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猎户座:动力来自核爆

时间:2015-03-30 16:42:36  来源:  作者:


 

 



波兰立陶宛联邦天文学家约翰内斯.赫维留(Johannes Hevelius)绘制的猎户座

众所周知,美国国家航空航天局(NASA)的下一代载人飞船被命名猎户座,其太空舱质量25吨,可以装载最多6人,理想情况下的搭载条件比较舒适,但在某些状态下会有些拥挤。猎户座的目标包括能将航天员们送往月球以及在不远的未来探索近地小行星。

不 过现在要谈的是另一个猎户座,它有16层楼高,外形像一颗大子弹,重达4000吨,几乎是航天飞机质量的40倍。按计划它能装上150人,上面的私人舱室 有着居家般舒适的环境。这种猎户座飞船风格非常粗犷,由一座专门生产潜艇的船坞来制造,表面采用厚钢板,与这个“巨人”相比,NASA新的猎户座飞船几乎 不值一提。设想中,这种巨大的猎户座飞船将从内华达沙漠发射升空,几个月后便能抵达火星,然后上面的航天员们将在飞船上那些宽敞的实验室里,对面前的红色 行星展开科学研究,

一年之后,猎户座将准备离开火星,但这巨大的飞船不是向地球返航,而是在飞快地远离太阳,事实上它的空间远征才刚刚开 始而已。就这样,飞船将以高速在黑暗中渡过整整一年,几个月过后,航天员们透过巨大的舷窗将能目击到越来越大的绚丽景象,那是土星和它的巨大光环。幸运的 话,航天员们还能在土星轨道上再待一年,以进行观测,如此,在返航以前他们必定会为自己的发现惊叹不已。随着五年任务期满,满载着火星、火卫一、火卫二、 土卫二、土卫八和土星光环样本的猎户座向着母星地球踏上了归途。时间是1975年。

 



猎户座的推进模块

 



一种猎户座的核弹推进容器设计

这 是荒诞科幻小说的一幕么?也许是,但它是1958年由物理学家斯坦列思诺.乌拉姆(Stanislaw Ulam)和科尼利厄斯.埃弗雷特(Cornelius Everett)严肃提出,并在美国政府资助下由世界上最聪明的科学家们研究数年之久的一个项目。直到1964年项目结束,它都处于高度机密状态。那么它 的工作原理是什么?又为何未能完成研制?需要说明的是,第一个问题的答案便是回答第二个问题的第一步。事实上,为了实现惊人性能,猎户座飞船准备使用一种 非比寻常的燃料,这种燃料包括装置架上的1000个油桶大小的聚乙烯容器,嵌在每个容器塑料中心的是一个热核聚变装置,也就是核弹。

下面 便是猎户座工作原理的简介:一套复杂的加载与释放机构抓取装置架上的一个核弹容器,然后从飞船后端的一条滑道射出。在距飞船60米处,数千吨当量的核弹爆 炸,爆炸后,热核装置与周遭的塑料成为了以每秒10万米速度扩张的白热放射性等离子体。抛出碎片的一部分撞在厚钢板制成的飞船基座平面上,令飞船速度增加 12米/秒。几秒后,另一枚核弹容器被抛出,重复上面的过程,猎户座再次加速12米/秒,这个过程将一直持续到飞船达到巡航速度。在这辐射地狱的远处,航 天员们感觉到的并不是一系列痛苦的重击,而更多的是平稳且人体可接受的推动(1-3g),这将藉由基座平板后方巨大的阻尼弹簧减震器来实现。

如果猎户座升空的话,那无疑将是人类有史以来创造的最壮观的景象,伴着惊人嘈音它将会留下比太阳更明亮的尾迹。为了到达轨道,要经过800次核爆,比起所有的航天任务来,这将是最艰难的部分,而半个世界的人都将能目击到它远离地球。

现 在,在强烈的疑虑中,面对这样一个方案你或许已经泄气了,但经过计算这个概念在理论上是成立的。在飞船基座板上喷有一层特殊石墨油,以保护其不会在核爆中 气化。减震器完全符合工业标准,数学分析表明,更大和更重的猎户座飞船,其基座动力板会更有效,所以由坚固和廉价钢材制造的结构便可以达到类似海中船只一 样的效果。根据分析结果,一家潜艇生产企业被选择来制造飞船。猎户座可以将巨大重量送入太空,它那梦幻般的速度(如果大到城市规模可以达到光速的8%到 10%)甚至可能进行星际旅行。

参与此项目的人们满怀热忱,都认为思路可行。许多参与项目的物理学家们都期待着作为猎户座的航天员能在未来任务中造访其它行星。难道这不值得一试吗?

但 抛去成本不论,项目有诸多难点有待解决。比如核弹容器的释放机构必须万无一失,否则,一旦容器在滑道内被卡住,后果将是灾难性的,如果说这个问题还好办的 话,那么概念本身的另一个问题才是真正要命的。那就是飞船在飞行过程中会在它后方留下大量放射性气体。虽然它会直线上升离开大气层以尽量减轻放射性污染, 但即便如此,该项目领军人物之一的天才物理学家弗里曼.戴森(Freeman Dyson)还是计算出,每次猎户座发射地球上都将有至少十人因癌症死亡,这显然是不可接受的。

 



土星5-猎户座方案

 



NASA小型猎户座方案的一些关键部件

 



猎户座的原理验证测试

如 果要克服这个问题,一个最简单的方法是用常规火箭先把飞船射入太空,在远离地球后再动用核炸弹容器。其中一种方案是只装载3人的小型猎户座飞船装在一对土 星5号火箭助推器上被射入太空然后在轨装配。计划中这种80吨的猎户座飞船可以在6个月中飞到火星,但从未被制造,当时NASA的重点完全在筹划阿波罗任 务,对猎户座没有什么兴趣。随着在外太空禁止进行核试验相关条约的实施,整个项目在技术上已经非法,并由此结束。时至今日,许多空间爱好者们都对猎户座未 能完成而深感遗憾,并指责项目结束过于草率,期望有朝一日它能起死回生。

此后,猎户座往往出现在一些科幻作家的作品之中,其中最知名的是 拉里.尼文(Larry Niven)和杰里.波奈尔(Jerry Pournelle)1985年的科幻小说《脚步声》里,面对大象形外星人的入侵,美国研制的名为米迦勒的核推进飞船(以将路西法从天堂打落的大天使米迦 勒命名)。时至今日,再难看到有哪个地方可能会造核弹推进的猎户座飞船(可能撞击地球的末日小行星也许是一个契机)。如果猎户座在20世纪60年代造出 来,那么人类或许会在海盗号探测器之前登陆上火星,也可能早在旅行者号之前便“拜访”了土星。

 

 

 

 

 
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