Kommer att explodera - vad är det?
Idén bakom Project Orion var ganska enkel, åtminstone konceptuellt:
Det var de som först föreslog idén om Orion.Deras koncept var följande: explosionerna av vätebomber som kastades ut från fartyget orsakade avdunstning av skivor som kastades ut efter bomberna. Expandera plasma och drev fram skeppet. Ted Taylor, en av de ledande amerikanska utvecklarna av kärn- och termonukleära laddningar, utvecklade detta projekt ytterligare. Vintern 1957 arbetade han på General Atomics. Den angloamerikanske fysikern Freeman Dyson, som arbetade på Princeton, gick med på att fortsätta utvecklingen av Orion med honom.
Källa: US Air Force, TED / YouTube.
Naturligtvis räcker inte explosionen av en bomb tillsjösätta skeppet till rymden. Det skulle ta en rad atomexplosioner i snabb följd för att hindra skeppet från att falla till marken. Det var därför det atomära rymdskeppet kallades en explosion.
Orion rymdfarkostmotor - kärnpuls, ingrunden för hans arbete är användningen av energin från en kärnkraftsexplosion. Från rymdfarkosten i motsatt riktning mot flygningen kastas ut och detoneras en kärnkraftsladdning av en liten ekvivalent på ett relativt litet avstånd från rymdfarkosten (upp till 100 m). Laddningen är utformad på ett sådant sätt att de flesta explosionsprodukterna i form av en expanderande plasmafront som rör sig med relativistiska hastigheter är riktade mot rymden på rymden: där en massiv reflekterande platta tar emot impulsen och överför den till fartyget genom ett system med stötdämpare (eller utan dem - för obemannade versioner). Den reflekterande plattan skyddas mot skador av ljusblixt, gammastrålning och högtemperaturplasma med en ablativ grafitsmörjmedelbeläggning, förnybar efter varje detonation
Källa: US Air Force, TED / YouTube.
Totalt Orion- och SuperklassfartygOrion krävde cirka 800 bomber av storleken på en liten kompakt bil, som exploderade under skeppet med ungefär en per sekund för att få den i omloppsbana.
Hastigheten som alla dessa atomiskabomber skulle vara två till tre gånger snabbare än konventionella missiler. Av design, när rymdfarkosten når rymdens vakuum, kommer hastigheten att lagras som momentum.
Interstellära flygningar
Extremt hög dragkraft ochspecifik impuls av kärnkraftsimpulser gjorde att ingenjörer antog möjligheten att använda dem inte bara i interplanetära, utan också i interstellära flygningar. Således beräknade Freeman Dyson att ett fartyg som drivs av termonukleära megatonladdningar med en reaktionsproduktflöde i storleksordningen 3000–30 000 km / s skulle kunna nå en maximal hastighet i storleksordningen 750–15 000 km / s, det vill säga , upp till 5% av ljusets hastighet.
I projektets gränserOrion forskare har utvecklat två grundläggande modifieringar av rymdskeppet:Energy Limited ochMomentum Limited.
Energy Limited Orion Starship -projekt var en struktur med en diameterreflekterande platta ca 20 km. Dessa är nödvändiga för att plattan ska hinna svalna mellan explosioner utan att förbruka ablativa material eller andra kylmedel.
Fartygets totala massa, enligt beräkningar,uppgick till 40 miljoner ton, varav mer än 30 miljoner ton stod för "bränsle" - megatonavgifter. Av de återstående 10 miljoner ton stod fem för plattans vikt och fem för själva konstruktionen och nyttolasten.
Exploderar akterut på en megatonladdning varje100 s (en så lång tidsperiod beräknas så att plattan hann svalna på grund av strålning) kunde fartyget accelerera till 0,33% av ljusets hastighet (1000 km / s) på cirka 100 år. Flygningen till Alpha Centauri, som var tänkt att vara målet med projektet, skulle ha tagit cirka 1300 år. Fartygets enorma kapacitet gjorde det möjligt att bygga ett riktigt "generationens skepp" på dess grund, som kan stödja den reproducerande mänskliga befolkningen i en konstgjord miljö under hela flygningen.
Momentum Limited Orion Starship -projektet utmärktes av mer blygsamma för att skala.Dess huvudsakliga skillnad är ablativ kylning av den reflekterande plattan genom att spruta grafitsmörjmedel på den i intervallen mellan explosioner. Även om detta avsevärt minskade nyttolasten (på grund av behovet av att konsumera tusentals ton grafit), visade sig fartyget vara mycket mer kompakt och snabbare.
Uppenbara problem med Orion-projektet
Som ni vet sparade myndigheterna på 1960-talet inga kostnader i den teknologiska kapplöpningen mellan USA och Sovjetunionen. Men pengar kunde inte lösa ett viktigt problem: strålning.
Behandling av radioaktivt nedfall från ett kärnkraftverkbomber är en mycket svår ingenjörsuppgift. När det gäller att eliminera konsekvenserna av explosionen av hundratals sådana bomber på tiotals kilometers höjd kan uppgiften anses omöjlig.
Ett annat allvarligt problem var besättningens oförmåga att arbeta ombord på rymdskeppet. Under operationen skulle han ha blivit utsatt för upp till 700 rad strålning varje gång bomben exploderade under Orion.
Som jämförelse - akut strålningssjukdomutvecklas som ett resultat av relativt jämn bestrålning vid en dos av mer än 1 Gy (100 rad) under en kort tidsperiod. Doser upp till 1 Gy (100 rad) orsakar relativt milda förändringar som kan betraktas som ett tillstånd före sjukdomen. Doser över 1 Gy orsakar benmärg eller tarmformer av akut strålningssjukdom av varierande svårighetsgrad, vilket främst beror på skador på de hematopoetiska organen. Enstaka exponeringsdoser över 10 Gy anses vara absolut dödliga.
Under sådana förhållanden kunde astronauter inte ens levainnan du går in i omloppsbana. Naturligtvis hoppades Orion -projektteamet att någonstans i framtiden skulle det kunna skapas en "ren" atombomb som inte skulle bestråla allt i dess väg. Som ni vet var förhoppningarna inte motiverade.
Vi bör inte glömma att 1963 Sovjetunionen ochUSA undertecknade avtalet om förbud mot kärnvapenprov mellan de två länderna. Detta ledde faktiskt till att forskningen inom området för markbaserade kärnpulsmotorer upphörde.
Projektprov
Det bör noteras att Orion -projektet inte fanns kvarbara på papper. Trots att projektet inte genomfördes genomförde forskare inte bara beräkningar utan också fullskaliga tester. Dessa var flygprov av modeller som drivs av kemiska sprängämnen. Modellerna kallades put-puts eller heta stavar. Flera modeller förstördes, men en hundra meter lång flygning i november 1959 ansågs fortfarande inte vara framgångsrik. Tester har visat att impulsflygning är en verklig möjlighet. Testmodellen landade intakt med fallskärm och finns nu i samlingen av Smithsonian National Air and Space Museum.
Kan Project Orion någonsin komma tillbaka?
Idag, möjligheten att se Saturnus ringar personligen eller till och med sätta sin fot på Pluto håller Project Orion i fantasin hos många forskare och ingenjörer.
Nu, inom ramen för NASA -programmet, planerar Artemisskicka en besättning till månen, och Elon Musk har länge tänkt att kolonisera Mars. Dessutom har intresset för asteroidbrytning ökat de senaste åren. I slutändan måste strålningsexponeringen i slutändan åtgärdas om människor någonsin hoppas kunna existera utanför jorden.
Analytiker är övertygade om att om forskare kan lösa strålningsproblemet kan Orion-projektet återupplivas.
Läs mer
Se hur ett svart hål börjar förstöra en stjärna
Ny partikel upptäcktes vid Large Hadron Collider
Värmebölja orsakade massiv smältning av Grönlands isark