"Орион" - последний писк

Fakir> Ну, технологии носителей как раз от идеала далеки.

По сравнению с этим они просто мечта поэта и верх совершенства.

Мдяяя...я уже как то вывел единицу мощности орионо-подобных систем -ХИР или Хиросима\сек
Но, что интересно идея почему то начинает нравится даже мне -правда только как движок ОТКРЫТОГО КОСМОСА, начиная примерно с точки либрации.
Беспокоит только вот. что:

Минимизация ядерных устройств
Минимизации массы и размера устройства способствует применение эффективного делящегося материала - урана-233 и плутония, легкой взрывчатой оболочки и тонкого бериллиевого отражателя.
При небольшой и легкой взрывчатой системе сжатие ядра будет не эффективным и КПД устройства заметно снизится.
Увеличение слоя отражателя способствует уменьшению массы плутония , правда толстый рефлектор, снижая критическую массу плутония, очень сильно увеличивает сами габариты устройства. Применение несколько сантиметрового слоя бериллия уменьшает радиус плутониевого ядра до 40-60% от самой толщины отражателя. В некоторых случаях, несмотря на то, что масса бериллиевой оболочки растет пропорционально кубу ее радиуса, разница в плотностях между бериллием и плутонием в 10:1 может дать снижение общей массы системы ядро/рефлектор.
Для нижнего предела диапазона мощности (десятки тонн) достаточно просто перевести плутоний из дельты в альфа состояние. В этом случае даже не требуется классическая имплозионная система, достаточно обеспечить гораздо меньшие давления в 10-20 тыс. атмосфер, достаточное для схлопывания кристаллической структуры.
Делая минимально возможное по радиусу устройство, придется применять тонкий отражатель, слабую имплозионную систему - таким образом получится очень маломощное устройство с большим удельным расходом делящегося вещества - 10 кг плутония.
Абсолютный минимум массы бомбы определяется минимальной критической массой, достаточной для заметного энергетического выхода. Критическая масса для плутония в альфа-фазе 10.5 кг, еще 20-25% массы требуется для значительного взрыва, итого 13.5 кг. Отражатель из бериллия может уменьшить требуемое количество плутония, но для этого нужно создание эффективной имплозионной системы, увеличивающей общую массу. Так что действительный абсолютный минимум для веса ядерного заряда - 10-15 кг.

 

Ник

Я там в pdf вычитал, что для Ориона диаметром 10м модуль импульса (сиречь бонба) весит 141кг и несет 2кг плутония. Мощность взрыва 1Кт при частоте 1Гц. Цена 320$/кг веса модуля. УИ=1850сек (хотя в других источниках пишут 2500сек). Для 20м ИГФЯРД модуль импульса весит 450кг при тех же 2кг плутония, Уи=3150сек. Цена 120$/кг веса модуля. Понятно в ценах 1964г, хотя плутоний мог и подешеветь - девать его некуда, а хранить дорого.
Для Ориона рассматривалось три схемы запуска:
1. Наземный (надводный) - преимущества двигателя (большая тяга+высокий Уи) используются полностью. Недостаток- каждый пуск вызовет загрязнения как от 10Мгт взрыва.
2. Заатмосферный. Здесь Орион используется как вторая ступень химической ракеты, которая поднимает его выше 90км. Загрязнения атмосферы нет- при нормальной работе.
3. Орбитальный. Орион по частям выводиться на орбиту в 320км высотой и там собирается. Самый дорогой - но количество взрывов в приземном космосе сокращается в 4 раза по сравнению со 2-й схемой.
От себя могу предложить при 3 схеме выводить радиационноопасные ядра зарядов отдельно от модулей импульса и на орбите вкладывать в них. Т.е. хим.ВВ системы имплозии отдельно - плутоний отдельно.
Можно также использовать менее радиотоксичный оружейный уран235.
Следует также отметить что запуск ИГфЯРД (как и ГфЯРД) дожен производиться севернее или южнее 40 градуса магнитной широты для исключения образования долгоживущих (несколько недель при взрывах килотонного класса) радиационных поясов из-за инжекции высокоэнергичных электронов в магнитное поле Земли. Т.е амеровские космодромы для 1-2 схемы не подходят.

США собираются утилизировать излишки плутония - 10-20 тонн ....

...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. Однако такой запуск вполне мог иметь место, и именно в указанное время: осенью 1970 года.

Проект «Орион» («Orion») действительно существовал и разрабатывался как чисто военный. Некоторые его детали до сих пор засекречены, но с течением времени тайное становится явным.

Итак, первоначально конструкторы поставили перед собой задачу создать ракетный корабль, который должен был доставить «сверхмощный термоядерный заряд, способный поразить третью часть государства размером с США». Даже очень приблизительный расчет дает значение веса для такого заряда в 10 000 т, а следовательно, обычные баллистические ракеты на химическом топливе, разработанные Вернером фон Брауном для арсеналов США, не годились.

Проект «Orion» был рожден в 1958 году фирмой «Дженерал Атомикс» («General Atomics»). Это компания, расположенная в Сан-Диего, была основана американским атомщиком Фредериком Хоффманом с целью создания и эксплуатации коммерческих атомных реакторов. Одним из соучредителей фирмы и соавтором проекта «Orion» был Теодор Тейлор — легендарная личность, один из создателей американской атомной бомбы.

Согласно расчетам Тейлора, схема летательного аппарата с взрывным движителем могла обеспечить колоссальный импульс, недоступный ракетам. Однако имелось существенное ограничение — энергия взрыва, направленная в плиту-толкатель, вызовет огромное ускорение, которое не выдержит никакой живой организм. Для этого между кораблем и плитой предполагалось установить амортизатор, смягчающий удар и способный аккумулировать энергию импульса с постепенной «передачей» его кораблю.

Было построено несколько рабочих моделей толкателя корабля «Orion». Их испытывали на устойчивость к воздействию ударной волны и высоких температур с использованием обычной взрывчатки. Большая часть моделей разрушилась, но уже в ноябре 1959 года удалось запустить одну из них на стометровую высоту, что доказало возможность устойчивого полета при использовании импульсного двигателя.

Главной проблемой была долговечность щита-толкателя. Вряд ли какой-нибудь материал способен выдержать воздействие температур в несколько десятков тысяч градусов. Проблему решили, придумав устройство, разбрызгивающее на поверхность щита графитовую смазку. Путем эксперимента удалось установить, что при такой защите алюминий или сталь способны выдержать кратковременные тепловые нагрузки.

Авторы проекта быстро поняли, что без помощи государства им не обойтись. Тогда в апреле 1958 года они обратились к Управлению перспективных исследований Министерства обороны США. В июле Управление дало свое согласие на финансирование проекта с бюджетом в миллион долларов в год. Проект проходил под обозначением «Заказ № 6» с темой «Изучение ядерно-импульсных двигателей для космических аппаратов».

Тейлор и его коллеги были убеждены, что подход Вернера фон Брауна к решению проблемы космического полета ошибочен: ракеты на химическом топливе очень дороги, величина полезных грузов ограничена, потому они не могут обеспечить межпланетных или межзвездных перелетов. Авторы проекта «Orion» хотели получить дешевый и максимально простой по устройству космический корабль, который мог бы развивать скорости, близкие к световым.

Площадку для первого опытного образца космического корабля «Orion» планировалось построить на полигоне Джекесс-Флэтс (Невада). Стартовый комплекс собирались оборудовать 8 башнями высотой 76 м.

Согласно расчетам, масса корабля на взлете должна была составить около 10 000 т; при этом большая часть этой массы — полезный груз. Атомные заряды мощностью в 1 килотонну на этапе взлета должны были взрываться со скоростью один заряд в секунду. Затем, когда высота и скорость вырастут, частоту взрывов можно было уменьшить. При взлете корабль должен был лететь строго вертикально, чтобы минимизировать площадь радиоактивного загрязнения.

В то время, когда в США лихорадочными темпами разрабатывался проект «Mercury», создатели боевого взрыволета строили планы дальних экспедиций к планетам Солнечной системы.

«Наш девиз был таков, — вспоминал физик Фримен Дайсон, участвовавший в проекте. — Марс — к 1965 году, Сатурн — к 1970!»

«Orion» был космическим кораблем, словно бы взятым из фантастического романа о далеком будущем. Его полезная масса могла измеряться тысячами тонн. Полторы сотни человек могли с удобствами расположиться в его комфортабельных каютах. «Орион» был бы построен подобно линейному кораблю, без мучительных поисков способов снижения веса.

Оставалось неясным, как такой корабль сумеет приземлиться на планету, но Тейлор полагал, что со временем удастся разработать надежный ракетоплан многоразового использования.

Программа развития проекта «Orion» была рассчитана на 12 лет, расчетная стоимость — 24 миллиарда долларов, что было сопоставимо с запланированными расходами на лунную программу «Аполлон» («Apollo»).

Интересно, что разработчики предполагали на базе этого корабля построить самый настоящий звездолет массой в 500 000 т. Согласно их расчетам, ядерно-импульсный звездолет достиг бы Альфы Центавра за 130 лет.

Однако приоритеты изменились. Молодое космическое агентство НАСА с первых дней своего существования отказалось рассматривать проекты ракет с ядерными двигателями, отложив эту тему на потом.

Окончательно программа «Orion» была закрыта в конце 1959 года, когда Управление перспективных исследований отказалось от дальнейшего финансирования проекта...

Итак, проект ядерно-импульсного космического корабля «Orion», способного в короткие сроки достигнуть внешних планет Солнечной системы или нанести сокрушительный удар по территории Советского Союза, был закрыт. Однако сама идея казалась столь продуктивной, что к ней неоднократно возвращались как ученые, так и писатели-фантасты.

После того, как НАСА отказалось взять «Orion» на финансовый баланс, рабочая группа продолжала эксперименты на остатках денег и энтузиазма, однако в 1963 году в Москве был подписан Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в трех средах: в атмосфере, в космическом пространстве и под водой, а работы над «Orion» формально подпадали под запреты, накладываемые этим договором. Впрочем, даже после этого члены группы продолжали деятельность, которая свелась к переписке и обсуждению деталей постройки звездолета на основе ядерно-импульсной ракеты.

Физик и математик Фримен Дайсон, один из активнейших участников проекта «Orion», впоследствии получивший известность благодаря придуманной им концепции «Сфера Дайсона», продолжал развивать идеи, заложенные в принципе разгона космического корабля с помощью ядерных взрывов. В частности, он пытался популяризировать «Orion» в фантастическом фильме Стенли Кубрика «2001 год: Космическая одиссея» («2001: A Space Odyssey», 1968).

Писатель-фантаст Артур Кларк, роман которого экранизировал Кубрик, заявил в интервью: «Фримен Дисон — один из немногих подлинных гениев, которых я когда-либо встречал. Проект "Орион" — это не порождение сумасшедших. Он мог быть реализован. Вопрос не в том, смогли бы мы создать такой корабль, а в том, нужно ли его создавать...»

Кларк был настолько захвачен идеями Дайсона, что переписал сценарий, вставив в него ядерно-импульсную ракету. Однако встретил серьезные возражения со стороны съемочной группы: режиссер Кубрик увлекался антивоенными и антиядерными идеями, да и специалисты по визуальным эффектам не смогли придумать, каким образом показать на экране принцип работы движителя корабля. В результате, просматривая сегодня этот культовый фантастический фильм, вы не найдете каких-либо упоминаний о ядерном взрыволете.

Зато ничто не помешало двум американским фантастам «новой волны» Ларри Нивену и Джерри Пурнеллу описать проект «Orion» в романе «Поступь» («Footfall», 1985). В этом захватывающем произведении авторы показывают, что если бы перед человечеством встала серьезная проблема, которая может быть разрешена только с помощью корабля типа «Orion», то такой корабль был бы построен в рекордно короткие сроки.

Нивен и Пурнелл пишут о том, как в 1980 году Земля оказалась перед угрозой вторжения инопланетных «слонопатамов». Советский Союз и США заключили военный союз для борьбы с ними, и втайне был построен боевой взрыволет «Михаил» («Michael»), названный так в честь архангела Михаила, свергнувшего Сатану с неба в адскую бездну. Взрыволет нес на себе американские «шаттлы», которые были переоборудованы в космические истребители, а его скорость позволяла преодолеть си-стемы обороны пришельцев и подобраться к их материнскому кораблю на необходимое для нанесения ракетного удара расстояние.

В романе земляне побеждают инопланетян, но в реальности нет такой угрозы, которая потребовала бы в срочном порядке возрождать «Orion», а потому он и по сей день остается мечтой романтиков космических странствий, запечатленной в рабочих эскизах и красочных рисунках...

В Советском Союзе идея использования ядерных зарядов в космической технике выдвигалась более 30 лет назад. Инициатором обсуждения был академик Андрей Сахаров.

В июле 1961 года все ведущие советские специалисты-атомщики получили срочное приглашение в Кремль. Там их принял Никита Хрущев и проинформировал о решении правительства провести «осенне-зимнюю сессию» ядерных испытаний, во время которых будут опробованы все типы боезарядов, которые находились в арсеналах Советской Армии. В то же время советского лидера интересовали последние работы специалистов в области создания ядерных вооружений. Присутствовавший на встрече Сахаров рассказал Хрущеву о возможности создания 100-мегатонного термоядерного заряда. Хрущеву идея понравилась, и он санкционировал работы по подготовке заряда к испытанию. Взрыв «Царь-бомбы» (иногда ее еще называют Кузькиной матерью, вспоминая намерение Хрущева показать ее Америке) был произведен осенью того же года. Правда, взорвать заряд полной мощности не решились, но и 58 мегатонн, которые получились в реальности, тоже производили впечатление.

На той же самой встрече Сахаров изложил главе государства и идею ядерного взрыволета, схожую по смыслу с проектом «Orion».

Конструктивно взрыволет Сахарова должен был состоять из отсека управления, отсека экипажа, отсека для размещения ядерных зарядов, основной двигательной установки и жидкостных ракетных двигателей. Корабль также должен был иметь систему подачи ядерных зарядов и систему демпфирования для выравнивания ракеты после ядерных взрывов. Ну и, конечно, баки достаточной емкости для запасов топлива и окислителя. В нижней части корабля должен был крепиться экран диаметром 15–25 м, в фокусе которого должны были «греметь» ядерные взрывы.

Старт с Земли осуществлялся с использованием жидкостных ракетных двигателях, размещенных на нижних опорах. Топливо и окислитель предполагалось подавать из внешних навесных топливных баков, которые после опорожнения можно было сбросить. На жидкостных двигателях аппарат поднимался на высоту нескольких километров (или десятков километров), после чего включалась основная двигательная установка корабля, в которой использовалась энергия последовательных взрывов ядерных зарядов небольшой мощности.

В процессе работы над взрыволетом были рассмотрены и просчитаны несколько вариантов конструкции различных габаритов. Соответственно менялись и стартовая масса, и масса полезной нагрузки, которую удавалось вывести на орбиту. Но надо отметить, что, несмотря на значительные массы конструкции, она не отличалась большими размерами. Например, «ПК-3000» («Пилотируемый комплекс» со стартовой массой 3000 т) имел высоту около 60 м, а «ПК-5000» («Пилотируемый комплекс» со стартовой массой 5000 т) — менее 75 м. Полезная нагрузка, выводимая на орбиту, в этих вариантах составляла 800 и 1300 т соответственно.

Элементарный расчет показывает, что соотношение массы полезной нагрузки к стартовой массе превышало 25%! А ведь современная ракета на химическом топливе выводит в космос не больше 7–8% от стартовой массы.

В качестве стартовой площадки для «взрыволета» выбрали один из районов на севере Советского Союза — конструкторы полагали, что для старта нового космического корабля придется строить специальный космодром. Место для него выбиралось на основе двух соображений. Во-первых, северные широты позволяли проложить трассу полета ракеты над труднодоступными малонаселенными районами, и в случае аварии это позволяло избежать лишних жертв. Во-вторых, «запуск» ядерного двигателя вдали от плоскости экватора вне зоны так называемой геомагнитной ловушки позволял избежать появления искусственных радиационных поясов.

Дальнейшему развитию идеи взрыволета Сахарова помешала идеология. По этому поводу в советских научных изданиях высказывались так:

«...Нередко привлекательность взрывных термоядерных двигателей объясняют возможностью полезно израсходовать с их помощью накопленные в ряде стран запасы термоядерных (водородных) бомб, когда народы мира придут к соглашению о всемирном разоружении. Нам представляется, что ни с политической, ни с технической точки зрения этот довод не выдерживает критики. Накопленное термоядерное оружие можно утилизировать, если это будет необходимо для достижения более полной разрядки, куда более эффективно и в более короткий срок, не тратя долгие годы на ожидание того, когда будет создано уникальнейшее и сложнейшее новое инженерное космическое сооружение.

"По-видимому, появление первых образцов термоядерной энергетики на промышленной арене следует ожидать к концу нашего столетия. Это откроет перед человечеством необычайные горизонты, позволит восстанавливать ресурсы нашей планеты..." — эта мысль, высказанная выдающимся советским физиком президентом Академии наук СССР академиком А. П. Александровым, как нельзя лучше подтверждает приведенные выше соображения. Во-первых, до появления космических термоядерных двигателей еще далеко, тогда как разрядка и мирная утилизация боевых термоядерных зарядов являются требованием нашего времени. Во-вторых, уже сейчас очевидна важность научных исследований по практическому применению термоядерной энергетики, в том числе и в космонавтике...»

То есть подразумевалось, что разоружение с ликвидацией ядерных арсеналов наступит куда раньше, чем будет построен корабль. Время показало нелепость подобных ожиданий. Оказалось, что разоружение и ликвидация ядерных арсеналов никак не связаны друг с другом, а взрыволета Сахарова как не было, так и нет.

К идеям нашего выдающегося соотечественника обратились современные инженеры. Они указывают, что предложенный Сахаровым аппарат не выдерживает критики с точки зрения сегодняшних представлений об экологии и безопасности. Причина возвращения к рассмотрению этого проекта заключается в том, что возник спрос на технологии, способные защитить Землю от столкновения с кометой или астероидом. Пока единственным способом устранения этой опасности является огромный ядерный заряд, который необходимо как-то доставить к цели. Для этого и предлагается в качестве носителя заряда использовать взрыволет Сахарова.

В отличие от прежнего проекта, в котором предполагался запуск с поверхности Земли, что бесперспективно с точки зрения экологии и безопасности, старт нового «Взрыволета» предполагается с орбитальной траектории. За счет этого конструкция станет более легкой и более простой.

Принцип действия «Взрыволета» заключается в создании механического импульса на экране («парусе») за счет энергии взрыва заряда. Осуществить построение двигательной системы можно в двух различных вариантах. В одном случае в основу заложен простой обмен кинетической энергией между экраном и разлетающимся рабочим веществом, расположенном непосредственно на заряде, а в другом — импульс давления на экран трансформируется за счет разогрева специального вещества, подаваемого на поверхности экрана непосредственно к моменту очередного взрыва, — вариант с «потеющим экраном». Конструкция такого «Взрыволета» предполагает полезную нагрузку в 1000 т.

Звездолёт диаметром 400м. Стартовая масса 400`000т, полезный груз 100 тысяч тонн. ХС=10000км/сек = 1парсек в столетие. Время полета до Альфы Центавра 130 лет. Строительство. Старт.

Конструкция взрыволета диаметром 26м и массой 4000т.

Взлет с Земли всё же представляется бредом - и не только по экологическми мотивам

Ник

Вопрос что считать безопасной для ЯВ высотой. Тут разборос о десятков метров до 90км. Сахаров предлагал поднять КК ЖРД на 1000м. Чем больше химии - тем ниже эффективность и выше радиационная безопасность ( при нормальном полете...)

Wyvern-2> Применене химии - например набора стандартных РДТТ ускорителей от Шатлла вовсе не "снижает эффективность" -просто удорожает проект
Дык, и делали бы тогда на химии! Раз уж эффективность такая же. Да чо-то не делают. Видать, для них эффективность - это, в первую очередь, УИ....

Wyvern-2> Под эффективностью я подразумевал то, что на эффективность Ориона не влияет на какой высоте переходить на ЯВ.
Дружище, это не может не влиять по двум причинам, минимум.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРИКИДКА (по данным РКК "Энергия"):
Межпланетный модуль 410м³ -70 т
ВПК 2 шт - 62х2 -124т
Посадочно-аварийный модуль - 16 т (типа Союза ТМ но на 6 чел)
Собственно конструкция ЯВК - 125 т (???)
3000 зарядов в 250-1000ттэ типа W-54 - 75 т
ИТОГО: 410 тонн
Четыре хилых РДТТ с тягой 150т - еще 150т

Зачем 4000т?

Ник