Взриволет - що це таке?
Ідея проекту «Оріон» була досить простою, принаймні концептуально:
Вперше ідею "Оріона" запропонували саме вони.Їхня концепція полягала в наступному: вибухи водневих бомб, що викидаються з корабля, викликали випаровування дисків, що викидаються за бомбами. Розширювальна плазма і nbsp; рухала корабель. Тед Тейлор, один з провідних американських розробників ядерних і термоядерних зарядів, розвинув цей проект далі. Взимку 1957 року він працював у компанії General Atomics. Англо-американський фізик Фрімен Дайсон, який працював у Прінстоні, погодився продовжити разом із ним розробку «Оріона».
Джерело: ВВС США, TED / YouTube.
Звичайно, вибуху однієї бомби недостатньо, щобповністю вивести корабель в космос. Для його роботи потрібна була б серія атомних вибухів у швидкій послідовності, щоб корабель не впав на землю. Саме тому атомний зореліт назвали взриволетом.
Двигун корабля «Оріон» - ядерно-імпульсний, воснову його роботи покладено використання енергії ядерного вибуху. З космічного апарату в напрямку, протилежному польоту, викидається ядерний заряд невеликого еквівалента і підривається на порівняно малій дистанції від корабля (до 100 м). Заряд сконструйований таким чином, щоб більша частина продуктів вибуху у вигляді розширюється плазмового фронту, що рухається з релятивістськими швидкостями, була спрямована в хвіст космічного корабля: де масивна відображає плита приймає на себе імпульс і передає його кораблю через систему амортизаторів (або без них - для безпілотних версій). Від пошкодження світловий спалахом, потоками гамма-випромінювання і високотемпературної плазмою відображає плита захищена абляціонним покриттям з графітової мастила, поновлюваних після кожного підриву
Джерело: ВВС США, TED / YouTube.
В цілому кораблям класів Orion і SuperOrion було потрібно близько 800 бомб розміром з невеликий компактний автомобіль, які вибухали під кораблем зі швидкістю приблизно одна в секунду, щоб вивести його на орбіту.
Швидкість, яку генерують всі ці атомнібомби, була б в два-три рази швидше, ніж у звичайних ракет. За задумом, як тільки корабель досягне космічного вакууму, швидкість буде збережена як імпульс.
міжзоряні польоти
Надзвичайно високі характеристики тяги іпитомої імпульсу ядерно-імпульсних приводів дозволили інженерам припускати можливість їх використання не тільки в міжпланетних, але і в міжзоряних перельотах. Так, Фрімен Дайсон розрахував, що корабель, що приводиться в дію мегатонн термоядерними зарядами зі швидкістю витікання продуктів реакції порядку 3000-30000 км / с, зможе розвинути максимальну швидкість близько 750-15000 км / с, тобто до 5% швидкості світла.
В рамках проектуOrion вчені розробили дві принципові модифікації зорельоту:Energy Limited іMomentum Limited.
Проект Energy Limited Orion Starship являв собою конструкцію з діаметромвідбиває плити близько 20 км. Такі необхідні для того, щоб плита встигала охолонути в проміжку між вибухами без витрачання абляційних матеріалів або інших засобів охолодження.
Загальна маса корабля, згідно з розрахунками,становила 40 млн тонн, з них понад 30 млн тонн припадало на «паливо» - мегатонні заряди. З решти 10 млн тонн п'ять доводилося на вагу плити, п'ять - на масу власне конструкції і корисного навантаження.
Підриваючи за кормою по мегатонн заряду кожні100 с (такий великий проміжок часу розрахований на те, щоб плита встигала охолонути за рахунок випромінювання), корабель міг би розігнатися до 0,33% швидкості світла (1 000 км / с) приблизно за 100 років. На політ до Альфі Центавра, яка передбачалася в якості мети проекту, треба було б близько 1 300 років. Величезна місткість корабля дозволяла побудувати на його базі справжній «корабель поколінь», здатний підтримувати відтворюється людську популяцію в штучному середовищі весь час польоту.
Проект Momentum Limited Orion Starship відрізнявся більш скромними масштабам.Основна його відмінність — абляційне охолодження плити, що відбиває, за допомогою розпилення на ній у проміжках між вибухами графітового мастила. Хоча це суттєво знижувало корисне навантаження (за рахунок необхідності витрачати тисячі тонн графіту), корабель виходив набагато компактніше та швидше.
Очевидні проблеми з проектом «Оріон»
Як відомо, у 1960-х роках влада не шкодувала коштів для технологічних перегонів між США та СРСР. Однак, гроші не змогли виправити одну важливу проблему — радіаційне випромінювання.
Обробка радіоактивних опадів від однієї атомноїбомби є дуже складним інженерним завданням. Коли йдеться про ліквідацію наслідків вибуху сотні таких бомб на висоті в десятки кілометрів, завдання може вважатися нездійсненним.
Іншою серйозною проблемою стала неможливість роботи екіпажу на борту зорельоту. Під час роботи він піддавався б опроміненню до 700 рад щоразу, коли бомба вибухала під «Оріоном».
Для порівняння - гостра променева хворобарозвивається в результаті щодо рівномірного опромінення в дозі більше 1 Гр (100 рад) протягом короткого проміжку часу. Дози до 1 Гр (100 рад) викликають відносно легкі зміни, які можуть розглядатися як стан передхвороби. Дози понад 1 Гр викликають кістково-мозкову або кишкову форми гострої променевої хвороби різного ступеня тяжкості, які залежать головним чином від ураження органів кровотворення. Дози однократного опромінення понад 10 Гр вважаються абсолютно смертельними.
В таких умовах астронавти могли не дожити навітьдо виходу на орбіту. Звичайно, команда проекту «Оріон» сподівалася, що десь в майбутньому може бути створена «чиста» атомна бомба, що не опромінити все на своєму шляху. Як відомо, надії не виправдалися.
Не варто забувати і про те, що у 1963 році СРСР іСША підписали Договір про заборону ядерних випробувань між двома країнами. Фактично це призвело до припинення досліджень у галузі наземних ядерних імпульсних двигунів.
випробування проекту
Варто зазначити, що проект «Оріон» не залишивсятільки на папері. Незважаючи на те, що проект не був реалізований, вченими проводилися не тільки розрахунки, але і натурні випробування. Це були льотні випробування моделей, рухомих хімічними вибуховими речовинами. Моделі називали put-puts, або hot rods. Кілька моделей було зруйновано, однак один стометровий політ в листопаді 1959 року всі ж не був визнаний успішним. Випробування показали, що імпульсний політ - реальна перспектива. Випробувана модель висадилася на парашуті неушкодженою і зараз знаходиться в колекції Смітсонівського національного музею авіації та космосу.
Чи може проект «Оріон» коли-небудь повернутися?
Сьогодні можливість побачити кільця Сатурна наживо або навіть ступити на Плутон підтримує проект «Оріон» в уяві багатьох вчених та інженерів.
Зараз в рамках програми НАСА Artemis плануєвідправити екіпаж на Місяць, а Ілон Маск давно збирається колонізувати Марс. Крім того, в останні кілька років спостерігається підвищений інтерес до Майнінг астероїдів. В результаті проблеми радіаційного опромінення в кінцевому підсумку доведеться вирішувати, якщо люди коли-небудь сподіватися існувати за межами Землі.
Аналітики впевнені, що якщо вчені зможуть вирішити проблему радіації, то проект «Оріон» може відродитися.
Читати далі
Подивіться, як чорна діра починає руйнувати зірку
На Великому адронному колайдері відкрили нову частинку
Теплова хвиля викликала масштабне танення крижаного щита Гренландії