В 1950-е годы, когда казалось, что впереди ядерная революция, СССР использовала ядерные взрывы вместо экскаваторов, а американцы пытались запустить уникальный проект пилотируемого ядерно-импульсного космического корабля «Орион». Такой «взрыволёт» планировалось использовать в целях изучения межзвёздных и межпланетных далей, однако запуск так и не состоялся. И вот почему.
Как работает взрыволёт «Орион»
Чтобы запускать космические корабли в далёкое межзвёздное пространство, учёные из США решили использовать наиболее мощную энергию, доступную на Земле ― энергию водородных бомб. Ядерно-импульсный двигатель был идеальным решением для того, чтобы поднять тяжёлый звездолёт в космос.
Принцип работы взрыволёта был сравнительно прост: из задней части космического корабля, в противоположном полёту направлении, выбрасывался ядерный заряд небольшой мощности и на расстоянии около 100 метров от корабля ― взрывался. Хвост корабля принимал на себя большую часть энергии расширяющейся плазмы и ударной волны. Чтобы задняя плита звездолёта не приходила в негодность от воздействия высоких температур и гама-излучения, её покрывали специальной графитовой смазкой, которую требовалось постоянно обновлять.
Корабль «Орион» создавался в рамках проекта компании General Atomics: идею предложили Корнелиус Эверетт и Станислав Улам в статье от 1955 года. Разработчик Тед Тейлор решил развивать проект дальше. В 1957 году он и физик англо-американец Фримен Дайсон начали разработку. Но в процессе исследований оказалось, что одного только ядерного взрыва для запуска звездолёта мало: нужна целая серия быстро следующих друг за другом взрывов: иначе корабль просто упадёт. Поэтому его и назвали взрыволётом.
Согласно расчётам, звездолётам классов Orion и Super Orion потребовалось бы минимум 800 ядерных бомб, имеющих размеры легкового автомобиля. Для вывода на орбиту, они должны были взрываться под кораблём с интервалом в секунду. Предполагаемая скорость, генерируемая атомными бомбами, должна была превышать скорость обычных ракет как минимум в два-три раза. Когда же «Орион» выйдет в космический вакуум, скорость сохранится на уровне импульса.
«Орион» и межзвездные полеты
По расчётам Фримена Дайсона, несколько мегатонн термоядерных зарядов дали бы возможность летать не только между планетами, но и достигать звёзд. В теории, корабль должен был достигать скорости 750–15000 км в секунду, а это до пяти процентов от скорости света.
В процессе разработки были придуманы две модификации космического корабля. В варианте Energy Limited Orion Starship, корабль имел вид конструкции с отражающей плитой диаметром почти в 20 км. Такие солидные габариты подразумевали, что плита должна успевать остыть в промежутках между взрывами без использования дополнительного охлаждения. Расчётный вес корабля составлял 40 млн тонн: из них до 30 млн тонн составляло топливо, то есть мегатонные заряды, ещё пять млн тонн был вес плиты, остальное ― сама конструкция и полезное содержимое.
Согласно расчётам, если мегатонный заряд за кормой подрывать каждые 100 секунд, корабль разогнался бы до 1000 км (0,33% скорости света) в час всего за сто лет, а, например, до Альфы Центавра (наиболее желанной и понятной цели) он долетел бы за 1300 лет. Имея большую вместимость, корабль стал бы «домом» для десятков поколений.
Вторая модификация называлась Momentum Limited Orion Starship. Данный корабль имел меньшие габариты, а защитная отражающая плита имела абляционное охлаждение: в промежутках между взрывами на неё распылялась графитовая смазка. За счёт использования тысяч тонн графита полезная нагрузка снижалась, однако корабль должен был получиться быстрее и намного легче.
Проблемы и недочёты проекта «Орион»
«Орион» разрабатывался в рамках космической гонки между США и СССР. Конечно же, власти обеих стран не жалели денег на самые масштабные и дорогостоящие проекты. Только вот вопрос сильного радиационного излучения, как оказалось, деньгами решить пока невозможно. Даже последствия взрыва всего одной ядерной бомбы являются сложнейшей задачей для инженеров. В проекте же космолёта речь шла о сотнях бомб, взрываемых на большой высоте.
Из-за радиации была и ещё одна серьёзная для пилотируемого корабля проблема: в условиях радиационного облучения, составляющего около 700 рад за каждый взрыв, экипаж работать не смог бы. Для сравнения: при единичном облучении в 500―1000 рад человек умирает максимум за пару месяцев от поражения клеток костного мозга. Это значит, что астронавты вряд ли даже дожили бы до выхода корабля на орбиту. Естественно, специалисты сразу стали думать о создании «чистой ядерной бомбы», которая не будет облучать всё и всех.
Однако дальше идеи работа пока не продвинулась. Кроме того, в 1963 году США и СССР подписали документ, запрещающий ядерные испытания. По факту, исследования в сфере наземных ядерных импульсных двигателей также были прекращены.
Испытания моделей «Ориона»
Но проект «Орион» всё-таки был не только «бумажным». Некоторые «живые» испытания, пускай и на небольших моделях, запускаемых при помощи химической взрывчатки, проведены были. Подобные модели носили названия hot rods и put-puts. Лишь одна из моделей смогла произвести успешный импульсный полёт длиной в 100 метров. Сейчас она размещена среди экспонатов коллекции Смитсоновского национального музея космоса и авиации.
Возобновление проекта «Орион»
Учёные мира до сих пор мечтают построить корабль, способный достичь дальних планет и звёзд. Проект «Орион» закрылся в 1965 году. Сегодня он вообще не рассматривается в качестве возможного направления создания подходящих двигателей для космических аппаратов.
В теории, самый перспективный вариант космического корабля путешествий между звёздами — это «фотонный звездолёт». Он «приводится в движение» путём аннигиляции материи и антиматерии, но способов управления такими субстанциями у человечества пока нет.
Поэтому ядерные «взрыволёты» типа «Орион» могли бы стать единственным доступным на данный момент способом отправки в дальний космос. Осталось лишь решить вопросы смертельной радиации: тогда проект «Орион» будет возрождён.
Если было интересно, подписывайтесь на мой Телеграм, чтобы не пропустить новые публикации, потому что Дзен часто не показывает их даже подписчикам, если только канал не закреплён в подписках. А ниже ещё несколько интересных статей: