete Freeman Dyson, dass ein mit Megatonnen-Thermonuklearladungen angetriebenes Schiff mit einer Reaktionsprodukt-Flussrate in der Größenordnung von 3000–30.000 km / s eine Höchstgeschwindigkeit in der Größenordnung von 750–15.000 km / s erreichen könnte, d , bis zu 5 % der Lichtgeschwindigkeit.
In den Grenzen des ProjektsOrion Wissenschaftler haben zwei grundlegende Modifikationen des Raumschiffs entwickelt:Energie begrenzt undMomentum begrenzt.
Energy Limited Orion Starship Projekt war eine Struktur mit einem Durchmesserreflektierende Platte ca. 20 km. Diese sind notwendig, damit die Platte zwischen den Explosionen Zeit zum Abkühlen hat, ohne Ablationsmaterialien oder andere Kühlmittel zu verbrauchen.
Die Gesamtmasse des Schiffes, nach Berechnungen,belief sich auf 40 Millionen Tonnen, davon entfielen mehr als 30 Millionen Tonnen auf "Treibstoff" - Megatonnengebühren. Von den verbleibenden 10 Millionen Tonnen entfielen fünf auf das Gewicht der Platte und fünf auf das Gewicht der Struktur selbst und der Nutzlast.
Mit einer Megatonnen-Ladung nach achtern explodieren100 s (ein so langer Zeitraum ist so berechnet, dass die Platte durch Strahlung Zeit hatte, sich abzukühlen), könnte das Schiff in etwa 100 Jahren auf 0,33% der Lichtgeschwindigkeit (1.000 km / s) beschleunigen. Der Flug nach Alpha Centauri, der das Ziel des Projekts sein sollte, hätte rund 1300 Jahre gedauert. Die enorme Kapazität des Schiffes ermöglichte es, auf seiner Basis ein echtes "Schiff der Generationen" zu bauen, das die sich fortpflanzende menschliche Bevölkerung während des gesamten Fluges in einer künstlichen Umgebung unterstützen kann.
Das Momentum Limited Orion Starship-Projekt zeichnete sich durch bescheidenere maßstabsgetreu.Der Hauptunterschied besteht in der ablativen Kühlung der reflektierenden Platte durch Aufsprühen von Graphitschmiermittel in den Intervallen zwischen den Explosionen. Obwohl dadurch die Nutzlast erheblich reduziert wurde (aufgrund der Notwendigkeit, Tausende Tonnen Graphit zu verbrauchen), erwies sich das Schiff als viel kompakter und schneller.
Offensichtliche Probleme mit dem Orion-Projekt
Wie Sie wissen, haben die Behörden in den 1960er Jahren im Technologiewettlauf zwischen den USA und der UdSSR keine Kosten gescheut. Ein wichtiges Problem konnte jedoch mit Geld nicht gelöst werden: die Strahlung.
Behandlung des radioaktiven Niederschlags aus einem KernkraftwerkBomben sind eine sehr schwierige technische Aufgabe. Wenn es darum geht, die Folgen der Explosion Hunderter solcher Bomben in Dutzenden von Kilometern Höhe zu beseitigen, kann die Aufgabe als unmöglich angesehen werden.
Ein weiteres ernstes Problem war die Unfähigkeit der Besatzung, an Bord des Raumschiffs zu arbeiten. Während des Einsatzes wäre er jedes Mal, wenn die Bombe unter Orion explodierte, bis zu 700 Rad Strahlung ausgesetzt gewesen.
Zum Vergleich - akute Strahlenkrankheitentsteht durch relativ gleichmäßige Bestrahlung mit einer Dosis von mehr als 1 Gy (100 rad) über einen kurzen Zeitraum. Dosen bis zu 1 Gy (100 rad) verursachen relativ leichte Veränderungen, die als Vorerkrankung angesehen werden können. Dosen über 1 Gy verursachen Knochenmarks- oder Darmformen der akuten Strahlenkrankheit unterschiedlichen Schweregrades, die hauptsächlich von einer Schädigung der blutbildenden Organe abhängen. Einmalige Expositionsdosen über 10 Gy gelten als absolut tödlich.
Unter solchen Bedingungen könnten Astronauten nicht einmal lebenvor dem Eintritt in die Umlaufbahn. Natürlich hoffte das Orion-Projektteam, dass irgendwann in der Zukunft eine „saubere“ Atombombe geschaffen werden könnte, die nicht alles bestrahlt, was ihr in den Weg kommt. Hoffnungen waren bekanntlich nicht berechtigt.
Wir sollten nicht vergessen, dass 1963 die UdSSR undDie Vereinigten Staaten unterzeichneten den Vertrag über das Verbot von Nuklearversuchen zwischen den beiden Ländern. Tatsächlich führte dies dazu, dass die Forschung auf dem Gebiet der bodengestützten Nuklearpulsmotoren eingestellt wurde.
Projekttests
Es sei darauf hingewiesen, dass das Orion-Projekt nicht geblieben istnur auf Papier. Trotz der Tatsache, dass das Projekt nicht umgesetzt wurde, führten die Wissenschaftler nicht nur Berechnungen, sondern auch Tests im Originalmaßstab durch. Dies waren Flugtests von Modellen, die von chemischen Sprengstoffen angetrieben wurden. Die Modelle wurden Put-Puts oder Hot Rods genannt. Mehrere Modelle wurden zerstört, aber der 100-Meter-Flug im November 1959 galt noch immer als nicht erfolgreich. Tests haben gezeigt, dass Impulsflug eine echte Perspektive ist. Das Testmodell landete unversehrt per Fallschirm und befindet sich heute in der Sammlung des Smithsonian National Air and Space Museum.
Könnte Project Orion jemals zurückkehren?
Heute hält die Möglichkeit, die Saturnringe persönlich zu sehen oder sogar einen Fuß auf Pluto zu setzen, das Projekt Orion in der Fantasie vieler Wissenschaftler und Ingenieure.
Im Rahmen des NASA-Programms plant Artemis nunschicke eine Crew zum Mond, und Elon Musk ist schon lange dabei, den Mars zu kolonisieren. Darüber hinaus ist das Interesse am Asteroidenabbau in den letzten Jahren gestiegen. Letztlich muss die Strahlenexposition angegangen werden, wenn der Mensch jemals hoffen möchte, außerhalb der Erde zu existieren.
Analysten sind zuversichtlich, dass das Orion-Projekt wiederbelebt werden könnte, wenn Wissenschaftler das Strahlungsproblem lösen könnten.
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