Наука и техника
 

Ядерные двигатели в ядерную эпоху. Часть третья. Проект «Орион» и другие

В пятидесятых годах прошлого века ученые-атомщики пылали энтузиазмом. Их энтузиазм измерялся в килотоннах и мегатоннах. Но на фоне проекта «Орион», даже крылатые атомолёты кажутся невинными забавами с бумажными самолётиками.

Один из теоретиков американской водородной бомбы Станислав Улам и его помощник Корнелиус Эверетт в 1955 году выдвинули идею ядерного взрыволёта. Идея проста. Из взрыволёта, в направлении, противоположном полёту, выбрасывается небольшой ядерный заряд и подрывается. Продукты деления и плазма, летящие в сторону корабля, ударяют в тяговую плиту. Ударные перегрузки компенсируется амортизаторами, которые накапливали и постепенно передавали импульс кораблю. А слой графита, испаряющийся с тяговой плиты под действием излучения, создаёт дополнительную тягу.

Устройство корабля "Орион"

В 1957 году к проекту присоединился знаменитый Эдвард Теллер, а в 1958 году Министерство обороны США выделило средства на исследование этой темы. Вскоре прошли первые натурные испытания. Правда, аппарат массой 133 килограмма приводился в движение не ядерными зарядами, а обычной взрывчаткой.

Модель для проверки устойчивости импульсного полёта

В ноябре 1959 года такой аппарат произвел шесть взрывов и пролетел 100 метров. Тем самым он подтвердил устойчивость импульсного полёта.

Полёт модели

А в ходе ядерных испытаний 1957 года на атолле Эниветок, на расстоянии девяти метров от эпицентра разместили стальные шары, покрытые графитом. После испытаний их нашли с испарившимся графитовым слоем, но не поврежденные.

Предполагалось, что в реальном взрыволёте будет установлено специальное устройство, которое после каждого взрыва будет разбрызгивать на плиту-толкатель жидкую графитовую смазку.

Кстати, якобы в том же 1957 году, но уже в Неваде, при взрыве сорвало крышку с шахты, в которой был подорван ядерный заряд. Крышку массой в 900 кг не нашли. Согласно некоторым расчётам она приобрёла скорость порядка 70 км/с и покинула пределы Земли.

Был также спроектирован специальный ядерный заряд весом в 141 килограмм и мощностью в 1/10 килотонны тротилового эквивалента. В качестве делящегося вещества использовали два килограмма плутония. Для поглощения гамма-излучения и нейтронов использовали вольфрам и окись бериллия.

Почему известные ученые-атомшики горячо поддержали этот проект? Дело в том, что они считали химические ракеты дорогими и неперспективными. Сколько бы серьезные планы освоения Солнечной системы на химических ракетах невозможны. В 1958 году США только-только запустили небольшой спутник и начали работать над запуском человека на орбиту в небольшой капсуле.

А главной задачей проекта «Орион» было создание космического корабля массой в 10000 тонн для полетов к планетам солнечной системы. Причем, в отличие от химических ракет, основная масса приходилась не на топливо, а на полезную нагрузку. Стартуя вертикально вверх, «Орион» ежесекундно подрывал заряды мощность в 1 килотонну.

Взлёт ядерного взрыволёта

С точки зрения современной экологии это ужасно, но в то время регулярно проводили испытания ядерных и термоядерных зарядов мощностью во многие мегатонны.

Марсианский "Орион"

Проект «Орион» кажется сошедшим со страниц научно-фантастического романа. Такой корабль мог бы достигать скорости в десятки км/с и переносить полторы сотни членов экипажа в удобных каютах и тысячи тонн полезной нагрузки от Земли к планетам Солнечной системы. Конструкторы корабля не боролись бы мучительно за каждый грамм веса конструкции. Такой подход сравним с подходом корабелов конструирующих линейные корабли.

Прошло полвека с начала космической эры, но такие характеристики по прежнему фантастичны и недостижимы ни для одного из современных аппаратов. Авторы «Ориона» всерьез строили планы полетов к Марсу в 1965 году и к Сатурну в 1970 году.

Стоимость проекта «Орион» авторы оценивали в несколько миллиардов долларов. Эта сумма не превышает стоимость проекта «Сатурн-Аполлон», но при значительно большей отдаче. Вместо спортивной высадки дюжины астронавтов — доставка на Луну сотен тонн грузов, полёты к Марсу и Юпитеру.

Космический корабль "Орион" оседлал ядерный взрыв

Были разные варианты проекта «Орион». Например, корабль для полёта на Юпитер был больше чем марсианский, так как полет туда и обратно занял бы больше двух лет. А марсианский «Орион» имел посадочный модуль. Был проект одноразового грузового корабля для доставки на Марс трёх тысяч тонн груза. По другому варианту, две ракеты «Сатурн-5» доставляли на орбиту части «Ориона» и он стартовал с орбиты не загрязняя атмосферу.

Были варианты военного применения «Ориона». Но они уже совсем безумные. Как вам боеголовка массой 10000 тонн и мощность 50 гигатонн? Это в тысячу раз мощнее знаменитой «Царь-бомбы». Необязательно её куда-то запускать. С равным успехом ее можно взорвать на месте. Эффект и в том и в другом случае будет самоубийственный.

На основании «Ориона» были даже созданы проекты звездолёта. Аппарат массой 500000 тонн должен был достичь скорости 10000 км/с.

Одновременно с «Орионом» были разработаны и другие проекты, использующие ядерные взрывы для полётов в космос.

Проект от фирмы «Мартин» был предназначен для вывода грузов на околоземную орбиту. В отличии от «Ориона» взрыв ядерного заряда происходил не за кормой космического корабля, а в камере заполненной водой. При этом происходило почти полное использование энергии ядерного взрыва, но скорость истечения вещества была ниже чем «Ориона», но в два раза больше чем у любого химического двигателя. Ракета массой полторы тысячи тонн, из которых 90 тонн полезная нагрузка, а 1000тонн вода, сначала с помощью химических двигателей поднималась на высоту в 150 километров и только там использовала ядерный двигатель.

Был проект «Гермес». Он походил на проект от фирмы «Мартин», но использовал не воду, а водород. Это обеспечивало в несколько раз большую скорость истечения.

А что же СССР? Разумеется, и СССР проводил исследования по этой теме. Отец американской водородной бомбы был участником проекта «Орион». И отец советской водородной бомбы, тоже предложил проект ядерного взрыволёта. В июле 1961 года Сахаров сообщил о нём на совещании ведущих атомщиков в Кремле.

Сахаров и Курчатов

Взрыволёт имел обычные жидкостные ракетные двигатели для взлёта, а в остальном принцип был тот же самый что и у «Ориона».

Схематический полёт взрыволёта Сахарова

ПК-3000 («Пилотируемый комплекс») массой 3000 тонн и ПК-5000 массой 5000 тонн выводили на орбиту 800 и 1300 тонн полезной нагрузки. Космодром для их старта должен быть построен в одном из отдаленных районов севера. Предполагалось, что взлёт будет происходить над малонаселёнными районами, а орбита далёкая от плоскости экватора позволит избежать попадания продуктов выброса в геомагнитную ловушку и появления искусственного радиоактивного пояса.

Любопытно, что в повести братьев Стругацких «Страна багровых туч» упоминается северный космодром, с которого стартует фотонный звездолёт. И стартует, оставляя после себя радиоактивные следы.

Вскоре военные пришли к выводу, что ракеты с атомными двигателями им не нужны. А к аппарату с ядерным импульсным двигателем имелось множество претензий с экологической точки зрения. Даже если такой двигатель запускать только на орбите, все равно часть радиоактивных изотопов неизбежно выпадет на Землю. К этому добавляется влияние на магнитосферу Земли. Да и электромагнитные импульсы от ядерных взрывов будут выводить из строя не только спутники, но и электронику на Земле.

А 5 августа 1963 года в Москве был подписан договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой. Это окончательно закрыло программы ядерных взрыволётов.

 
 

Комментарии (5)

  • 0 
    Честно, впервые слышу про такие корабли.
    Интересно, почему по ТВ я ни одной передачи не видел про взрыволёты?
     
    • +1 
      1.Космос нынче не в моде
      2.Все ядерные технологии досихпор жутко секретны. Даже у нас, ракетчиков, было всего пару абзацев в лекции на эту тему.
      Единственный хороший научно популярный источник, что я знаю - это цикл статей в популярной механике.
      Вообще в СССР добились больших успехов, но в серию не пошло из-за соглашения "о не распространения ядерных технологий в космос". Хотя на сегодня, эффективней(хотя и опасней) двигателя для межпланетных перелетов не предумали!
       
      • +1 
        http://www.kbkha.ru/?p=8&cat=11&prod=66#
        http://everythings.narod.ru/tech/russia_star_yard.htm
        http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/218/58.shtml
        Если чуть-чуть порытся то в нете материалов ещё как минимум на 2е статьи этой же тематики и уровня.
         
        • 0 
          Спасибо :) Как раз хотел еще написать про "обычные" ЯРД. И как раз хотел поискать инфу по отечественным гиперзвуковым двигателям.
           
  • 0 
    Т.е про прямоточные гиперзвуковые