Va exploda - ce este?
Ideea din spatele Proiectului Orion a fost destul de simplă, cel puțin conceptual:
Ei au fost cei care au propus primii ideea lui Orion.Conceptul lor era următorul: exploziile bombelor cu hidrogen aruncate din navă au provocat evaporarea discurilor aruncate după bombe. Plasmă în expansiune și a propulsat nava. Ted Taylor, unul dintre cei mai importanți dezvoltatori americani de încărcături nucleare și termonucleare, a dezvoltat acest proiect în continuare. În iarna lui 1957, lucra la General Atomics. Fizicianul anglo-american Freeman Dyson, care a lucrat la Princeton, a fost de acord să continue dezvoltarea lui Orion cu el.
Sursa: US Air Force, TED / YouTube.
Desigur, explozia unei singure bombe nu este suficientălansează complet nava în spațiu. Ar fi nevoie de o serie de explozii atomice în succesiune rapidă pentru a împiedica nava să cadă pe pământ. De aceea, nava atomică a fost numită explozie.
Motorul navei spațiale Orion - cu impuls nuclear, înbaza muncii sale este utilizarea energiei unei explozii nucleare. Din nava spațială în direcția opusă zborului, o sarcină nucleară cu un echivalent mic este evacuată și detonată la o distanță relativ mică de nava spațială (până la 100 m). Sarcina este proiectată în așa fel încât majoritatea produselor de explozie sub forma unui front de plasmă în expansiune care se mișcă la viteze relativiste sunt direcționate către coada navei spațiale: unde o placă masivă de reflexie preia impulsul și o transferă pe navă printr-un sistem de amortizoare (sau fără ele - pentru versiunile fără pilot). Placa reflectorizantă este protejată de deteriorarea cauzată de blițul luminii, fluxurile de radiații gamma și plasmă la temperatură ridicată, cu un strat lubrifiant de grafit ablativ, reînnoibil după fiecare detonare
Sursa: US Air Force, TED / YouTube.
Un total de nave din clasa Orion și SuperOrion a necesitat aproximativ 800 de bombe de mărimea unei mici mașini compacte, care a explodat sub navă cu aproximativ una pe secundă pentru a o ajunge pe orbită.
Viteza pe care o au toate acestea atomicebombele ar fi de două până la trei ori mai rapide decât rachetele convenționale. Prin proiectare, odată ce nava spațială atinge vidul spațiului, viteza va fi stocată ca impuls.
Zboruri interstelare
Tracțiune extrem de mare șiimpulsul specific al acțiunilor de impuls nucleare le-a permis inginerilor să își asume posibilitatea utilizării nu numai în zborurile interplanetare, ci și în cele interstelare. Astfel, Freeman Dyson a calculat că o navă alimentată cu încărcături termonucleare megaton cu un debit de produs de reacție de ordinul 3000–30.000 km / s ar putea atinge o viteză maximă de ordinul 750–15.000 km / s, adică , până la 5% din viteza luminii.
În limitele proiectuluiOrion oamenii de știință au dezvoltat două modificări fundamentale ale navei:Energy Limited șiMomentum Limited.
Proiectul Energy Limited Orion Starship era o structură cu un diametruplaca reflectorizanta aproximativ 20 km. Acestea sunt necesare pentru ca placa să aibă timp să se răcească între explozii fără a consuma materiale ablative sau alte mijloace de răcire.
Masa totală a navei, conform calculelor,s-au ridicat la 40 de milioane de tone, din care mai mult de 30 de milioane de tone au reprezentat „combustibil” - taxe megaton. Din restul de 10 milioane de tone, cinci au reprezentat greutatea plăcii, iar cinci pentru greutatea structurii în sine și sarcina utilă.
Explodând pupa la o încărcare megaton la fiecare100 s (o perioadă atât de lungă de timp este calculată astfel încât placa să aibă timp să se răcească din cauza radiației), nava ar putea accelera la 0,33% din viteza luminii (1.000 km / s) în aproximativ 100 de ani. Zborul către Alpha Centauri, care trebuia să fie scopul proiectului, ar fi durat aproximativ 1.300 de ani. Capacitatea uriașă a navei a făcut posibilă construirea unei adevărate „nave de generații” pe baza sa, capabilă să susțină populația umană care se reproduce într-un mediu artificial pe parcursul întregului zbor.
Proiectul Momentum Limited Orion Starship s-a remarcat prin mai modest la scară.Principala sa diferență este răcirea ablativă a plăcii reflectorizante prin pulverizarea de lubrifiant cu grafit pe aceasta în intervalele dintre explozii. Deși acest lucru a redus semnificativ sarcina utilă (datorită necesității de a consuma mii de tone de grafit), nava s-a dovedit a fi mult mai compactă și mai rapidă.
Probleme evidente cu proiectul Orion
După cum știți, în anii 1960, autoritățile nu au scutit de cheltuieli în cursa tehnologică dintre SUA și URSS. Cu toate acestea, banii nu au putut rezolva o problemă importantă: radiațiile.
Tratarea precipitațiilor radioactive de la o centrală nuclearăbombe este o sarcină de inginerie foarte dificilă. Când vine vorba de eliminarea consecințelor exploziei a sute de astfel de bombe la o altitudine de zeci de kilometri, sarcina poate fi considerată imposibilă.
O altă problemă serioasă a fost incapacitatea echipajului de a lucra la bordul navei stelare. În timpul operațiunii, el ar fi fost expus la până la 700 de radi de radiație de fiecare dată când bomba a explodat sub Orion.
Pentru comparație - boala acută de radiațiise dezvoltă ca urmare a iradierii relativ uniforme la o doză mai mare de 1 Gy (100 rad) pe o perioadă scurtă de timp. Dozele de până la 1 Gy (100 rad) provoacă modificări relativ ușoare care pot fi considerate o stare pre-boală. Dozele de peste 1 Gy provoacă forme ale măduvei osoase sau intestinale de radiații acute de severitate variabilă, care depind în principal de deteriorarea organelor hematopoietice. Dozele de expunere unică de peste 10 Gy sunt considerate absolut letale.
În astfel de condiții, astronauții nici nu puteau trăiînainte de a intra pe orbită. Desigur, echipa proiectului Orion spera că undeva în viitor se poate crea o bombă atomică „curată” care să nu iradieze tot ceea ce se află în calea sa. După cum știți, speranțele nu erau justificate.
Nu trebuie să uităm că în 1963 URSS șiStatele Unite au semnat Tratatul de interzicere a testelor nucleare între cele două țări. De fapt, acest lucru a dus la încetarea cercetărilor în domeniul motoarelor cu impulsuri nucleare la sol.
Teste de proiect
Trebuie remarcat faptul că proiectul Orion nu a rămasnumai pe hârtie. În ciuda faptului că proiectul nu a fost implementat, oamenii de știință au efectuat nu numai calcule, ci și teste la scară largă. Acestea au fost teste de zbor ale modelelor propulsate de explozivi chimici. Modelele erau numite put-put sau hot rod. Mai multe modele au fost distruse, dar un zbor de o sută de metri în noiembrie 1959 încă nu a fost considerat de succes. Testele au arătat că zborul de impuls este o perspectivă reală. Modelul de testare a aterizat intact cu parașuta și se află acum în colecția Muzeului Național al Aerului și Spațiului Smithsonian.
Proiectul Orion ar putea reveni vreodată?
Astăzi, oportunitatea de a vedea inelele lui Saturn în persoană sau chiar de a pune piciorul pe Pluto menține Proiectul Orion în imaginația multor oameni de știință și ingineri.
Acum, în cadrul programului NASA, Artemis planificătrimite un echipaj pe Lună, iar Elon Musk pleacă de mult timp să colonizeze Marte. În plus, în ultimii ani a existat un interes crescut pentru mineritul asteroizilor. În cele din urmă, expunerea la radiații va trebui în cele din urmă abordată dacă oamenii speră vreodată să existe în afara Pământului.
Analiştii sunt încrezători că, dacă oamenii de ştiinţă pot rezolva problema radiaţiilor, atunci proiectul Orion ar putea fi reînviat.
Citeste mai mult
Vedeți cum o gaură neagră începe să distrugă o stea
Nouă particulă descoperită la Large Hadron Collider
Valul de căldură a provocat topirea masivă a stratului de gheață din Groenlanda