Пользователь
261,7
рейтинг
8 июня 2014 в 19:02

На взрыволёте к Юпитеру


Ограниченность химических ракет была ясна ещё до начала регулярных космических пусков. Формула Циолковского прямо говорит, что на привычных нам двигателях можно слетать на Луну (стартуя на ракете тысячи в три тонн начальной массы и вернувшись в кораблике в несколько тонн), с огромным трудом долететь до Марса (с во много раз худшим соотношением начальной/конечной массы), но вот покорить Солнечную систему на химических ракетах нельзя. Поэтому уже в середине двадцатого века стали появляться альтернативные проекты, наиболее ярким из которых стал атомный взрыволёт (импульсная ракета). В этом посте мы поговорим о его конструкции, истории создания, перспективах в 21 веке, а ещё слетаем на нём к Юпитеру в Orbiter'е.

Орион


Идея проекта

Реакции расщепления атома и атомного синтеза дали человечеству источник огромной энергии. Поэтому логично, что первыми придумали использовать атомные бомбы для движения в космосе разработчики атомного оружия. Согласно документу Лос-Аламосской лаборатории, Станислав Улам, участник Манхеттенского проекта, со-изобретатель схемы водородной бомбы Теллера-Улама, предложил идею ядерного ракетного двигателя в 1946 году. Согласно первоначальной идее, с корабля сбрасывалась атомная бомба, которая подрывалась и испаряла диск, сбрасываемый после бомбы. В 50-х годах эту идею развили Тед Тейлор и Фриман Дайсон (сфера Дайсона — тоже его идея). Полученный проект выглядел следующим образом:



Кормовая плита получала удар плазмы от ядерного заряда, и импульс плазмы через два уровня амортизаторов передавался на корабль. В качестве маршевых зарядов использовались атомные устройства, создающие направленный взрыв:



Формованная оболочка из оксида бериллия и урана делала взрыв ядерного заряда направленным, и вольфрам превращался в сигарообразный пучок плазмы, который бил по толкателю кормовой плиты. Толкатель отходил в крайне переднее положение, а затем, под действием системы амортизации, возвращался в исходное положение. Цикл повторялся.



История проекта

Проект «Орион» начался в 1958 году. Это была полноценная инженерная проработка, хотя, конечно, удивляющая своими масштабами — разрабатываемые проекты имели массу от 880 тонн для околоземного корабля до 8 000 000 тонн для «продвинутого межпланетного». Были построены масштабные модели корабля, использующие обычную взрывчатку, для проверки устойчивости полёта.

Очень короткое видео одного испытания:


Рассекреченная хроника 1958 года, испытания различных макетов:


В 60-х годах у проекта начались проблемы. Во-первых, аппарат получался большим и очень дорогим. В поисках денег выяснилось, что «Орион» заинтересовал военных, но поэтому его пришлось сделать вооруженным кораблём. Президент Кеннеди, увидев макет атомного взрыволёта с атомными пушками, ракетами и прочим вооружением, пришёл в ужас, и шансы на финансирование резко упали. Во-вторых, 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 ядерных испытаний. В-третьих, испытания корабля затруднялись договором 1963 года о запрете ядерных испытаний в атмосфере, космосе и под водой. Тем не менее, плиту толкателя успели проверить на паре ядерных испытаний, и, в рамках единичных взрывов, расчеты подтверждались. В итоге, несмотря на то, что в какой-то момент проект «Орион» рассматривался как реальная альтернатива ракетам фон Брауна и лунной программе, в итоге «Орион» был закрыт в районе 1965 года.

Жизнь после закрытия

После закрытия проекта разработка переместилась в теоретическую плоскость. Атомно-импульсный привод обещал уникальные возможности, поэтому на его основе стали разрабатывать межзвездные корабли. Фриман Дайсон создал два проекта для исследования Альфы Центавра с пролётной траектории без торможения, один на сто тысяч тонн начальной массы (стомость 0,1 годового ВВП США, время полёта 133 года), другой на десять миллионов тонн (стоимость 1 годовой ВВП США, время полёта 1330 лет). Родственными «Ориону» являются проекты «Daedalus» и «Longshot», хотя они используют более сложные и ещё не освоенные двигатели. Также был придуман проект «Medusa», где вместо плиты толкателя использовался специальный парус-парашют. Несмотря на то, что к воплощению проектов никто не приступает и денег не дает, группы энтузиастов придумывают новые проекты. Например, в 2007 году вышла статья с описанием Mini-Mag Orion — небольшого «Ориона», в котором подрыв атомных зарядов осуществлялся магнитным полем.

Оценка проекта

Достоинства:
  1. «Орион» реализуем уже на уровне технологий сорокалетней давности.
  2. Уникальный двигатель, сочетающий большую тягу и большой удельный импульс. У химических ракет большая тяга, но маленький импульс, у ЭРД — большой импульс, но маленькая тяга.
  3. Возможность межзвездных путешествий. Ядерный «Орион» теоретически может разогнаться до 3%-5% скорости света, термоядерный — 8%-10%, на термоядерном приводе с аннигиляционным катализом — 10% и на аннигиляции «материя-антиматерия» — 50%-80%. Полёт к Альфе Центавра на 0,1 с займет 44 года и по 36 дней на разгон/торможение с ускорением 1 g.


Недостатки:
  1. Загрязнение Земли продуктами ядерных взрывов при старте с Земли и полёте в атмосфере.
  2. Наличие движущихся частей, это требует безусловной надежности второго амортизатора при условиях тысяч взрывов.
  3. Использование атомных зарядов — проблемы контроля и безопасности.
  4. Большой и дорогой. Замкнутый круг — пока нет серьезной необходимости выводить тысячи тонн на орбиту, никто не даст денег на разработку агрегата, который эти тысячи тонн способен вывести, и необходимость так и не появится.


Немного размышлений

В ближайшие десятилетия вряд ли человечество приступит к постройке межзвездных кораблей, если, конечно, не случится каких-нибудь счастливых изобретений. Поэтому говорить о наиболее применимой технологии для межзвездных полётов сложно. Тем не менее, на текущем технологическом уровне «Орион» смотрится весьма неплохо относительно других методов движения. Проектный удельный импульс взрыволёта, согласно документу NASA, находился в диапазоне 1800-6000 секунд, а на 1980-е годы с развитием технологии обещали УИ 10 -20 тысяч секунд. Что весьма любопытно, сходных показателей уже достигли электрореактивные двигатели (уже летали ЭРД с УИ 1600 с, перспективные ЭРД обещают до 20 000 с). Может быть, Солнечную систему покорит не брутальный атомный взрыволёт, а «культурный» ЭРД. Но без атомных устройств на кораблях не обойтись — только они могут обеспечить требуемые объемы энергии для освоения Солнечной системы.

Полёт


Если вам не интересно слетать к Юпитеру на взрыволёте, посмотрите вот это видео о полёте к Марсу, чтобы иметь представление о том, чем мы планируем заняться, и можете проматывать остаток поста:



Подготовка к полёту

Кроме самого Orbiter'a нам потребуется только один аддон — Orion 1.22. Также предполагается, что вы хотя бы читали мои посты по тегу Orbiter и имеете представление о терминологии.

Немного теории

В космической баллистике есть понятие «Гомановская траектория» (Hohmann transfer orbit). Это траектория наиболее экономичного передвижения между орбитами. Она состоит из двух импульсов, первый из которых дается в перицентре и поднимает апоцентр до нужной высоты, а второй дается в апоцентре и поднимает перицентр до нужной высоты. Если же мы хотим перейти на более низкую орбиту, то действия обратные. Первое — опускание перицентра, второе — опускание апоцентра. Вот картинка, иллюстрирующая идею:



Очевидно, что, если мы летим, например, к Юпитеру, он далеко не всегда окажется в противоположной старту точке орбиты к моменту нашего прибытия туда. Поэтому гомановская траектория возможна только в определенные временные отрезки — стартовые окна. Вне стартового окна полёт возможен, но он потребует бОльших затрат топлива и будет сложнее.

Также, планируя наш полёт к Юпитеру, мы исходим из того, что летим мы «на глазок», вручную, без серьезных баллистических расчетов или дополнительных МФД. Поэтому наш полёт будет весьма неэффективным с точки зрения затрат топлива, но интересным, и мы прилетим с отличной для полёта «на глазок» точностью.

План полёта

Наш полёт будет состоять из следующих этапов:
  1. Разгон с орбиты Земли.
  2. Коррекция траектории после покидания зоны гравитационного влияния Земли.
  3. Коррекция траектории — совмещение наклонений орбит (орбита Земли и орбита Юпитера имеют немного разное наклонение).
  4. При необходимости — коррекция траектории при подлёте к Юпитеру.
  5. Переход на орбиту вокруг Юпитера.


Этап 1. Разгон с орбиты Земли

Нам нужен сценарий «Orion 20m», в котором открыто стартовое окно к Юпитеру:


Русскую версию лаунчера можно взять здесь.

На первом этапе самым важным для нас является Transfer MFD. Переключим левый МФД в режим Transfer (Левый Shift — F1, Левый Shift — X). В качестве тела обращения выбираем Солнце (Левый Shift — R, выбрать Sun в меню). Выбираем режим старта с орбиты другого небесного тела (Левый Shift — S, выбрать Earth). MFD примет следующий вид:


Слева — оригинальный вид, справа — пояснение индикации.

Выберем в качестве цели Юпитер (Левый Shift — T, выбрать Jupiter в меню). Включим режим HTO (кнопка HTO на MFD), переместим точку старта чуть вперед от нашего местоположения (Левый Shift — </>) и установим расчетное приращение скорости до орбиты Юпитера клавишами Левый Shift — ±. Результат будет такой:



Небольшое несовпадение точки касания орбиты и положения Юпитера не страшно, мы его потом исправим.
Для разгона нам нужны два параметра:
Конечная скорость вычисляется как текущая орбитальная скорость OS + приращение скорости dV. Оба параметра подсвечены на скриншоте. Вычисляем: OS + dV = 7,558 k +8,839 k = 16, 397 k, т.е. 16,4 км/с. Учитывая, что мы будем отдаляться от Земли с каждой секундой, и наша скорость будет уменьшаться, лучше в качестве конечной скорости взять скорость на 1-2 км/с меньше, т.е. наша конечная скорость составит 15 км/с, потом поправим.
Направление вектора разгона. С точки зрения баллистики был бы нужен нулевой шаг — уменьшение наклонения орбиты или поправка на наклон орбиты при разгоне. К счастью, в сценарии наклонение начальной орбиты незначительное. Включаем режим автоподдержания положения по вектору орбитальной скорости (Prograde, [ ) Ждем, пока мы не окажемся на орбите на линии Солнце — Земля с наружной стороны (в тени), в этот момент короткая линия индикатора образует прямую с линией Солнце — Земля:



В этот момент стабилизируем корабль режимом KillRot (Num 5). Мы будем разгоняться на следующем витке. Двигатель «Ориона» очень мощный, поэтому начинаем разгон, когда до вектора орбитальной скорости будет 8-10 градусов:



Красиво:



По достижении требуемой скорости выключаем двигатель. На правом МФД видна гиперболическая орбита убегания.



Лететь нам далеко, так что вот эмбиент в дорогу:



Этап 2. Коррекция траектории после покидания зоны гравитационного влияния Земли

Ускорением времени проматываем полёт то тех пор, пока влияние Земли (G внизу правого МФД) не окажется меньше 0,05. Переключаем левый МФД в режим отслеживания нас, а не Земли (Левый Shift — S, By name, ввести имя корабля Lewis).



Упс, мы слишком разогнались. Значит, во-первых, надо затормозить.



Следующая проблема — несмотря на наши старания, Юпитер окажется позади нас, когда мы окажемся на его орбите. Поэтому нам надо сместить орбиту по часовой стрелке. Для этого мы занимаем положение под углом 90 градусов к вектору орбитальной скорости, вручную, автопилота такого нет.



Занимаем требуемое положение и включаем двигатель. Корабль на курсе 90 градусов надо удерживать вручную, к счастью, это не сложно. С точки зрения баллистики такой маневр — варварство, но, тем не менее, он работает:


Переключаем правый МФД в режим совмещения наклонений орбит (Правый Shift — F1, правый Shift — A), выбираем целью Юпитер (Правый Shift — T, Jupiter выбрать в меню).



Следующий узел у нас нисходящий (Descending Node), поэтому коррекция должна быть «вверх» от плоскости полёта. Подсказки игнорируем, проматываем время до нисходящего узла.

Этап 3. Коррекция траектории — совмещение наклонений орбит.




Оказывается, Земля нас ещё чуть-чуть затормозила. Поэтому, кроме совмещения орбит, выполним ещё и коррекцию траектории. Подсказка: у корабля очень мощные двигатели ориентации, небольшие смещения можно давать ими в линейном режиме.



Грубая коррекция проведена. Проведем здесь же точную коррекцию. Переключим правый МФД в режим Sync Orbit (Правый Shift — F1, правый Shift — Y, выбрать цель правый Shift — T, выбрать Jupiter) и, вспоминая пост о стыковке, маневрируя, уменьшаем параметр DTmin до значения близкого к нулю.



Как-то так. Значение будет колебаться, это нормально. Теперь уже включаем ускорение до подлёта к Юпитеру и долго ждём.

Этап 4. Коррекция траектории при подлёте к Юпитеру.

Мы провели хорошую коррекцию, поэтому этот этап не нужен. Но если у вас DTmin выросло больше миллиона, или появились другие признаки необходимости коррекции, можете её провести на подлёте к Юпитеру. Но не стремитесь свести DTmin совсем к нулю, иначе надо будет уклоняться от Юпитера, чтобы выйти на орбиту, а не врезаться в него.

Этап 5.Переход на орбиту вокруг Юпитера.

Подлетая к Юпитеру, переведем левый МФД в режим Orbit (Левый Shift — F1, левый Shift — O, выберем тело обращения левый Shift — R, Jupiter). Проверим, что мы пролетим мимо, а не врежемся в планету. В Orbiter'e Юпитер очень красивый, показан эффект вращающейся атмосферы. Дождемся перицентра, развернем корабль против вектора орбитальной скорости и начнём тормозить.



Всё, мы прилетели!



Заключение


Русскоязычный мануал.
Для навигации: посты по тегу «Orbiter».
Филипп Терехов @lozga
карма
543,7
рейтинг 261,7
Пользователь
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (161)

  • +4
    Спасибо за интересный материал! Пошел устанавливать Orbiter на Федору…
  • 0
    Очень интересно. Можно было дополнить о химических ЯРД, решавших проблему использования окислителя (на который обычно и приходится бОльшая часть массы топлива для ЖРД). Хотя можно написать об этом в другом посте, так же с примером в орбитере.
    • 0
      У ЯРД удельный импульс низкий, насколько я знаю, поэтому у них перспектив нет. Если наберу интересной информации, напишу.
      • 0
        Были серьезные наработки по химическим ЯРД — NERVA (НАСА) и рд 0410 (СССР). Которые планировалось использовать для межпланетных полетов. Работы по ним ведутся до сих пор (особенно на основе успешного проекта NERVA). Еще можно упомянуть о электроимпульсном ядерном реакторе, где импульсные движки подпитываются электричеством от ядерных реакторов (для полетов к планетам гигантам).
        СССР использовал такие установки на нескольких десятках спутников (правда очень слабые).
        • +2
          Про старые разработки я в курсе, спаибо. Вот про то, что сейчас по этому пути идут, не слышал. Вы бы не могли бы поделиться источниками? ЕМНИМС у NERVA и РД-0410 УИ как у современных ЭРД, овчинка выделки не стоит.
  • –3
    Есть с этим некоторая проблема, один такой полёт сделает орбиту земли необитаемой и не пригодной для использования ещё очень много лет, из-за имеющейся группировки спутников.
    • +5
      Не думаю. Там достаточно небольшие заряды. Главный поражающий фактор ядерного взрыва в космосе — электромагнитный импульс, для взрыва 1 Мт он уже на 160 км выводит из строя электронику временно. А для «Ориона» предлагались заряды меньше половины килотонны, т.е. в 2000 раз слабее.
      • +1
        Спасибо, не часто попадаются столь подробные статьи на вики.
    • +2
      Поэтому собирать корабль надо в космосе, и желательно не на НОО.
      • 0
        Собрать, я думаю, можно и на НОО (если это будет выгоднее), после чего поднять орбиту обычными способами до «безопасной» высоты и оттуда уже стартовать, отделив этот обычный разгонный блок и уведя его на орбиту захоронения.
        Впрочем, как уже сказали выше, для слабых зарядов даже этого не потребуется.
        • 0
          Да, конечно, я имел в виду старт, а не саму сборку.
  • 0
    Какое КПД такого двигателя? И да, есть еще проблема аварии при взлете: что делать, если весь заряд сгорит в атмосфере?
    • 0
      КПД двигателя — это, вы наверное удельных импульс имели в виду? УИ в посте есть. Или вам интересно соотношение между выделением энергии при подрыве заряда и полезная энергия, переданная на ускорение аппарата? Атомные бомбы сами по себе не взрываются, при аварии будет относительно небольшое заражение местности. Но неприятно, да.
      • +7
        У людей вечно фобия на все атомное. Их волнует загрязнение от бомбы в пару килотонн, но никого не беспокоит что летали и летают ракеты с сотнями тонн крайне токсичного топлива. C2H8N2 на котором летает Протон, убивает человека и при очень слабых концентрациях. Если и не убьет, то высока вероятность что человек умрет не естественной смертью.
        • +9
          Гептил хорошо горит, а остатки можно обработать хим.реагентами и всё. А распылённые радиоактивные материалы могут убить территорию на века и тысячелетия.
      • 0
        Соотношение, разумеется.
        Бомба сама по себе состоит из радиоктивных материалов. Хорошо, если авария произойдет невысоко и они кусками упадут на землю. А если они успеют сгореть и такое облако ветром разнесет?

        Знакомый занимается/ался плазменными двигателями. Подробностей не знаю, но, говорит, удобен при полетах уже после вывода на орбиту, т.к. мощность небольшая.
        • 0
          Это вопрос достаточно сложный. Попробуйте посмотреть эффективность выделения энергии в атомных бомбах. Что же касается Ориона, то, во-первых, нынешние заряды стали эффективнее чем были тогда, во-вторых, эффективность самого заряда можно поднять, применив новые технологии работы с материалами. Плюс, без испытаний можно сказать только теоретический подсчет. Так что, боюсь, цифру я вам назвать не смогу.

          Да, обилие делящихся материалов — это очень неприятно при катастрофе. С другой стороны, корпус, рассчитанный на такие ускорения, достаточно прочный, вряд ли он при катастрофе будет совсем разрушен.

          ЭРД в атмосфере не работают, только в вакууме.
      • 0
        Думаю тут имеется в виду тот факт что между выделяемой энергией при взрыве, и микроскопической ее долей, воздействующей на щит.
        Тут впору искать материалы для щита, способные выдержать взрыв внутри сферы, или хотя бы полусферы, если этот щит будет таковым.
        • 0
          Поддерживаю, мне видится ситуация что без подобной конструкции КПД двигателя будет на уровне нескольких процентов, а то и долей.
  • +5
    В KSP, кстати, тоже такое есть.

    • +2
      Это ожидаемо, там тоже добра всякого навалом. Хотя ценность меньше — в KSP есть отличные ядерные двигатели, с которыми не проблема смотаться к местному Плутону. В Orbiter обычно надо бесконечное топливо включать.
      • +1
        Кстати, в ядерных двигателях рабочим веществом может быть даже вода, что очень хорошо, например, долететь до Европы, кометы какой-нибудь, перезаправить баки и лететь дальше.
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +2
      Делается расчет на то, что двухэтапная амортизация будет более менее нормально переводить импульсы в постоянное ускорение.
    • –13
      Плохо будут чувствовать. Единственное спасение — он никогда не будет создан :)
      • +4
        Комментарий ваш весьма обиден.
        • –7
          наш космический корабль — Земля
          если его не сберечь — другие корабли уже не помогут и не понадобятся
          • 0
            Ваш — может быть. Мой — нет.
            • –1
              Где вы? Признавайтесь!
              • +3
                Пока там же, где и вы. Но оставаться на том же месте не планирую.
                • +4
                  Как это принято в таких случаях говорить…

                  У меня для вас плохие новости =)
                  • +2
                    Выкладывайте.
                    • –1
                      Не минусуйте, а расскажите ваши плохие новости. Я слушаю.
                      • 0
                        Я вам минуса не ставил, если бы вы обратили внимание, у меня даже возможности такой нет. Полагаю вам их поставили за нежелание проявить чувство юмора.
  • +4
    Термоядерный двигатель: habrahabr.ru/post/176271/ тоже неплох, при этом его даже пытаются построить.
    • 0
      Видится мне, что он гораздо лучше, ибо топлива для него во вселенной просто навалом.
  • 0
    Вся надежда на какого-нибудь И́лона Маска с кучей денег и детской мечтой.
    • +4
      Вся надежда на открытие на каком/нибудь спутнике Юпитера неисчерпаемых запасов редких элементов необходимых в производстве, но являющихся дефицитом на нашей планете.
      • +1
        Это да. Прямая материальная заинтересованность — хороший стимул :)
      • –4
        Слушайте, ну вы скажете тоже. Откуда на каком-нибудь спутнике Юпитера БАКСЫ?!
        • 0
          говорят, углеводородов как раз полно :-) Как раз на спутниках Юпитера.
          • 0
            Вот только сильно выгоднее будет металлические астероиды в одноименном поясе отлавливать, чем метан оттуда возить.
          • 0
            Я, в общем, имел в виду немного другое. Скорее то, что человечество настолько обленилось, что какие там взрыволеты — из дома не выйдет, если готовую конфетку не дать. И в первую очередь это касается даже не тех, кто готов, выходит и делает, а тех, кто немного выше. Потому что банально иногда возникает ощущение, что там, наверху разговоры идут в стиле: вон, там чувак клевую штуку сделал — весь мир можно осчастливить, надо только дать разрешение на производство, а так все готов — ок, дадим. Сколько он нам за разрешение отстегнет?

            И еще очень интересно, почему в Союзе такую штуку не запустили. С одной стороны, понятно, мы тогда были сильно увлечены использованием этого самого мирного атома, чтобы по-быстрому наделать каналов и всяких подземных хранилищ в Сибири. С другой же стороны, если рассматривать проект, то, по идее, разве что Советы были настолько безбашенными, чтобы взять и запустить атомный космолет.

            Хотя, конечно, непонятно, как бы тогда все повернулось.
            • 0
              Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой (также известен как Московский договор) был подписан 5 августа 1963 года в Москве.
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          • +1
            Кстати, жалко наши официальные локализаторы Аватара не додумались до такого перевода названия минерала! Шикарно было бы.
  • +1
    Вовсе не нужно стартовать с Земли. Корабли таких размеров лучше собирать сразу на орбите или на Луне. Она вообще была бы идеальным космопортом дальнего следования из-за низкой гравитации.
    • 0
      В чём преимущество Луны по сравнению просто с орбитой?
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • –9
    А если эта ракета бахнет на стартовой площадке? Бахнет не ядерный заряд, а как обычно разгонный блок. А вслед за ним, конечно, бахнет и весь боезаряд ракеты. Или например эта херь таки взлетит, но рухнет нечаянно на территории вероятного противника и тоже нечаянно ударившись об землю нечаянно бахнет? Давайте уж лучше на керосине пока, ну его нах с земли так стартовать.
    • +7
      Какие глупые конструкторы, об этом как раз и не подумали. Ну всё, проект можно считать несостоявшемся.
      • 0
        Конструкторы может и не глупые, даже которые АЭС проектируют. Но человеческий фактор есть всегда.
        • +6
          Тогда точно ничего не надо делать, ну их нах, этих людей с их факторами
    • +5
      Атомные бомбы от удара не взрываются.
      • –6
        Насколько я помню, суть атомной бомбы — соединить вместе два куска урана, чтобы превысилась критическая масса. Это, пожалуй, можно сделать нечаянно ударом. Это у термоядерной бомбы всё многократно сложнее, и они от удара не взрываются. :)
        • +14
          Это, пожалуй, можно сделать нечаянно ударом
          — Нет, нереально. Нужно очень ровно и плотно обжать, иначе будет «физзл» — небольшой пшик и смертельная доза тому, кто в этот момент сидит прямо на бомбе, но не более того.
        • +3
          Критическая масса — не единственное условие реакции, существуют на выбор еще воздействия — давление, температура, наведенное извне излучение… последним активно и пользуются.
          Так что взрыв на практике никак не сможет инициировать самоподрыв зарядов.
        • +5
          Это вы вычитали из книжки «Атомная бомба для самых маленьких»?
          В существующих атомных бомбах нет никаких «кусков», там взрывное обжатие путем управляемого взрыва взывчатого вещества сложной формы.
          Эта конструкция не взрывается от удара, вернее даже если и взорвется, то это не приведет к атомному взрыву. Несколько случаев с падением реальных атомных бомб в результате аварийного сброса и авиакатастроф тому подтверждение.
        • +3
          2 куска урана это в урановых бомбах. Такие сейчас не используются. Кстати, просто так совместить их — невозможно, куски выстреливают друг в друга. Совмещение должно быть максимально быстрым, в противном случае, куски нагреются и поплавят держатели, но взрыва не получится.
          А другие авторы вам описали принцип подрыва плутониевой бомбы.
        • +2
          Если Вы возьмёте два куска урана (в сумме больше критической массы) и попытаетесь их приблизить друг к другу, то они сначала начнут резко плавиться, а потом испаряться. Никакого бабаха не будет. Самое сложное в атомной бомбе — это как раз сделать так, чтобы Можно было соединить куски до их испарения, чтобы выход энергии был как можно «мгновеннее». Почитайте литературу сначала.
        • +1
          0 шансов. alex---1967.narod.ru/termo_nuklear_bomb_on_kuhne.html
          Кроме того урановые бомбы — экзотика.
    • +7
      Вы наверное, не знаете как устроен ядерный заряд, потому что у Вас такие вопросы. Совсем не знаете. Он делается в виде э-э мячика — сфера диаметром миллиметров 200, с толщиной стенок миллиметра 2 из плутония. Плутоний не чистый, а с мизерной добавкой чего-то типа галлия — получившийся сплав делает более лёгким получение фазы высокой плотности для плутония. Т.е. этот сплав при сильном сжатии — хорошо сжимается и его плотность резко растёт. Чем выше плотность, тем меньше критическая масса. Вокруг мячика располагается сфера из взрывчатки. Она сделана из специфической взрывчатки и состоит где-то из семи сегментов. (Это уж как кто делает) Ведь их необходимо подорвать в строго одинаковое время — скорость детонации взрывчатки хотя и измеряется километрами в секунду недостаточна для одновременного подрыва всей сферы, так что её детонируют с разных точек, причём одновременность достигается расчётной длиной проводов электродетонаторов. При запуске взрывателя сначала подаётся ток в катушку, катушка подрывается кольцевым зарядом, при резком сжатии ток в ней резко растёт, этот ужасный ток по испаряющимся проводам поступает в генератор пучка электронов -очень мощного -токи большие, пучок электронов вышибает пучок нейтронов, которые должны поспеть как раз в тот момент, когда сфера сминаемая взрывом и разогнанная до скоростей десятки километров в секунду, схлопнется в центре. При этом там возникнет огромное давление и сильное сжатие. Нейтроны попав в этот шарик, начнут делиться и размножаться. Времени удержания силами инерции вполне хватает на всё — процесс быстрый, он идёт целиком на мгновенных нейтронах. Так что даже нарушение теплового режима бомбы(перегрев на 20 градусов) приведёт к резкому падению эффективности — стабильность плотной фазы плутония нарушится, уйдут параметры взрывчатки. А небольшая деформация хотя бы одного из сегментов взрывчатки или плутониевой сферы или проводников подводящих импульсы приведет к простому разбрызгиванию плутония. Так что вряд ли взорвётся, но запачкать -запачкать плутонием может серьёзно, а плутоний не только альфа-радиоактивен, он ещё и на редкость ядовит.
  • +1
    Большое спасибо автору за прекрасную статью, а особенно за инструкцию к orbiter.
    Что интересно, я читал про то что Кубрик в своей Одиссеи 2001 планировал отправить людей к Юпитеру именно на корабле с двигателем такого типа. Но почему то кто то им строго запретил упоминать в фильме «ядерную энергию».
    • 0
      Английская Википедия пишет, что Кубрику после «доктора Стрейнджлава» разонравились атомные технологии.
  • 0
    А каким образом планировалось осуществлять торможение? Возможно, я был невнимателен, но, по-моему, в статье об этом не говорится.
    • 0
      При подлёте к гигантам просто использовать гравитационные манёвры, для целей меньше или близким по массе к Земле — тормозить половину пути так же как и разгонялись.
    • 0
      Развернуться и тормозить. В пределах Солнечной системы с топливом проблем нет. Другое дело, если мы летим к Альфе Центавра — там торможение означает в два раза меньшую полётную скорость. Т.е. либо изучаем систему Альфы Центавра с пролётной траектории — один раз пролетели мимо и данные на Землю передали, либо летим в два раза медленнее. В принципе, тормозить можно другими методами, магнитным парусом Зубрина, например.
  • +2
    За эмбиент отдельное спасибо!
  • +4
    Интересно, каким образом они собирались в вакууме импульс от бомбы получать (в вакууме ядерный взрыв представляет из себя гамма-вспышку), как бороться с гамма-лучами от взрывов (оно же интересно в плане межпланетных перелётов)?
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      • +2
        Атомная бомба так работает, по сути, как гамма-лампочка. Поражающие факторамы формирует не материалы бомбы, а гамма-лучи, которые в атмосфере или земле вызывают разогрев в-ва в радиусе огненной сферы, которая затем уже разлетается. В космосе лучам разогревать нечего, поэтому действие взрыва — совсем другое. Т.е. в данном случае, должно быть так, что большая часть лучей улетает без какой-либо пользы, а часть — вызывает разогрев материалов космического корабля (разогрев зависит от дистанции до взрыва и его мощности).
        • +1
          Ну не только как гамма-лампочка. При делении атома плутония, ядро распадается на два неравных куска, несколько нейтронов и энергию — да, гамма-кван. Но ядра и нейтроны при делении обладают очень приличной энергией. Это раз. Во-вторых, на изображённом на картинке двигателе видно рабочее тело в виде вольфрамового диска. Пучок гамма-квантов попадая в него вызывает его мгновенное испарение, причём, как я понимаю, из-за поглощения вольфрамом гамм- лучей, слой обращённый к взрыву будет отлетать быстрее, в итоге большая часть вольфрама будет отброшена с ускорением, в направлении противоположном движению.
          • 0
            Так по идее, тогда вольфрам быстро закончится — как же собирались тогда аж к Альфа Центавра лететь?
          • 0
            Непонятен выбор вольфрама с этой целью. Обычно наоборот стараются подобрать материалы так, чтобы в выхлопе участвовали молекулы с минимальной молекулярной массой (по возможности). У вольфрама наивысшая температура плавления среди металлов, но у графита она ещё выше, он легче и дешевле.
    • +6
      > каким образом они собирались в вакууме импульс от бомбы получать

      Насколько я понимаю, с помощью вон того куска вольфрама.
    • +1
      В разделе «идея проекта» написано, и схема заряда есть, прочитайте внимательней.
  • +2
    А мне больше всего понравилось использование XP.
    • 0
      «Не сломалось — не чини» :)
  • 0
    Энергия взрыва довольно глупо расходуется, имхо. По идее в вакууме взрыв распространяется во все стороны. То есть нас будет толкать примерно 1/6 от всей энергии взрыва. Может есть вариант сделать что-то вроде дюз, чтобы направить и оставшуюся энергию взрыва так, как нам удобно?
    • 0
      Вот тоже что-то смутило. Почему не сделать «чашку», как на проектах фотонных ракет? Может, прочность не позволит, разнесет? Энергия ведь немаленькая должна быть по идее.
      • 0
        Бомба все равно взрывается не прямо под щитом.
        • 0
          Считать такое не умею, но подозреваю, что засада тут либо в прочности, либо в выходе на орбиту с толстым тяжелым щитом неаэродинамической формы. Они же вариант строительства в космосе не рассматривали, как я понимаю.

          И вряд ли бы такие люди стали впустую тратить уйму энергии (тут же КПД никаким выходит даже на мой гуманитарный взгляд).
      • +1
        Взрыв направленный. Почитайте труды Сахарова, те которые секретные. Я не читал, но в общем, кажется, знаю — гамма-кванты нагреют кусок вольфрама, он станет испаряться. Из-за того что гамма — кванты идут с одной стороны, нагрев диска будет неоднороден. Со стороны взрыва — сильнее, с обратной — слабее.(вольфрам хорошо поглощаетгамма-кванты) Значит большая реактивная сила будет направлена в сторону взрыва, а выбрасываемое вещество полетит в направлении противоположном движению. Всё ОК.
    • 0
      > Формованная оболочка из оксида бериллия и урана делала взрыв ядерного заряда направленным
    • 0
      В «Орионе» используется направленный ядерный заряд, и импульс передает поток плазмы от испарившегося вольфрама в верхней части. А вбок и в стороны ядерный заряд окружает замедлитель — бериллий и уран, чтобы взрыв максимально ушёл вверх.
      • 0
        А электромагнитный импульс? Не станет ли он глушить бортовую электронику?
        • 0
          Бортовую электронику можно поместить в клетку Фарадея, а управление сбросом сделать на механике или электромеханике.
          • 0
            И еще, я правильно понимаю, что вольфрам служит рабочим телом и эти диски, как-бы «патроны» — на каждый взрыв — новый диск? Тогда, получается, что дальность полета в конечном счете зависит от количества вольфрама на борту, плюс количество ядерных устройств?
            • 0
              Нет, диск здоровый. Менять их в полете, конечно, нереально.
            • 0
              Да.
              Диск на ядерной бомбе — это не плита толкателя.
              • 0
                Хм… думается, что столько вольфрама, не говоря уже за остальной звездолет, инвесторы зажмут.
  • +2
    Даешь, Варп двигатель.
    • 0
      А как там инетерресно тот самые тип, которые хотел варп двигатель испытать? Тут где-то про него ещё статья на хабре была
    • +1
      Да, жаль, что пока его неоткуда взять.
      • 0
        Как же «неоткуда», эксперименты уже проводятся. Жаль, пока что о результатах не слышно…
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          • 0
            Изначально считалось, что энергии нужно примерно столько же, сколько может выделится при аннигиляции объекта массой сравнимого с Юпитером, но...
            Группа исследователей из НАСА выдвинула гипотезу, что их открытие теоретически могло бы уменьшить энергетические требования для макроскопического космического корабля, движущегося со скоростью, превышающей скорость света в десять раз.
            По последним прикидкам (статья 2012 года) нужен всего лишь 1600-фунтовый (~725кг) объект.

            Насколько я понимаю, эксперименты как раз и нужны, чтобы «тупо проверить» справедливость их предположений.
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
              • +1
                Тем не менее, это уже хоть как-то сравнимо с современными возможностями (в отличие от аннигиляции Юпитера).
                Скрытый текст
                image
            • 0
              Это разве не через предварительно открытый тоннель надо 725кг? Т. е. сначала всё равно надо аннигилировать Юпитер, а последующие прыжки будут дешевле?
              • +1
                Насколько я понимаю, у этой штуки нет никаких «тоннелей». Она в рантайме искажает пространство вокруг корабля.
        • 0
          Эксперименты — это хорошо, но это пока самое начало на уровне фундаментальной науки. До макетов и летающих моделей очень далеко, и не факт, что они вообще окажутся возможными.
          • 0
            Тем не менее, это сильно лучше, чем «вообще не представляем, как это могло бы быть возможным». Уже какие-то шансы есть…
          • +1
            А не по стопам Резерфода идёте, уважаемый? Тот помнится сказал за 8 лет до Хиросимы, что использование атомной энергии, если и возможно, то в отдалённые времена. Если мы не понимаем физиков, это ещё не значит, что они ошибаются.
            • 0
              Тогда ждать 2063 года.
        • 0
          Наверное, потому не слышно, что они туда «варпнулись», а оттуда никак.
  • +4
    Странно, что никто еще не упомянул великолепную (премия «Локус», номинации на премии «Хьюго» и «Кемпбелл») книгу Нила Стивенсона "Анафем", в которой подобному кораблю отведена важная роль в сюжете.

    Обложка

    • +3
      Зашел сюда за этим комментарием.
    • +3
      Да, книга хороша, как и весь Стивенсон. Читаю REAMDE сейчас, наконец-то перевели.
    • 0
      Спасибо за напоминание, надо будет почитать. Кстати, если верить Вики Ларри Нивен в «Footfall» тоже «Орионы» изобразил.
    • 0
      И про Стругацких не увидел, у них также много интересной техники встречается, в том числе и звездолёты на взрывной тяге :)
  • 0
    Проблема разгона была бы решена, если возможно построить некую конструкцию пистолета в космосе. Тогда взрыв нужен был бы в разы меньше.
    • 0
      Тогда уж батарею лазеров на орбите Меркурия.
  • –2
    Формула Циолковского прямо говорит, что на привычных нам двигателях можно слетать на Луну (стартуя на ракете тысячи в три тонн начальной массы и вернувшись в кораблике в несколько тонн), с огромным трудом долететь до Марса (с во много раз худшим соотношением начальной/конечной массы), но вот покорить Солнечную систему на химических ракетах нельзя. Поэтому уже в середине двадцатого века стали появляться альтернативные проекты, наиболее ярким из которых стал атомный взрыволёт (импульсная ракета)

    Дальше не читал.
    Во-первых, кто-нибудь, расскажите мне, как из формулы Циолковского следует написанное выше.
    Во-вторыз, а каким же образом Пионер покинул Солнечную систему, если этого на химических ракетах сделать нельзя?
    Во-третьих, сюрприз-сюрприз, любая ракета, которая движется на реактивной тяге за счет выбрасывания массы — подчиняется закону Циолковского! Для «атомного взрыволёта» он точно также актуален, атомный двигатель просто позволяет достичь большей тяги, выбрасывая тяжелый парообразный вольфрам, а не легкие продукты горения топлива.
    Единственный метод передвижения, для которого формула Циолковского неактуальна — это солнечные паруса (которые работают, отражая свет, а не сбрасывая собственную массу.)
    • +1
      Теоретически я могу изменить продолжительность земного дня раскручивая юлу на северном полюсе. Практически я скорее всего даже до полюса не доберусь.

      В приведенной вами цитате идет одновременно отсылка к закону Циолковского и к использованию химических двигателей. И утверждается, что с тем УИ, который способны развивать химические двигатели, исходя из закона Циолковского, чтобы послать, а потом затормозить достаточно большой аппарат, понадобится настолько большая ракета, что её будет технически невозможно создать.
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      • 0
        Ну так и надо писать, что удельный импульс существующих химических двигателей таков, что… а вот у взрыволета таков, что ..." А их приведённой формулировки складывается ощущение, будто бы взрыволёт не подчиняется закону Циолковского.
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          • 0
            А уточните, пожалуйста, где конкретно говорится о том, что химические двигатели упёрлись в теоретический предел. Кстати, какой он — предел удельного импульса для химических двигателей?
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
              • 0
                И где же этот самый теоретический предел для химического топлива, я так и не понял? Откуда следует, что не существует более мощного, чем водород-фтор, топлива?
                • +1
                  > Откуда следует, что не существует более мощного, чем водород-фтор, топлива?

                  Подозреваю, что из курса химии.
                  • +1
                    Не припоминаю.
                    • 0
                      Опять же, подозреваю, что дело в том, что тут максимальное выделение энергии при минимальной массе компонентов.
                      • 0
                        Допустим. Откуда же следует существование какого-то теоретического предела на эту величину?
                        • +1
                          Подозреваю, что логика такая — фтор — самый сильный и самый лёгкий окислитель. Водород — самый легкий элемент. В сторону водорода копать уже некуда, он и так первый. Остается окислитель. Есть ли еще более легкий окислитель, при реакции с которым выделяется столько же или больше энергии?
                          • –1
                            Понятия не имею.
                            • +1
                              Это действительно следует из закономерностей атомного строения двух элементов: фтор, как самый энергичный окислитель и водород — он не самый активный восстановитель, но он зато самый лёгкий. Причём легче радикально. Есть как бы более активные окислители, но их молекулярный вес чудовищно больше -штуки на основе платины, так что при перерасчёте на килограмм энергии выйдут копейки.
                              Есть ещё теоретические замороженные радикалы, гидрино Миллса, радиоизотопы и прочие измышления, но кажется, термоядерный синтез — надёжнее всего этого.
                              • 0
                                > гидрино Миллса

                                Кстати, а есть ли какая достоверная инфа по этому вопросу?
                                Вроде как говорят, что работает (причем достаточно разные и достаточно серьезные, как я понимаю, люди), но революции в энергетике что-то не видно.
                                • 0
                                  Смотрите www.blacklightpower.com/whats-new/ Что интересно — в этом году он развил бешеную активность. Раньше главная проблема была в том, что не давали патента, потому что современная физика не признаёт им предложенное объяснение эффекта, а мужчина от своих денег отказываться не хочет. Я показывал его книгу другу крутому физику — он сказал — даже если это не верно, то это гениально. По-моему именно так сказал. Так что ничего не отменяется.
                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                  • –2
                    Таааак, выходит, теоретический предел даже для известных видов химического топлива (а) пока не достигнут и близко, (б) таки позволяет летать дальше Марса?
                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                      • –2
                        Мечтать можно о чем угодно — я всего лишь о том, что в тексте поста фактическая ошибка.
                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +2
      Хорошо, уточню мысль:
      Формула Циолковского прямо говорит, что на привычных нам двигателях [химических, с относительно небольшим удельным импульсом, который используется в формуле Циолковского] можно слетать [имеется в виду пилотируемый полёт] на Луну (стартуя на ракете тысячи в три тонн начальной массы и вернувшись в кораблике в несколько тонн), с огромным трудом долететь до Марса [тоже с экипажем] (с во много раз худшим соотношением начальной/конечной массы), но вот покорить [покорить здесь значит полноценно освоить с городом на Марсе и базами на спутниках Юпитера и Сатурна] Солнечную систему на химических ракетах нельзя [потому что значения УИ для химического двигателя означают полезную нагрузку в несколько процентов от начальной массы ракеты даже для вывода на орбиту]. Поэтому уже в середине двадцатого века стали появляться альтернативные [альтернативные химическим двигателям, а не формуле Циолковского] проекты, наиболее ярким из которых стал атомный взрыволёт (импульсная ракета)
      • 0
        Не находите, что уточнения сильно меняют смысл сказанного?
        • 0
          Нет, не нахожу. Вы, похоже, смотрите под каким-то другим углом, и подразумеваемое курсивом вам не очевидно.
    • 0
      Во-вторыз, а каким же образом Пионер покинул Солнечную систему, если этого на химических ракетах сделать нельзя?

      А что, Пионер может как-то вернуться обратно сам? Да еще и с экипажем?
      • 0
        Может я и ошибаюсь, но разве пионер не гравитационными маневрами вылетел из солнечной системы? Да и масса его вряд ли позволит поддерживать жизнедеятельность хотя бы одного человека.
  • 0
    Напомнило «Elite» :)
    • 0
      В третьей Элите физика попроще была, но всё-таки была, в отличие от сонма симуляторов. Сейчас её тепло вспоминаю.
      • 0
        Я, на самом деле, не удивлюсь, если на реальном первом межзвёздном корабле будут всё такие же зелёные интерфейсы. Потому что физикам как-то не до новшеств UI, им удобнее классика. Ну и у вас не хватает кнопки «запустить миссиль». :)

        А статья хорошая, приятно было и читать и смотреть.
  • +2
    А что за «пасхалка» на «красивой» картинке?
    • +1
      А я уж было подумал, что её так никто и не заметит :) Это доктор Стрейнджлав из одноименного фильма. Мне кажется, он — хорошая ассоциация с «Орионом» — «как я перестал бояться и полюбил бомбу (для атомного взрыволёта)».
      • 0
        Вы его недостаточно хорошо замаскировали. Очки и рот просто бросаются в глаза :)
        • 0
          Надо было сохранить узнаваемость. Да и совсем незаметная пасхалка — не интересно. Плюс, мониторы у всех разные, кому-то не видно.
          • 0
            То ли я не там смотрю, то ли просто невнимателен — Стрейнджлава не вижу. :-(
            • 0
              Выкрутите контрастность побольше. Лицо прямо по центру, на Солнце, рот в районе «Ориона», очки повыше. Их очень хорошо видно :)
  • +1
    Есть еще хорошая видяшка по теме. Для терпеливіх и знающих английский.

  • 0
    но вот покорить Солнечную систему на химических ракетах нельзя


    Спасибо за эту провокационную фразу — итогом стало два часа увлекательного чтения про Пионеры, Вояджеры, Кассини и, особенно, про гравитационные манёвры :)
    Кстати, интересно, насколько сложно их реализовывать в Orbiter.
    • 0
      Никакой провокации. Беспилотные зонды — это не покорение, а так, посмотреть. Покорение — это как у Стругацких — сокровища Солнечной системы на службе народного хозяйства.
      Гравитационные маневры в Orbiter есть, другое дело, что подготовка к ним требует серьезных расчетов, поэтому обычно они встречаются в исторических миссиях, где от игрока требуется в лучшем случае повторить реальные маневры. Но, если сильно охота, то можно специально с ними летать.
      • 0
        Никакой провокации.

        Да, тред про это я прочитал… но уже потом :)

        Гравитационные маневры в Orbiter есть, другое дело, что подготовка к ним требует серьезных расчетов

        Ага. Плюс возникают ограничения на возможное время запуска — как «парад планет» для Вояджера-2, раз в 175 лет :)
  • +2
    как старому Quake-ру, мне такой способ перемещения очень нравится!
  • 0
    Спасибо. Сразу вспомнил Хиус из Страны багровых туч
    • +1
      «Хиус» — это более продвинутая вещь. Фотонная ракета, в отличие от взрыволёта, на текущем уровне нереализуема.
      • 0
        Согласен.
        Я даже и представить себе не могу абсолютно отражателя.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.