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疯狂的星际计划:猎户座计划

编辑: 路逍遥 关键词: 科学探索 来源: 逍遥右脑记忆

猎户座计划产生于上个世纪50年代,冷战初期,那时候加加林还没有上天,用于阿波罗计划的土星发动机还在研制,但是这个近乎疯狂的猎户座计划,已经有人坐在那里,认认真真的讨论了。猎户座计划的死亡跟它的核属性不无关系,在10000吨的方案中,发射后的猎户座将在地面、空中和太空留下大量的核污染,而即使在100吨的迷你版本中,也会在太空中留下永久的核裂变重元素。

"猎户座"的关键,核推进技术的目的到底是什么?它并非用于 NASA 的未来太空舱——在1958年发射的一枚火箭上,装备有大量的核弹。

  这个猎户座计划可不是现在的猎户座飞船,两者根本不是一个量级的东西,猎户座飞船只不过才百十吨的玩意儿。而猎户座飞船可是重达10000吨的,可以在125天飞抵火星的,载人150人(如果去火星的话,则至少40人)的超级巨无霸。

  猎户座计划产生于上个世纪50年代,冷战初期,那时候加加林还没有上天,用于阿波罗计划的土星发动机还在研制~但是这个近乎疯狂的猎户座计划,已经有人坐在那里,认认真真的讨论了。

  显而易见,即使在今天,用最先进的化学火箭,把这个重达1w吨的巨型飞船送上天,也几乎是不可能的。更不要说在人类初征太空的50年代。所以使用下面这个推进方案显得反而是在情理之中了:核动力推进。

  别跟我说核燃料火箭现在还没实现,美国人压根就没打算考虑这玩意儿。他们用的是实打实的---原子弹(吓的你一激灵不)?飞船起飞时爆炸的原子弹当量为0.1千吨(注意,100吨TNT当量爆炸产生的推动力可远不只100吨),每1秒钟就抛出一个,而当飞船加快到一定速度后,将下降到每10秒爆炸一枚2万吨当量的原子弹。

与目前的化学推进剂相比,核推进的动力更强劲

起飞方式被设计为竖直向上飞行,而不是象普通化学火箭这样到一定高度就倾斜飞行。这样飞的目的是把放射性污染集中到一个小区域内。最初计划携带2千颗原子弹,当飞船需要动力时,宇航员就从船尾释放出一颗核弹,接着再释放出一些由含氢塑胶制成的固体圆盘,当飞船驶出一定距离,核弹将在飞船后面爆炸,蒸发掉塑胶圆盘,将其转化成高热的等离子浆。这些等离子将会向四面八方冲击扩散,其中一些将会追上太空船,撞击太空船尾部巨大的金属推进盘,从而推动太空船高速行驶。事实上,这些等离子的推动力将非常猛烈,它们将会使飞船产生令人难以承受的加速度,因此,太空船上将设计一个震波吸收系统,冲撞到金属推进盘上的能量可以被储存起来,并逐渐被释放出去。 由于不清楚太空飞船的硕大推进盘是否会被核爆炸后产生的高温等离子融化或腐蚀,科学家用氦离子发生器进行了摹拟测试发现,瞬间高温的等离子只会对金属推进盘表面产生轻微的腐蚀,甚至可以忽略不计,没必要设计专门的冷却系统,并且普通的铝和钢就足以成为制造金属推进盘的耐久材料。

  至于飞船本身,大概像一个巨型的天主教教皇的宝冠,底盘的直径41米,至于高度,百度百科上说有60层楼高,这应该是sixteen和sixty不分导致的,因为看这个比例图,估计也就16层楼高的样子。利用它把宇航员于1965年送往火星,1970年送到土星。船上可以装载150人,以及数千吨的载重,使得他们生活相对很舒适。这种飞船可以建造得象战列舰一样,而不必象化学动力飞船那样过分考虑重量。飞船上还将携带一些小的化学动力飞船,用来在行星或者卫星上着陆并重新返回猎户座飞船。

它是上世纪最酷的航空技术,甚至设想用于给土星之旅作为动力

  然而猎户座最终也只出现在了纸面上。如你所想,它并不是一种安全的旅行方式。原因很明显:

  1.太空船在发射和达到预定轨道之前,可能破坏地球。

  2. 宇航员将承受极高的辐射量。

  3. 在迈阿密观看发射实况的人民群众可能被灼伤眼睛。

  先进技术研究计划署(ARPA,后来变成了DARPA—— “D”表示“国防”)在1958年4月成立。同年6月,ARPA同意提供每年1百万美元的启动经费,同时赋予这项研究“猎户座 ”的代号,在“核脉冲推进飞行器研究”的课题下进行。

到了1959年,项目组失去了ARPA的支持,转而寻求美国空军的支持。这时候,面对来自政治界的压力,猎户座为了避免被砍(NASA的阿波罗计划吃掉了近50%预算,并且还获得了极大欢迎),推出了一个微型版本的猎户座(相对于那个1W吨的来说),利用1~2枚土星5火箭将8个宇航员和100多吨重的设备补给送入太空,并在125天内往返火星。由于土星火箭的直径限制,飞行器的核心部分是一个推力为200,0 00磅,带有直径33英尺推进盘的“推进模块”。这一设计也将比冲量限制在1800到2500秒之间。按照核脉冲的标准来衡量,这一数值低得令人失望地,但仍然远远超过其他类型的核动力火箭。减震器分为两段:第一段由推进盘后面直接安装的环形气囊组成,第二段是四套筒的减震器(类似汽车上所用的),连接推进盘和太空船的其他部分。

  1965年,美国空军要求NASA一起投资“猎户座计划”,NASA却以资金已全部投入“阿波罗计划”为由加以拒绝,美国空军随即宣布终结对“猎户座计划”所有投资,历史7年之久的“猎户座计划”正式死亡,此时,美国政府已对这项匪夷所思的秘密太空计划白白投入了成百上千万美元。

1000-2000 吨级的1000个核弹绝对是巨型怪物,800w 吨级的猎户座能轻易摧毁一个小城市。上面是一些核弹头的大小对比

  猎户座计划的死亡跟它的核属性不无关系,在10000吨的方案中,发射后的猎户座将在地面、空中和太空留下大量的核污染,而即使在100吨的迷你版本中,也会在太空中留下永久的核裂变重元素污染区,这可对后来的航天器和航天员不是好事。在1963年美苏签定禁止大气层核试验条约之后,猎户座甚至在法律上都属于违法产品。

  猎户座计划本身就很疯狂。大气层中核弹爆炸会产生冲击波,但是太空中没有空气,核弹本身没有多少物质,勉强产生个冲击波也不给力……对此,猎户座计划的方案是使用许多个“脉冲推进单元”,每个单元形状有点像一个崎岖的杯子,核弹在杯中,杯盖是一厚层塑料。使用的时候让杯盖冲着自己,朝身后扔出去,引爆核弹;核弹把杯盖蒸发,产生的等离子流冲击飞船尾部的推进板,产生推力。计划中这艘怪物的先进型号在行星之间旅行时自重10000吨,会携带800枚核弹,每枚当量为350吨TNT(其实不是很多……“小男孩”的当量大约是12000吨。不过世界上最小的核弹M-388大卫·克洛科特无后坐力炮炮弹,当量只有10吨TNT),平均每秒爆炸一次,但是却能携带5000吨以上的有效载荷,其中包括大约4000名人类船员。相比之下土星五号重3350吨却只能携带130吨载荷,实在可怜了一点……

  当然,这个计划对飞船的推进板提出了严峻考验。如何能让这个板子面对大量高热等离子流的轰击而不被轰杀至渣?模拟和实验表明,如果只进行太阳系内的迁徙的话,每次小核弹爆炸只会让推进板遭受千分之几秒的高温烧灼,时间太短不足以产生明显损害,也不需额外冷却。但如果我们想靠这个去半人马阿尔法星,小核弹肯定不够给力,大核弹就会产生问题。戴森本人的估计是,使用氢弹的话,此法上限可以达到大约0.1c;但是这是不考虑减速的情况,如果还要留核弹准备减速,那么最大速度也得减半。卡尔·萨根认为,这是我们现存核武器库的一个好去处。无论如何,凭借现有的技术,猎户座计划其实是可以实现的。

必须提及的是1962 年的“雄牛座”项目和它的海上核脉冲火箭发射基地

  0.1c显然是不能满足宇宙梦想家,所以他们构想了很多其它方案,不幸这些方案在现有技术下都不可实现,所以不详细说了。

  代达罗斯计划和远射计划。这两者使用的是“聚变火箭”,在飞船的内部建造一个可控热核反应堆,然后将产生的等离子体喷射出去。预期这个飞船可以达到0.12c,其实还是不够给力。问题在于地球上的可控核聚变还没实现呢……

  不列颠轨道飞碟计划(这名字为什么有蒸汽朋克既视感……)。这货真的长得像一个飞碟……基本原理还是可控核聚变,但是和传统的聚变火箭不同,这个聚变反应堆是脉冲式的,由此产生的变化电磁场用来发电,这些电力又重新经由电磁铁转变为定向的磁场,将聚变产生的各种亚原子粒子加速推走,使得推进效果更好。不过这个方案遭受的嘲笑比较多。


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