Проект Дедал - Project Daedalus

Чертеж космического корабля Project Daedalus

Проект «Дедал» (названный в честь Дедала , греческого мифологического дизайнера, создавшего крылья для полета человека) - это исследование, проведенное между 1973 и 1978 годами Британским межпланетным обществом с целью создания достоверного межзвездного зонда без экипажа . Задуманный в основном как научный зонд, критерии проектирования указывали, что космический корабль должен использовать существующие или технологии ближайшего будущего и должен быть в состоянии достичь пункта назначения в течение всей жизни человека. Алан Бонд возглавил группу ученых и инженеров, которые предложили использовать термоядерную ракету для достижения звезды Барнарда на расстоянии 5,9 световых лет от Земли . Поездка должна была занять 50 лет, но требовалось, чтобы дизайн был достаточно гибким, чтобы его можно было отправить к любой другой целевой звезде.

Концепция

Дедал будет построен на околоземной орбите и будет иметь начальную массу 54 000 тонн, включая 50 000 тонн топлива и 500 тонн полезной нагрузки для научных исследований. Дедал должен был быть двухступенчатым космическим кораблем. Первая ступень будет работать в течение двух лет, разгоняя космический корабль до 7,1% скорости света (0,071 c ), а затем, после того, как он будет сброшен, вторая ступень будет работать в течение 1,8 года, разгоняя космический корабль примерно до 12% скорости света. (0,12 c ), перед остановкой на 46-летний круизный период. В связи с тем, что требуется экстремальный диапазон рабочих температур, от почти абсолютного нуля до 1600 К, рамы двигателя и опорная конструкция должны быть изготовлены из молибдена, легированного титаном , цирконием и углеродом , который сохраняет прочность даже при криогенных температурах . Основным стимулом для проекта была концепция двигателя с инерционным удержанием термоядерного синтеза Фридвардта Винтерберга , за которую он получил золотую медаль Германа Оберта.

Эта скорость намного превосходит возможности химических ракет или даже типа ядерно-импульсной двигательной установки, изучавшейся в ходе проекта Орион . По словам доктора Тони Мартина , двигатель управляемого термоядерного синтеза и ядерно-электрические системы имеют очень низкую тягу , оборудование для преобразования ядерной энергии в электрическую имеет большую массу, что приводит к небольшому ускорению , которому потребуется столетие, чтобы достичь желаемой скорости. ; термодинамические ядерные двигатели типа NERVA требуют большого количества топлива, фотонные ракеты должны генерировать мощность в размере 3 × 10 9 Вт на кг массы транспортного средства и требуют зеркал с поглощающей способностью менее 1 части из 10 6 , межзвездный прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Проблемы - это разреженная межзвездная среда с плотностью около 1 атом / см 3 , воронка большого диаметра и большая мощность, необходимая для ее электрического поля. Таким образом, единственным подходящим методом движения для этого проекта была ядерная импульсная ракета .

Дедал будет приводиться в движение термоядерной ракетой с использованием таблеток из смеси дейтерий / гелий-3 , которые воспламеняются в реакционной камере путем инерционного удержания с использованием электронных лучей . Электронно-лучевая система будет приводиться в действие набором индукционных катушек, улавливающих энергию выхлопного потока плазмы . 250 гранул будут детонировать в секунду, и образовавшаяся плазма будет направлена магнитным соплом . Расчетная доля выгорания для термоядерного топлива составила 0,175 и 0,133, создавая скорости истечения 10 600 км / с и 9210 км / с соответственно. Из-за нехватки гелия-3 на Земле он должен был быть добыт из атмосферы Юпитера с помощью больших роботизированных заводов, поддерживаемых воздушным шаром, в течение 20 лет или из менее удаленного источника, такого как Луна .

На второй очереди будут два 5-метровых оптических телескопа и два 20-метровых радиотелескопа . Примерно через 25 лет после запуска эти телескопы начнут исследовать область вокруг звезды Барнарда, чтобы узнать больше о любых сопутствующих планетах. Эта информация будет отправлена ​​обратно на Землю, используя колокол двигателя второй ступени диаметром 40 метров в качестве антенны связи, и будут выбраны интересующие цели. Поскольку космический корабль не будет замедляться, по достижении Звезды Барнарда Дедал будет нести 18 автономных суб-зондов, которые будут запущены между 7,2 и 1,8 годами до того, как основной корабль войдет в систему цели. Эти суб-зонды будут приводиться в движение ионными двигателями с ядерной энергией и будут нести камеры, спектрометры и другое сенсорное оборудование. Суб-зонды будут пролетать мимо своих целей, все еще путешествуя со скоростью 12% от скорости света, и передавать свои результаты обратно на вторую ступень Дедала, материнский корабль, для ретрансляции обратно на Землю.

Отсек полезной нагрузки корабля, содержащий его суб-зонды, телескопы и другое оборудование, будет защищен от межзвездной среды во время полета бериллиевым диском толщиной до 7 мм и весом до 50 тонн. Этот эрозионный экран будет сделан из бериллия из-за его легкости и высокой скрытой теплоты испарения. Более крупные препятствия, которые могут встретиться при прохождении через целевую систему, будут рассеиваться искусственно созданным облаком частиц, выбрасываемым транспортными средствами поддержки, называемыми пылевыми жуками, примерно в 200 км впереди транспортного средства. Космический корабль будет нести несколько роботов- надзирателей, способных автономно устранять повреждения или неисправности.

Характеристики

Общая длина: 190 метров

Масса полезной нагрузки: 450 тонн

Первая ступень: Вторая стадия:
Масса пустого: 1690 тонн (на стадии подготовки) 980 тонн (на крейсерской скорости)
Масса пороха: 46000 тонн 4000 тонн
Время работы двигателя: 2,05 года 1,76 года
Толкать: 7 540000 ньютонов 663000 ньютонов
Скорость выхлопа двигателя: 10 600 000 м / с 9 210 000 м / с

Варианты

Количественный технический анализ самовоспроизводящейся вариации проекта «Дедал» был опубликован в 1980 году Робертом Фрейтасом . Дизайн без репликации был изменен, чтобы включить все подсистемы, необходимые для самовоспроизведения. Используйте зонд, чтобы доставить семенной завод массой около 443 метрических тонн на удаленный объект. Попросите семеноводческую фабрику воспроизвести множество своих копий на месте для увеличения общей производственной мощности, а затем использовать полученный автоматизированный производственный комплекс для создания зондов с семенной фабрикой на борту в течение 1000-летнего периода. Каждый REPRO будет весить более 10 миллионов тонн из-за дополнительного топлива, необходимого для замедления с 12% скорости света .

Другая возможность - оснастить Дедал магнитным парусом, похожим на магнитный совок на прямоточном воздушно-реактивном двигателе Бюссара, чтобы использовать гелиосферу звезды назначения в качестве тормоза, делая ненужным транспортировку топлива для замедления, что позволяет гораздо более глубоко изучить выбранную звездную систему.

Смотрите также

дальнейшее чтение

  • К.Ф. Лонг (2012). «Проект Дедал». Движение в глубоком космосе: дорожная карта к межзвездному полету . Springer . стр.  190 -197. ISBN 9781461406075.

использованная литература

внешние ссылки