Орион (взрыволёт)

Рисунок корабля проекта «Орион»

«Орион» — проект пилотируемого реактивно-импульсного космического корабля («взрыволёт») для исследования межпланетного и межзвёздного пространства, разрабатывавшийся в США в 1950—1960 годах.

Принцип работы силовой установки

Двигатель корабля «Орион» — ядерно-импульсный, то есть в основу его работы положено использование энергии ядерного взрыва. Из космического аппарата, в направлении, противоположном полёту, выбрасывается небольшой ядерный заряд (100 т тротилового эквивалента) и на небольшом (около 100 м) расстоянии от корабля производится его подрыв. Заряд сконструирован таким образом, чтобы бо́льшая часть продуктов взрыва была направлена в хвост космического корабля, где расположена отражающая тяговая плита, которая в момент взрыва и передает импульс кораблю. Удар взрывной волны компенсируется амортизаторами, соединяющими тяговую плиту и сам корабль. Дополнительная тяга может создаваться за счёт абляции (испарения) специального покрытия тяговой плиты под воздействием гамма- и рентгеновских лучей.

История разработки

Впервые идею «Ориона» предложили Станислав Улам и Корнелиус Эверетт в Лос-Аламосе в 1955 году . Их концепция заключалась в следующем: взрывы водородных бомб, выбрасываемых из корабля, вызывали испарение дисков, выбрасываемых вслед за бомбами. Расширяющаяся плазма толкала корабль. Тед Тейлор, один из ведущих американских разработчиков ядерных и термоядерных зарядов развил этот проект далее. Зимой 1957 года Тейлор работал в компании Дженерал Атомикс. Англо-американский физик Фримен Дайсон, работавший в Принстоне, согласился продолжить вместе с ним разработку этого проекта.

По проекту «Орион» проводились не только расчёты, но и натурные испытания. Это были летные испытания моделей, движимых химическими взрывчатыми веществами. Модели называли «put-puts», или «hot rods». Несколько моделей было разрушено, но один 100-метровый полет в ноябре 1959, был успешен и показал, что импульсный полет мог быть устойчивым.

Аппарат имел форму пули и имел массу 133 килограмма. Позади аппарата, за плитой, произведено 6 взрывов зарядов тринитротолуола по 1,04 кг каждый. Для придания начальной скорости аппарат запускался из миномёта, для чего потребовалось 4,52 кг пороха.

Также для исследования прочности тяговой плиты были проведены испытания на атолле Эниветок. Во время ядерных испытаний на этом атолле покрытые графитом стальные сферы были размещены в 9 метрах от эпицентра взрыва. Сферы были после взрыва найдены неповрежденными, тонкий слой графита испарился (аблировал) с их поверхностей.

Первоначально «Орион» предполагалось запускать с Земли, с атомного полигона Джекесс-Флетс, расположенного в Неваде. Аппарат должен был иметь форму пули для преодоления атмосферы Земли. Корабль устанавливался на 8 стартовых башнях высотой 75 метров для того, чтобы не быть повреждённым от ядерного взрыва у поверхности. При запуске каждую секунду должен был производиться один взрыв мощностью 0,1 кт (для сравнения: мощность бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки, была равной 20 кт, то есть в 200 раз мощнее). После выхода из атмосферы каждые десять секунд должна была взрываться одна 20 килотонная бомба. Цена запуска 1 килограмма полезной нагрузки должна была быть $150.

Основной целью проекта было создание корабля для исследования Солнечной системы. Но были разработаны и 2 модификации звездолётов. Первая модификация должна достигнуть Альфы Центавра за 1800 лет и имеет следующие характеристики: стартовая масса — 40 млн тонн, масса после разгона — 10 млн тонн, количество используемых зарядов — 30 млн шт., диаметр тяговой плиты — 20 км, материал тяговой плиты — медь, экипаж — 20 тысяч человек.

Вторая модификиция менее радикальна: масса на старте — 500 тыс. тонн, масса после разгона — 100 тыс. тонн, количество используемых зарядов — 300 тыс. штук, диаметр тяговой плиты — 400 метров, максимальная скорость — 10.000 км/с. Данная модификация должна достигнуть Aльфы Центавра за 130 лет.

Дальнейшее развитие

Дальнейшим развитием идей, заложеных в основу «Ориона» можно считать межзвёздный зонд «Дедал», который в проекте должен достигнуть звезды Барнарда (5,91 световых лет) за 49 лет.

Современное состояние проекта

Проект «Орион» был закрыт в 1965 г. и в настоящий момент не только не разрабатывается, но и не рассматривается в качестве потенциального направления создания двигателей для космических аппаратов.

Тем не менее, ядерные (термоядерные) «взрыволёты», разрабатывавшиеся по программам «Орион» и «Дедал» являются пока единственным типом межзвёздного корабля, который мог бы быть создан на основе имеющихся технологий и принести научные результаты в недалеком будущем. Никакие другие технологически возможные на данном этапе типы двигателей для космических аппаратов не обеспечивают приемлемого времени для получения результатов (время полёта до ближайших звёзд будет исчисляться десятками тысяч лет). Наиболее перспективный с точки зрения научной теории космический корабль для межзвездных перелетов — т. н. «фотонный звездолет», в котором в качестве источника энергии используется аннигиляция материи и антиматерии, имеет ряд научных и технических проблем (получение и хранение существенного количества антиматерии и доставка его к двигателю, охлаждение зеркала и др.), к решению которых человечество на нынешнем этапе развития науки и технологии даже не в состоянии подступиться.

Источники

Проект «Орион» на сайте IMPERUS
Перевод статьи Ф.Дайсона «МЕЖЗВЕЗДНЫЙ ТРАНСПОРТ» из журнала PHYSICS TODAY (ФИЗИКА СЕГОДНЯ), Октябрь, 1968 с. 41-45
Оригинал статьи Ф.Дайсона «МЕЖЗВЕЗДНЫЙ ТРАНСПОРТ» (PDF формат) из журнала PHYSICS TODAY, Октябрь, 1968 с. 41-45
Everett, C.J.; Ulam S.M. On a Method of Propulsion of Projectiles by Means of External Nuclear Explosions. Part I. University of California, Los Alamos Scientific Laboratory, August 1955. See p. 5 Archived (англ.)(PDF)
Nuclear Pulse Space Vehicle Study Vol IV – Conceptual Vehicle Designs and Operational Systems, Fig 2.1, pp 4., NASA (англ.)(PDF)
General Atomics, Nuclear Pulse Space Vehicle Study, Volume I -- Summary, September 19, 1964 (англ.)(PDF)
General Atomics, Nuclear Pulse Space Vehicle Study, Volume III -- Conceptual Vehicle Designs And Operational Systems, September 19, 1964 (англ.)(PDF)
General Atomics, Nuclear Pulse Space Vehicle Study, Volume IV -- Mission Velocity Requirements And System Comparisons, February 28, 1966 (англ.)(PDF)
General Atomics, Nuclear Pulse Space Vehicle Study, Volume IV -- Mission Velocity Requirements And System Comparisons (Supplement), February 28, 1966 (англ.)(PDF)
NASA, Nuclear Pulse Vehicle Study Condensed Summary Report (General Dynamics Corp), January 1964 (англ.)(PDF)
Project Longshot: An Unmanned Probe To Alpha Centauri (Please note that the article cited here refers to an Alpha and Beta Centauri as the orbital target of the mission, but the correct nomenclature for these two components of the Alpha Centauri binary star system is Alpha Centauri A and B. Beta Centauri is an entirely different unassociated star.) (англ.)(PDF)
Ralph Ewig, Dana Andrews, "Mini-MagOrion: A Pulsed Nuclear Rocket for Crewed Solar System Exploration", AIAA JPC July 2003. (англ.)(PDF)
Dana G. Andrews, Roger X. Lenard, "Proposed Follow-on Mini-Mag Orion Pulsed Propulsion Concept", 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 9-12 July 2006. (англ.)(WORD)

См. также

• Орион (КА)
• NERVA (двигатель)