Wybuchnie - co to jest?
Pomysł stojący za Projektem Orion był dość prosty, przynajmniej koncepcyjnie:
To oni jako pierwsi zaproponowali ideę Oriona.Ich koncepcja była następująca: eksplozje bomb wodorowych wyrzuconych ze statku powodowały odparowanie dysków wyrzuconych po bombach. Rozszerzająca się plazma i napędzał statek. Ted Taylor, jeden z czołowych amerykańskich twórców ładunków nuklearnych i termojądrowych, rozwinął ten projekt dalej. Zimą 1957 roku pracował w General Atomics. Pracujący w Princeton angloamerykański fizyk Freeman Dyson zgodził się kontynuować z nim rozwój Oriona.
Źródło: Siły Powietrzne USA, TED / YouTube.
Oczywiście eksplozja jednej bomby nie wystarczy, abyw pełni wystrzel statek w kosmos. Potrzeba było serii wybuchów atomowych w krótkich odstępach czasu, aby statek nie spadł na ziemię. Dlatego statek atomowy nazwano eksplozją.
Silnik statku kosmicznego Orion - impuls jądrowy, inpodstawą jego pracy jest wykorzystanie energii wybuchu jądrowego. Ze statku kosmicznego w kierunku przeciwnym do lotu, ładunek jądrowy o niewielkim ekwiwalencie jest wyrzucany i detonowany w stosunkowo niewielkiej odległości od statku kosmicznego (do 100 m). Ładunek jest zaprojektowany w taki sposób, że większość produktów wybuchu w postaci rozszerzającego się frontu plazmy poruszającego się z relatywistycznymi prędkościami jest kierowana na ogon statku kosmicznego: gdzie masywna płyta odbijająca przyjmuje impuls i przekazuje go na statek poprzez system amortyzatorów (lub bez nich - dla wersji bezzałogowych). Płytka odblaskowa jest chroniona przed uszkodzeniem przez błyski świetlne, strumienie promieniowania gamma i plazmę wysokotemperaturową z ablacyjną powłoką smaru grafitowego, odnawialną po każdej detonacji
Źródło: Siły Powietrzne USA, TED / YouTube.
Łącznie statki klasy Orion i SuperOrion wymagał około 800 bomb wielkości małego kompaktowego samochodu, który eksplodował pod statkiem z prędkością około jednej na sekundę, aby wprowadzić go na orbitę.
Szybkość, z jaką wszystkie te atomowebomby byłyby dwa do trzech razy szybsze niż konwencjonalne pociski. Zgodnie z projektem, gdy statek kosmiczny osiągnie próżnię kosmiczną, prędkość będzie przechowywana jako pęd.
Loty międzygwiezdne
Niezwykle wysoka przyczepność ispecyficzny impuls jądrowych napędów impulsowych pozwolił inżynierom założyć możliwość ich wykorzystania nie tylko w lotach międzyplanetarnych, ale także międzygwiezdnych. W ten sposób Freeman Dyson obliczył, że statek napędzany megatonowymi ładunkami termojądrowymi o prędkości przepływu produktu reakcji rzędu 3000–30 000 km/s byłby w stanie osiągnąć maksymalną prędkość rzędu 750–15 000 km/s, czyli , do 5% prędkości światła.
W granicach projektuOrion naukowcy opracowali dwie podstawowe modyfikacje statku kosmicznego:Ograniczona energia iOgraniczony pęd.
Projekt Energy Limited Orion Starship była konstrukcją o średnicypłyta odblaskowa około 20 km. Są one niezbędne, aby płyta miała czas na ochłodzenie pomiędzy eksplozjami bez zużywania materiałów ablacyjnych lub innych środków chłodzenia.
Całkowita masa statku, zgodnie z obliczeniami,wyniósł 40 milionów ton, z czego ponad 30 milionów ton stanowiło „paliwo” - opłaty megatonowe. Z pozostałych 10 milionów ton pięć stanowiło wagę płyty, a pięć — wagę samej konstrukcji i ładowności.
Eksploduje za rufą z ładunkiem megatonowym co100 s (tak długi okres czasu liczony jest na tyle, że płyta zdążyła ostygnąć pod wpływem promieniowania), statek mógł rozpędzić się do 0,33% prędkości światła (1000 km/s) w ciągu około 100 lat. Lot do Alpha Centauri, który miał być celem projektu, zająłby około 1300 lat. Ogromna ładowność statku pozwoliła na zbudowanie na jego bazie prawdziwego „statku pokoleń”, zdolnego przez cały lot wspierać rozmnażającą się populację ludzką w sztucznym środowisku.
Projekt Momentum Limited Orion Starship wyróżnił się skromniejszymi w skali.Główną różnicą jest ablacyjne chłodzenie płyty odblaskowej poprzez natryskiwanie jej smaru grafitowego w przerwach pomiędzy eksplozjami. Choć znacznie zmniejszyło to ładowność (ze względu na konieczność zużycia tysięcy ton grafitu), statek okazał się znacznie bardziej kompaktowy i szybszy.
Oczywiste problemy z projektem Orion
Jak wiadomo, w latach 60. władze nie szczędziły pieniędzy na wyścigu technologicznym pomiędzy USA i ZSRR. Jednak pieniądze nie mogły rozwiązać jednego ważnego problemu: promieniowania.
Oczyszczanie opadu radioaktywnego z jednej elektrowni jądrowejbomby to bardzo trudne zadanie inżynieryjne. Jeśli chodzi o usunięcie skutków eksplozji setek takich bomb na wysokości kilkudziesięciu kilometrów, zadanie to można uznać za niemożliwe.
Kolejnym poważnym problemem była niezdolność załogi do pracy na pokładzie statku kosmicznego. Podczas operacji byłby narażony na promieniowanie o mocy do 700 radów za każdym razem, gdy bomba eksplodowała pod Orionem.
Dla porównania - ostra choroba popromiennarozwija się w wyniku stosunkowo równomiernego napromieniania dawką powyżej 1 Gy (100 rad) w krótkim okresie czasu. Dawki do 1 Gy (100 rad) powodują stosunkowo łagodne zmiany, które można uznać za stan przed chorobą. Dawki powyżej 1 Gy powodują postacie ostrej choroby popromiennej szpiku kostnego lub jelit o różnym nasileniu, które zależą głównie od uszkodzenia narządów krwiotwórczych. Dawki jednorazowe powyżej 10 Gy są uważane za całkowicie śmiertelne.
W takich warunkach astronauci nie mogli nawet żyćprzed wejściem na orbitę. Oczywiście zespół projektu Orion miał nadzieję, że gdzieś w przyszłości uda się stworzyć „czystą” bombę atomową, która nie napromieni wszystkiego na swojej drodze. Jak wiecie, nadzieje nie były uzasadnione.
Nie powinniśmy zapominać, że w 1963 roku ZSRR iStany Zjednoczone podpisały Traktat o zakazie prób jądrowych między obydwoma krajami. W rzeczywistości doprowadziło to do zaprzestania badań w dziedzinie naziemnych nuklearnych silników impulsowych.
Testy projektowe
Należy zauważyć, że projekt Orion nie pozostałtylko na papierze. Pomimo tego, że projekt nie został zrealizowany, naukowcy przeprowadzili nie tylko obliczenia, ale także testy w pełnej skali. Były to testy w locie modeli napędzanych chemicznymi materiałami wybuchowymi. Modele nazywano put-puts lub hot rods. Kilka modeli zostało zniszczonych, ale stumetrowy lot w listopadzie 1959 roku nadal nie był uważany za udany. Testy wykazały, że lot impulsowy to realna perspektywa. Model testowy wylądował nietknięty przez spadochron i znajduje się obecnie w kolekcji Smithsonian National Air and Space Museum.
Czy Project Orion kiedykolwiek wróci?
Dziś możliwość zobaczenia na własne oczy pierścieni Saturna, a nawet postawienia stopy na Plutonie, sprawia, że Projekt Orion pozostaje w wyobraźni wielu naukowców i inżynierów.
Teraz, w ramach programu NASA, Artemis planujewyślij załogę na Księżyc, a Elon Musk od dawna zamierza skolonizować Marsa. Ponadto w ciągu ostatnich kilku lat wzrosło zainteresowanie wydobyciem asteroid. Ostatecznie narażenie na promieniowanie będzie musiało zostać ostatecznie rozwiązane, jeśli ludzie kiedykolwiek mają nadzieję istnieć poza Ziemią.
Analitycy są przekonani, że jeśli naukowcom uda się rozwiązać problem promieniowania, projekt Orion będzie można wznowić.
Czytaj więcej
Zobacz, jak czarna dziura zaczyna niszczyć gwiazdę
Nowa cząstka odkryta w Wielkim Zderzaczu Hadronów
Fala upałów spowodowała masowe topnienie pokrywy lodowej Grenlandii