Площадку для первого опытного образца космического корабля «Орион» планировалось построить на полигоне Джекесс-Флэтс (Невада). Стартовый комплекс собирались оборудовать с помощью восьми башен высотой 76 м. Согласно проекту, масса корабля на взлете должна была составить около 10 тыс. т. Атомные заряды мощностью в 0,1 килотонну в тротиловом эквиваленте на этапе взлета должны были взрываться со скоростью один заряд в секунду. Затем, когда высота и скорость вырастут, частоту взрывов можно уменьшить. При взлете корабль должен был лететь строго вертикально, чтобы минимизировать площадь радиоактивного загрязнения.
В то время, когда специалисты НАСА лихорадочными темпами разрабатывали маленький одноместный корабль «Меркурий», создатели взрыволета строили планы дальних экспедиций к планетам Солнечной системы. «Наш девиз был таков, – вспоминал физик Фримен Дайсон, участвовавший в проекте. – Марс – к 1965 году, Сатурн – к 1970!»
«Орион» был космическим кораблем, словно бы взятым из фантастического романа о далеком будущем. Его полезная масса измерялась тысячами тонн. Полторы сотни человек могли с удобствами расположиться в его комфортабельных каютах. «Орион» был бы построен подобно линейному кораблю, без мучительных поисков способов снижения веса. Оставалось неясным, как такой корабль сумеет приземлиться на планету, но Тейлор полагал, что со временем удастся разработать надежный ракетоплан многоразового использования. Программа развития проекта «Орион» была рассчитана на 12 лет, расчетная стоимость – 24 млрд долларов, что было сопоставимо с запланированными расходами на лунную программу «Сатурн-Аполлон».
Однако приоритеты изменились. Агентство НАСА с первых дней своего существования отказалось рассматривать проекты ракет с ядерными двигателями, отложив эту тему на будущее. Окончательно программа «Орион» была закрыта в конце 1959 года, когда Управление перспективных исследований прекратило финансирование проекта.
Считается, что последний гвоздь в крышку гроба проекта «Орион» забил международный Договор о запрещении испытаний ядерного оружия, подписанный СССР, США и Великобританией 5 августа 1963 года в Москве. Согласно нему, все ядерные взрывы в атмосфере, космосе и под водой объявлялись незаконными. Никаких оговорок о мощности взрывов не делалось, поэтому даже мини-заряды попадали под этот запрет. Далеко не все ученые считали это разумным решением. Например, известный астрофизик Карл Саган полагал, что строительство взрыволетов – наилучший путь ликвидации запасов ядерного оружия.
В Советском Союзе идея использования ядерных зарядов в космической технике выдвигалась полвека назад. Инициатором обсуждения был академик Андрей Сахаров. Конструктивно взрыволет Сахарова должен был состоять из отсека управления, отсека экипажа, отсека для размещения ядерных зарядов, основной двигательной установки, жидкостных ракетных двигателей и баков химического топлива. Корабль также должен был иметь систему подачи ядерных зарядов и систему демпфирования для выравнивания ракеты после ядерных взрывов. В нижней части корабля должен был крепиться экран диаметром 25 м, в фокусе которого предстояло «греметь» ядерным взрывам. Старт с Земли осуществлялся с использованием жидкостных ракетных двигателей, размещенных на нижних опорах. Топливо и окислитель подавались из внешних навесных баков, которые после опорожнения можно сбросить. На жидкостных двигателях аппарат поднимался на высоту десятков километров, после чего включалась основная двигательная установка корабля.
В процессе работы над взрыволетом были рассмотрены и просчитаны несколько вариантов конструкции различных габаритов. Соответственно менялись и стартовая масса, и масса полезной нагрузки, которую удавалось вывести на орбиту.
Но надо отметить, что, несмотря на значительные массы конструкции, она не отличалась большими размерами. Например, «ПК-3000» («Пилотируемый комплекс» со стартовой массой 3000 т) имел высоту около 60 м, а «ПК-5000» («Пилотируемый комплекс» со стартовой массой 5000 т) – менее 75 м. Полезная нагрузка, выводимая на орбиту, в этих вариантах составляла 800 и 1300 т соответственно. Элементарный расчет показывает, что соотношение массы полезной нагрузки к стартовой массе превышало 25 %! А ведь современная ракета на химическом топливе выводит в космос не больше 8 % от стартовой массы.
В качестве космодрома для взрыволетов серии «ПК» выбрали один из районов на севере Советского Союза. Выбор был продиктован двумя соображениями. Во-первых, северные широты позволяли проложить трассу полета ракеты над труднодоступными малонаселенными районами, что в случае аварии позволяло избежать лишних жертв. Во-вторых, запуск ядерного движителя вдали от плоскости экватора, вне зоны так называемой геомагнитной ловушки, предупреждал возникновение искусственных радиационных поясов.
Понятно, что взрыволет Сахарова попал под действие вышеупомянутого договора 1963 года и никогда не был реализован. Однако проработка отдельных элементов его конструкции ведется до сих пор. В частности, российские физики-энтузиасты придумали уникальную комбинированную (электромагнитную и гидравлическую) систему амортизации губительного импульса.
На взрыволетном принципе построен единственный технически обоснованный проект звездолета – «Дедал» (“Daedalus”). 10 января 1973 года на общем собрании Британского межпланетного общества (British Interplanetary Society, BIS) было принято решение о начале исследования практической возможности межзвездных полетов. Члены общества поставили перед собой задачу спроектировать беспилотный космический аппарат, способный в реально короткие сроки добраться до одной из ближайших звезд, провести научные исследования и передать на Землю полученную информацию.
Взрыволетный межзвездный зонд «Daedalus»
Работы над проектом «Дедал» проводились под руководством инженера Алана Бонда, который стоял во главе Главного координационного комитета из одиннадцати человек. Всего в реализацию проекта было вовлечено триста специалистов.
Проект был официально завершен в 1978 году выпуском отчета, в котором описана конструкция межзвездного зонда и даны научно-технические обоснования возможности его создания.
Целью полета зонда «Дедал» была выбрана звезда Барнарда, ведь в то время считалось «доказанным», что она имеет планеты. Мотивируя выбор, Алан Бонд добавлял, что конструкция, способная долететь до звезды Барнарда, тем более доберется до ближайшей системы Альфа Центавра. Продолжительность полета определили в сорок лет. Такой период выбирали как время, при котором участники начала работ по созданию звездолета могли бы дожить до получения результатов. Впоследствии это время было увеличено до сорока девяти лет.
За основу члены общества приняли схему проекта «Орион», однако почти сразу было решено использовать не энергию расщепления атомов в ходе цепной реакции делящегося вещества, а энергию термоядерного синтеза. В качестве топлива была выбрана смесь из дейтерия и гелия-3, поскольку синтез с ними не сопровождается значительным выходом радиации. Маленькая сфера-мишень, содержащая эти изотопы, вбрасывается в двигатель с помощью специальной пушки. В момент, когда мишень попадает в заданную точку полости двигателя, в нее одновременно выстреливают мощные лазеры; при этом топливо сжимается и нагревается до температуры, достаточной для инициирования реакции ядерного синтеза. При взрыве образуется облако ионизированного газа, напоминающее шаровую молнию, которое выталкивается наружу магнитным полем, ограниченным металлическими стенками камеры двигателя. Сила взрыва через магнитное поле передается стенкам камеры двигателя, а продукты взрыва выбрасываются из нее. Энергия взрыва идет на создание тяги (удельный импульс – миллион секунд!), а часть ее отбирается из продуктов взрыва с помощью индукционного селеноида, размещенного на выходе ускорительной части двигателя. Эта энергия затрачивается на «перезарядку» лазеров, готовых снова выстрелить в новый объем ядерного топлива, после чего процесс повторяется. Частота взрывов может достигать 250 в секунду, а мощность такого двигателя будет в несколько раз превышать электромощность, вырабатываемую на всем земном шаре.
