프로젝트 오리온(핵추진)

Project Orion (nuclear propulsion)
이 기사는 1950년대 핵 추진 프로젝트에 관한 것이다.오리온이라고 불리는 다른 우주 비행 차량은 오리온 (해체) § 스페이스를 참조한다.
오리온(우주선)과 혼동하지 말 것.
핵추진으로 추진되는 오리온 우주선 프로젝트의 NASA 기준 설계에 대한 예술가의 구상

오리온 프로젝트는 1950년대와 1960년대 사이에 미국 공군과 DARPA, NASA가 핵펄스 추진에 의해 우주선 뒤에서 원자폭탄의 연쇄 폭발에 의해 직접 추진된 우주선의 효능을 확인하기 위해 수행한 연구였다.이 차량의 초기 버전은 지상으로부터 이륙하도록 제안되었다. 이후 버전은 우주에서만 사용하기 위해 제시되었다.6차례의 비핵실험은 모델을 이용한 실험을 했다.이 프로젝트는 결국 우주에서의 핵폭발을 금지한 부분실험금지조약과 핵낙진에 대한 우려 등 여러 가지 이유로 포기됐다.

폭발성 물질의 연소에 의한 로켓 추진 아이디어는 1881년 러시아의 폭발물 전문가 니콜라이 키발치치가 처음 제안했고, 1891년에는 독일의 엔지니어 헤르만 간스윈트에 의해 유사한 아이디어가 독자적으로 개발되었다.로버트 A. 하인레인은 1940년 단편 '블로우업스 해프닝(Blowups Happen)'에서 핵폭탄으로 우주선에 동력을 공급한다고 언급하고 있다.실제 핵추진 제안은 1946년 스타니슬라프 울람이 처음 제안했고, 예비 계산은 F가 했다. 1947년의 로스 알라모스 각서에 나오는 라이네스와 울람.[1]1958년에 시작된 실제 프로젝트는 제너럴 아톰틱스의 테드 테일러와 물리학자인 프리먼 다이슨이 주도했는데, 테일러의 요청에 따라 이 프로젝트를 진행하기 위해 프린스턴의 고등연구소에서 1년 정도 시간이 걸렸다.

오리온의 개념은 높은 추진력과 높은 특정한 충동, 즉 추진제 효율을 동시에 제공했다.이를 위한 전례 없는 극한 전력 요건은 핵폭발로 충족될 것이며, 차량 질량에 비례하여 내부 구조물에 포함시키려 하지 않고 외부 폭발을 사용해야만 생존할 수 있다.질적 비교로 아폴로 프로그램을 달로 가져간 토성 V와 같은 전통적인 화학 로켓은 낮은 특정 임펄스로 높은 추력을 내는 반면, 전기 이온 엔진은 적은 양의 추력을 매우 효율적으로 생산한다.오리온은 당시 고려 중인 가장 진보된 재래식 또는 핵 로켓 엔진보다 더 큰 성능을 제공했을 것이다.오리온 프로젝트의 지지자들은 오리온이 값싼 행성간 여행을 할 가능성이 있다고 느꼈지만, 그것의 추진에 따른 여파에 대한 우려로 인해 정치적 승인을 잃었다.[2]

1963년의 부분 실험 금지 조약은 일반적으로 이 프로젝트를 종료한 것으로 인정된다.그러나, 프로젝트 롱샷부터 프로젝트 다이달러스, 미니 매그 오리온, 그리고 화력 방산을 고려한 수준에서 엔지니어링 분석에 도달하는 다른 제안들, 외부 전력 없이 항성간 비행을 위한 심각한 개념들 사이에서 생존 가능한 전력을 최대화하는 외부 핵 펄스 추진의 원칙은 공통으로 남아 있다.아밍 및 고성능 행성간 비행을 위한.그러한 후기 제안은 훨씬 더 작은 핵분열이나 핵융합 펠릿의 폭발을 일으키는 장비를 상상함으로써 기본 원칙을 수정하는 경향이 있는데, 프로젝트 오리온이 덜 투기적인 기술에 기반한 더 큰 핵펄스 단위(완전 핵폭탄)와는 대조적이다.

기본 원리

오리온 우주선 – 핵심 부품[3]

오리온 핵펄스 드라이브는 전형적인 행성간 설계에서 19~31km/s(12 ~ 19 mi/s)의 매우 높은 배기 속도와 추력을 결합한 것이다.ganewtons)을 결합한 것이다.[4]많은 우주선 추진 드라이브는 이것들 중 하나 또는 다른 하나를 달성할 수 있지만, 핵 펄스 로켓은 두 가지를 동시에 공급하기 위한 극한의 전력 요구 조건을 잠재적으로 충족시킬 수 있는 유일한 기술이다(더 많은 추측성 시스템은 우주선 추진 참조.

특정 임펄스(Isp)는 주어진 연료 질량에서 얼마나 많은 추력을 얻을 수 있는지를 측정하며 로켓 추진의 표준적 성과물이다.반면 힘과 추력 속도 선형적으로(모멘텀)mv)과, 추력(g가속의로)각 시간은 배기 속도와 Isp이 그렇게 increa 훨씬 더 많은 파워를 요구한다. 특정한 단계를 습득하는 것을 가는 로켓 추진 내용은 이후 배기의 운동 에너지 속도의 제곱(운동 에너지 =½mv2)로 올라간다.s설계 목표에서 ed. (예를 들어, 현재 및 제안된 높은 전기 추진 시스템이 낮은sp 추력인 가장 근본적인 이유는 가용 전력에 대한 한계 때문이다.이들의 추력은 배기가스로 들어가는 전력이 일정하거나 열 분산 필요 또는 기타 공학적 제약으로 제한되는 경우 실제로 I에sp 반비례한다.)[5]오리온의 개념은 원자로가 알려진 물질과 설계로 내부적으로 생존할 수 있는 수준을 넘어선 방출 속도로 외부적으로 핵폭발을 폭발시킨다.

무게가 제한되지 않기 때문에 오리온 우주선은 매우 튼튼할 수 있다.나사를 사용하지 않은 우주선은 아마도 100g의 매우 큰 가속을 견딜 수 있을 것이다.그러나 인간이 나사못을 박은 오리온은 거의 순간적인 가속도를 인간이 편안하게 견딜 수 있는 수준(일반적으로 약 2~4g)으로 부드럽게 하기 위해 푸셔 플레이트 뒤쪽에 있는 일종의 댐핑 시스템을 사용해야 한다.

고성능은 주어진 추진체 질량에 대한 로켓의 힘을 극대화하기 위해 높은 배기 속도에 달려 있다.플라즈마 파편의 속도는 핵 불덩어리 온도(Tc) 변화의 제곱근에 비례한다.그러한 불덩어리는 일반적으로 1밀리초도 안 되는 시간에 섭씨 1천만도 이상을 달성하므로 매우 높은 속도를 만들어 낸다.그러나 실용적인 설계는 또한 불덩어리의 파괴 반경을 제한해야 한다.핵 불덩어리의 직경은 폭탄의 폭발 수율의 제곱근에 비례한다.

폭탄의 반응 질량의 모양은 효율성에 매우 중요하다.원래 프로젝트는 텅스텐으로 만들어진 반응 질량을 가진 폭탄을 설계했다.폭탄의 기하학적 구조와 물질은 핵폭발물의 중심에서 나온 X선과 플라즈마를 집중시켜 반응 질량을 맞추었다.사실상 각각의 폭탄은 핵 모양의 전하일 것이다.

반응 질량이 실린 원통형 폭탄은 폭발할 때 평평한 원반 모양의 플라즈마 파동으로 팽창한다.원반 모양의 반응 질량을 가진 폭탄은 훨씬 더 효율적인 시가 모양의 플라즈마 파편 파편으로 팽창한다.시가의 모양은 플라즈마의 많은 부분을 푸셔 플레이트에 삽입하기 위해 초점을 맞춘다.[6]최대 임무 효율을 위해 로켓 방정식은 폭탄의 폭발력 중 가장 큰 부분을 동위원소적으로 소비하지 말고 우주선을 향하도록 요구한다.

오리온 핵 펄스 구동의 최대 유효 특정 충동 I는sp 일반적으로 다음과 같다.

여기서 C는0 시준 계수(펄스 단위가 폭발할 때 실제로 임펄스 흡수기 판에 부딪히는 폭발 플라즈마 이물질의 분율), V는e 핵 펄스 단위 플라즈마 이물질 속도, g는n 중력의 표준 가속도(9.81m/s2, Nsp/s/kg 또는 m/s)로 측정되는 경우 이 인수는 필요하지 않다.핵 펄스 유닛의 폭발로 생성된 핵 불덩어리의 직경과 푸셔 판의 직경을 일치시켜 0.5에 가까운 시준 인자를 얻을 수 있다.

폭탄이 작을수록 각각의 충동은 작아지기 때문에 충동의 비율이 높고 궤도를 달성하는 데 필요한 것보다 더 많을 것이다.또한 임펄스가 작을수록 푸셔 플레이트에 g 충격이 적고 가속을 부드럽게 하기 위해 댐핑이 덜 필요함을 의미한다.

최적의 오리온 드라이브 bomblet 수율(4,000톤의 인간 승무원 기준 설계의 경우)은 0.15 kt의 영역으로 계산되었으며, 궤도에 필요한 폭탄은 약 800개, 폭탄 속도는 초당 약 1개였다.[7]

차량의 크기

다음은 조지 다이슨의 저서에서 찾아볼 수 있다.[8]토성 V와의 비교를 위한 수치는 이 절에서 취하여 미터법(kg)에서 미국 단톤(약칭 "t")으로 변환한다.

8명의 승무원이 화성으로 왕복 여행할 때 약 100톤의 적재량을 가질 수 있었던 오리온의 가장 작은 차량의 이미지.[9]왼쪽에는 직경 10m의 새턴 V "부스트 투 오빗" 변종이 있어 오리온 차량이 자체 추진 시스템으로 움직일 수 있기 전에 인오비트 어셈블리를 필요로 한다.맨 오른쪽에는 맥박 추진이 시작되기 전에 우주선을 대기권으로 높이 들어올리는 완전히 조립된 "로프팅" 구성이 있다.1964년 NASA 문서 "핵펄스 우주 차량 연구 Vol III - 개념적 차량 설계 및 운영 시스템"[10][11]에서 설명한 바와 같다.
궤도
시험하다		 행성간 고급
행성간의		 토성 V
선박질량 880 t 4000 t 만 t 3,350 t
선박직경 25m 40m 56m 10m
선박높이 36m 60미터 85m 110m
폭탄 수율
(해발고도)		 0.03kt 0.14kt 0.35kt n/a
폭탄
(300mi 저지구 궤도까지)		 800 800 800 n/a
페이로드
(300mi LEO까지)		 300 t 1600t 6,100 t 130 t
페이로드
(달 연착륙에)		 170 t 1,200 t 5700t 2 t
페이로드
(화성 궤도 귀환)		 80 t 800 t 5,300 t –
페이로드
(3 yr 토성 귀환)		 – – 1300t –

1958년 말에서 1959년 초까지, 가장 작은 실용적인 차량은 달성 가능한 가장 작은 폭탄 수율에 의해 결정된다는 것이 실현되었다.0.03kt(해상급 항복) 폭탄을 사용하면 차량 중량이 880t에 이를 수 있다.하지만, 이것은 궤도 시험 차량 이외의 어떤 것에도 너무 작은 것으로 여겨졌고, 그 팀은 곧 4,000톤의 "베이스 디자인"에 초점을 맞추었다.

당시 소형 폭탄 설계의 세부 내용은 비밀에 싸여 있었다.많은 오리온 설계 보고서들은 출시 전에 폭탄의 모든 세부 사항을 제거했다.위의 세부 사항을 세 가지 크기의 가상의 오리온 우주선 매개변수를 탐구한 [12]General Atomics의 1959년 보고서와 대조하십시오.

"위성"
오리온		 "미드레인지"
오리온		 "슈퍼"
오리온
선박직경 17~20m 40m 400미터
선박질량 300 t 1000-2000 t 800만 t
폭탄 수 540 1080 1080
개별 폭탄 질량 0.22 t 0.37–0.75 t 3000 t

위의 가장 큰 디자인은 "슈퍼" 오리온 디자인이다. 800만 톤이면 쉽게 도시가 될 수 있다.[13]인터뷰에서, 디자이너들은 그 큰 배가 성간 방주일 가능성이 있다고 생각했다.이러한 극한 설계는 1958년에 구할 수 있거나 곧 사용할 수 있을 것으로 예상된 재료와 기법으로 제작될 수 있다.

각각의 "슈퍼" 오리온 추진 유닛의 3천 톤의 대부분은 폴리에틸렌, 즉 붕소염과 같은 불활성 물질로, 추진 유닛 폭발의 힘을 오리온 푸셔 플레이트에 전달하고 중성자를 흡수하여 낙하를 최소화한다.프리먼 다이슨이 "슈퍼 오리온"을 위해 제안한 한 설계는 푸셔 플레이트를 주로 우라늄이나 초우라늄 원소로 구성하여 가까운 항성 시스템에 도달하면 그 플레이트를 핵연료로 변환할 수 있도록 할 것을 요구했다.

이론적 응용

오리온 핵펄스 로켓 디자인은 성능이 극도로 뛰어나다.핵분열형 펄스 단위를 사용하는 오리온 핵펄스 로켓은 원래 행성간 우주 비행에 사용하기 위한 것이었다.

원래 프로젝트에서 오리온 자동차를 위해 고안된 미션에는 화성과 뒤로 가는 단일 단계(즉, 지구 표면에서 직접)와 토성의 위성 중 하나로 가는 여행이 포함되어 있었다.[13]

프리먼 다이슨은 태양과 가장 가까운 항성계인 알파 센타우리에 도달하기 위해 어떤 종류의 오리온 미션들이 가능한지에 대한 첫 번째 분석을 수행했다.[14]그의 1968년 논문 "인터스텔라 운송" (물리학 오늘, 1968년 10월, 페이지 41–45)은 대형 [15]핵폭발 개념을 유지했지만 다이슨은 핵분열 폭탄의 사용에서 벗어나 1 메가톤 중수소 핵융합 폭발의 사용을 대신 고려했다.그의 결론은 간단했다: 핵융합 폭발의 파편 속도는 아마도 3000–30,000 km/s 범위였고 오리온의 반구형 푸셔 플레이트의 반사 기하학은 그 범위를 750–15,000 km/s로 줄일 것이다.[16]

다이슨은 현대 기술을 이용해 할 수 있는 일의 상한과 하한선을 추정하기 위해 (68년) 두 개의 우주선 설계를 고려했다.보다 보수적인 에너지 제한 푸셔 판 설계는 각 충돌 폭발의 모든 열 에너지(4×1015 줄, 그 절반은 푸셔 판에 흡수됨)를 녹이지 않고 흡수하기만 하면 되었다.다이슨은 노출된 표면이 두께가 1㎜인 구리로 구성됐다면 반구형 푸셔판의 지름과 질량은 각각 20㎞와 500만t이 돼야 한다고 추정했다.구리가 다음 폭발 전에 복사적으로 냉각되려면 100초가 필요할 것이다.에너지 제한 열제거원 오리온 설계가 알파 센타우리에 도달하기까지 1000년이 걸릴 것이다.

다이슨은 크기와 비용을 줄이면서 이 성능을 개선하기 위해 노출 표면의 절제 코팅이 대체되어 과도한 열을 제거하는 대체 모멘텀 제한 푸셔 플레이트 설계도 고려했다.그런 다음 충격 흡수기의 용량에 의해 제한은 충동적으로 가속된 푸셔 플레이트에서 부드럽게 가속된 차량으로 모멘텀을 전달한다.다이슨은 이용 가능한 물질의 속성이 폭발의 크기와 성격과 무관하게 각각의 폭발에 의해 전달되는 속도를 초당 30m로 제한했다고 계산했다.만약 차량이 이 속도 전달로 1지구 중력(9.81m/s2)에서 가속된다면, 펄스 속도는 3초마다 1회의 폭발이다.[17]다이슨 차량의 치수와 성능은 다음 표에 제시되어 있다.

"에너지 리미티드"
오리온		 "모멘텀 리미티드"
오리온
선박 직경(미터) 2만 m 100미터
빈 배의 질량(톤) 1,000,000 t(동반구 1,050,000 t) 100,000 t (1998. 50,000 t structure+payload)
+폭탄 수 = 총폭탄 질량(각 1mt 폭탄 무게 1톤) 30,000,000 300,000
=이탈 질량(톤) 4천만 t 40만 t
최대 속도(초당 킬로미터) 1000km/s(=빛 속도의 0.33%) 10,000 km/s (=빛 속도의 3.3%)
평균 가속도(지구 중력) 0.003 g(100년 동안 사용) 1g(10일 동안 사용)
알파 센타우리까지의 시간(단방향, 속도 저하 없음) 1330년 133년
예상원가 미 한나라 1년(1968년), 3조6700억 달러 미 한나라 0.1년 0조3670억 달러

이후 연구에 따르면 이론적으로 달성할 수 있는 최고 순항속도는 빛의 속도(0.08–0.1c)의 몇 퍼센트라고 한다.[18]원자(분해) 오리온은 빛의 속도의 9%~11%를 달성할 수 있다.핵융합-항습기 촉매 핵 펄스 추진 장치에 의해 구동되는 핵 펄스 구동 우주선은 10% 범위와 유사하며 순수 물질-항습기 섬멸 로켓은 이론적으로 빛의 속도의 50-80%의 속도를 얻을 수 있을 것이다.각각의 경우에 최대 속도의 절반 속도를 늦추기 위해 연료를 절약한다.우주선이 목적지에 가까워질 때 자기 돛을 사용하여 우주선을 감속시키는 개념은 추진제를 사용하는 대안으로 논의되었다. 이것은 우주선이 최대 이론 속도에 가깝게 이동할 수 있게 할 것이다.[19]

0.1c에서 오리온 열핵 우주선은 알파 센타우리에 도달하기 위해 필요한 시간(1g 또는 9.8m/s의2 일정한 가속도에서 약 36일)을 계산하지 않고 최소 44년의 비행 시간을 필요로 한다.0.1 c에서 오리온 우주선은 10광년을 여행하는데 100년이 걸릴 것이다.천문학자인 칼 세이건은 이것이 현재의 핵무기 비축에 훌륭한 사용이 될 것이라고 제안했다.[20]

추가 정보:성간 여행

후기 개발

현대 펄스 핵분열 추진 개념

오리온과 비슷한 개념은 1973~1974년 영국 행성간학회(B.I.S.)가 설계했다.대달로스 프로젝트는 바나드 별에 대한 로봇 성간 탐사선이 될 예정이었는데, 이 탐사선은 빛의 속도의 12%로 이동하게 될 것이다.1989년 미국 해군과 NASA가 프로젝트 롱샷에서 비슷한 개념을 연구했다.이 두 개념 모두 융합기술에 상당한 진보가 필요하기 때문에 오리온과 달리 현재 건설할 수 없다.

1998년부터 현재까지 펜실베니아 주립 대학은 핵 공학과 프로젝트 오리온의 2개선된 버전 프로젝트 ICAN과 프로젝트 AIMStar 컴팩트한 반물질에 촉매 역할을 핵 펄스 추진 units,[21]보다는 큰 관성 밀폐 핵 융합 점화 시스템 Proje에 제안된을 사용하는 것과 알려진 성장을 해왔다.ct D에달루스와 롱샷.[22]

비용.

물리학자 테드 테일러가 적절한 폭발물 설계로 오리온의 모든 크기에서 2,000톤에서 800만톤에 이르는 핵분열 물질의 양이 일정하다는 것을 보여주기 전까지는 필요한 핵분열 물질의 비용이 높다고 생각되었다.더 큰 폭탄은 핵분열 물질을 초 압축하기 위해 더 많은 폭발물을 사용했고, 효율을 높였다.폭발물에서 나온 여분의 찌꺼기도 추가 추진 질량 역할을 한다.

역사적 핵 방어 프로그램에 드는 비용의 대부분은 직접 폭탄의 생산 비용보다는 전달 및 지원 시스템에 사용되어 왔다(한 연구에 따르면 탄두가 미국 1946-1996년 총 비용의 7%를 차지함).[23]초기 인프라 개발 및 투자 후 대량 생산 시 추가 핵폭탄의 한계비용은 상대적으로 낮을 수 있다.1980년대에 미국의 일부 열핵탄두의 추정비용은 110만 달러(560개당 6억3000만 달러)에 달했다.[24]하나의 오리온 설계에 의해 사용될 수 있는 보다 단순한 핵분열 펄스 단위의 경우, 1964년 공급원은 대량 생산에 각각 4만 달러 이하의 비용이 들 것으로 추정했으며, 이는 인플레이션에 대해 조정된 현대 달러로 각각 약 0.3만 달러에 이를 것이다.[24][25]

프로젝트 다이달로스는 후에 전자 빔 관성 구속에 의해 폭발한 핵융합 폭발물(중수소 또는 삼중수소 펠릿)을 제안했다.이것은 관성 구속 융합의 원리와 같다.이론적으로는 훨씬 더 작은 폭발로 축소될 수 있으며, 작은 충격 흡수기가 필요하다.

차량 아키텍처

오리온 추진모듈 설계

1957년부터 1964년까지 이 정보는 오리온이라고 불리는 우주선 추진 시스템을 설계하는데 사용되었는데, 이 시스템은 핵폭탄을 우주선 바닥에 장착된 푸셔 플레이트 뒤에 던져 놓고 폭발하게 된다.폭발로 인한 충격파와 방사선은 푸셔 판의 밑면에 충격을 주어 강하게 밀어낼 것이다.푸셔 플레이트는 우주선의 나머지 부분에 가속도를 부드럽게 전달하는 2단 충격 흡수기에 장착될 것이다.

이륙 중에는 땅에서 유체 파편이 반사돼 위험할 우려가 있었다.제안된 해결책 중 하나는 푸셔 판 위에 펼쳐져 있는 재래식 폭발물의 평평한 판을 사용하고, 이것을 폭파하여 핵폭탄을 사용하기 전에 배를 지상에서 들어올리는 것이었다.이렇게 되면 최초 집중된 핵폭발이 선박을 해칠 수 있는 파편을 만들지 못할 정도로 배가 공중으로 충분히 들어올릴 수 있을 것이다.

펄스 단위의 설계

핵 펄스 유닛의 예비 설계가 작성되었다.그것은 형태-충전된 핵분열 폭발물의 사용을 제안했다.폭발물은 우라늄 방사선 거울로 둘러싸인 베릴륨 옥사이드 채널 필러에 싸여 있었다.거울과 채널 필러는 열린 채 끝나 있었고, 이 개방된 끝에는 텅스텐 추진체의 평평한 판이 놓여 있었다.전체 유닛은 직경이 6인치(150mm) 이하인 깡통에 제작되었고 무게는 300파운드(140kg)가 조금 넘었기 때문에 청량음료 자동판매기에서 기계 스케일업으로 처리할 수 있었다. 코카콜라는 디자인에 대해 상담을 받았다.[26]

점화 후 1마이크로초에서 감마 폭탄 플라즈마와 중성자는 채널 주입구를 가열하고 우라늄 쉘에 의해 어느 정도 억제된다.2-3마이크로초의 시간 동안 채널 필러는 그 에너지의 일부를 추진체로 전달하여 기화시킨다.추진체의 평평한 판은 푸셔 판을 겨냥한 시가 모양의 폭발을 형성했다.

플라즈마는 푸셔 플레이트까지 82피트(25m) 거리를 횡단할 때 25,200°F(14,000°C)까지 냉각한 후 약 300마이크로초에서 푸셔 플레이트에 부딪혀 다시 압축되므로 120,600°F(67,000°C)까지 가열한다.이 온도는 자외선을 방출하는데, 이것은 대부분의 플라스마를 통해 잘 전달되지 않는다.이것은 푸셔 플레이트를 시원하게 유지하는데 도움이 된다.시가 형태의 분배 프로필과 플라즈마의 낮은 밀도는 푸셔 플레이트에 대한 즉각적인 충격을 감소시킨다.

플라즈마에 의해 전달되는 운동량이 중심에서 가장 크기 때문에 푸셔 플레이트의 두께는 중심에서 가장자리까지 약 6배 감소할 것이다.이는 판의 내부와 외부 부분에 대해 속도 변화가 동일함을 보장한다.

주변 공기가 밀집한 낮은 고도에서 감마 산란으로 인해 방사선 방패 없이 승무원이 피해를 입을 수 있으며, 태양 플레어 생존을 위한 긴 임무에도 방사선 피신처가 필요할 수 있다.방사선 차폐 효과는 차폐 두께에 따라 기하급수적으로 증가한다. 차폐에 대한 자세한 내용은 감마선을 참조하십시오.질량이 200만 파운드(100만 kg) 이상인 선박에서는 폭탄과 추진체의 질량과 함께 선박의 구조용 부피가 승무원들에게 적절한 차폐 이상의 것을 제공할 것이다.처음에는 폭탄 배치의 부정확성으로 인해 안정성이 문제가 된다고 생각되었으나, 그 효과는 나중에 없어질 것이라는 것이 밝혀졌다.[27][28]

재래식 폭발물을 이용한 수많은 모형 비행시험이 1959년 샌디에이고의 포인트로마에서 실시되었다.1959년 11월 14일, "핫 로드"와 "풋풋풋"으로도 알려진 이 1미터 모델은 처음으로 184피트(56m)의 높이로 23초 동안 통제된 비행으로 RDX(화학 폭발물)를 이용하여 비행했다.이 실험의 영화는 비디오로[29] 옮겨졌고 2003년 BBC TV 프로그램 "투 마스 by a-Bomb"에 프리먼 다이슨과 아서 C의 논평과 함께 소개되었다. 클라크.이 모델은 낙하산에 의해 손상되지 않고 착륙했으며 스미스소니언 국립항공우주박물관의 소장품이다.

처음 제안된 쇼크 업소버는 고리 모양의 에어백이었다.폭발이 실패하면 110만~220만 파운드(50만~100만 kg)짜리 푸셔 플레이트가 리바운드의 에어백을 찢어버릴 것이라는 사실이 곧 밝혀졌다.그래서 2단 분리한 스프링과 피스톤 쇼크 업소버 디자인이 개발되었다.기준 설계에서 1단 기계식 흡수기는 펄스 주파수의 4.5배, 2단 가스 피스톤은 펄스 주파수의 0.5배로 조정되었다.이는 각 폭발에서 10 ms의 타이밍 허용오차를 허용했다.

최종 디자인은 중앙 위치로 오버슈팅하고 리바운드하여 폭탄 고장에 대처했다.따라서 고장과 초기 지상 발사 시 낮은 항복 장치로 시퀀스를 시작하거나 다시 시작해야 한다.1950년대에는 폭탄 수율을 조정하는 방법이 초기 단계였으며 2, 3초간 소규모 수율을 위한 표준 수율폭탄을 교환할 수 있는 수단을 제공하거나 낮은 수율폭탄을 발사할 수 있는 대체수단을 제공하는 것에 상당한 생각이 기울었다.현대의 가변 항복 장치는 단일 표준 폭발물을 자동으로 하향 조정하여 낮은 항복으로 구성할 수 있다.

폭탄은 1.1초마다 그것의 너머에서 66–98피트(20–30m)까지 폭발할 수 있는 속도로 푸셔 플레이트 뒤에서 발사되어야 했다.푸셔판 가장자리를 찌르는 여러 발의 총에서부터 롤러코스터 선로에서 발사되는 로켓 추진탄까지 수많은 제안이 조사됐지만 최종 기준 설계는 단순한 가스총을 사용해 푸셔판 중앙의 구멍을 통해 장치를 발사했다.

잠재적 문제

반복적인 핵폭발에 노출되면 푸셔판의 절제(영점) 문제가 발생한다.계산과 실험에 따르면 강철 푸셔 플레이트가 보호되지 않을 경우 1mm 미만으로 수축될 수 있다.기름을 뿌리면 전혀 줄어들지 않는다(이것은 우연히 발견되었는데, 시험판에는 기름진 지문이 묻어 있었고 지문은 전혀 절제되지 않았다).탄소와 수소의 흡수 스펙트럼은 난방을 최소화한다.충격파의 설계 온도인 120,600 °F(67,000 °C)는 자외선을 방출한다.대부분의 재료와 원소는 자외선에 불투명하며, 특히 플레이트가 경험하는 49,000 psi(340 MPa) 압력에서는 더욱 그러하다.이것은 판이 녹거나 축축해지는 것을 방지한다.

프로젝트 종료 시 미해결 상태로 남아 있던 한 가지 쟁점은 추진체와 축열된 푸셔 플레이트의 결합에 의해 발생하는 난류가 푸셔 플레이트의 총 절연을 극적으로 증가시킬 수 있을 것인가 여부였다.프리먼 다이슨에 따르면, 1960년대에 그들은 이것을 판단하기 위해 실제 핵폭발물을 이용한 실험을 실제로 수행해야만 했을 것이다; 현대적인 시뮬레이션 기술로 이러한 경험적 조사 없이 상당히 정확하게 결정될 수 있었다.

푸셔 플레이트의 또 다른 잠재적 문제는 금속 조각이 판 위에서 날 가능성이 있다는 것이다.플레이트 바닥에 충격을 주는 플라즈마에서 오는 충격파는 플레이트를 통과해 상단 표면에 도달한다.이 때 폭음이 일어나 푸셔 플레이트가 손상될 수 있다.그 때문에 대체 물질인 합판과 섬유유리는 푸셔판의 표면층을 조사하여 허용될 수 있다고 생각하였다.

만약 핵폭탄의 재래식 폭발물이 터지지만 핵폭발이 불붙지 않는다면 파편이 부딪혀 잠재적으로 심각한 손상을 입힐 수 있다.

수천 개의 핵폭발이 한 장소에서 수행될 수 없기 때문에 차량 시스템에 대한 진정한 엔지니어링 테스트는 불가능하다고 생각되었다.실험은 핵 불덩이에서 푸셔 플레이트를 시험하기 위해 고안되었고 푸셔 플레이트의 장기 시험은 우주에서 일어날 수 있었다.충격 흡수 설계는 화학 폭발물을 사용하여 지구 상에서 본격 시험될 수 있다.

그러나, 지구 표면에서 발사하기 위한 가장 큰 미해결 문제는 핵 낙진이라고 생각되었다.이 프로젝트의 리더인 프리먼 다이슨은 1960년대에 재래식 핵무기로 인해 각각의 발사가 평균 0.1에서 1개의 치명적인 암을 유발할 것이라고 추정했다.[30]이 추정치는 다른 산업활동으로 인한 통계적 사망 추정에서 흔히 사용되는 방법인 무임계 모형의 가정에 기초한다.세계 경제에서 간접적으로 얻거나 잃는 효율성의 각 수백만 달러는 기회 이득 대 비용 측면에서 통계적으로 절약되거나 손실된 평균 수명을 가질 수 있다.[31]간접적인 영향은 발사 비용과 능력의 변화가 우주 탐험, 우주 식민지화, 장기 인류 생존 가능성, 우주 태양 발전 또는 오트(tot)를 포함한 오리온 기반의 우주 프로그램이 미래 인류 세계 사망률에 미치는 전체적인 영향이 순증가인지 순감소가 될지에 따라 달라질 수 있다.그녀의 가설

인명에 대한 위험은 그 계획을 보류하는 이유가 아니었다.그 이유들에는 임무 요구 조건의 결여, 미국 정부 어느 누구도 수천 톤의 탑재물을 궤도에 올릴 어떤 이유도 생각할 수 없다는 사실, 달 임무를 위한 로켓에 집중하기로 한 결정, 그리고 궁극적으로 1963년 부분 실험 금지 조약의 체결 등이 포함되어 있었다.전자파 펄스에서 지상의 전자 시스템에 대한 위험은 고체 상태 집적 회로가 당시에 일반적으로 사용되지 않았기 때문에 제안된 킬로톤 이하의 폭발에서 유의미한 것으로 간주되지 않았다.

많은 소규모 폭발을 합친 결과, 오리온의 전체 발사의 낙진은 공기 폭발로 전형적인 10메가톤(40페타줄)의 핵폭발과 같기 때문에 대부분의 낙진은 상대적으로 희석 지연 낙진이 될 것이다.핵분열로 인한 총 수율의 높은 부분을 가진 핵폭탄을 사용한다고 가정하면 1952년에 폭발한 10.4메가톤 장치인 '아이비 작전'의 마이크 샷의 표면 폭발 수율과 유사한 총 낙진이 발생한다.아이비 마이크는 표면 파열 위치 때문에 많은 양의 초기 낙진 오염을 발생시켰기 때문에 그 비교는 완벽하지 않다.역사적 지상에서의 핵무기 시험과 1.0×10−5rem/sq피트(0.11mSv/a)에서 1963년에, 6.5×10−7rem/sq피트(0.007 mSv/a)현대에 잔류로 노출의 다른 자료를 넘쳐 1인당 평균의 방사선 노출이 핵 분열 수율의 189메가톤은 a., 주로 자연 방사선을 포함해순진전 세계적으로 0.00022 렘/sq ft(2.4 mSv/a)가 증가하지만 일부 고도 도시에서는 0.00056 렘/sq ft(6 mSv/a)와 같이 크게 변화한다.[32][33]어떠한 비교도 매우 원격 사이트를 선호하면서 폭발 위치에 의해 인구 용량에 영향을 받는 방법에 영향을 받을 수 있다.

테드 테일러는 핵폭발물의 특별한 설계로 핵분열 생성물 낙진이 10배, 혹은 심지어 0으로 감소할 수 있다고 추정했다.비록 상대적으로 깨끗한 PNEs(평화적 핵 폭발)운하 채취권자에 대해서는 소련의 1970년대에 타이가 시험의 15킬로 장치는 98%융합 생산량 0.3도중 fission,[30][34]는 excavat으로 시험하던 100%순수한 융합 폭발물이 아직까지는 성공적으로 개발될 미국 declassified 정부 문서에 의하면, 가지고 있다.우열 Iago제안된 페초라-카마 운하의 t.

이 자동차의 추진 시스템과 시험 프로그램은 현재 쓰여진 대로 1963년 부분 실험 금지 조약을 위반할 것이다. 이 조약은 군비 경쟁을 늦추기 위한 시도로 지하에서 행해진 것을 제외한 모든 핵폭발을 금지하고 핵폭발로 인한 대기 중 방사능 양을 제한하기 위한 것이다.1963년 우주 비행에 핵 추진력을 사용할 수 있도록 예외를 두려는 미국 정부의 노력이 있었지만 소련의 군사용 응용에 대한 두려움이 그 예외를 조약에 포함시키지 않았다.이러한 제한은 미국, 러시아, 영국에만 영향을 미칠 것이다.이는 또한 미국과 중국이 체결한 포괄적 핵 실험 금지 조약과 1990년대 이후 신고된 핵 보유국이 부과한 사실상의 핵 실험 유예 조약을 위반하게 될 것이다.

오리온 핵폭탄 로켓을 지상이나 낮은 지구 궤도에서 발사하면 전자파 펄스가 생성되어 밴 앨런 벨트가 고에너지 방사선으로 범람할 뿐만 아니라 컴퓨터와 위성에 상당한 피해를 줄 수 있다.EMP의 발자국은 폭이 수백 마일일 것이기 때문에, 이 문제는 아주 먼 곳에서 발사함으로써 해결될 수도 있다.반 앨런 벨트의 포획 각도에서 에너지 입자를 빠르게 배출하기 위해 비교적 작은 공간에 기초한 몇 개의 전자동 테더를 배치할 수 있었다.

오리온 우주선은 핵이 아닌 다른 수단을 통해 지구와 위성으로부터 멀리 떨어진 곳에서 구동력을 활성화시킬 수 있을 뿐이다.Lofstrom 발사 루프나 우주 엘리베이터는 가정적으로 훌륭한 해결책을 제공한다; 우주 엘리베이터의 경우, 거대한 탄소 튜브를 제외하고, 기존의 탄소 나노튜브 복합 재료는 아직 충분한 인장 강도를 가지고 있지 않다.모든 화학 로켓 디자인은 궤도로 큰 질량을 발사할 때 극도로 비효율적이고 비용이 많이 들지만, 그 결과가 비용 효과적이라면 사용될 수 있다.

저명인사

비판

글렌 레이놀즈 교수는 후진국이 1960년대 기술을 이용해 거대한 오리온 발사대를 건설함으로써 우주에서 다른 모든 것을 뛰어넘을 수 있다고 썼다.[35]

플럼밥 작전

주요 기사:플럼밥 작전

푸셔판 실험과 유사한 실험은 1957년 8월 27일 실시한 핵 격납 실험 '파스칼-B'의 우발적인 부작용으로서 일어났다.[36]실험 설계자인 로버트 브라운리 박사는 저유량 핵폭발물이 거대한(900kg) 철판 덮개를 탈출속도의 6배까지 가속시킬 것이라는 매우 근사적인 계산을 수행했다.[37]이 판은 발견되지 않았지만 브라운리 박사는 판이 결코 대기를 떠나지 않았다고 믿는다. 예를 들어, 그것은 빠른 속도로 인해 대기의 압축 가열로 기화되었을 수 있다.계산된 속도는 매우 흥미로웠기 때문에 승무원들이 플레이트 위에서 고속 카메라를 훈련시켰고, 불행하게도 플레이트 속도에 대한 매우 높은 하한을 나타내는 하나의 프레임에서만 나타났다.

소설의 주목할 만한 등장인물

주요 기사:핵펄스 추진력을 특징으로 하는 이야기 목록

인쇄된 아이디어의 첫 등장인물은 로버트 A로 보인다. 하인레인의 1940년 단편 '블로우업 어벤즈'

아서 C가 논의한 바와 같이.클라크는 2001년 제작에 대한 회고록에서 미국 행성간 우주선 디스커버리 원(Discovery One)의 핵펄스 버전인 "A Space Odyssey in the Lost Worlds 2001"을 떠올렸다.하지만 영화 속의 디스커버리지는 스탠리 큐브릭이 닥터 스트레인지러브를 만든 후 패러디로 여겨질 수도 있다고 생각했기 때문에 이 아이디어를 사용하지 않았다.[38]

오리온 우주선은 래리 니븐과 제리 푸넬의 공상과학 소설 Footfall에서 두드러지게 등장한다.외계인의 지구 포위/침략 앞에서, 인류는 외계인 함대와 맞서기 위해 궤도에 전투선을 진입시키기 위한 과감한 조치를 취해야 한다.

쇼 Ascension의 시작 전제는 1963년 존 F 대통령이다.케네디와 미국 정부는 냉전이 격화돼 지구 파괴로 이어질 것을 우려해 오리온급 우주선 어센션(Ascension)을 발사해 프록시마 센타우리 궤도를 도는 행성을 식민지로 만들어 인류의 생존을 보장했다.

작가 스티븐 백스터의 공상과학소설 아크(Ark)는 지구상의 생태적 재앙을 피해 오리온급 발전선을 고용하고 있다.

그의 엠파이어 게임 3부작의 결말을 향해 찰스 스트로스는 오리온 프로젝트를 본떠 만든 우주선을 포함한다.1960년대 수준의 산업 역량에 제약을 받은 이 공예품의 설계자들은 이 공예품을 평행 세계를 탐험하고 핵 억지력으로 작용하여 그들의 적들을 더 현대적인 능력으로 도약시키는 데 사용하고자 한다.

참고 항목

참조

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추가 읽기

외부 링크