Вторник, 2017/06/27, 5:19 AM
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная | Каталог статей | Регистрация | Вход
Меню сайта
Категории каталога
Межпланетные полеты [9]
Межзвездные полеты [2]
Наш опрос
В какой клан вы бы вступили?

Результаты · Архив опросов

Всего ответов: 30
Главная » Статьи » Межпланетные полеты

Проект "Орион"

Проект «Орион»

Автор: А. Хороших

«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 © astronautix.com

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 Подготовка к запуску модели © astronautix.com

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.
3. Устройство корабля проекта «Орион»

На рисунке 3 изображено устройство типичного «Ориона». Согласно [1] «Орион» состоял из следующих модулей: propulsion module, propellant magazines и payload section. Эти названия можно перевести следующим образом: движитель, топливные ёмкости, отсек полезной нагрузки. Движитель состоял из тяговой плиты, амортизаторов и основной секции, содержащей порядка 900 ядерных зарядов, и торообразных баков, содержащих нефтяное масло для распыления на тяговую плиту (это делалось для её охлаждения, а также для создания дополнительной тяги). Топливные ёмкости содержали дополнительные ядерные заряды в количестве 92 штуки половинной мощности, предназначенных для запуска и останова двигателя. И, наконец, отсек полезной нагрузки, являлся также кабиной астронавтов.
Рассмотрим более подробно эти модули. Устройство двигательного модуля представлено на рисунке 4. Хранящиеся в модуле заряды подавались в пневматическую пушку, из которой выстреливались с частотой 1 Гц. Для их прохождения через тяговую плиту в ней было сделано цилиндрическое отверстие. Пушка снабжалась наконечником для защиты от плазмы, образующейся при взрыве. Система амортизаторов состояла из двух ступеней. Сначала нагрузку воспринимали надувные секции в тяговой плите, а потом – система из телескопических амортизаторов, сжимающихся под действием взрыва.

Рис. 3 Устройство «Ориона». Взято из отчёта Дженерал Динамикс «Nuclear pulse space vehicle study»

Рис. 4 Устройство двигательного модуля «Ориона» Взято из отчёта Дженерал Динамикс «Nuclear pulse space vehicle study»

Интересно устройство ядерного заряда, созданного для «Ориона». Его устройство приведено на рисунке 5. Основой являлась ядерная бомба мощностью 0,1 кт тротилового эквивалента. В ней предполагалось использовать плутоний в качестве делящегося вещества. При взрыве осколки деления, а также плазма, образовавшаяся при испарении оболочки бомбы, разлетается во все стороны, поэтому для более полного использования энергии взрыва впереди заряда устанавливалась «пробка» из вольфрама, поглощающего гамма-излучение и окиси бериллия, поглощающей нейтроны. В результате взрыва формировались два своеобразных джета, состоящие из ядер вольфрама, кислорода и бериллия, разогнанных до высоких скоростей. По закону сохранения импульса они летели в диаметрально противоположных направлениях. Ориентацию заряда подбирали так, чтобы один из этих джетов попал на тяговую плиту.

Рис. 5 Устройство заряда «Ориона». Взято из отчёта Дженерал Динамикс «Nuclear pulse space vehicle study»

Массы вольфрама и окиси бериллия соотносятся как 4:1, а масса такого заряда для модификации «Ориона» с 10 метровой тяговой плитой была равна 141 кг. при Iуд=1850 сек. (в других источниках - 2500 сек.). Для 20м плиты модуль импульса весит 450кг при тех же 2кг плутония, Уи=3150сек. Цена 120 $/кг веса модуля. Также было возможно использование свинца вместо бериллия и полиэтилена вместо окиси вольфрама.
На рис. 6 приведено устройство модуля управления и жилого модуля. Как видно из рисунка, жилой отсек состоял из навигационной рубки, комнаты управления, спальных мест и систем катапультирования (предполагалось запускать этот корабль вместе с экипажем). К модулю управления с боков походили два герметичных перехода, ведущих в жилой модуль.

Рис. 6 © bisbos.com

Жилой модуль включал комнаты отдыха и обитания, лаборатории и воздушный шлюз. В жилой модуль из модуля управления вели два герметичных шлюза. Сделать проходы через днище командного модуля было невозможно, так как днище командного модуля было закрыто рамой с твердотопливными двигателями аварийного спасения.
Также предусматривалось наличие на корабле посадочного модуля для возвращения на Землю и «космического такси», предназначенного для самостоятельных полётов в космосе (см. рис. 7).

Рис. 7 Взято из отчёта Дженерал Динамикс «Nuclear pulse space vehicle study»

4. Модификации проекта «Орион»

Первоначальные цели, а также сроки их исполнения физик Фримен Дайсон определил следующим образом: «на Марс – в 1965 году, на Сатурн – в 1970!». Причём речь шла о пилотируемых миссиях! Поражает размах, с которым крупнейшие физики-ядерщики взялись за работу. В настоящий момент в NASA и Роскосмосе запланированы экспедиции на Марс и лишь на 2030 год, т. е. на 65 лет позже, чем было предложено в проекте «Орион»!
Более того, успехи космонавтики на тот период были более чем скромными: одиночные полёты в космос, полёт «Восхода-1» с экипажем из трех человек, выход Леонова в открытый космос на «Восходе-2» и начало эксплуатации «Джемини». Успехи на 1970 год были более значительными: высадка на Луне, отработка стыковки, сближения и взаимного маневрирования кораблей в космосе. Тем не менее, все эти успехи не соизмеримы с целями проекта «Орион». Почему же физики могли надеяться на осуществление таких беспрецедентных экспедиций? Дело в том, что время полёта корабля до цели зависит от таких характеристик, как удельный импульс (равен отношению приращения скорости к расходу топлива) и сила тяги двигателя. Фактически, удельный импульс, умноженный на ускорение свободного падения, показывает скорость истечения топлива. Эти характеристики являются взаимоисключающими: для создания высокого удельного импульса нужна энергия для разгона частиц до высокой скорости, а для создания большой тяги необходима энергия для разгона большого количества частиц. Т. е. приходится выбирать: или много частиц, разогнанных до малой скорости, или же мало частиц, но разогнанных до большой.
Так вот. Если в современных проектах полёта на Марс предполагается использовать ядерные термические двигатели с удельным импульсом в 900 секунд, или же электрореактивные двигатели с удельным импульсом в 3000 секунд (иногда до 10000 секунд), то «Орион» с диаметром тяговой плиты 10 метров имеет удельный импульс от 1850, а в модификации с 20 метровой плитой уже 3500 секунд! Причём тяга двигателей соизмерима с массой аппарата. Именно поэтому экспедиция до Марса и обратно с высадкой на его поверхности могла длится не 1-3 года, как в современных проектах, а лишь 125 суток!..
Причины этого легко объяснимы. Дело в том, что энергия атома используется в «Орионе» непосредственно, без каких-либо преобразований. В других же аппаратах приходится ограничивать энергию для того, чтобы выделившееся тепло не расплавило двигатель.
Первоначально «Орион» предполагалось запускать с Земли, с атомного полигона Джекесс-Флетс (кстати, именно на этом полигоне отрабатывали реакторы для двигателя «Нерва», а также двигатель для проекта «Плутон»), расположенного в Неваде. Аппарат должен был иметь форму пули для преодоления атмосферы Земли. Высота «Ориона» должна была составлять высоту 16 этажного дома, а диаметр плиты предполагался равным 40 метрам. Корабль устанавливался на 8 стартовых башнях высотой 75 метров для того, чтобы не быть повреждённым от ядерного взрыва у поверхности. Стартовая масса планировалась равной 10000 тонн. 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, т. е. в 200 раз мощнее). После выхода из атмосферы каждые десять секунд должна была взрываться одна 20 килотонная бомба.
Подобный корабль мог доставить на орбиту тысячи тонн полезной нагрузки, сотни людей. Причём можно было совершить полёт в комфорте, а не зажатыми тесными стенками кабин, как на первых кораблях «Восток» и «Меркурий». Конечно же, посадить такой корабль на другую планету было бы очень сложно, но было возможным применение для посадки специального корабля.
Не смотря на всю фантастичность программы, Дайсон оценивал её как 100 миллионов долларов в год на протяжении двенадцатилетней программы. Но даже, если бы эти расчёты оказались заниженными в 20 раз, то всё равно стоимость программы составила бы порядка 20 миллиардов долларов, т. е. стоимость программы «Аполлон». Научный же результат был бы гораздо выше: вместо полёта на Луну – вывод на орбиту тысяч тонн грузов, полёты к Марсу и Сатурну, доставка сотен тонн грузов на Луну.
В дальнейшем, как уже упоминалось, было решено запускать «Орион» с помощью одной или двух ракет «Сатурн-5» для того, чтобы исключить загрязнение атмосферы радиоактивными отходами. На рисунке 8 представлен сам запуск «Ориона» ракетой S-1С в полной конфигурации (корабль запускается полностью, стыковок на орбите не происходит).

Рис. 8 Взято из отчёта Дженерал Динамикс «Nuclear pulse space vehicle study»

Экспедиция на Красную планету должна была проходить следующим образом. На орбите собирается корабль «Орион» из двух частей, доставляемых «Сатурном-5». После сборки происходит старт с орбиты Земли (см. рис. 9) и перелёт к Марсу. Далее следует выход на орбиту искусственного спутника Марса. От корабля отделяется посадочный аппарат (см. рис. 10), обладающий большим аэродинамическим качеством, и совершает управляемый вход в атмосферу. Посадка производится с помощью ракетных двигателей. Экипаж проводит исследования, после чего взлетает в ракетной ступени.


Рис. 9.1 Старт с орбиты Земли © bisbos.com

Рис. 9.2 Разгон "Ориона" к Марсу © bisbos.com

Рис. 10 Отделение посадочного модуля © bisbos.com

«Орион» мог послужить и для доставки ядерного оружия. При стартовой массе в 20.000 тонн "Орион" мог доставить на другой континент боеголовку массой в 10.000 тонн. Масса боеголовок современных МБР равна примерно полтонны, но, не смотря на это, мощность их взрыва равна около 500 кт, т. е. в 25 раз больше мощности взрыва в Хиросиме. Мощность же взрыва боеголовки «Ориона» составила бы 50-60 Ггт, что в тысячу раз больше, чем мощность самой мощной на сегодняшний день бомбы Хрущёва (её он называл «Кузькина Мать»). Остаётся неясным, для чего можно было применить эту бомбу, если не для самоубийства: мощность такой боеголовки с лихвой перекрывала необходимую мощность для наступления ядерной зимы, а столь мощная концентрация энергии могла вызвать ударную волну, которая могла нанести серьёзнейшие разрушения на территории самих США.
Был также вариант «Ориона», предназначенный для бомбардировки Земли из космоса атомными боеголовками. Диаметр тяговой плиты в этом проекте должен был быть равным 12 метрам. Сам корабль предполагалось выводить твердотопливными ускорителями диаметром 4 метра на высоту, безопасную с точки зрения включения ядерно-импульсного двигателя. Затем корабль, используя атомный двигатель, поднимался на орбиту высотой 185 тыс. км., ожидая приказа атаковать. Получив такой приказ, корабль, имея значительную характеристическую скорость (порядка 12 км/с), летел к Земле по гиперболической траектории.
На рисунке 11 приведены для сравнения марсианский и юпитерианский «Орионы». Юпитер находится гораздо дальше от Солнца, чем Марс, поэтому и весь полёт должен был длиться 910 суток.

Рис. 11 Две модификации «Ориона». Слева – марсианская, справа – юпитерианская. Взято из отчёта Дженерал Динамикс «Nuclear pulse space vehicle study»

На основании 20-и метрового модуля был создан проект «космического грузовика» массой 4862 тонны! Напомню, что масса сверхтяжёлой ракеты «Сатурн-5» на старте была равна лишь 3000 тоннам. Стартовать ракета должна была с земной орбиты. Предполагалось доставлять на Марс грузы в 3000 тонн (!!!). Правда, этот «грузовик» предполагалось использовать лишь один раз. Тем не менее, всё равно эти цифры впечатляют. Ракета «Энергия» выводит на траекторию полёта к Марсу груз массой порядка 26-28 тонн [3], т. е. в более чем в сто раз меньше, чем «Орион».
На основании же 10-и метрового модуля можно было сделать корабль, управляемый несколькими астронавтами для доставки на лунную орбиту грузов массой до 100 тонн!.. Его характерной особенностью было то, что ядерный двигательный модуль оставался на орбите, а сам модуль с астронавтами и грузом отделялся, совершая посадку на Луну.
Не менее интересным является и проект «Альдебаран», предусматривающий взлёт с воды (!!!) и доставку на Марс 860 тонн груза (!!!). К сожалению, подробные чертежи до сих пор не рассекречены. Тем не менее, имеется сравнительный рисунок «Альдебарана» и линкора (см. рис. 12).

Рис. 12. © astronautix.com

Более того, на основании проекта «Орион» планировалось создавать и звездолёты! Было спроектировано две модификации. Первая из них имела массу 40.000.000 тонн и должна была достичь Альфы Центавра за 1800 лет. Согласно [2], он имел следующие параметры:
- стартовая масса — 40.000.000 тонн
- масса после разгона — 10.000.000 тонн
- количество используемых зарядов — 30.000.000
- диаметр тяговой плиты — 20 км, материал — медь
- экипаж — 20.000 людей
Перед каждой из этих цифр можно поставить несколько восклицательных знаков, хотя это относится ко всему проекту «Орион». Был и менее радикальный проект звездолёта «Орион». Он был меньше и в то же время быстрее своего собрата. В [2] указаны следующие его характеристики:
- масса на старте — 500.000 тонн
- масса после разгона — 100.000 тонн
- количество используемых зарядов — 30.0000
Корабль должен был развивать скорость в 10000 км/с (для сравнения: самый быстрый аппарат, созданный человеком это New Horizons, разогнанный ракетой «Атлас V» вариант 551 до скорости 16,2 км/с), что позволило бы достичь Альфы Центавра в десять раз быстрее, чем предыдущий проект, всего за 130 лет. Не менее удивительной была и цена запуска 1 килограмма груза, всего 150$. Стоит напомнить, что цена запуска одного килограмма полезного груза исчисляется десятками тысяч долларов.
4. Современное состояние проекта «Орион»

В настоящий момент проект «Орион» закрыт и не только не разрабатывается, но и не рассматривается в качестве космического транспортного средства. В конце 60-х годов многие видные учёные, в частности, Крафт Эрике [4], считали, что именно ядерно-импульсные ракеты (а также корабли с термоядерными двигателями) должны обеспечить завоевание Солнечной системы. Приведу некоторые цитаты из этой книги:
"В первоначальном варианте импульсного ЯРД, использовались упомянутые ранее ядерные заряды, причем предполагалось, что он будет работать на низких земных орбитах и в зоне радиационных поясов из-за опасности радиоактивного загрязнения атмосферы продуктами распада, выделяющимися при взрывах. Затем удельная тяга импульсных ЯРД была доведена до 10000 сек, а потенциальные возможности этих двигателей позволяли в будущем удвоить эту цифру. Двигательная система с импульсным ЯРД могла быть уже разработана в 70-х годах, с тем чтобы осуществить первый пилотируемый космический полет к планетам в начале 80-х годов. Однако разработки этого проекта не велись в полную силу ввиду утверждения программы создания твердофазного ЯРД. Кроме того, разработка импульсного ЯРД была связана с политической проблемой, так как в нем использовались ядерные заряды. Договор о запрещении испытаний ядерного оружия беспрекословно требовал "прекращения всех испытаний ядерного оружия на все времена", включая производство всех ядерных взрывов, кроме подземных испытаний. В таком виде договор практически запрещал разработку, испытания и эксплуатацию ракет с импульсным ЯРД. Договор, однако, не исключал возможности внесения поправок и по своей сути, конечно, не предусматривал запрещения разработок перспективных космических двигательных систем и решений проблем, связанных с освоением космоса. В конце концов заинтересованные стороны внесли соответствующие поправки, разрешающие разработку систем с импульсными ЯРД."
"Сравнение импульсного ЯРД и термоядерного РД показывает, что с точки зрения стоимости (но без учета начальных затрат) и экономичности термоядерный РД превосходит импульсный ЯРД; однако с точки зрения мощности и интервала развиваемого тягового ускорения импульсный ЯРД эффективнее. Более того, корабль с импульсным ЯРД не только может совершить посадку на планету или стартовать с нее (если тяга достаточна для преодоления гравитационных сил), но и способен совершать активный полет в любой атмосфере, так же как и в космосе. Действительно, импульсный ЯРД является единственным типом ракетного двигателя, который в атмосфере работает лучше, чем в космосе, так как использует газы атмосферы в качестве рабочего тела. Вследствие этого импульсный ЯРД более пригоден для полетов в чрезвычайно неблагоприятных окружающих условиях, когда одновременно требуется более высокий уровень тяги. Ниже приведены примеры таких полетов.
Посадка на поверхность Венеры. Вход в (или пролет через) головы комет .
Вход в атмосферу планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна).
Проникновение в области с неблагоприятными окружающими условиями, например в астероидные пояса и, возможно, в "грязные и пыльные" области около больших планет."
"Тем временем (1990-1993 гг. - прим.)корабли с импульсными ЯРД совершали многочисленные исследовательские полеты. К их числу относятся полеты с прохождением через голову кометы Энке, исследовательские полеты к Юпитеру (фиг.39), включая основание исследовательской базы на Каллисто и пробный полет в верхних слоях атмосферы планеты - подвиг, который удалось совершить только благодаря использованию системы с импульсным ЯРД."
Как мы видим, эти предсказания не сбылись. Тем не менее, нельзя упрекать Эрике в недальновидности. Дело в том, что с конца 60-х и начала 70-х годов прогресс в космонавтике (да и во всей технике) значительно затормозился как за счёт ослабления «холодной войны», так и за счёт потери интереса к науке в целом.
В настоящий момент в NASA принята программа Constellation, в результате которой в 2030 году человек с помощью корабля «Орион» должен высадиться на Марсе. Но это не тот «Орион», принцип действия которого разработала группа физиков в середине 50-х. Этот корабль является прямым наследником «Аполлона» и «Шаттла», соединив их преимущества (и, как знать, их недостатки?), на нём не предполагается использование ядерно-импульсных двигателей.
5. Заключение

Звездолёт проекта «Орион» не был построен, как и межпланетный корабль. Причин тому несколько. Безусловно, удар по проекту был нанесён договором от 1963 года, запрещавшим ядерные взрывы в космосе. Начало лунной гонки в 1961 году отняло все ресурсы у многих космических программ, не связанных с полётами на Луну. Но, пожалуй, главной причиной была невостребованность подобного корабля с такими характеристиками. Даже в настоящий момент планируемые пилотируемые экспедиции на Луну и Марс очень сильно уступают по своим характеристикам, которые могли бы быть обеспечены кораблём «Орион».
Такую невостребованность можно объяснить лишь одним: время «Ориона» ещё не пришло. В будущем, когда человечество станет готовым к промышленному освоению и заселению Солнечной системы, «Орион», возможно, станет тем средством, которое откроет человечеству путь к звёздам.
6. Видеоматериалы о "Орионе"


Анимация Райза Тэйлора (Rhys Taylor) о полёте "Ориона" на Марс

Передеча о "Орионе". Выступает Артур Кларк

Испытания "Хот-род"
<div><object width="420" height="339"><param name="movie" value="http://www.dailymotion.com/swf/x4q7zr" /><param name="allowFullScreen" value="true" /><param name="allowScriptAccess" value="always" /><embed src="http://www.dailymotion.com/swf/x4q7zr" type="application/x-shockwave-flash" width="420" height="339" allowFullScreen="true" allowScriptAccess="always"></embed></object><br /><b><a href="http://www.dailymotion.com/swf/x4q7zr">Project Orion</a></b><br /><i>by <a href="http://www.dailymotion.com/heydrich">heydrich</a></i></div
Ещё видео с испытаний "Хот-род"

Использованная литература:

1. Отчёт Дженерал Динамикс «Nuclear pulse space vehicle study» (в каталоге NASA № 19770085619_1977085619)
2. Сайт www.astronautix.com
3. Б. И. Губанов. «Триумф и трагедия «Энергии»
4. «Космическая эра. Прогнозы на 2001 год»
5. Сайт http://www.bisbos.com
Категория: Межпланетные полеты | Добавил: C-400 (2007/03/24) | Автор: Александр Валерьевич Хороших
Просмотров: 31200 | Комментарии: 10 | Рейтинг: 4.7/7 |

Всего комментариев: 8
8  
Very well written!
I will right away take hold of your rss feed as I can’t find your e-mail subscription hyperlink or e-newsletter service.
Do you’ve any? Kindly allow me know so that I may subscribe.

7  
В настоящий момент NASA разрабатывает новый проект с именем ORION. Это будет пилотируемый космический аппарат с ракетоносителем Delta IV Heavy. Цель проекта: создать корабль, способный доставить людей на Луну и на Марс. Подробнее здесь
http://tranklyukator.ru/?p=117

6  
Энергию стабилизировать аммортизатор не будет. Это - бессмысленная вещь :-) . Не вижу причин для столь жаркого обсуждения системы амортизации тяговых толчков. Грубо говоря - просто пружинный или масляный амортизатор между корпусом и тяговой плитой, принимающей на себя точки плазмы от взрывов. Насколько я понял, он был разработан как комбинированный (гидравлика + пружины). Это - вообще не проблема, так тчо об чем спор ? Технические подробности касательно амортизации и прочего можно найти здесь
General Dynamics Corp., Nuclear Pulse Space Vehicle Study Condensed Summary Report, National Aeronautics and Space Administration, Huntsville, 1964. (Report) (погуглить) или вот здесь http://en.wikipedia.org/wiki/Project_Orion_(nuclear_propulsion) .

5  
@Амортизатор - есть. Но как он будет поглощать энергию?@

Очень просто. Кинетическая энергия тяговой плиты переходит в потенциальную сжатых амортизаторов. После чего она переходит в кинетическую энергию движения корабля. При таком преобразовании возникает временная задержка, снижающая перегрузки.

В любом случае процесс разгона-торможения был бы крайне неприятен для экипажа. Поэтому следовало бы также предусмотреть индивидуальные кабинки амортизации для членов экипажа.

4  
Красивая американская мечта, возможно кто то этим жил, я верю что человек освоит космос только не на ядерных импульсных движках а на анти материи , это может и дороже (пока). хз :)

3  
А из каких материалов предполагалось все эти чудеса сооружать? Тот же корабль, взлетающий с воды, например? Из реально имеющихся или из каких-то перспективно-гипотетических? И насколько это всё было рассчитано?

2  
а как же перегрузки от взрывов?
Вот выдержка из отчёта Дженерал Дайнэмикс:
"The shock-absorber system transfers the momentum of the
pusher to the upper vehicle section in such a way that the peak accelerations
are within the tolerable limits of module, payload, and crew.
The first stage of the shock-absorber system may be considered
analogous to a tire on an airplane landing gear; it reduces the peak
acceleration from the impulse on the pusher to values which are compatible
with the relatively rigid structures of the second-stage shock
absorber, which, like a landing-gear strut, further reduces acceleration
to a few g's."
Добавлю, что "few g's" - это примерно 3g, как при старте космического корабля, это вполне терпимо.
если стабилизатор, то как с энергией? он ведь и её будет стабилизировать
Вы о чём вообще хотели сказать? Где нашли стабилизатор? Амортизатор - есть. Но как он будет поглощать энергию?

1  
а как же перегрузки от взрывов?
если стабилизатор, то как с энергией? он ведь и её будет стабилизировать

Имя *:
Email *:
Код *:
Форма входа
Поиск
Друзья сайта
Статистика

Copyright WMA © 2017