3831
16
Рассказ о проектах космических кораблей с ядерно-импульсным двигателем, их преимуществах и слабых сторонах.
Мечте человека о открытие новых миров уже сотни лет. В книгах, фильмах ,компьютерных играх полет к планетам других звездных систем и контакт с их обитателями обычное дело.
Но звезды невообразимо далеки, свет от ближайшей звезды (Проксима Центавра) идет до нас 4,243 года, это больше расстояния от земли до солнца в 268 тысяч раз. А ведь согласно теории Энштейна быстрее скорости света, составляющей примерно 300 000 км/с не может двигаться даже само время.
Но звезды невообразимо далеки, свет от ближайшей звезды (Проксима Центавра) идет до нас 4,243 года, это больше расстояния от земли до солнца в 268 тысяч раз. А ведь согласно теории Энштейна быстрее скорости света, составляющей примерно 300 000 км/с не может двигаться даже само время.
×
Впрочем расчеты физиков подразумевают, что могут существовать так называемые червячные переходы -порталы соединяющие отдаленные точки пространства короткой дорогой подобно совпадающим отверстиям на сложенном вдвое листе. Но кто небудь знает такой портал поблизости??? Даже в теории они могут существовать только в районах аномально большой гравитации, например так называемых черных дыр .
Достижения человечества ограничены, существующие ракетные двигатели имеют скорость истечения реактивной массы приблизительно 3-4 км/с, а это значит, что для того чтобы разогнать корабль даже до такой скорости потребуется многоступенчатая многотонная ракета, которая к тому же разгонит не более 7 - 8% от своей стартовой массы, остальное придется на топливо. Другие предлагаемые концепции – фотонный двигатель, звездолеты на антиматерии имеют большое количество нерешенных проблем и допущений из-за которых их реализация невозможна или если сказать помягче дело отдаленного будущего.
Но не стоит терять надежду! При создании мощного средства для уничтожения себе подобных люди получили в свои руки достаточно энергии для разгона межзвездного корабля. И это энергия атомного взрыва.
Конец 50-х годов, начало космической эры и период всеобщего очарования ядерной мощью, даже модные по тем временам купальники называют в честь атолла -полигона бикини.
В 57году СССР запустил первый искусственный спутник, и это подтолкнуло отстающих сша к созданию национальной организации, в рамках которой оказались бы сосредоточены все ресурсы направляемые на космическую гонку. Этой организацией стало хорошо известное всем NASA, которое получило в свое распоряжение все разрабатываемые к тому моменту перспективные космические проекты различных организаций. Среди них был и проект ядерно импульсного корабля "Орион"
В 57году СССР запустил первый искусственный спутник, и это подтолкнуло отстающих сша к созданию национальной организации, в рамках которой оказались бы сосредоточены все ресурсы направляемые на космическую гонку. Этой организацией стало хорошо известное всем NASA, которое получило в свое распоряжение все разрабатываемые к тому моменту перспективные космические проекты различных организаций. Среди них был и проект ядерно импульсного корабля "Орион"
По проекту за кормой корабля должна была устанавливаться мощная плита. Ядерные бомбы небольшой мощности (от 0.01 до 0.35 килотонн) равномерно выбрасывались в направлении, противоположном полёту корабля и подрываться на сравнительно малой дистанции (до 100 м). Расширяющаяся плазма толкала корабль. Отражающая плита принимала на себя импульс, и передавала его кораблю через систему амортизаторов (или без них, для беспилотных версий). От повреждения световой вспышкой, потоками гамма-излучения и высокотемпературной плазмой, отражающая плита должна была быть защищена покрытием из графитовой смазки, которое заново распылялось бы после каждого подрыва
Проект был разработан Тедом Тейлором, один из ведущих американских специалистов по ядерным и термоядерным зарядамам и англо-американским физиком Фрименом Дайсоном
По проекту «Орион» проводились не только расчёты, но и натурные испытания. Это были лётные испытания моделей, движимых химическими взрывчатыми веществами. Модели называли «put-puts», или «hot rods». Несколько моделей было разрушено, но один 100-метровый полёт в ноябре 1959 года был успешен и показал, что импульсный полёт мог быть устойчивым.
Фримен Дайсон был уверен в преимуществах своего проекта. Он считал обычные ракеты медлительными и дорогостоящими относительно выводимой полезной нагрузки. Образно он приравнивал классические химические ракеты к дирижаблям. И у него были на это основания.
Самый простой вариант “Ориона” имел стартовую массу в 880 тонн и мог по расчетам доставлять на орбиту 300 тонн груза или 170 тонн на Луну.
Модификация для межпланетных полетов имела бы стартовый вес в 4000 тонны при использовании бомб мощностью 0.14 килотонн и могла доставлять 800 тонн полезной нагрузки и 60 пассажиров к Марсу. Слетать к Сатурну с возвращением на Землю ядерный корабль мог всего за 3 года.
Но это еще не предел, - Расчеты Дайсона показали, что корабль, приводимый в действие мегатонными термоядерными зарядами со скоростью истечения продуктов реакции порядка 3000—30 000 км/с, сможет развить максимальную скорость порядка 750—15 000 км/с, то есть до 5 % скорости света.Современный же пересчет характеристик дает еще более впечатляющие результаты - 8% -10% от скорости света. На такой скорости можно долететь до ближайщей звезды за 42года. Это очень быстро, спейсшатлу на полет до той же Проксимы потребуется целых 160 тысяч лет !
Самый простой вариант “Ориона” имел стартовую массу в 880 тонн и мог по расчетам доставлять на орбиту 300 тонн груза или 170 тонн на Луну.
Модификация для межпланетных полетов имела бы стартовый вес в 4000 тонны при использовании бомб мощностью 0.14 килотонн и могла доставлять 800 тонн полезной нагрузки и 60 пассажиров к Марсу. Слетать к Сатурну с возвращением на Землю ядерный корабль мог всего за 3 года.
Но это еще не предел, - Расчеты Дайсона показали, что корабль, приводимый в действие мегатонными термоядерными зарядами со скоростью истечения продуктов реакции порядка 3000—30 000 км/с, сможет развить максимальную скорость порядка 750—15 000 км/с, то есть до 5 % скорости света.Современный же пересчет характеристик дает еще более впечатляющие результаты - 8% -10% от скорости света. На такой скорости можно долететь до ближайщей звезды за 42года. Это очень быстро, спейсшатлу на полет до той же Проксимы потребуется целых 160 тысяч лет !
Американский проект был не единственным, в советском союзе взрыволетами занялся создатель водородной бомбы-академик Сахаров. Им были созданы проекты пилотируемых комплексов ПК-3000 и ПК -5000 на 3 и 5 тысяч тон стартовой массы соответственно.
Взрыволеты Сахарова должны были состоять из отсека управления, отсека экипажа, отсека для размещения ядерных зарядов, основной двигательной установки и жидкостных ракетных двигателей для наземного старта. В нижней части корабля находился экран диаметром 15-25 м, в фокусе которого должны были «греметь» ядерные взрывы.
Взрыволеты Сахарова должны были состоять из отсека управления, отсека экипажа, отсека для размещения ядерных зарядов, основной двигательной установки и жидкостных ракетных двигателей для наземного старта. В нижней части корабля находился экран диаметром 15-25 м, в фокусе которого должны были «греметь» ядерные взрывы.
Британские ученые разработали два своих оригинальных проекта. В первом названном "Дедал" в «камеру сгорания» с высокой частотой выбрасывались миниатюрные капсулы с дейтерием или гелием-3. Там они облучались из электронной пушки и детонировали без «взрыва», а образовавшееся облако плазмы направлялось к реактивным соплам. Но экономические расчеты показали, чрезмерную дороговизну такого решения.
Поэтому новый проект "Медуза" построили по другому принципу. Сконструированный аппарат оснащен большим солнечным парусом который развернут на значительном расстоянии от корабля. Давление на него создается миниатюрными ядерными взрывами.
Плюсы взрыволетов в сочетании большой тяги и большого удельного импульса. Кроме того поскольку ядерные реакции несравнимо мощнее химических, вес "топлива" небольшой и можно использовать объем под солидную полезную нагрузку. Про недостижимую с другим двигателем скорость я уже говорил.
Но есть и минусы :
- Старт с Земли на «маршевом двигателе» представляет, по сути, серию ядерных взрывов на разных высотах. Конечно, можно сконструировать сравнительно «чистые» заряды, оставляющие лишь незначительное количество радиоактивных отходов. Однако при длительном и массовом применении взрыволетов проблем с экологией все равно не избежать. Поэтому и орион и взрыволеты Сахарова планировалось запускать над отдаленными и малонаселенными районами.
- При старте из космоса часть радиоактивных изотопов все равно вернется на землю, кроме того мощные электромагнитные импульсы от взрывов на орбите могут вызвать длительные перебои со связью, проблемы с навигацией и даже выход из строя спутников.
- Ну и самый главный недостаток в том, что делать маленький взрыволет не имеет смысла, а большой слишком дорог. Пока нет серьезной необходимости выводить тысячи тонн на орбиту, никто не даст денег на постройку корабля, который эту массу способен вывести.
Но есть и минусы :
- Старт с Земли на «маршевом двигателе» представляет, по сути, серию ядерных взрывов на разных высотах. Конечно, можно сконструировать сравнительно «чистые» заряды, оставляющие лишь незначительное количество радиоактивных отходов. Однако при длительном и массовом применении взрыволетов проблем с экологией все равно не избежать. Поэтому и орион и взрыволеты Сахарова планировалось запускать над отдаленными и малонаселенными районами.
- При старте из космоса часть радиоактивных изотопов все равно вернется на землю, кроме того мощные электромагнитные импульсы от взрывов на орбите могут вызвать длительные перебои со связью, проблемы с навигацией и даже выход из строя спутников.
- Ну и самый главный недостаток в том, что делать маленький взрыволет не имеет смысла, а большой слишком дорог. Пока нет серьезной необходимости выводить тысячи тонн на орбиту, никто не даст денег на постройку корабля, который эту массу способен вывести.
Все эти недостатки положили конец работам по Ориону.
Взрыволет вышел слишком дорогим, кроме того, пуски всех типов кораблей, кроме самых маленьких, нужно было производить с Земли на маршевом ядерном двигателе, что означало сотни атомных взрывов в атмосфере, а это никого не вдохновляло на фоне общественных протестов против ядерного оружия. Последней каплей стало заключение в 1963 году договора о запрете ядерных испытаний в атмосфере, космосе и под водой. В 1965 году работы по ориону были окончательно свернуты.
Сейчас работы по взрыволетам ведуться вяло и только в теоретической плоскости. . Для сокращения размеров атомних бомб в середине 1990-х годов был предложен метод осуществления ядерного распада при помощи антиматерии.
В 2007 году вышла статья с описанием Mini-Mag Orion- небольшого "Ориона", в котором подрыв атомных зарядов осуществлялся магнитным полем.
Для взрыволетов Сахарова российские физики-энтузиасты разработали комбинированную (электромагнитную и гидравлическую) систему амортизации импульса … В общем работы потихоньку идут.
Взрыволет вышел слишком дорогим, кроме того, пуски всех типов кораблей, кроме самых маленьких, нужно было производить с Земли на маршевом ядерном двигателе, что означало сотни атомных взрывов в атмосфере, а это никого не вдохновляло на фоне общественных протестов против ядерного оружия. Последней каплей стало заключение в 1963 году договора о запрете ядерных испытаний в атмосфере, космосе и под водой. В 1965 году работы по ориону были окончательно свернуты.
Сейчас работы по взрыволетам ведуться вяло и только в теоретической плоскости. . Для сокращения размеров атомних бомб в середине 1990-х годов был предложен метод осуществления ядерного распада при помощи антиматерии.
В 2007 году вышла статья с описанием Mini-Mag Orion- небольшого "Ориона", в котором подрыв атомных зарядов осуществлялся магнитным полем.
Для взрыволетов Сахарова российские физики-энтузиасты разработали комбинированную (электромагнитную и гидравлическую) систему амортизации импульса … В общем работы потихоньку идут.
На сегодняшний день взрыволетная техника — единственный реальный способ осуществления межзвездных путешествий, причем построить ее можно было еще по технологиям 60 летней давности, не говоря уже о современных. Поэтому всегда есть возможность смахнуть пыль со старых чертежей и отправится к звездам.
Новости партнёров
реклама
Минус за отсутствие информации по ионным и плазменным двигателям на основе Ритэг, которые имеют куда большую скорость истечения рабочего тела, не уступающую ядерному взрыву и которые активно используются уже несколько десятилетий для исследований в космосе.
Проект был признан создателями пустышкой, как просчитали минимальные критические массы и сложность производства (даже не хранения) Калифорния. Действующая модель на химическом топливе только подтвердила расчеты.
Первый минус модели - кпд мизерный, основная энергия взрыва уходит в пространство. А вот сложности с ударной перегрузкой, производство подходящего топлива нерешаемы как тогда, так и теперь.
Запускать же подобный агрегат - устроить ядерный могильник на своей территории, да и вывести такой агрегат на орбиту просто нереальная задача - эксперимент модели на хим топливе как раз и подтвердил.
Проект получил несколько другое развитие - использование ядерного реактора как источника энергии. Рабочим телом служит любая масса - перегрев и выброс из дюз - тут даже мощность и кпд в разы выше была. Только опять уперлись в массу. Корпус и движок если в надрыве могли вывести на орбиту, то масса защитного экрана от реактора (а он в сотни раз, по расчетам, был легче, чем для ударного) не по силам всей нашей планете.
Картинки красивые, идеи несвежие, -ться и -тся и прочая грамматика хромает.
недоучки начинают "изобретать"...