Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Projekt Orion: Saturn bis 1970

Zwei Mars-Explorationsfahrzeuge im Konvoi, 1963–1964 von General Atomic für die NASA entworfen.

Vor fünfzig Jahren gehörten Heckflossen, nicht Sicherheitsgurte, zur Serienausstattung amerikanischer Autos. Russland war im Weltraum vorne, aber Amerika war auf der Straße. Sputnik I mit einem Gewicht von 184 Pfund wurde am 4. Oktober 1957 gestartet und umrundete die Erde während der nächsten drei Monate alle 90 Minuten. Sputnik II, der 1120 Pfund wog, folgte am 3. November. Darunter befand sich auch Laika, der Pionier der Weltraumhunde. Der dritte künstliche Satellit der Erde wurde am 31. Januar 1958 von einer 32-Tonnen-Jupiter-C-Rakete gestartet, die von der Chrysler Corporation gebaut wurde. Explorer I wog 31 Pfund.

Das Rennen um den Weltraum hatte begonnen. In Washington, DC, erhielt die Advanced Research Projects Agency (jetzt DARPA) ein kleines Büro im Pentagon und erhielt die Aufgabe, aufzuholen. Die NASA würde erst im Juli 1958 existieren. Alle drei Streitkräfte hatten konkurrierende Entwürfe im Weltraum. "Wenn es fliegt, ist das unsere Abteilung", behauptete die Luftwaffe. "Aber sie werden Raumschiffe genannt", antwortete die Marine. "Okay, aber der Mond steht hoch", antwortete die Armee, die bereits den Raketenpionier Wernher von Braun angeworben hatte.

Die Mission von ARPA bestand darin, alle Alternativen zu prüfen, auch wenn diese weit hergeholt waren.Eine der Alternativen mit dem Projektnamen Project Orion war ein interplanetarisches Raumschiff, das von Atombomben angetrieben wurde. Orion war das Ergebnis einer Idee, die der Los Alamos-Mathematiker Stanislaw Ulam kurz nach dem Trinity-Atombombentest in Alamogordo (NM) am 16. Juli 1945 als unbemanntes Fahrzeug vorgeschlagen hatte. Es war typisch für Ulam, über den Einsatz von Bomben nachzudenken Raketen zu liefern, während alle anderen darüber nachgedacht haben, Raketen einzusetzen, um Bomben abzugeben.

Der Sputnik-Bombenentwerfer Theodore B. Taylor (siehe MAKE, Band 07, Seite 188), der kürzlich in die General Atomic Division von General Dynamics wechselte, entschied sich für Sputnik, der entschied, dass Ulam einen weiteren Schuss verdient hatte. „Ich war die ganze Nacht auf und wurde alarmiert, dass die Dinge groß wurden“, erinnert er sich. „Energie geteilt durch Volumen gibt Druck, daher war der Druck außer Sicht, wenn er nicht sehr groß war. Es wurde einfacher, als es größer wurde. “

Laut Taylor war es Charles Loomis, ein ehemaliger Kollege von Los Alamos, der im benachbarten Büro arbeitete. Er sagte: „Denken Sie groß! Wenn es nicht groß ist, ist es das falsche Konzept. “Taylors Perspektive verschob sich. Am 3. November 1957, dem Tag, an dem Sputnik II (mit Laika an Bord) gestartet wurde, gab General Atomic T.B. Taylor's Note über die Möglichkeit des Atomantriebs eines sehr großen Fahrzeugs bei größeren Fluchtgeschwindigkeiten der Erde.

Sein Vorschlag, der Anfang 1958 bei ARPA eingereicht wurde, sah ein 4.000 Tonnen schweres Fahrzeug vor, das 2.600 Bomben mit 5 Kilotonnen Gewicht hatte. ARPA schrieb einen Scheck über 999.750 $, um die Sache zu beginnen. Die vorgeschlagenen Missionen reichten von der Fähigkeit, „einen Wasserstoffsprengkopf zu liefern, der so groß ist, dass er ein Land um ein Drittel der Größe der Vereinigten Staaten zerstören würde“, bis zu einem großen Rundgang durch das Sonnensystem, den Orions Hauptwissenschaftler als eine Erweiterung der Reise Darwins sehen wollten the Beagle: eine vierjährige Expedition zu den Monden von Saturn, einschließlich eines zweijährigen Aufenthalts auf dem Mars.

"Saturn bis 1970", prognostizierten die Physiker. "Wer Orion kontrolliert, wird die Welt kontrollieren", behauptete General Thomas Power, Oberbefehlshaber des Strategic Air Command. Eine Air Force-Überprüfung des Projekts folgerte: "Die Verwendung von Orion erscheint so unbegrenzt wie der Weltraum."

In der Mitte des neuen 300 Hektar großen Campus von General Atom in La Jolla, Kalifornien, in der Nähe von Torrey Pines, befand sich eine technische Rundbibliothek mit zwei Stockwerken und einem Durchmesser von 135 Fuß - genau dem Durchmesser des 4.000 Tonnen schweren Orion-Designs. Die Bibliothek bot ein Gefühl von Skalierung. Ted Taylor wies auf ein Auto oder einen Lieferwagen, die Größe der vorhandenen Weltraumfahrzeuge, und sagte: „Dies ist der, durch den das Schlüsselloch blickt.“ Dann zeigte er auf die Bibliothek und sagte: „Und das ist der Eine zum Öffnen der Tür. "

Orion sollte ein Einzylinder-Verbrennungsmotor sein: ein einzelner Kolben, der sich in der Brennkammer des leeren Raums hin und her bewegt. Das eiförmige Schiff mit der Höhe eines 20-stöckigen Gebäudes ist der Kolben, der durch eine 1.000-Tonnen-Schieberplatte mit stoßdämpfenden Beinen gepanzert wird. Die ersten 200 Explosionen, die in Intervallen von einer halben Sekunde mit einem Gesamtertrag von etwa 100.000 Tonnen TNT abgefeuert wurden, würden das Schiff vom Meeresspiegel auf 125.000 Fuß bringen. Sechshundert weitere Explosionen, deren Ausstoß schrittweise auf jeweils 5 Kilotonnen anstieg, würden das Schiff in eine 300-Meilen-Umlaufbahn um die Erde werfen.

„Früher hatte ich viele Träume, den Flug zu beobachten, den vertikalen Flug“, erinnert sich Taylor, der an Bord der ersten Reise zum Mars geplant hatte. "Der erste Flug dieses Dinges, das seine volle Mission erfüllt, wäre das spektakulärste, was Menschen je gesehen haben."

Das 1958 vorgeschlagene, einstufige, 4000 Tonnen schwere, einstufige Orion-Fahrzeug sollte 1.600 Tonnen auf eine 300-Meilen-Umlaufbahn, 1.200 Tonnen auf eine weiche Mondlandung oder 800 Tonnen auf eine Mars-Umlaufbahn bringen und zu einer 300-Meilen-Umlaufbahn zurückkehren die Erde. Ein "Advanced Interplanetary Ship", angetrieben von 15-Kilotonnen-Bomben mit einem Startgewicht von 10.000 Tonnen, hatte einen Durchmesser von 185 Fuß und eine Höhe von 280 Fuß. Die Nutzlast für eine 300-Meilen-Umlaufbahn betrug 6.100 Tonnen, für eine sanfte Mondlandung 5.700 Tonnen oder für eine Landung auf einem inneren Satelliten des Saturn und Rückkehr zu einer 300-Meilen-Erdbahn - eine dreijährige Rundreise - 1.300 Tonnen.

Die Kernspaltung setzt eine Million Mal die Energie der Verbrennung chemischer Stoffe frei, aber wenn Sie ein Raumschiff fahren wollen, reicht Energie allein nicht aus. Orion hing davon ab, ob es möglich war, die Energie einer Bombe in die Dynamik eines Schiffes umzusetzen. Könnten Sie etwas in die Luft sprengen, ohne es in die Luft zu sprengen? Die Antwort schien ja zu sein.

Interne Atomraketen sind durch die Temperatur begrenzt, bei der das Schiff zu schmelzen beginnt. Orion entzieht sich dieser Einschränkung, denn durch die Verbrennung des Kraftstoffs in diskreten Pulsen und in einiger Entfernung werden hohe Temperaturen im Schiff vermieden. In einer chemischen Rakete wird der brennende Treibstoff zum Treibstoff. Orions Treibmittel kann aus fast jedem billigen, inerten Material bestehen, das sich zwischen dem Schieber und der Bombe befindet. Es könnte so leicht wie Polyethylen oder schwer wie Uran sein und auf einer langen Reise könnten Abfälle an Bord zusätzlich zu Eis, gefrorenem Methan oder anderem Material, das auf dem Weg gewonnen wird, enthalten sein.

Das Treibmittel wird durch die Bombe zu einem Plasmastrahl verdampft. Im Gegensatz zu einer Rakete, die das Treibmittel vom Schiff wegstößt, stößt Orion das Schiff vom Treibmittel weg - indem er langsam fahrendes Treibmittel ausstößt, die Bombe zündet und dann einen Teil des resultierenden, sich schnell bewegenden Treibmittels vom Boden abprallt das Schiff. Der Bombenstaub trifft den Schieber mit etwa dem 100-fachen der Ausstoßgeschwindigkeit einer Rakete und erzeugt Temperaturen, denen keine Raketendüse standhalten kann.

Für etwa 1/3000 Sekunde stagniert das Plasma bei einer Temperatur von 120.000 ° F (180.000 ° F) an der Schieberplatte - heißer als die Oberfläche der Sonne, aber kühler als eine Bombe. Die Zeit ist zu kurz, um Wärme in den Schieber zu dringen, so dass das Schiff eine ausgedehnte Reihe von Impulsen überstehen kann, wie jemand barfuß über ein Kohlenbett laufen kann.

Selbst bei einer ambitionierten interplanetaren Mission mit mehreren tausend Explosionen beträgt die gesamte Plasma-Pusher-Wechselwirkungszeit weniger als eine Sekunde. Die hohen Temperaturen sind sowohl zeitlich als auch distanziell vom Schiff isoliert.

Das Orion-Team arbeitete sieben Jahre lang an einer Reihe immer detaillierterer Entwürfe, erhielt jedoch nie grünes Licht, um zu den eigentlichen Atomtests überzugehen. "Über diese gesamte Zeitspanne wurde kein technischer Grund gefunden, der das Konzept nicht praktikabel machen würde", schloss sie im Abschlussbericht des Projekts.

Es war unmöglich, die Entwicklung von Orion von der Entwicklung von Bomben zu trennen. 1958 testeten die USA jedes Jahr rund 100 Megatonnen Atomwaffen in der Atmosphäre - und kamen dem Mars dadurch nicht näher. Eine vollwertige Orion-Mission hätte die Auswirkungen der bestehenden Waffentests um etwa 1% erhöht. Orions Physiker glaubten, dass dies durch den Entwurf sauberer - und hoch richtiger - Bomben um einen Faktor zwischen 10 und 100 reduziert werden könnte. Noch klassifizierte Beweise legen nahe, dass sie zumindest teilweise richtig waren.

Orion bleibt die Antwort auf eine Frage, die wir nie stellen konnten. Wegen der Geheimhaltung wurde das Projekt nie für die öffentliche Diskussion geöffnet und hatte keine Chance, Unterstützung durch die Bevölkerung zu erhalten. Zwischen dem Start von Sputnik im Oktober 1957 und der Gründung der NASA im Juli 1958 gab es ein enges Zeitfenster. Als die Rolle der ARPA im Weltraum zu Ende gebracht wurde, gingen militärische Missionen bei der Luftwaffe und friedliche Missionen bei der NASA.

Orion wurde dadurch verwaist. Die Luftwaffe zögerte, ein Projekt zur friedlichen Erkundung des Sonnensystems zu verabschieden. Die NASA zögerte, ein von Bomben angetriebenes Projekt anzunehmen. Taylors ursprüngliche Vision - Offiziere der Luftwaffe würden die Brücke besetzen, während zivile Wissenschaftler die Ringe des Saturn erproben - verpasste die Chance.

"Sie werden vielleicht die Mischung aus technischer Weisheit und politischer Unschuld erkennen, mit der wir 1958 nach San Diego kamen, ähnlich wie die Los Alamos von 1943", schrieb Tayles Kollege Freeman Dyson, mein Vater, am 17. März an J. Robert Oppenheimer 1965, als das Projekt endlich zu Ende ging. "Man musste politische Weisheit durch Erfolg lernen und wir durch Scheitern."

In einem Nachruf von Orion, der in Science erschienen war, meinte mein Vater, der geplant hatte, an Bord der Mars- und Saturnreise zu sein, Folgendes: „Was wäre mit uns passiert, wenn uns die Regierung 1959 uneingeschränkt unterstützt hätte, as machte es 1943 in Los Alamos eine ähnliche Gruppe von Amateuren? Hätten wir inzwischen ein billiges und schnelles Transportsystem im gesamten Sonnensystem erreicht? Oder haben wir Glück, dass unsere Träume intakt sind? "

Angepasst aus dem Buch Project Orion, mit neuem Material. Teil 2 dieses Artikels, „Projekt Orion: Deep Space Force“, erscheint in MAKE, Band 13.

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