Проект "Орион"

Публикуется в разделе "К звездам"

27.05.2010. «Ум и руки человека создали космический корабль, движущийся вокруг Земли. Он способен уже отправить людей далеко за пределы нашей планеты. Мы расщепили атом и проникаем в клетку белка. Мы движемся по земле и над землей с удивительной скоростью, и границы наших познаний так широки, что мы сами удивляемся этому». Н. С. Хрущев

1. Введение

Двадцатый век полон достижениями столь же необычайными, сколь и великими. За такой краткий промежуток времени человечество совершило и открыло больше, чем за всю предыдущую историю. Человек проник в космос, подчинил своей воле атом, научился хранить и перерабатывать немыслимые по объёму количества информации, создал поразительные по своей чувствительности приборы и проник в секрет строения всего живого, узнав тайны ДНК.

На основании этих открытий человек создал немыслимое по своей силе оружие – ядерное, а затем и термоядерное, а также средства его доставки, хранения и транспортировки – ракеты, стратегические ядерные подводные крейсера, межконтинентальные самолёты и многое другое. Многие из этих проектов особенно выделяются своими характеристиками. Например, подлодка «Огайо» имеет массу 18 тыс. тонн, а тяжёлый атомный подводный крейсер I ранга «Тайфун» – 25 тыс. тонн. МБР MX Peacekeeper («Миротворец») массой 88,5 тонн способна разогнать боеголовки общим весом в 4 тонны до скорости 6,7 км/с и забросить их более чем на 11 тыс. км.

Техника знает много подобных примеров, пожалуй, иметь право на существование имели лишь лучшие устройства. Как это ни парадоксально, но учёными и конструкторами были созданы проекты устройств, технические характеристики которых остаются и будут оставаться фантастическими ещё долгое время. Одним из таких проектов стал «Орион».

2. История возникновения и развития проекта «Орион»

...Осень 1970 года...

В затерянном уголке американского штата Невада, в краю пустынь и военных полигонов, готовится к старту необыкновенный летательный аппарат. Это титановая колонна с коническим обтекателем высотой 90 метров, диаметром 30 метров и общей массой 4000 тонн. Достаточно одного взгляда, чтобы понять: необыкновенный аппарат намного превосходит все ракеты, когда-либо создававшиеся в СССР или в США, это конструкция совершенного нового класса, созданная не для вывода на околоземную орбиту маленькой капсулы с астронавтами, а для прорыва в дальний космос, к другим планетам или даже к звездам.

Полигон Джекесс-Флэтс, откуда стартует новый космический корабль, был создан в начале шестидесятых. Ранее здесь проводились испытания атомных бомб, этот статус сохраняется за полигоном поныне, и мало кто рискнет нарушить запреты и приехать в места, где в любой момент может произойти сокрушительный ядерный взрыв. Зловещая репутация полигона надежнее любых спецслужб охраняет его главную тайну.

Первый прототип космического корабля был куда меньше: максимальный диаметр его корпуса составлял 10 метров, и он еще не мог летать самостоятельно — его использовали в стендовых испытаниях, а позднее запускали на обычных ракетах-носителях на орбиту (январь 1960 года) и к Луне (июль 1961 года). Второй образец корабля, гораздо больших размеров и снабженный двигателем, также совершил два испытательных полета: вокруг Венеры (февраль 1962 года) и к лунам Марса (ноябрь 1963 года).

Первый полет большого аппарата готовился семь лет, и его задача куда сложнее и амбициознее, чем задачи кораблей-прототипов. До старта осталось всего несколько минут. Все строения полигона, включая колоссальное здание вертикальной сборки, обезлюдели — военные и инженеры, отвечающие за запуск, укрылись в заземленных бункерах в миле от стартовой площадки, наблюдая за происходящим сквозь освинцованные стекла. Из динамиков скрытых репродукторов доносится предстартовый отсчет — голос старшего офицера разносится далеко по пустыне.

Космический корабль, стоящий одиноко на стартовом комплексе, опирается на массивную плиту — это амортизатор, назначение которого в том, чтобы поглотить невообразимые ударные нагрузки в виде высоких давлений, температур и радиационного облучения, — они неизбежно возникнут за кормой корабля после того, как там взорвется небольшая плутониевая бомба. Дело в том, что этот удивительный летательный аппарат движется силой отдачи атомных взрывов, производимых на некотором удалении от него. Такой тип движителя называется ядерно-импульсным взрывного типа, и он впервые применяется в составе космического корабля. Он намного более эффективен, чем жидкостные ракетные двигатели, однако и намного более дорог, ведь топливом здесь служат миниатюрные бомбы, мощность каждой из которых соответствует целому поезду, доверху груженному мощнейшей взрывчаткой.

«Шесть... пять... четыре... — отмечает последние секунды старший офицер, — три... два... один... ноль... Пуск!»

Чудовищный взрыв сотрясает высохшую почву пустыни. Многочисленные наблюдатели в напряжении смотрят на экраны телевизоров.

Ярчайший проблеск, затем — тучи пыли, но белая башня корабля остается на месте. Амортизаторы действуют медленно и еще не передали всю энергию импульса кораблю. Через секунду — новая вспышка, новый взрыв. Еще через секунду — снова. Корабль начинает подниматься в небо над клубами пыли, а в бункере наблюдения раздаются аплодисменты.

Под канонаду следующих одним за другим взрывов корабль взлетает все выше и выше, пока не исчезает в чистом синем небе Невады. Некоторое время еще видны отблески атомных вспышек. По истечении нескольких минут небо окончательно опустело — от пролета корабля на нем осталось только сюрреалистическое ожерелье из серых облаков.

Космический корабль с ядерно-импульсным двигателем «Орион-1» вышел в межпланетное пространство...

Описание старта космического корабля «Орион-1» словно бы взято из фантастического романа. Такой запуск не осуществлялся, но вполне мог иметь место, и именно в указанное время: осенью 1970 года.

Согласно [1] принцип действия у «Ориона» был следующий: из космического аппарата, в направлении, противоположном полёту, выбрасывается небольшой ядерный заряд и подрывается. Часть продуктов деления, летящая в сторону корабля, попадает на тяговую плиту, ударяя в неё (см. рис. 1). Удар компенсируется амортизаторами. Дополнительная тяга создаётся за счёт абляции (испарения) покрытия тяговой плиты под воздействием гамма- и рентгеновских лучей.

 

 

Рис. 1

 

Впервые идею «Ориона» предложили Станислав Улам и Корнелиус Эверетт в Лос-Аламосе в 1955 году [2]. Их концепция заключалась в следующем: взрывы водородных бомб, выбрасываемых из корабля, вызывали испарение дисков, выбрасываемых вслед за бомбами. Расширяющаяся плазма толкала корабль. Тейлор, создатель американской водородной бомбы развил этот проект далее. Зимой 1957 года Тейлор работал в компании Дженерал Атомикс. Фримен Дайсон, с работавший в Принстоне, согласился продолжить вместе с ним разработку этого проекта.

Таким образом, в создании проекта «Орион» участвовали многие учёные, создавшие атомное оружие для США.

По проекту «Орион» проводились не только расчёты, но даже и натурные испытания. Это были летные испытания моделей, движимых химическими взрывчатыми веществами. Модели называли «put-puts», или «hot rods». Несколько моделей было разрушено, но 100-метровый полет в ноябре 1959, произведенный 6 взрывами, был успешен (см. рис. 2) и показал, что импульсный полет мог быть устойчивым [2].

Аппарат имел форму пули и имел массу 133 килограмма. Позади аппарата, на расстоянии 866 за плитой, производились взрывы зарядов тринитротолуола (C4), по 1,04 кг. каждый. Всего было взорвано, как уже упоминалось, 6 зарядов. Для придания начальной скорости аппарат запускался из миномёта, для чего потребовалось 452 кг. пороха.

 

Рис.2

 

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. Возможно такая же теплозащита предусматривалась для тяговой плиты. Эксперименты показали, что плита была бы подвергнута действию критических температур только приблизительно одну миллисекунду в течение каждого взрыва, и что абляция произойдет только в пределах тонкого поверхностного слоя плиты. Продолжительность высоких температур настолько коротка, что очень немного тепла переходило в плиту, активное охлаждение было бы ненужным.

Пожалуй, в проекте «Орион» принципиально новым было именно создание тяговой плиты, которая должна была выдержать сотни атомных взрывов. Тем не менее, эта задача принципиально разрешима, что доказывается экспериментами, о которых рассказывалось выше. В [1] приводится следующая аналогия: температура сгорания бензина в двигателе выше точки плавления цилиндра и поршня, но они не плавятся, так как сам цикл взрыва очень короткий и элементы двигателя не успевают нагреться и расплавиться.

В июле 1958 года агентство ARPA начало выделять деньги на развитие проекта «Орион» в размере 1 миллиона долларов в год. Этот заказ на исследование получил обозначение заказ 6, задача 3, и получил название «Исследование аппаратов, движимых ядерным взрывом».

Тейлор и Дайсон считали, что ракеты на химическом топливе, создаваемые фон Брауном, не имеют будущего. В то время, да и сейчас, ракеты на химическом топливе очень дороги, сложны, они имеют очень малую нагрузку, а также не способны сообщать космическим кораблям большие скорости для полётов в Солнечной системе.

Постепенно, однако ж, «Орион» начинает сдавать свои позиции. Сначала ВВС поняли, что «Орион» не является перспективным космическим оружием, так как баллистические ракеты «Атлас» и «Титан» вполне справлялись со своей задачей, «Орион» же как средство доставки ядерных бомб был малоэффективен и дорог. С другой стороны, в 1959 году NASA решило, что в ближайшем десятилетии космические корабли оснащаться ядерными двигателями не будут.

Роберт МакНамара, министр обороны, также считал, что «Орион» не может быть эффективным вооружением и все попытки Тейлора и Дайсона начать работы по проекту отвергались. Тем не менее, учёные сохраняли надежду. В это время как раз началась лунная гонка и возможным её результатом мог быть полёт на Марс. Тейлор и Дайсон обратились в NASA для поддержки этого проекта. Фон Браун, узнав об этом проекте, стал его горячим сторонником, но ничем помочь не мог.

Постепенно стало ясно, что общественность будет против взрыва в атмосфере сотен атомных бомб, даже небольших. В результате было решено запускать «Орион» не с земли, а в космосе, куда он доставлялся одной или двумя ракетами «Сатурн-5». Так как максимальный диаметр «Сатурна-5» был 10 метров, то и диаметр тяговой плиты также ограничивался десятью метрами, в результате чего удельный импульс несколько снижался.

Для того, чтобы получить хоть какую-то поддержку, в 1964 году проект был частично рассекречен, но, пожалуй, было уже поздно: в 1963 году США, СССР и Великобританией был подписан договор о запрещении ядерных взрывов в трёх средах: космосе, атмосфере и на земле. В результате «Орион» в любом виде становился вне закона.

 

На следующую 

Хотите что-то добавить или возразить? Вы можете оставлять свои комментарии прямо здесь или вступить в наши группы ВКонтакте или в Facebook и участвовать в обсуждениях