Корабль орион. Созвездие орион

На этом аппарате в 2020-х годах НАСА собирается отправить к Марсу первых астронавтов. Orion - первый космический корабль, который покинет пределы низкой околоземной орбиты за последние 40 лет.

Старт произведен 5 декабря 2014 года на мысе Канаверал во Флориде. В НАСА придают большое значение этому событию и называют его историческим. На орбиту многоразовый аппарат выведет ракета-носитель тяжелого класса Delta IV, созданная компанией ULA (United Launch Alliance) исключительно из компонентов, разработанных и произведенных в США. В отличие от Atlas V, на ней нет российских двигателей РД-180.

Первоначально старт корабля был намечен на 07:05 4 декабря 2014 года по времени Восточного побережья США (15:05 московского времени), однако не раз переносился в течение стартового окна, закрывающегося в 09:44 (17:44 по московскому времени). Среди причин переноса НАСА называло судно, проплывавшее рядом со стартовой площадкой, высокую скорость ветра (в два раза превышающую максимально допустимую для запуска), превышение температуры в двигателях центральной ступени ракеты-носителя (потом оказалось, что с агрегатами все в порядке) и проблемы с топливным клапаном.

Корабль удалится от Земли на расстояние 5,8 тысячи километров и пересечет радиационный пояс (пояс Ван Аллена в англоязычной терминологии) Земли. Последний раз космический корабль совершал подобное путешествие в заключительной миссии программы Apollo в 1972 году.

Сам корабль спроектировал и построил американский аэрокосмический (и оборонный) гигант Lockheed Martin. Организация первого тестового полета обошлась США в 370 миллионов долларов. Orion состоит из двух модулей: командного и сервисного. Если первый модуль корабля целиком спроектирован американской стороной, то разработка второго проходила при участии ЕКА (Европейского космического агентства).

Европейцы предоставили американской стороне космический грузовик ATV (Automated Transfer Vehicle), подвергшийся существенной модернизации: на него были установлены новые двигатели, система орбитального маневрирования, солнечные батареи повышенной эффективности.

Ранее ATV доставлял на Международную космическую станцию (МКС) грузы. Всего с марта 2008 года по июль 2014 года корабли этой серии совершили пять полетов к МКС. В настоящее время основными грузовиками для орбитальной станции являются российские «Прогрессы», а также частные американские аппараты Dragon компании SpaceX и Cygnus компании Orbital Sciences Corporation. Последнему в октябре 2014 года не удалось отправиться в космос из-за взрыва ракеты-носителя Antares.

По дизайну Orion напоминает аппараты Mercury и Apollo, используемые США до 1970-х годов. Однако новый корабль крупнее и мощнее своих предшественников. Общая масса Orion превышает 20 тонн, высота грузового модуля конусообразной формы - более трех метров, диаметр основания - около пяти метров. Orion способен брать на борт до шести астронавтов, объем его жилого пространства сравним с небольшой комнатой - примерно девять кубических метров.

Изображение: NASA

Основная цель полета - тестирование систем корабля в экстремальных условиях. Примерно через 20 минут после старта ракеты-носителя Delta IV беспилотный корабль Orion выйдет на низкую околоземную орбиту и совершит один оборот вокруг Земли. Примерно через полтора часа аппарат окажется уже на высокой орбите - примерно 5,8 тысячи километров до Земли, что более чем в 14 раз выше, чем орбита МКС. Еще через два часа Orion начнет возвращение на Землю.

Во время околоземного полета корабль попадет в пределы радиационного пояса Земли. Эта область магнитосферы планеты удерживает высокоэнергетические космические частицы (главным образом протоны и электроны), не давая им попасть на Землю. Такая радиация опасна для человека. Американские корабли в рамках лунной программы Apollo несколько раз пересекали пояс Ван Аллена.

Излучение не повредило астронавтам, поскольку космические аппараты достаточно быстро пролетали через пояс и продолжали свой путь в пространстве с относительно невысоким уровнем радиации. Кроме того, конструкция стенок модуля корабля, внутри которого находились астронавты, предусматривала специальную защиту от космических лучей.

Изображение: NASA

Orion несет на борту датчики, измеряющие параметры радиации: заряд, энергию и направление движения частиц. Кроме того, датчики способны регистрировать и высокоэнергетические нейтральные частицы, такие как, например, нейтроны и фотоны. Показания этих устройств специалисты НАСА сравнят с телеметрией корабля и таким образом смогут проследить изменение радиации на всем пути следования аппарата.

В плотные слои атмосферы Orion, как ожидается, войдет со скоростью 32 тысячи километров в час. Капсула при этом разогреется до 2,2 тысячи градусов Цельсия. Для защиты от температурных перегрузок инженеры оснастили аппарат «тепловым экраном», который изготовлен из специального материала и закрывает собой капсулу. При движении в атмосфере Земли экран примет на себя основную тепловую нагрузку. Тестирование тепловой защиты - одна из задач первого полета Orion.

Следующие испытания запланированы на 2017 год. Предполагается, что на орбиту корабль выведет уже другой носитель - SLS (Space Launch System), разрабатываемый компанией Boeing. Эта сверхтяжелая ракета предназначена для марсианской программы: в 2030-х годах НАСА собирается c помощью Orion отправить своих астронавтов уже к Марсу.

Что будет, если на заряд взрывчатого вещества поставить какой-то предмет? Бытовая логика подсказывает что он или будет разрушен взрывом, или же (если он достаточно прочный) будет отброшен на какое-то расстояние. А что, если вместо взрывчатки у нас ядерная бомба, а вместо предмета космический корабль? Тогда мы получим проект космического корабля “Орион”, которые разрабатывался в 50-е годы учеными из Лос-Аламосской лаборатории...

Прежде чем описать суть концепции, стоит совершить небольшой исторический экскурс в середину 20 века. До конца 1950-х в США не было единой организации, которая бы занималась вопросами космической программы. Вместо этого там существовал целый ряд конкурирующих организаций при разных министерствах и ведомствах. Но запуск СССР первого Спутника (что оказалось шоком для многих обывателей - доставляющую цитату из произведения Стивена Кинга можно ) и несколько громких провалов по программе “Авангард” вынудили президента Эйзенхаура принять решение о создании национальной организации, в рамках которой оказались бы сосредоточены все ресурсы направляемые на космическую гонку. Этой организацией стало хорошо известное всем NASA, которое получило в свое распоряжение все разрабатываемые к тому моменту перспективные космические проекты.

Одним из них и был космический корабль “Орион”. Суть его заключалась в следующем: корабль снабжается мощной плитой, устанавливаемой за кормой. Ядерные бомбы небольшой мощности (от 0.01 до 0.35 килотонн) должны были равномерно выбрасываться в направлении, противоположном полёту корабля и подрываться на сравнительно малой дистанции (до 100 м). Отражающая плита принимала на себя импульс, и передавала его кораблю через систему амортизаторов (или без них, для беспилотных версий). От повреждения световой вспышкой, потоками гамма-излучения и высокотемпературной плазмой, отражающая плита должна была быть защищена покрытием из графитовой смазки, которое заново распылялось бы после каждого подрыва.

Принципиальная схема корабля

В рамках проекта были проведены некоторые макетные испытания. В частности, эксперимент с обычными зарядами и 100 килограммовой моделью корабля показал, что такой полет может быть устойчивым. Кроме того во время ядерных испытания на атолле Эниветок покрытые графитом стальные сферы были размещены в 9 метрах от эпицентра взрыва. После взрыва они были найдены неповрежденными: тонкий слой графита испарился с их поверхностей, что доказало, что предложенная схема использования графитовой смазки для защиты плиты в принципе возможна.

Кроме того, своеобразный "опыт" был проведен в августе 1957 года. Во время подземных ядерных испытания в славном штате Невада, 900 килограммовая стальная плита закрывающая шахту на дне которой был взорван ядерный заряд, была буквально выброшена ударной волной в атмосферу со скоростью примерно 66 км/с (как показали замеры с камер наблюдения). Насчет дальнейшей судьбы плиты мнения расходятся - некоторые энтузиасты полагают что она стала первым сделанным человеком объектом вышедшим в космос, более реалистичный взгляд заключается в том, что она попросту сгорела в атмосфере. В любом случае, совершенно ясно что энергия ядерного взрыва позволяла достичь скоростей, несравнимых с обычными ракетами.

Одним из участников рабочей группы по разработке программы был известный ученый Фримен Дайсон , который считал что использование химических ракет просто неразумно и является слишком дорогостоящим удовольствием - в частности он сравнивал их с дирижаблями 30-х годов, в то время как корабль "Орион" с современным Боингом. Девизом его рабочей группы было «Марс — к 1965 году, Сатурн — к 1970!», и этот слоган был не настолько самоуверенным, как может показаться на первый взгляд.

Фримен Дайсон

В частности, самый простой вариант “Ориона” имел бы стартовую массу в 880 тонн и мог доставлять на орбиту 300 тонн груза по цене 150 $ за килограмм и 170 тонн груза на Луну (сравните с возможностями и ценой Сатурна-5). Модификация для межпланетных полетов имела бы стартовый вес в 4000 тонны при использовании бомб мощностью 0.14 килотонн и могла бы доставлять 800 тонн полезной нагрузки и 60 пассажиров к Марсу. Как показали расчеты, полет к Сатурну с возвращением на Землю продлился бы всего 3 года.

Может возникнуть резонный вопрос - как бы запускали такую махину с Земли? Первоначально «Орион» предполагалось запускать с атомного полигона Джекесс-Флетс все в том же славном штате Невада. Корабль, имеющий форму пули, устанавливался бы на 8 стартовых башнях высотой 75 метров для того, чтобы не быть повреждённым от ядерного взрыва у поверхности. При запуске каждую секунду должен был производиться один взрыв мощностью 0,1 кт. После выхода на орбиту, калибр зарядов увеличивался.

Но стоит отметить, что создатели “Ориона” не ограничивались лишь межпланетными перелетами. Фримен Дайсон предложил несколько проектов взрыволета которые могли бы использоваться для межзвездных полетов.

Расчеты Дайсона показали, что использование мегатонных водородных бомб позволило бы разогнать корабль весом 400 000 тонн до 3,3% скорости света. Из общего веса корабля на полезную нагрузку отводилось бы 50 000 тонн - все остальное на 300 000 ядерных зарядов необходимых для полета и графитовую смазку (Карл Саган кстати предложил что такой корабль был бы отличным способом избавиться от мировых запасов ядерного оружия). Полет до Альфы Центавры занял бы 130 лет. Современные же расчеты показали, что правильная конструкция корабля и зарядов позволили бы достичь где-то 8% -10% скорости света, что позволило бы долететь до ближайшей звезды за 40-45 лет. Стоимость такого проекта на середину 60-х оценивалась в 10% тогдашнего ВВП США (где-то 2.5 триллиона долларов в пересчете на наши цены).

Конечно, проект имел ряд проблем, которые необходимо было бы как-то решить. Первая и самая очевидное - радиоактивное загрязнение Земли при старте. Для того, чтобы отправить 4000 тонный корабль в межпланетную экспедицию требовалось взорвать 800 бомб. По самым пессимистичным оценкам это бы дало загрязнение эквивалентное подрыву 10 мегатонной ядерной бомбы. По более оптимистичным оценкам, использование более эффективных и дающих меньший выход радиации зарядов сумело бы значительно уменьшить эту цифру. Кстати, стоимость самих бомб была бы не так и велика - лишь 7% стоимости МБР приходится собственно на сами боеголовки. Куда больше тратится на ее корпус, системы наведения, топливо и обслуживание. По подсчетам, стоимость одного маленького ядерного заряда для "Ориона" составила бы 300 000 долларов в современных ценах.

Во-вторых, оставался вопрос создания надежной системы амортизаторов, которые бы защитили корабль и экипаж от чрезмерных перегрузок, а также защита экипажа от радиации и оборудования от электромагнитного импулься.

В-третьих, существовал риск повреждения защитной пластины и самого корабля обломками и шрапнелью от ядерного взрыва.

После создания NASA, проект еще некоторое время получал небольшое финансирование, но затем был свернут. В развернувшейся в те годы борьбе идеологий победили сторонники Вернера Фон Брауна с концепцией мощных химических ракет. С тех пор, идея использования взрыволетов никогда не пользовалась серьезной поддержкой внутри агентства, что авторы "Ориона" всегда считали большой ошибкой.

Впрочем, помимо идеологии большую роль сыграл тот фактор, что создатели во многом опередили время - ни тогда, ни сейчас у человечества пока что не возникало насущной необходимости в единовременном выводе тысяч тонн груза на орбиту. К тому же, учитывая насколько сейчас популярно экологическое движение, крайне тяжело представить что какие-то политики дадут добро на такой ядерный полет. Формальная точка в истории проекта была поставлена в 1963 году, когда СССР и США подписали договор о запрещении ядерных испытаний (в том числе в воздухе и космосе). Была предпринята попытка вставить в текст специальную оговорку для кораблей вроде “Ориона”, но СССР отказался делать какие-либо исключения из общего правила.

Но как бы то ни было, такой тип корабля является пока что единственным проектом звездолета, который мог бы быть создан на основе имеющихся технологий и принести научные результаты в недалеком будущем. Никакие другие технологически возможные на данном этапе типы двигателей для космических аппаратов не обеспечивают приемлемого времени для получения результатов. А все остальные предлагаемые концепции - фотонный двигатель, звездолеты на антиматерии класса "Валькирия" имеют большое количество нерешенных проблем и допущений, которые делают их возможную реализацию делом отдаленного будущего. Про так любимые фантастами червоточины и WARP-двигатели и говорить не приходится - как бы не была приятна идея мгновенного перемещения, к сожалению это все пока что остается чистой воды фантастикой.

Кто-то как-то сказал, что несмотря на то, что сейчас “Орион” (и его идейные последователи) представляют собой лишь теоретическую концепцию, но он всегда остается в запасе на случай возникновения каких-либо чрезвычайных обстоятельств, которые потребуют отправки в космос большого корабля. Сам Дайсон считал что такой корабль позволит обеспечить выживание человеческой расы в случае какой-то глобальной катастрофы и предсказывал что при тогдашнем уровне экономического роста человечество могло бы начать межзвездные полеты через 200 лет.

С тех пор прошло уже 50 лет и пока что явных предпосылок к тому, что этот прогноз сбудется вроде нет. Но с другой стороны, никто не может быть уверен в том, что несет ему будущее - и кто знает, возможно со временем, когда у человечества появится действительная необходимость в выводе на орбиту больших кораблей, со всех этих проектов все же стряхнут пыль. Главное только, чтобы причиной этому будет не какие-то чрезвычайные происшествия, а экономические соображения и стремление наконец-то попробовать покинуть наши родительскую колыбель и отправиться к другим звездам.

«Орион» (Orion) - космический аппарат NASA нового поколения, который впервые за 40 лет выведет космонавтов за пределы орбиты Земли. Разработанная по образу и подобию «Аполлонов», но с современными технологиями, капсула «Орион», размещенная на ракете-носителе Delta IV Heavy, сможет перевозить до шести человек и уже к 2030 году сможет вывести людей на Марс. По крайней мере так планирует NASA. В декабре 2014 года капсула «Орион» прошла успешные испытания, совершив 4,5-часовой облет Земли и упав в Тихий океан, как и было запланировано. Стоимость тестового запуска составила 350 миллионов долларов.

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) провело испытание аварийной системы спасения космического аппарата , сообщает портал Space.com. Система предназначена для безопасного отвода корабля в сторону от ракеты-носителя в случае возникновения серьезных нештатных ситуаций при запуске. Как указывает источник, в ходе испытаний, проводившихся на одном из тестовых стендов компании Nortrop Grumman, двигатель системы спасения запускался на 30 секунд и обеспечивал тягу в 31 кН.

В последнее время американцы терпели одни неудачи в космосе. В ночь на 30 октября 2014 года, через несколько секунд после старта взорвалась ракета-носитель Antares с космическим грузовым кораблём Cygnus. Вслед за гибелью коммерческого грузовика Cygnus, 31 октября в США потерпел крушение , который готовили для туристических прогулок по просторам Вселенной.

И вот, космический корабль Орион успешно стартовал 5 декабря 2014 в 15:05 мск с космодрома на мысе Канаверал в штате Флорида. На орбиту его вывела тяжелая ракета-носитель Delta-4.

Фотографии со старта от United Launch Alliance.

1. Орион - многоцелевой частично многоразовый пилотируемый космический корабль США, разрабатываемый с середины 2000-х годов в рамках программы «Созвездие».

3. В мае 2011 года NASA объявило о продолжении работ по изменённому пилотируемому кораблю из программы для пилотируемых полётов на околоземную орбиту, астероиды и Марс.

4. В НАСА подчеркивают, что космический корабль Орион является первым после завершения миссии Аполлон в 1972 году кораблем, разработанным для отправки человека в далекий космос.

5. Диаметр корабля «Орион» - 5.3 метра, масса корабля - около 25 тонн. Внутренний объём «Ориона» будет в 2.5 раза больше, чем внутренний объём корабля «Аполлон».

6. США планируют, что именно этот космический корабль отправит человека на Марс или к астероиду. Планируется, что первый пилотируемый полет Orion состоится не раньше 2021 года.

7. Ракетой была четвёртое поколение ракеты-носителя Дельта компании «Боинг». Кстати, вариант Delta IV Heavy, по состоянию на 2012 год, обладает наибольшей полезной нагрузкой среди всех эксплуатируемых ракет-носителей в мире.

17. После старта космический корабль Орион совершил один виток вокруг Земли по низкой орбите, после чего он начал движение по более высокой орбите. Максимальное расстояние, на которое новейший американский космический корабль удалился от Земли, составило 5 794 километра. Вскоре корабль успешно завершил первую испытательную миссию и приводнился в Тихом океане у побережья Калифорнии.

18. По мнению российских специалистов , в ближайшие 4-5 лет Соединенные Штаты будут иметь 4 собственных пилотируемых космических корабля и достигнут своей цели - отказ от использования российского корабля «Союз», который обходится американцам в 71 млн долларов в расчете на одного астронавта.

Видео со старта. Также смотрите « » и « ».