Проект Orion (ядерная движения)

Эта статья о проекте по ядерному движению 1950 -х годов. Для других транспортных средств космического полета, называемых Orion, см. Orion (устранение неоднозначности) § Space .

Не путать с Орионом (космический корабль) .

Художник НАСА, с 1999 года

Проект Orion был исследованием, проведенным в 1950 -х и 1960 -х годах США ВВС , DARPA , DARPA , и НАСА в жизнеспособность космического корабля ядерного импульса , который будет непосредственно продвигаться серией атомного взрыва за ремеслом. Ранние версии транспортного средства были предложены для взлета с земли; Более поздние версии были представлены для использования только в космосе. Проектные усилия имели место в общей атомике в Сан -Диего, и сторонники, включая Брауна , который выпустил белый документ, защищающий эту идею. Неядерные испытания проводились с моделями, Но проект был в конечном итоге заброшен по нескольким причинам, включая Договор о запрещении испытаний 1963 года , который запретил ядерные взрывы в космосе, на фоне опасений по поводу ядерных последствий.

Физик Станислав Улам предложил общую идею ядерного импульса в 1946 году, и предварительные расчеты были сделаны Фредериком Рейнс и Уламом в меморандуме Лос -Аламоса от 1947 года. В августе 1955 года улам соавтовал классифицированную статью, предлагающую использование ядерных делящихся бомб, «выброшенные и взорвались на значительном расстоянии», для продвижения транспортного средства в космос. Проект возглавлял Тед Тейлор из общей атомики и физик Фриман Дайсон, который, по просьбе Тейлора, занял год от Института передового обучения в Принстоне, чтобы работать над проектом. В июле 1958 года DARPA согласилась спонсировать Orion на начальном уровне 1 миллион долларов в год, после чего проект получил свое название и официально начался. Агентство предоставило изучение концепции корпорации General Dynamics , Но решил отозвать поддержку в конце 1959 года. Военно -воздушные силы США согласились поддержать Orion, если для проекта было обнаружено военное использование, а офис пилотируемого посолки НАСА также внесла финансирование. Концепция, исследованная правительством, использовала взрывной щит и амортизатор для защиты экипажа и преобразования детонаций в непрерывную силу движения. Наиболее успешный модельный тест в ноябре 1959 года достиг примерно на 100 метров на высоте с шестью секвенированными химическими взрывами. НАСА также произвело профиль миссии Марса для 125 -дневной поездки туда и восьми астронавтов по прогнозируемой стоимости разработки в 1,5 миллиарда долларов. Орион был отменен в 1964 году после того, как Соединенные Штаты подписали Договор о частичном запрете на испытания в предыдущем году; Договор значительно уменьшил политическую поддержку проекта. НАСА также решило в 1959 году, что гражданская космическая программа будет неядерной в ближайшей перспективе.

Концепция Orion предлагала как высокую тягу, так и высокий специфический импульс , или эффективность топлива: 2000 импульсных единиц ( ISP ) в соответствии с первоначальным дизайном и интернет -провайдером, возможно, от 4000 до 6000 секунд в соответствии с планом ВВС, с более поздним Fusion Fusion предложением 1968 г. Дайсон потенциально увеличивает это до более чем 75 000 провайдеров, что обеспечивает скорости 10 000 км/с. Ядерное устройство умеренного размера в то время оценивалось для производства около 5 или 10 миллиардов лошадиных сил. Экстремальная сила ядерных взрывов, относительно массы транспортного средства, будет управляться с использованием внешних детонаций, хотя более ранняя версия концепции Pulse предлагала содержать взрывы в структуре внутреннего давления, причем одна из таких дизайна подготовлена ​​компания Martin Company Полем В качестве качественного сравнения мощности традиционные химические ракеты , такие как Saturn V , которые перенесли программу Аполлона на Луну, производят высокую тягу с низким специфическим импульсом, тогда как электрические ионные двигатели производят небольшое количество тяги очень эффективно. Орион, напротив, предложил бы производительность, превышающую самые передовые обычные или ядерные ракетные двигатели, которые тогда рассматривались. Сторонники Project Orion считали, что у него есть потенциал для дешевых межпланетных путешествий .

От проекта Longshot до проекта Daedalus , Mini-Mag Orion и других предложений, которые достигают инженерного анализа на уровне рассмотрения тепловой диссипации мощности, принцип внешнего ядерного импульса для максимизации выживаемой мощности оставался обычным делом среди серьезных концепций для межзвездного полета без внешнего Силовая сияние и очень высокопроизводительный межпланетный полет. Такие более поздние предложения имели тенденцию изменять основной принцип, представляя оборудование, управляющее детонацией гораздо меньшего деления или синтежесовых гранул, в отличие от более крупных ядерных импульсных единиц Project Orion (полные ядерные бомбы). В 1979 году General Dynamics пожертвовала 26-дюймовую (56 см) деревянную модель ремесла для Смитсоновского института , которая демонстрирует ее в центре Стивена Ф. Удвар-Хейзи возле международного аэропорта Даллеса в Северной Вирджинии .

Основные принципы

Космический корабль Orion - ключевые компоненты

Ядерный импульс Orion сочетает в себе очень высокую скорость выхлопных газов, от 19 до 31 км/с (от 12 до 19 миль/с) в типичных межпланетных конструкциях, с мегаганскими стойками тяги. Многие космические двигатели могут достичь одного из них, но ядерные импульсные ракеты являются единственной предложенной технологией, которая потенциально может соответствовать крайним требованиям к мощности, чтобы выполнить оба сразу (см. Движение космического корабля для более спекулятивных систем).

Конкретный импульс ( I _SP ) измеряет, сколько тяги можно получить из данной массы топлива, и является стандартной фигурой заслуг для ракетинга. Для любого ракетного движения, так как кинетическая энергия выхлопа поднимается с квадратом скорости ( кинетическая энергия = ⁠ 1 / 2 ⁠ mv ² ), тогда как импульс и тяга возрастают со скоростью линейно ( Momentum = MV), получение определенного уровня тяги (как в ряде G ускорения) требует гораздо большей мощности каждый раз, когда скорость выхлопа и I _SP значительно увеличивается в Цель дизайна. (Например, наиболее фундаментальной причиной того, что электрические двигательные системы с высоким уровнем I _SP , как правило, имеют низкую тягу, связана с их ограничениями на доступную мощность. Их тяга на самом деле обратно пропорционально I _SP, если питание, попадающее в выхлоп, является постоянной или на его пределе от потребностей рассеяния тепла или других инженерных ограничений.) Концепция Orion разыгрывает ядерные взрывы извне со скоростью высвобождения энергии, что выходит за рамки того, что ядерные реакторы могут выжить внутри с известными материалами и дизайном.

Поскольку вес не является ограничением, ремесло Orion может быть чрезвычайно надежным. Безвиленное судно могло переносить очень большие ускорения, возможно, г. 100 Орион с человеком, поднятый человеком, должен использовать какую-то демпфирующую систему около 2-4 г. за тарелкой толкателя, чтобы сгладить почти мгновенное ускорение до уровня, который люди могут с комфортом выдержать-как правило ,

Высокая производительность зависит от высокой скорости выхлопных газов, чтобы максимизировать силу ракеты для данной массы топлива. Скорость плазменного мусора пропорциональна квадратному корню изменения температуры ( T _C ) ядерного огненного шара. Поскольку такие огненные шары обычно достигают десяти миллионов градусов по Цельсию или более менее за миллисекунду, они создают очень высокие скорости. Тем не менее, практический дизайн также должен ограничить разрушительный радиус огненного шара. Диаметр ядерного огненного шара пропорционален квадратному корню взрывного урожая бомбы.

Форма реакционной массы бомбы имеет решающее значение для эффективности. Оригинальный проект разработал бомбы с реакционной массой из вольфрама . Геометрия и материалы бомбы сфокусировали рентгеновские снимки и плазму от ядерного взрывчатого вещества, чтобы попасть в реакционную массу. По сути, каждая бомба будет заряд ядерной формы .

Бомба с цилиндром реакционной массы расширяется в плоскую дискообразную волну плазмы, когда она взрывается. Бомба с дискообразной реакционной массой расширяется в гораздо более эффективную сигарную волну плазменного мусора. Сигарная форма фокусирует большую часть плазмы, чтобы задействовать толканию. Для величайшей эффективности миссии уравнение ракетного доступа требует, чтобы наибольшая часть взрывной силы бомбы была направлена ​​на космический корабль, а не потраченной изотроп .

Максимальный эффективный специфический импульс I _SP , ядерного импульса Orion, как правило, равен:

$I_{sp}={\frac {C_{0}\cdot V_{e}}{g_{n}}}$

где C ₀ является коэффициентом коллимации (какая фракция взрыва плазменного мусора фактически попадет в импульсную пластинку поглотителя, когда взорвание импульсной единицы) V _E - скорость ядерной импульсной единицы плазмы, а G _n - стандартное ускорение гравитации ( 9,81 м/с ² ; Этот фактор не является необходимым, если I _SP измеряется в N · S/кг или м/с). Колиминационный коэффициент почти 0,5 может быть достигнут путем сопоставления диаметра толкающей пластины с диаметром ядерного огненного шара, созданного взрывом ядерного импульсного блока.

Чем меньше бомба, тем меньше будет каждый импульс, поэтому тем выше скорость импульсов и более, чем потребуется для достижения орбиты. Меньшие импульсы также означают меньше удара G на табличке толкателя и меньше необходимости демпфирования, чтобы сгладить ускорение.

Был рассчитывается оптимальный выход Орион Драйв (для человеческой конструкции 4000 тонн) был рассчитан на опорную конструкцию) в области 0,15 кт, причем около 800 бомб, необходимых для орбиты, и скорость бомбы примерно 1 в секунду.

Размеры транспортных средств

Следующее можно найти в Джорджа Дайсона . книге Цифры для сравнения с Сатурном V взяты из этого раздела и преобразуются из метрики (кг) в нас короткие тонны (сокращенные «T» здесь).

Изображение самого маленького транспортного средства Orion, изученного, у которого была полезная нагрузка около 100 тонн в 8 -й поездке в туалете экипажа на Марс. Слева вариант диаметром 10 метров Saturn V «Увелик на орбит», требующий сборки в орбите, прежде чем транспортное средство Orion будет способно перемещаться под собственной двигательной системой. В крайнем праве полностью собранная конфигурация «лофтинга», в которой космический корабль будет подниматься высоко в атмосферу до начала пульсной движения. Как изображено в документе НАСА 1964 года «Исследование ядерного импульсного пространственного транспортного средства Vol III - концептуальные конструкции транспортных средств и эксплуатационные системы».

	Орбиталь тест	Межпланетный	Передовой межпланетный	Saturn V
Корабль масса	880 т	4000 т	10000 т	3350 т
Диаметр корабля	25 м	40 м	56 м	10 м
Высота корабля	36 м	60 м	85 м	110 м
Доходность бомбы (Уровень моря)	0,03 кт	0,14 кт	0,35 кт	n/a
Бомбы (до 300 миль на низкую орбиту )	800	800	800	n/a
Полезная нагрузка (до 300 миль Лео)	300 т	1600 т	6100 т	130 т
Полезная нагрузка (на луну мягкую посадку)	170 т	1200 т	5700 т	2 т
Полезная нагрузка (Возврат орбиты Марса)	80 т	800 т	5300 т	–
Полезная нагрузка (3 -летний Сатурн возвращается)	–	–	1300 т	–

В конце 1958 года по начало 1959 года было понято, что наименьшее практическое средство будет определена наименьшим доходным доходом бомбы. Использование бомб 0,03 кт (урожайность на уровне моря) даст массу транспортных средств 880 тонн. Тем не менее, это считалось слишком маленьким для чего -либо, кроме орбитального тестового автомобиля, и команда вскоре сосредоточилась на 4000 тонн «базовой дизайне».

В то время детали дизайнов малых бомб были окутаны в секретности. Во многих отчетах Orion Design были удалены все детали бомб перед выпуском. Сравните приведенные выше детали с отчетом 1959 года General Atomics, который исследовал параметры трех разных размеров гипотетического космического корабля Ориона:

	"Спутник" Орион	"Мидранс" Орион	"Супер" Орион
Диаметр корабля	17–20 м	40 м	400 м
Корабль масса	300 т	1000–2000 т	8 000 000 т
Количество бомб	540	1080	1080
Индивидуальная масса бомб	0,22 т	0,37–0,75 т	3000 т

Самый большой дизайн, выше, - это «супер» дизайн Orion; В 8 миллионов тонн это может быть городом. В интервью дизайнеры рассматривали большой корабль как возможный межзвездный ковчег . Этот экстремальный дизайн может быть построен с помощью материалов и методов, которые можно было бы получить в 1958 году или, как ожидалось, будет доступно вскоре после этого.

Большинство из трех тысяч тонн каждой из «супер» движущих сил Ориона будут инертными материалами, такими как полиэтилен или соли бора , используемые для передачи силы силовой установки, детонации подразделений в плиту толкания Ориона, и поглощать нейтроны, чтобы минимизировать выпадение Полем Одна конструкция, предложенная Фрименом Дайсоном для «Супер Орион», призвана к тому, что табличка толкателя составлена ​​в основном из урана или трансранского элемента , чтобы при достижении ближайшей звездной системы пластинка могла быть преобразована в ядерное топливо.

Теоретические приложения

Проект ядерного импульса Orion имеет чрезвычайно высокую производительность. Ядерные импульсные ракеты Orion с использованием импульсных блоков типа ядерного деления были первоначально предназначены для использования на межпланетных космических полетах.

Миссии, которые были разработаны для транспортного средства Orion в оригинальном проекте, включали в себя одну сцену (т.е. непосредственно от поверхности Земли) до Марса и обратно, а также поездку в одну из лун Сатурна.

Фримен Дайсон выполнил первый анализ того, какие миссии Orion были возможны, чтобы добраться до Альфа Центаври , ближайшей звездной системы к солнцу . Его бумага 1968 года "Межзвездный транспорт" ( физика сегодня ) сохранил концепцию больших ядерных взрывов, но Дайсон отошел от использования делящихся бомб и рассмотрел с одной мегатонной мегатоном вместо этого использование взрывов слияния дейтерия . Его выводы были простыми: скорость мусора взрывов слияния, вероятно, была в диапазоне 3000–30 000 км/с, и отражающая геометрия полусферической пластины из полусферического толкателя Ориона снизила бы этот диапазон до 750–15 000 км/с.

Чтобы оценить верхние и нижние пределы того, что можно сделать, используя технологии 1968 года, Дайсон рассмотрел два звездных дизайна. Более консервативная энергетическая конструкция толкающей пластины просто должна была поглощать всю тепловую энергию каждого поражающего взрыва (4 × 10 ¹⁵ Джулиз, половина из которых будет поглощена табличкой толкания) без таяния. Дайсон подсчитал, что если обнаженная поверхность состояла из меди с толщиной 1 мм, то диаметр и масса полусферической тарелки толкателя должны составлять 20 километров и 5 миллионов тонн соответственно. 100 секунд потребуется, чтобы медь позволить медь радиативно охлаждать до следующего взрыва. Затем потребуется заказ 1000 лет для ограниченного энергосберегающим дизайном Orion Orion для достижения альфа-центавра.

Чтобы улучшить эту производительность при одновременном сокращении размеров и стоимости, Дайсон считал альтернативную дизайн с ограниченной толкающей пластиной, где покрытие абляции обнаженной поверхности заменяется, чтобы избавиться от избыточного тепла. Затем ограничение устанавливается способностью амортизатора для переноса импульса от импульсивно ускоренной толкающей пластины к плавно ускоренному транспортному средству. Дайсон подсчитал, что свойства доступных материалов ограничивали скорость, передаваемую каждому взрыву до ~ 30 метров в секунду, независимо от размера и характера взрыва. Если транспортное средство должно быть ускорено при первом гравитации Земли (9,81 м/с. ² ) С этой передачей скорости, то частота импульса - один взрыв каждые три секунды. Размеры и производительность транспортных средств Дайсона приведены как:

	"Energy Limited" Орион	"Momentum Limited" Орион
Диаметр корабля (метры)	20 000 м	100 м
Масса пустого корабля (тонны)	10 000 000 т (в том числе 5 000 000 т медского полушария)	100 000 т (вкл. 50 000 т структура + полезная нагрузка)
+Количество бомб = общая масса бомб (каждая бомба 1 млн. Тяжело весит 1 тонн)	30,000,000	300,000
= Месса вылета (тонны)	40 000 000 т	400 000 т
Максимальная скорость (километры в секунду)	1000 км/с (= 0,33% от скорости света)	10000 км/с (= 3,3% скорости света)
Среднее ускорение (гравитация земли)	0,00003 г (ускорение в течение 100 лет)	1 г (ускорение в течение 10 дней)
Время до Альфа Центаври (в одну сторону, без замедления)	1330 лет	133 года
Расчетная стоимость	1 год US GNP (1968), 3,67 триллиона долларов США	0,1 года из США по ГНП 0,367 трлн.

Более поздние исследования показывают, что верхняя скорость круиза, которая теоретически может быть достигнута, - это несколько процентов скорости света (0,08–0,1С). Атомный (деление) Orion может достичь, возможно, 9–11% скорости света. Ядерный импульсный стипендиат, приводимый в действие с фьюжн- антивериванием, катализируемые ядерными импульсионными модульными установками будут аналогично в диапазоне 10%, а ракеты по уничтожению с чистыми веществами теоретически способны получить скорость от 50% до 80% от скорости света . В каждом случае экономя топливо для замедления половины максимальной скорости. Концепция использования магнитного паруса для замедления космического корабля при приближении к его пункту назначения обсуждалась как альтернатива использованию топлива; Это позволило бы кораблю двигаться вблизи максимальной теоретической скорости.

При 0,1 ° С , для достижения альфа -центраури, на 0,1 ° С. ² ) На 0,1 C , Orion Starship потребует 100 лет, чтобы пройти 10 световых лет. Астроном Карл Саган предположил, что это было бы отличным использованием для запасов ядерного оружия.

Дополнительная информация: межзвездное путешествие

В рамках разработки Project Orion, чтобы получить финансирование от военных, производная космическая платформа «космического линкора» ядерного бела-бласта, заправленную ядерным прозрачным ядерным оружием. Это будет включать ВВС США «Сила бомбардировки глубокого космоса».

Более поздние события

Современная пульсированная концепция движения деления

Концепция, аналогичная Ориону, была разработана Британским межпланетным обществом (BIS) в 1973–1974 годах. Project Daedalus должен был стать роботизированным межзвездным зондом для звезды Барнарда , который будет проходить со скоростью 12% от скорости света. В 1989 году аналогичная концепция была изучена ВМС США и НАСА в Project Longshot . Обе эти концепции требуют значительных достижений в технологии слияния и, следовательно, не могут быть построены в настоящее время, в отличие от Ориона.

С 1998 года по настоящее время департамент ядерной инженерии в Университете штата Пенсильвания разрабатывает две улучшенные версии проекта Orion, известные как Project ICAN и Project AIMSTAR с использованием компактных ядерного импульса , антиматерных катализируемых модулей а не крупные инерционные системы слияния зажигания, предложенные в проекте Daedalus и Longshot.

Расходы

Считалось, что затраты на расщепленные материалы были высокими, пока физик Тед Тейлор не показал, что при правильных конструкциях для взрывчатых веществ количество делящих средств, используемых при запуске, было близко к постоянному для каждого размера Ориона от 2000 тонн до 8 000 000 тонн. Большие бомбы использовали больше взрывчатых веществ для суперкомпрессии делящихся, повышающих эффективность. Дополнительный мусор от взрывчатых веществ также служит дополнительной двигательной массой.

Основная часть затрат на исторические программы ядерной обороны предназначена для систем доставки и поддержки, а не для производственных затрат на бомбы напрямую (при этом боеголовки составляют 7% от общей суммы расходов в США 1946–1996 гг. После первоначальной разработки инфраструктуры и инвестиций предельные издержки дополнительных ядерных бомб в массовом производстве могут быть относительно низкими. В 1980 -х годах некоторые термоядерные боеголовки США имели расчетную стоимость 1,1 млн. Долл. США (630 млн. Долл. США на 560). Для, возможно, более простых импульсных блоков деления, которые будут использоваться одним из Orion Design, источник 1964 года оценил стоимость 40 000 долл. США или меньше в массовом производстве, что составит примерно 0,3 млн. Долл. США каждый в современных долларах, скорректированных для инфляции.

Проект Daedalus позже предложил Fusion Suprywives ( Deuterium или Tritium Pellets), взорвавшиеся в результате инерционного удержания электронного луча. Это тот же принцип, лежащий в основе инерционного слияния . Теоретически, это может быть уменьшено до гораздо меньших взрывов и потребовать небольших амортизаторов.

Архитектура автомобиля

Конструкция для модуля модуля Orion

С 1957 по 1964 год эта информация использовалась для разработки двигательной системы космического корабля под названием Orion, в которой ядерные взрывчатые вещества будут брошены за толкательную пластину, установленную на дне космического корабля и взорвались. Ударная волна и излучение от детонации будут влиять на нижнюю сторону толкающей пластины, что придает ей мощный толчок. Пластина толкателя будет установлена ​​на больших двухступенчатых амортизаторах , которые плавно передают ускорение до остальной части космического корабля.

Во время взлета были опасения опасности от жидкости шрапнеля размышляя от земли. Одним из предложенных решений было использование плоской пластины обычных взрывчатых веществ, распределенной над табличкой толкателя, и взорвать его, чтобы поднять корабль с земли перед тем, как стать ядерным. Это подняло бы корабль достаточно далеко в воздух, чтобы первый сфокусированный ядерный взрыв не создаст мусор, способный нанести вред корабля.

Конструкция для импульсной единицы

Была произведена предварительная конструкция для ядерного импульсного блока. Он предложил использование взрывоопасного деления с синтезией. Взрывное вещество было обернуто в наполнитель из оксида бериллия , который был окружен урановым радиационным зеркалом. Зеркало и наполнитель канала были открыты, и на этом открытом конце плоская пластина вольфрамового была размещена топлива. Весь блок был встроен в банку с диаметром не более 6 дюймов (150 мм) и весил чуть более 300 фунтов (140 кг), чтобы с ним можно было обработать механизм, уменьшенную от поставленного автомата с мягким употреблением; Coca-Cola была консультирована по дизайну.

При 1 микросекунде после зажигания плазма гамма -бомбы и нейтроны нагревают наполнитель канала и будут несколько содержатся урановой оболочкой. При 2–3 микросекундах наполнитель канала передаст часть энергии в пропеллент, который испарился. Плоская пластина топлива сформировала взрыв сигарной формы, направленную на толкательную пластину.

Плазма охлаждает до 25 200 ° F (14 000 ° C), когда она проходила на расстоянии 82 фута (25 м) до толкающей пластины, а затем разогреть до 120 600 ° F (67 000 ° C), так как около 300 микросекунды он попадает в толкающая пластина и рекомендуется. Эта температура испускает ультрафиолетовый свет, который плохо передается в большинстве плазмы. Это помогает сохранить тарелку толкателя прохладной. Профиль распределения в форме сигар и низкая плотность плазмы уменьшает мгновенный удар до толкающей пластины.

Поскольку импульс, передаваемый плазмой, является наибольшим в центре, толщина тарелки толкателя уменьшится примерно в 6 от центра до края. Это гарантирует, что изменение скорости одинаково для внутренних и внешних частей пластины.

На низких высотах, где окружающий воздух плотный, гамма -рассеяние может потенциально повредить экипажу без радиационного щита; Радиационное убежище также потребуется для долгих миссий, чтобы пережить солнечные вспышки . Эффективность радиационного экранирования увеличивается в геометрической прогрессии с толщиной щита, см. Gamma Ray для обсуждения экранирования. На кораблях с массой более 2 200 000 фунтов (1 000 000 кг) структурная основная часть корабля, его магазины вместе с массой бомб и топлива, обеспечат более чем адекватное экранирование для экипажа. Первоначально считалось, что стабильность является проблемой из -за неточностей при размещении бомб, но позже было показано, что эффекты будут отменены.

Многочисленные модельные летные испытания с использованием обычных взрывчатых веществ были проведены в Пойнт-Ломе, Сан-Диего, в 1959 году. 14 ноября 1959 года модель с одним метром, также известная как «Хот-роз» и «putt-putt», сначала полетел с использованием RDX ( RDX (RDX (RDX (RDX (RDX (RDX. химические взрывчатые вещества) в контролируемом полете в течение 23 секунд до высоты 184 фута (56 м). Фильм тестов был расшифрован на видео и были представлены на телевизионной программе BBC «Mars By A-Bomb» в 2003 году с комментариями Фримена Дайсона и Артура С. Кларка . Модель приземляется парашютом неповрежденной и находится в коллекции Смитсоновского национального музея воздуха и космоса.

Первым предложенным амортизатором был подушка безопасности в форме кольца. Вскоре стало понято, что, если взрыв пройдет, то наемная тарелка 1100 000–2 200 000 фунтов (500 000–1 000 000 кг) отрывает подушку безопасности на отскоке. Таким образом, была разработана двухступенчатая пружина и дизайн амортизатора поршня. На эталонной конструкции механический поглотитель первой стадии был настроен на частоту импульса в 4,5 раза, в то время как газовый поршень второй стадии был настроен на частоту импульса в 0,5 раза. Это разрешенные допуски времени на 10 мс в каждом взрыве.

Окончательный дизайн справился с неудачей бомбы путем перерыва и восстановления в центральную позицию. Таким образом, после сбоя и при начальном запусках запуска необходимо было бы запустить или перезапустить последовательность с помощью устройства с более низким урожайностью. В 1950 -х годах методы регулировки урожая бомбы находились в зачаточном состоянии, и было дано значительное мышление для предоставления средств обмены стандартной бомбой доходной бомбы на меньшую доходность, один во второй или 3 второго периода времени или для обеспечения альтернативных средств стрельбы низким урожайные бомбы. Современные устройства с переменными доходами позволили бы автоматически автоматически настраивать один стандартизированный взрывчатый вещества (настроенный на более низкий доход).

Бомбы должны были быть запущены за тарелкой толкания с достаточной скоростью, чтобы взрываться на 66–98 футов (20–30 м) за ней каждые 1,1 секунды. Было исследовано многочисленные предложения, начиная с нескольких орудий, топлящихся по краю тарелки толкателя до бомб с ракетным двигателем, запущенными с дорожных дорожек; Тем не менее, в последнем эталонном дизайне использовался простой газовый пистолет, чтобы выстрелить устройства через отверстие в центре таблички толкателя.

Потенциальные проблемы

Воздействие повторных ядерных взрывов вызывает проблему абляции (эрозии) толкающей пластины. Расчеты и эксперименты показали, что стальная пластина толкания будет удалена менее 1 мм, если она не защищена. Если бы распылялось маслом, он вообще не будет удалена (это было обнаружено случайно: на тестовой пластине были жирные отпечатки пальцев, а отпечатки пальцев не пострадали от абляции). Спектры поглощения углерода и водорода минимизируют нагрев. Температура конструкции ударной волны, 120 600 ° F (67 000 ° C), излучает ультрафиолетовый свет. Большинство материалов и элементов непрозрачны до ультрафиолета, особенно при давлении 49 000 фунтов на квадратный дюйм (340 МПа), которое испытывает табличка. Это мешает тарелке раста или абляции.

Одна проблема, которая оставалась неразрешенной в конце проекта, заключалась в том, будет ли турбулентность, создаваемая комбинацией пропеллера и аблет -таблички, значительно увеличит общую абляцию толкающей пластины. По словам Фримена Дайсона, в 1960 -х годах им пришлось бы фактически провести тест с настоящим ядерным взрывчатым веществом, чтобы определить это; С помощью современной технологии моделирования это может быть определена довольно точно без такого эмпирического исследования.

Другая потенциальная проблема с табличкой толкания - это сопряжение - поля металла - по -прежнему летать с верхней части тарелки. Ударная волна от воздействия плазмы на дне пластины проходит через пластину и достигает верхней поверхности. В этот момент может возникнуть вспышка, повредив толкательную пластину. По этой причине альтернативные вещества - пробел и стекловолокно - были исследованы для поверхностного слоя толкающей пластины и считались приемлемыми.

Если обычные взрывчатые вещества в ядерной бомбе взорны, но ядерный взрыв не зажигает, шрапнель может ударить и потенциально критически повредить табличку толкания.

Истинные инженерные испытания систем транспортных средств считались невозможными, потому что несколько тысяч ядерных взрывов не могли быть выполнены ни в одном месте. Эксперименты были разработаны для проверки толкающих пластин в ядерных огненных шарах, и в космосе могут происходить долгосрочные тесты на тарелках толкания. Конструкции шока-Absorber могут быть проверены на полномасштабных на Земле с использованием химических взрывчатых веществ.

Тем не менее, основной нерешенной проблемой для запуска с поверхности Земли считалось ядерным последствием . Фримен Дайсон, руководитель группы по проекту, оценил в 1960 -х годах, что при обычном ядерном оружии каждый запуск статистически вызовет в среднем от 0,1 до 1 ракового рака от последствий. Эта оценка основана на предположениях об отсутствии моделей, которые часто используются в оценках статистических смертей от других промышленных мероприятий. Каждое несколько миллионов долларов эффективности косвенно получают или теряются в мировой экономике, могут статистически сохранены или потеряны средние жизненные жизни с точки зрения повышения возможностей по сравнению с затратами. Могут иметь косвенные эффекты для того, будет ли общее влияние космической программы на основе Ориона на будущую мировую смертность человека чистым увеличением или чистым снижением, включая изменение затрат на запуск и возможности, повлияло на разведку космоса , космос-колонизацию , шансы долго Термическая выживание человеческого вида , космическая солнечная сила или другие гипотетические.

Опасность для человеческой жизни не была причиной, которая была дана для стеллажа проекта. Причины включали отсутствие требования миссии, тот факт, что никто в правительстве США не мог придумать какую -либо причину поставить тысячи тонн полезной нагрузки на орбиту, решение сосредоточиться на ракетах для миссии Луны и, в конечном итоге, подписание Частичный договор о запрете испытаний в 1963 году. Опасность для электронных систем на земле от электромагнитного импульса не считалась значительной из-за предложенных субкилотонных взрывов, поскольку в целях солиформы не были встроенные цепи. Общее использование в то время.

кг) Orion равны детонации типичного 10- мегатонного Из многих небольших детонаций вместе взятых на протяжении всего запуска 12 000 000-фунта ( 5 400 000 ядерного оружия в виде воздушного взрыва , поэтому большая часть его последствий будет сравнительно разбавленные задержки последствия . Предполагая, что использование ядерных взрывчатых веществ с высокой частью общего урожая от деления, оно даст комбинированное общее количество выпадений, аналогичное выходу поверхностного взрыва от Mike выстрела of Operation Ivy , 10,4 -мегатонного устройства, взорваемого в 1952 году. Сравнение не совсем Идеально, как из -за расположения поверхностного взрыва, Айви Майк создала большое количество раннего загрязнения. Исторические испытания на ядерное оружие в области надземного ядерного оружия включали 189 мегатонов доходности деления и вызвали среднюю глобальную радиационную экспозицию на человека, достигшего пика в 1,0 × 10 ⁻⁵ REM/SQ FT (0,11 MSV/A) в 1963 году с 6,5 × 10 ⁻⁷ REM/SQ FT (0,007 MSV/A) Остаток в наше время , наложенные на другие источники воздействия, в первую очередь естественное фоновое излучение , которое в среднем составляет 0,00022 REM/SQ FT (2,4 MSV/A) во всем мире, но сильно варьируется, например, 0,00056 REM/REM/REM/REM/REM/REM/REM/REM/REM/REM/REM/REM. SQ FT (6 MSV/A) в некоторых высотных городах. Любое сравнение будет зависеть от того, как на дозировку населения влияют местоположения детонации, причем очень отдаленные участки предпочтительнее.

По оценкам, с особыми дизайнами ядерного взрывчатого вещества Тед Тейлор подсчитал, что последствия продукта деления могут быть уменьшены в десять раз или даже до нуля, если бы вместо этого могло быть построен чистый взрывной вечер . Согласно рассекреченным правительственным документам США на 100% чистое слияние, хотя относительно чистые PNES ( мирные ядерные взрывы в 1970 -х годах в 1970 -х годах в 1970 -х годах было протестировано на канал ) с даткой на канал в тесте . 15 килотонных устройств, 0,3 килотонного деления, который раскопал часть предложенного Пехора -Кама -канала .

Система движения транспортного средства и ее программа испытаний нарушат договор о частичном запрете на испытания 1963 года, как написано в настоящее время, который запрещает все ядерные детонации, за исключением тех, которые проводили под землей в качестве попытки замедлить гонку вооружений и ограничить количество излучения в атмосфере. ядерными детонациями. Правительство США предприняло усилия, чтобы нанести исключение в Договор 1963 года, чтобы позволить использовать ядерное движение для космического полета, но советские опасения по поводу военных применений удерживали исключение из договора. Это ограничение повлияет на только США, Россию и Соединенное Королевство. Это также нарушит комплексный договор о ядерном тесте , который был подписан Соединенными Штатами и Китаем, а также де-факто мораторий на ядерные испытания, которые объявленные ядерные полномочия наложили с 1990-х годов.

Запуск такой ракеты ядерной бомбы Orion с земли или низкой земной орбиты генерирует электромагнитный импульс , который может привести к значительному повреждению компьютеров и спутников , а также затопление поясов Ван Аллена с высоким энергией радиации. Поскольку след EMP будет иметь ширину несколько сотен миль, эта проблема может быть решена путем запуска из очень отдаленных районов. Несколько относительно небольших космических электродинамических Tethers могут быть развернуты, чтобы быстро выбросить энергетические частицы с угл углений поясов Ван Аллен.

Космический корабль Orion может быть увеличен неядерными средствами на более безопасное расстояние, активирующее его привод, далеко от Земли и его спутников. Lofstrom Launch Loop или космический лифт гипотетически обеспечивают отличные решения; В случае космического лифта существующие композиты углеродных нанотрубок , за исключением возможного исключения из колоссальных углеродных труб , пока не имеют достаточной прочности на растяжение . Все химические ракетные конструкции чрезвычайно неэффективны и дороги при запуске большой массы на орбиту, но могут быть использованы, если результат был экономически эффективным.

Примечательный персонал

• Лью Аллен , менеджер по контракту
• Джерри Асстл , инженер взрывчатых веществ
• Джереми Бернштейн , физик
• Эдвард Крейц , физик
• Брайан Данн , главный ученый Орион
• Фримен Дайсон , физик
• Гарольд Фингер , физик
• Берт Фриман , физик
• Эдвард Б. Гиллер , ВВС США
• Чарльз Кларк Лумис , физик
• Харрис Майер , физик
• Джеймс Нэнс , директор проекта
• Х. Пьер Нойес , физик
• Рональд Ф. Пратер , связь с США
• Дон Прикетт , Связывание ВВС США
• Kedar "Bud" Pyatt , математик
• Моррис Шарфф , физик
• Тед Тейлор , директор проекта
• Мишель Трешоу , физик
• Станислав Улам , математик

Операция Plumbbob

Основная статья: Операция Plumbbob

Тест, который был аналогичен испытанию таблички толкателя, произошел в качестве случайного побочного эффекта теста на содержание ядерной зоны под названием « Pascal-B », проведенный 27 августа 1957 года. Экспериментальный дизайнер тестирования доктор Роберт Браунли выполнил очень приблизительный расчет, который предположил, что ядерный взрывной вечер низкого уровня ускорит массивную (900 кг) стальную пластину до скорости выхода из шести раз . Тарелка так и не была найдена, но доктор Браунли считает, что тарелка никогда не покидала атмосферу; Например, это могло быть испарен путем нагрева сжатия атмосферы из -за его высокой скорости. Рассчитанная скорость была достаточно интересной, чтобы экипаж обучил высокоскоростную камеру на тарелке, которая, к сожалению, появилась только в одной кадре, что указывает на очень высокую нижнюю границу для скорости пластины.

Примечательные выступления в художественной литературе

Основная статья: Список историй с ядерным импульсным движением

Первым появлением идеи в печати, кажется, является короткий рассказ Роберта А. Хайнлейна 1940 года « Произвести случаи ».

Как обсуждал Артур С. Кларк в его воспоминаниях о создании 2001 года: космическая одиссея в потерянных мирах 2001 года , была рассмотрена ядерная ипульсная версия межпланетного космического корабля . Однако открытие в фильме не использовало эту идею, так как Стэнли Кубрик подумал, что это можно считать пародией после того, как доктора Странгелова или: как я научился перестать беспокоиться и любить бомбу .

Космический корабль Orion выступает в научно -фантастическом романе Pournelle Larry Niven и Jerry . Перед лицом инопланетной осады/вторжения в Землю люди должны прибегнуть к решительным мерам, чтобы довести боевого корабля на орбиту, чтобы встретиться с инопланетным флотом.

Открывающая предпосылка выставки состоит в том, что в 1963 году президент Джон Ф. Кеннеди и правительство США, опасаясь, что холодная война обостряется и приведет к разрушению Земли, начал вознесение , космический корабль класса Орион, чтобы колонизировать планету орбит Проксима Центаври, обеспечивая выживание человеческой расы.

Научно-фантастический роман автора Стивена Бакстера Ark использует корабль поколения класса Orion, чтобы избежать экологической катастрофы на Земле.

В заключение его трилогии Империй игр , Чарльз Стросс включает космический корабль, смоделированный после проекта Orion. Разработчики ремесел, ограниченные уровнем промышленных мощностей 1960 -х годов, намереваются использовать их для изучения параллельных миров и выступать в качестве ядерного сдерживания, прыгая с их врагами, более современными возможностями.

В романе ужасов «Измирание Джереми Робинсона» (написанное под псевдонимом Джереми Бишопом), главные герои убегают от глобальной ядерной войны в судах ядерного импульса . Ремесло среди 3 других; Часть «Протокола Ориона», механизма побега для членов федерального правительства. Корабли размещены в подземной камере под эллипсом .

В научно -фантастическом романе « Проблема тела 3 и связанные с ним телевизионные шоу запускается зонд для приближающегося инопланетного флота с использованием вариации метода Ориона.

Смотрите также

• AIMSTAR
• Антиматическое, катализируемое ядерным пульсным движением
• Гелиос (движущая сила)
• Нерма (ядерный двигатель для применения ракетных транспортных средств)
• Ядерное движение
• Проект Плутон
• Проект Прометей
• Проект Валькирия
• Мирный ядерный взрыв

Дальнейшее чтение

• Дайсон, Джордж (2003). Проект Орион: правдивая история атомного космического корабля . Генри Холт и компания. ISBN  978-0-8050-7284-6 .
• Гимонт, Эдвард (зима 2020). «Ослепление Ориона: проблематичное продвижение пульсной движения». Квест: История космического полета . 27 (4): 3-12.
• Макфи, Джон (1994). Кривая энергии связывания . Фаррар, Страус и Жиру. ISBN  978-0-374-51598-0 .
• «Техническое сводно ядерное импульсивное движение (Project Orion)» RTD-TDR-63-3006 (1963–1964); GA-4805 Vol. 1: Исследование дизайна справочного транспортного средства, вып. 2: эффекты взаимодействия, вып. 3: Pulse Systems, Vol. 4: Экспериментальный структурный ответ. (Из Национальной технической информации, США)
• «Технический сводный отчет о ядерном импульсе (Project Orion)» 1 июля 1963 г.-30 июня 1964 г., WL-TDR-64-93; GA-5386 Vol. 1: Краткий отчет, вып. 2: Теоретическая и экспериментальная физика, вып. 3: Дизайн, анализ и методы разработки двигателя, вып. 4: Инженерные экспериментальные тесты. (Из Национальной технической информации, США)
• Общая атомика, исследование ядерного импульсного космического транспортного средства, объем I - Сводка , 19 сентября 1964 г.
• Общая атомика, исследование ядерных импульсных космических автомобилей, том III - концептуальные конструкции транспортных средств и операционные системы , 19 сентября 1964 г.
• Общая атомика, исследование ядерного импульсного космического автомобиля, объем IV - требования к скорости миссии и сравнение систем , 28 февраля 1966 г.
• Общая атомика, исследование ядерного импульсного космического транспортного средства, объем IV - требования к скорости миссии и сравнения систем (Дополнение) , 28 февраля 1966 г.
• Корпорация General Dynamics; Nitsche, Erik (1960). Джон Нивен (ред.). Dynamic America: история корпорации General Dynamics и ее предшественников . Общая динамика. OCLC   1284190 .
• НАСА, Исследование транспортного средства с ядерным импульсом конденсировано суммарное отчет (General Dynamics Corp) , 14 января 1964 г.

Внешние ссылки

• Случай для Ориона
• Фримен Дайсон говорит о Project Orion
• Электромагнитные импульсные волны в результате ядерного импульсионного движения, архивного 24 февраля 2021 года, на машине Wayback
• Джордж Дайсон говорит о Project Orion в Ted