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瘋狂的星際計劃:獵戶座計劃

編輯: 路逍遙 關鍵詞: 科學探索 來源: 逍遙右腦記憶

獵戶座計劃產生于上個世紀50年代,冷戰初期,那時候加加林還沒有上天,用于阿波羅計劃的土星發動機還在研制,但是這個近乎瘋狂的獵戶座計劃,已經有人坐在那里,認認真真的討論了。獵戶座計劃的死亡跟它的核屬性不無關系,在10000噸的方案中,發射后的獵戶座將在地面、空中和太空留下大量的核污染,而即使在100噸的迷你版本中,也會在太空中留下永久的核裂變重元素。

"獵戶座"的關鍵,核推進技術的目的到底是什么?它并非用于 NASA 的未來太空艙——在1958年發射的一枚火箭上,裝備有大量的核彈。

  這個獵戶座計劃可不是現在的獵戶座飛船,兩者根本不是一個量級的東西,獵戶座飛船只不過才百十噸的玩意兒。而獵戶座飛船可是重達10000噸的,可以在125天飛抵火星的,載人150人(如果去火星的話,則至少40人)的超級巨無霸。

  獵戶座計劃產生于上個世紀50年代,冷戰初期,那時候加加林還沒有上天,用于阿波羅計劃的土星發動機還在研制~但是這個近乎瘋狂的獵戶座計劃,已經有人坐在那里,認認真真的討論了。

  顯而易見,即使在今天,用最先進的化學火箭,把這個重達1w噸的巨型飛船送上天,也幾乎是不可能的。更不要說在人類初征太空的50年代。所以使用下面這個推進方案顯得反而是在情理之中了:核動力推進。

  別跟我說核燃料火箭現在還沒實現,美國人壓根就沒打算考慮這玩意兒。他們用的是實打實的---原子彈(嚇的你一激靈不)?飛船起飛時爆炸的原子彈當量為0.1千噸(注意,100噸TNT當量爆炸產生的推動力可遠不只100噸),每1秒鐘就拋出一個,而當飛船加快到一定速度后,將下降到每10秒爆炸一枚2萬噸當量的原子彈。

與目前的化學推進劑相比,核推進的動力更強勁

起飛方式被設計為豎直向上飛行,而不是象普通化學火箭這樣到一定高度就傾斜飛行。這樣飛的目的是把放射性污染集中到一個小區域內。最初計劃攜帶2千顆原子彈,當飛船需要動力時,宇航員就從船尾釋放出一顆核彈,接著再釋放出一些由含氫塑膠制成的固體圓盤,當飛船駛出一定距離,核彈將在飛船后面爆炸,蒸發掉塑膠圓盤,將其轉化成高熱的等離子漿。這些等離子將會向四面八方沖擊擴散,其中一些將會追上太空船,撞擊太空船尾部巨大的金屬推進盤,從而推動太空船高速行駛。事實上,這些等離子的推動力將非常猛烈,它們將會使飛船產生令人難以承受的加速度,因此,太空船上將設計一個震波吸收系統,沖撞到金屬推進盤上的能量可以被儲存起來,并逐漸被釋放出去。 由于不清楚太空飛船的碩大推進盤是否會被核爆炸后產生的高溫等離子融化或腐蝕,科學家用氦離子發生器進行了摹擬測試發現,瞬間高溫的等離子只會對金屬推進盤表面產生輕微的腐蝕,甚至可以忽略不計,沒必要設計專門的冷卻系統,并且普通的鋁和鋼就足以成為制造金屬推進盤的耐久材料。

  至于飛船本身,大概像一個巨型的天主教教皇的寶冠,底盤的直徑41米,至于高度,百度百科上說有60層樓高,這應該是sixteen和sixty不分導致的,因為看這個比例圖,估計也就16層樓高的樣子。利用它把宇航員于1965年送往火星,1970年送到土星。船上可以裝載150人,以及數千噸的載重,使得他們生活相對很舒適。這種飛船可以建造得象戰列艦一樣,而不必象化學動力飛船那樣過分考慮重量。飛船上還將攜帶一些小的化學動力飛船,用來在行星或者衛星上著陸并重新返回獵戶座飛船。

它是上世紀最酷的航空技術,甚至設想用于給土星之旅作為動力

  然而獵戶座最終也只出現在了紙面上。如你所想,它并不是一種安全的旅行方式。原因很明顯:

  1.太空船在發射和達到預定軌道之前,可能破壞地球。

  2. 宇航員將承受極高的輻射量。

  3. 在邁阿密觀看發射實況的人民群眾可能被灼傷眼睛。

  先進技術研究計劃署(ARPA,后來變成了DARPA—— “D”表示“國防”)在1958年4月成立。同年6月,ARPA同意提供每年1百萬美元的啟動經費,同時賦予這項研究“獵戶座 ”的代號,在“核脈沖推進飛行器研究”的課題下進行。

到了1959年,項目組失去了ARPA的支持,轉而尋求美國空軍的支持。這時候,面對來自政治界的壓力,獵戶座為了避免被砍(NASA的阿波羅計劃吃掉了近50%預算,并且還獲得了極大歡迎),推出了一個微型版本的獵戶座(相對于那個1W噸的來說),利用1~2枚土星5火箭將8個宇航員和100多噸重的設備補給送入太空,并在125天內往返火星。由于土星火箭的直徑限制,飛行器的核心部分是一個推力為200,0 00磅,帶有直徑33英尺推進盤的“推進模塊”。這一設計也將比沖量限制在1800到2500秒之間。按照核脈沖的標準來衡量,這一數值低得令人失望地,但仍然遠遠超過其他類型的核動力火箭。減震器分為兩段:第一段由推進盤后面直接安裝的環形氣囊組成,第二段是四套筒的減震器(類似汽車上所用的),連接推進盤和太空船的其他部分。

  1965年,美國空軍要求NASA一起投資“獵戶座計劃”,NASA卻以資金已全部投入“阿波羅計劃”為由加以拒絕,美國空軍隨即宣布終結對“獵戶座計劃”所有投資,歷史7年之久的“獵戶座計劃”正式死亡,此時,美國政府已對這項匪夷所思的秘密太空計劃白白投入了成百上千萬美元。

1000-2000 噸級的1000個核彈絕對是巨型怪物,800w 噸級的獵戶座能輕易摧毀一個小城市。上面是一些核彈頭的大小對比

  獵戶座計劃的死亡跟它的核屬性不無關系,在10000噸的方案中,發射后的獵戶座將在地面、空中和太空留下大量的核污染,而即使在100噸的迷你版本中,也會在太空中留下永久的核裂變重元素污染區,這可對后來的航天器和航天員不是好事。在1963年美蘇簽定禁止大氣層核試驗條約之后,獵戶座甚至在法律上都屬于違法產品。

  獵戶座計劃本身就很瘋狂。大氣層中核彈爆炸會產生沖擊波,但是太空中沒有空氣,核彈本身沒有多少物質,勉強產生個沖擊波也不給力……對此,獵戶座計劃的方案是使用許多個“脈沖推進單元”,每個單元形狀有點像一個崎嶇的杯子,核彈在杯中,杯蓋是一厚層塑料。使用的時候讓杯蓋沖著自己,朝身后扔出去,引爆核彈;核彈把杯蓋蒸發,產生的等離子流沖擊飛船尾部的推進板,產生推力。計劃中這艘怪物的先進型號在行星之間旅行時自重10000噸,會攜帶800枚核彈,每枚當量為350噸TNT(其實不是很多……“小男孩”的當量大約是12000噸。不過世界上最小的核彈M-388大衛·克洛科特無后坐力炮炮彈,當量只有10噸TNT),平均每秒爆炸一次,但是卻能攜帶5000噸以上的有效載荷,其中包括大約4000名人類船員。相比之下土星五號重3350噸卻只能攜帶130噸載荷,實在可憐了一點……

  當然,這個計劃對飛船的推進板提出了嚴峻考驗。如何能讓這個板子面對大量高熱等離子流的轟擊而不被轟殺至渣?模擬和實驗表明,如果只進行太陽系內的遷徙的話,每次小核彈爆炸只會讓推進板遭受千分之幾秒的高溫燒灼,時間太短不足以產生明顯損害,也不需額外冷卻。但如果我們想靠這個去半人馬阿爾法星,小核彈肯定不夠給力,大核彈就會產生問題。戴森本人的估計是,使用氫彈的話,此法上限可以達到大約0.1c;但是這是不考慮減速的情況,如果還要留核彈準備減速,那么最大速度也得減半。卡爾·薩根認為,這是我們現存核武器庫的一個好去處。無論如何,憑借現有的技術,獵戶座計劃其實是可以實現的。

必須提及的是1962 年的“雄牛座”項目和它的海上核脈沖火箭發射基地

  0.1c顯然是不能滿足宇宙夢想家,所以他們構想了很多其它方案,不幸這些方案在現有技術下都不可實現,所以不詳細說了。

  代達羅斯計劃和遠射計劃。這兩者使用的是“聚變火箭”,在飛船的內部建造一個可控熱核反應堆,然后將產生的等離子體噴射出去。預期這個飛船可以達到0.12c,其實還是不夠給力。問題在于地球上的可控核聚變還沒實現呢……

  不列顛軌道飛碟計劃(這名字為什么有蒸汽朋克既視感……)。這貨真的長得像一個飛碟……基本原理還是可控核聚變,但是和傳統的聚變火箭不同,這個聚變反應堆是脈沖式的,由此產生的變化電磁場用來發電,這些電力又重新經由電磁鐵轉變為定向的磁場,將聚變產生的各種亞原子粒子加速推走,使得推進效果更好。不過這個方案遭受的嘲笑比較多。


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