Tielestr (tielestr) wrote in i_future,
Tielestr
tielestr
i_future

«Longshot»: Рисковое дело NASA

Longshot

Проект «Longshot» стал своеобразным ответом NASA британскому «Дедалу» и работы над ним велись с 1987 по 1988 год. «Longshot» взял за основу многие идеи предшественника, но в целом разрабатывался из куда более реалистичных соображений и старался избегать «ожидаемых» технологий. Хотя полностью обойтись без них в таком деле нельзя.
Не лишенное самоиронии название проекта обозначает рискованное предприятие или авантюру. И целью этой авантюры стала Альфа Центавра B. И хотя в целом спроектированный зонд оказался гораздо компактнее и дешевле «Дедала», задачи перед ним ставились еще грандиознее.


Пункт назначения зонда. Орбита звезды показана в сравнении с орбитами планет Солнечной системы.

От идеи построить корабль на орбите Юпитера и там же заправить его топливом отказались сразу. Корабль планировали собрать на орбитальной станции «Freedom» (которая так и не была построена). А топливо, смесь гелия-3 и дейтерия, следовало получить на Земле. Это условие требовало значительного сокращения массы корабля. Расчетная масса зонда в итоге составила 396 тонн, включая 264 тонны топлива и 30 тонн полезной нагрузки. И хотя для зонда требовалось почти в 200 раз меньше топлива чем «Дедалу», получение редкого изотопа в таких количествах не представляется возможным и по сей день.

Как и в проекте «Дедал» для ускорения корабля предполагалось использовать импульсный термоядерный двигатель. Проектная максимальная скорость корабля оказалась значительно ниже (14,500 км/с) и это было одной из причин увеличения времени полета. Зонду предстояло путешествие сроком в 100 лет.

Фрагмент из технического отчета с описанием работы двигателя
1
1. Мишень подается в реактор и мгновенно разогревается несколькими высокоэнергетическими лазерами
2
2. Происходит термоядерный микровзрыв, расширяющаяся плазма направляется в магнитное сопло

3. Выходящая из реактора плазма индуцирует в катушках электрический ток, который перезаряжает лазеры для следующего взрыва

Главная изюминка зонда «Longshot» — присутствие на корабле ядерного реактора («Дедал» получал всю энергию от термоядерного двигателя). 300-киловатный реактор использовал в качестве топлива таблетки нитрида урана, а жидкий калий играл роль теплоносителя в замкнутом цикле. Полученная турбиной механическая энергия запасалась в 8 маховиках на магнитных подшипниках, которые также помогали стабилизации курса корабля.
Реактор служил для запуска самоподдерживающейся термоядерной реакции в двигателе и обеспечивал энергий навигационное оборудование зонда.

Наличие реактора было продиктовано особой миссией этого аппарата. Он должен был не просто пролететь сквозь систему. Он должен был затормозить и выйти на орбиту звезды Альфа Центавра B. И по достижению своего пункта назначения, вся энергия реактора использовалась бы для связи с Землей. Для чего предусматривался 250 киловатный лазер, который теоретически должен был обеспечить передачу данных на Землю со скоростью до 1000 бит/с. Как и «Дедал», зонд был полностью автономен в своем полете и связь была исключительно односторонней.

График скорости зонда в зависимости от времени полета.

Необходимость торможения была второй причиной, по которой полет так затягивался. В целом программа выглядела так:

1) Старт с околоземной орбиты. Запуск двигателя.
2) 33 год полета, отделение первой пары баков.
3.1) 67 год полета, отделение второй пары баков.
3.2) 71 год полета, глушение двигателя. Скорость корабля — 14,500 км/с.
3.3) Разворот зонда на 180% градусов
3.4) Запуск двигателя, начало торможения.
4) 100 год полета — прибытие в пункт назначение на скорости 15-30 км/с. Сброс баков, выход на постоянную орбиту.


Все эти ухищрения были нужны чтобы оставить у чужой звезды искусственный спутник с передающим оборудованием. Времени на исследование окружающего пространства у такого аппарата стало бы гораздо больше по сравнению с «Дедалом». Последний прошивал систему назначения на максимальной скорости и вскоре терял связь с Землей.

Project_Longshot_-_Design_Report_-_Fig_2.3d
Зонд входит в систему Центавра.

Самой заманчивой в этой схеме была возможность применения зонда для астрономических измерений. «Longshot» предлагалось использовать для изменения параллакса звезд с базой в 4,4 световых года. Что в 63000 раз больше чем в существующем методе измерений, который использует в качестве базы большую полуось орбиты Земли. И если сейчас приемлемую точность удается сохранить на расстоянии порядка 20 парсеков от Солнца. То «Longshot» мог бы увеличить это число до 1.2 миллионов парсек. Что позволяло бы точно определять расстояния до звезд в соседних галактиках!

Project_Longshot_-_Design_Report_-_Fig_2.1a

Параллактический метод измерения: d — расстояние до звезды, которое требуется определенить., b — база, p — собственно, параллакс.

Помимо астрометрических телескопов и лазеров связи зонд должен был нести массу различного оборудования. Все устройства устанавливались в тройном запасе и вот их список:


  • Тепловизоры

  • Фотокамеры

  • УФ-телескопы

  • Высокоэнергетические детекторы частиц

  • Широкополосные спектрофотометры

  • Магнитометры

  • Плазменные анализаторы

Приборы монтировались на трех стрелах в головной части корабля и в ходе полета закрывались специальным щитом. Он предохранял зонд от воздействия космических частиц и одновременно отводил избыточное тепло от реактора. После выхода на орбиту щит сбрасывался.В другом варианте проекта стрелы делались подвижными и выдвигались из под щита в конце полета. Что решало проблему отвода тепла, возникающую после его сброса. Однако за подвижность стрел после столетнего путешествия поручиться было сложно и первая схема была признана предпочтительной.

«Longshot» к успеху шел. Таков был зонд в проекте.


Проект «Longshot» был хорошо продуман во многих деталях и в целом получился реалистичнее своего предшественника. А главным его достоинством была интересная программа полета, предусматривающая торможение. И если «Дедал» создавался без прямого расчета на практическую реализацию. То Longshot надеялись построить и запустить, например, в начале 21-го века.
Этому помешало не только отсутствие необходимого количества топлива. Слабым местом зонда оказалась двигательная установка. Впоследствии выяснилось, что использовать для разогрева мишеней лазеры практически невозможно и двигатель в таком виде не заработает никогда. И хотя зонд «Longshot» остался в прошлом, идея взрыволета с термоядерным двигателем осталась и является, пожалуй, одной из самых перспективных.

Желающие подробностей могут почитать оригинальный отчет по программе.


Tags: nasa, космос
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 53 comments