Проект "Плутон"

[Lev]

http://www.merkle.com/pluto/pluto.html


Перевод с http://forum.vif2ne.ru:2003/nvk/forum/0/0.htm

В 50-х годах мечта о всесильной атомной энергии (атомных автомобилях, самолётах, космических кораблях, атомном всё и вся) уже была поколеблена осознанием опасности радиации, но всё ещё витала в умах. После запуска Спутника американцы обеспокоились тем, что Советы могут быть впереди не только в ракетах, но и в противоракетах, и в Пентагоне пришли к выводу о необходимости постройки беспилотного атомного бомбардировщика (или ракеты), который сможет преодолевать ПВО на низкой высоте. То, что они придумали, назвали SLAM (Supersonic Low-Altitude Missile) – сверхзвуковая низковысотная ракета, которую планировалось оснастить прямоточным ядерным двигателем. Проект получил название «Плутон».

Ракета размером с локомотив должна была лететь на сверхнизкой высоте (чуть выше верхушек деревьев) с трёхкратной скоростью звука, разбрасывая водородные бомбы по пути. Даже мощность ударной волны от её пролета должна была оказаться достаточной для гибели людей поблизости. К тому же, существовала небольшая проблема радиоактивных осадков – выхлоп ракеты, само собой, содержал продукты деления. Один остроумный инженер предложил превратить этот явный недостаток в мирное время в преимущество в случае войны – она должна была продолжать летать над Советским Союзом после исчерпания боекомплекта (до саморазрушения или угасания реакции, то есть практически неограниченное время).

Работы начались 1 Января 1957 года в Ливерморе, Калифорния. Проект сразу столкнулся с технологическими сложностями, что неудивительно. Идея сама по себе была относительно простой: после разгона воздух сам собой засасывается в воздухозаборник впереди, нагревается и выбрасывается сзади выхлопной струёй, которая и даёт тягу. Однако использование ядерного реактора вместо химического топлива для нагрева было фундаментально новым и требовало разработки компактного реактора, не окруженного, как обычные, сотнями тонн бетона и способного выдержать полёт в тысячи миль до целей в СССР. Для контроля направления полёта были нужны рулевые моторы, способные работать в раскалённом докрасна состоянии и в условиях высокой радиоактивности. Необходимость длительного полёта со скоростью М3 на сверхмалой высоте требовала материалов, которые не расплавятся и не разрушатся в таких условиях (по расчётам, давление на ракету должно было быть в 5 раз больше давления на сверхзвуковую X-15).

Для разгона до скорости, на которой начнёт работать прямоточный двигатель, применялись несколько обычных химических ускорителей, которые потом отстыковывались, как на космических запусках. После старта и ухода из населённых районов ракета должна была включить ядерный двигатель и кружить над океаном (о топливе можно было не беспокоиться), ожидая приказа для разгона до М3 и полёта к СССР.

Как и современные «Томагавки», она летела, следуя рельефу местности. Благодаря этому и огромной скорости, она должна была преодолеть ПВО целей, недоступных для существовавших бомбардировщиков и даже баллистических ракет. Руководитель проекта называл ракету «летающим ломом», имея в виду её простоту и высокую прочность.

Поскольку КПД прямоточного двигателя растет с температурой, 500-МВт реактор под названием «Тори» проектировался очень горячим, с рабочей температурой в 2500F (более 1600С). Компании по производству фарфора Coors Porcelain Company была поставлена задача сделать около 500000 керамических топливных элементов, похожих на карандаши, которые должны были выдержать такую температуру и обеспечить равномерное распределение тепла внутри реактора.

Для обшивки задней части ракеты, где температуры ожидались максимальными, пробовались различные материалы. Допуски при проектировании и изготовлении были столь узкими, что плиты обшивки имели температуру самовозгорания всего на 150 градусов выше максимальной расчетной температуры работы реактора.

Допущений было много и стала ясной необходимость испытания полноразмерного реактора на неподвижной платформе. Для этого построили специальный полигон 401 на 8 квадратных милях. Так как реактор должен был стать сильно радиоактивным после запуска, полностью автоматизированная ж/д ветка доставляла его от места проверки до цеха разборки, где радиоактивный реактор должны были дистанционно разобрать и исследовать. Учёные из Ливермора наблюдали за процессом по телевидению из сарая, расположенного далеко от полигона и снабжённого, на всякий случай, убежищем с двухнедельным запасом еды и воды.

Только для добычи материала для постройки цеха разборки, толщина стен которого составляла от 6 до 8 футов, правительство США купило шахту. Миллион фунтов сжатого воздуха (для симуляции полёта реактора на большой скорости и запуска ПРД) был накоплен в специальных резервуарах общей длиной 25 миль и нагнетался гигантскими компрессорами, которые на время взяли с базы подводных лодок в Гротоне, Коннектикут. Для 5-минутного теста на полной мощности требовалось тонна воздуха в секунду, которую подогревали до темепературы в 1350F (732С) прохождением сквозь наполненные 14 миллионами стальных шариков четыре стальные резервуара, которые разогревали сжиганием нефти. Однако, не все составляющие проекта были колоссальными – устанавливать финальные измерительные инструменты внутрь реактора во время монтажа пришлось миниатюрной секретарше, так как техники туда не пролезали.

За первые 4 года постепенно были преодолены основные препятствия. После экспериментов с разными покрытиями, которые должны были защищать кожухи электромоторов рулей от жара выхлопной струи, по рекламе в журнале Hot Rod была найдена подходящая краска для выхлопной трубы. Во время сборки реактора использовались распорки, которые затем должны были испариться при его запуске. Был разработан способ измерения температуры плит сравнением их цвета с откалиброванной шкалой.

Вечером 14 Мая 1961 года первый в мире атомный ПРД, смонтированный на ж/д платформе, включился. Прототип Tory-IIA проработал всего несколько секунд и развил только часть расчётной мощности, но эксперимент признали полностью успешным. Самое главное, он не загорелся и не разрушился, как опасались многие. Сразу началась работа над вторым прототипом, легче и мощнее. Tory-IIB не вышел за пределы чертёжной доски, но ещё спустя три года Tory-IIC проработал 5 минут на полной мощности в 513 мегаватт и обеспечил тягу в 35000 фунтов; радиоактивность струи оказалась меньше ожидаемой. За запуском с безопасной дистанции наблюдали десятки официальных лиц и генералов ВВС.

Успех отпраздновали, установив пианино из женского общежития лаборатории на грузовик и отправившись в ближайший город, где был бар, распевая песни. Руководитель проекта по дороге аккомпанировал на пианино.

Позже в лаборатории начались работы над четвёртым прототипом, ещё мощнее, легче и достаточно компактным для тестового полёта. Начали говорить даже о Tory-III, который достигнет четырёхкратной скорости звука.

В то же время в Пентагоне начали сомневаться в проекте. Поскольку ракету предполагалось запускать с территории США и она должны была лететь по территории членов НАТО для максимальной скрытности до начала атаки, пришло понимание того, что она является не меньшей угрозой для союзников, чем для СССР. Ещё до начала атаки «Плутон» оглушит, покалечит и облучит наших друзей (громкость пролетающего над головой Плутона оценивалась в 150 дБ, для сравнения громкость ракеты Сатурн V, которая запускала «Аполлоны» на Луну, составляла 200 дБ на полной мощности). Конечно, разорванные барабанные перепонки покажутся всего лишь незначительным неудобством, если вы окажетесь под такой пролетающей ракетой, которая буквально печёт цыплят во дворе фермы на лету.

Хотя обитатели Ливермора упирали на быстроту и невозможность перехвата ракеты, военные аналитики стали сомневаться, что такое большое, горячее, шумное и радиоактивное оружие может остаться незамеченным надолго. К тому же, новые баллистические ракеты «Атлас» и «Титан» достигнут цели на часы раньше летающего реактора ценой в 50 миллионов долларов за штуку. Флот, который сначала собирался запускать «Плутоны» с подлодок и кораблей, тоже начал терять к нему интерес после появления ракеты «Полярис».
Но последним гвоздём в крышку гроба «Плутона» стал простейший вопрос, о котором никто не подумал раньше – где испытывать летающий ядерный реактор? «Как убедить начальство, что ракета не собьётся с курса и не пролетит сквозь Лас-Вегас или Лос-Анджелес, как летающий Чернобыль?» - спрашивает Джим Хэдли, один из физиков, работавший в Ливерморе. Одним из предложенных решений был длинный поводок, как у авиамоделей, в пустыне Невада. («Это был бы тот ещё поводок», сухо замечает Хэдли.) Более реалистичным предложением был полёт «восьмёрками» около острова Уэйк, территории США в Тихом океане, и последующее затопление ракеты на глубине в 20000 футов, однако к тому времени радиации уже достаточно боялись.

1 Июля 1964 года, спустя семь с половиной лет после начала, проект был закрыт. Общая стоимость составила $260 миллионов ещё не обесцененных долларов того времени. В пике над ним работало 350 человек в лаборатории и ещё 100 на полигоне 401.

Хотя «Плутон» так и не полетел, разработанные решения и материалы начли своё применение в керамических турбинах и реакторах для использования в космосе. Некоторые в Ливерморе чувствуют сильную ностальгию по тем временам <Статья>. «Это были лучшие 6 лет моёй жизни», «Я был молод. У нас было полно денег. Это было здорово.» - вот некоторые отзывы бывших участников проекта.
Как говорит Хэдли, каждые несколько лет в ВВС кто-нибудь вновь узнает о Плутоне и звонит в лабораторию, чтобы узнать, что случилось с атомным ПРД. Когда звонящий узнаёт о проблемах с тестовым полётом и радиации, его энтузиазм улетучивается и снова ещё никто не перезванивал.
Если бы кто-то серьёзно намерился возродить Плутон, он наверняка бы нашёл желающих в Ливерморе. Но не много. Что когда-то было оружием из ада, сейчас стало идеей, которую лучше забыть.

Автор: Gregg Herken
Перевод: Андрей Динеев

[pkl]

А для Венеры и планет-гигантов - в самый раз. :roll:

[zyxman]

А для Венеры и планет-гигантов - в самый раз. :roll:

Насчет Венеры надо подумать, как-то на первый взгляд не то - там скорее актуальна летающая атомная субмарина - ну по крайней мере точно не сверхзвуковая.
То есть для Венеры не прямоточник, может быть атомный Стирлинг.

А вот для Марса мне кажется это очень интересная тема, тк там летать можно только на сверхзвуке, и летающий исследователь был-бы очень полезен.

[KBOB]

http://en.wikipedia.org/wiki/Project_Pluto

Furthermore, Intercontinental ballistic missile technology had proven to be more easily developed than previously thought, reducing the need for such highly capable cruise missiles. On July 1, 1964, seven years and six months after it was born, "Project Pluto" was canceled

Межконтинентальные балистические ракет показали себя более простой и надежной технологией. 1 Июля 1964 года, спустя семь с половиной лет после начала, проект "Плутон" был закрыт.

Частичная реинкарнация чуть было не произошла в проекте Timber Wind.

[Дмитрий Инфан]

А для Венеры и планет-гигантов - в самый раз. :roll:

Насчет Венеры надо подумать, как-то на первый взгляд не то - там скорее актуальна летающая атомная субмарина - ну по крайней мере точно не сверхзвуковая.
То есть для Венеры не прямоточник, может быть атомный Стирлинг.

А вот для Марса мне кажется это очень интересная тема, тк там летать можно только на сверхзвуке, и летающий исследователь был-бы очень полезен.

Для автоматических устройств проще всего аэростат, а для пилотируемых полётов - перелёт по баллистической траектории: в конце маршрута не нужен аэродром. Проект прикрыли правильно, потому что обычная ракета с ЖРД как боевое оружие много эффективней. А вот что закрыли работы по ТФЯРД - это да, очень жаль.

[Сторонний]

Если на один выстрел можно затратить целый ядерный реактор не надо возни с ПВРД.

 Строим электромагнитный ускоритель и выстреливаем боеголовку с земли этим ускорителем, - заодно система будет способна вести огонь и повторно если её не уничтожат.

[zyxman]

Для автоматических устройств проще всего аэростат, а для пилотируемых полётов - перелёт по баллистической траектории: в конце маршрута не нужен аэродром.

Сейчас для Марса был-бы очень интересен исследователь, способный длительное время находиться в воздухе, недалеко от поверхности (чтобы хорошо разглядеть интересное и по возможности произвести какие-то исследования на месте), и преодолевать при необходимости большие расстояния за короткое время.

Аэростат плох тем что очень низка грузоподъемность ввиду низкой плотности атмосферы, то есть даже без учета пониженной инсоляции в сравнении даже с Землей, ограничения исследователя на базе аэростата будут крайне серьезны.
А пониженная инсоляция это крышка гроба - для действительно интересного исследователя нужна мощность атомного реактора, который на аэростате не потянуть.
Вот и получается, что проект как будто специально для Марса делали.

А вот что закрыли работы по ТФЯРД - это да, очень жаль.

Да, несомненно.

[pkl]

Для Венеры был бы интересен самолёт на солнечных батареях. Для Марса - лёгкий самолёт с гидразиновой или перекисной турбиной. Но речь то зашла о аппаратах с ядерным двигателем. Но реально эта технология будет востребована, когда речь зайдёт об Не3-дайверах для Урана. Т.е. не раньше чем через 100 лет.    

[Сторонний]

Сейчас для Марса был-бы очень интересен исследователь, способный длительное время находиться в воздухе, недалеко от поверхности (чтобы хорошо разглядеть интересное и по возможности произвести какие-то исследования на месте), и преодолевать при необходимости большие расстояния за короткое время.

Вы собрались что-то разглядывать на поверхности проносясь над ней на скорости 3 маха?

[zyxman]

Вы собрались что-то разглядывать на поверхности проносясь над ней на скорости 3 маха?

Вся проблема в том, что над Марсом на дозвуке летать почти нереально - на Земле вообще есть буквально несколько экспериментальных самолетов, которые способны летать в близких условиях на дозвуке.
И полезная нагрузка у них мизерная.

Для исследователя важны хорошая мобильность, большая полезная нагрузка и серьезная энергетика.

Вот сверхзвуковик с ядерным двигателем и позволит и отличную мобильность и мощную энергетику и может на себе таскать серьезный груз.

- Во первых, можно будет установить на борту хорошую оптику, во вторых можно будет поставить например мощный лазер и оценивать образцы прямо сверху, в третьих, можно будет взять с собой некоторое количество дополнительных сбрасываемых зондов, и при обнаружении интересных для исследования объектов, прицельно сбрасывать зонды как "высокоточное оружие"

[Сторонний]

Вы собрались что-то разглядывать на поверхности проносясь над ней на скорости 3 маха?

Вся проблема в том, что над Марсом на дозвуке летать почти нереально - на Земле вообще есть буквально несколько экспериментальных самолетов, которые способны летать в близких условиях на дозвуке.
И полезная нагрузка у них мизерная.

Для исследователя важны хорошая мобильность, большая полезная нагрузка и серьезная энергетика.

Вот сверхзвуковик с ядерным двигателем и позволит и отличную мобильность и мощную энергетику и может на себе таскать серьезный груз.

- Во первых, можно будет установить на борту хорошую оптику, во вторых можно будет поставить например мощный лазер и оценивать образцы прямо сверху, в третьих, можно будет взять с собой некоторое количество дополнительных сбрасываемых зондов, и при обнаружении интересных для исследования объектов, прицельно сбрасывать зонды как "высокоточное оружие"

Вы забыли пару деталей, которые несколько портят общую картину при использовании на Марсе.

 1. Нужны ускорители.

 2. Воздухозаборник аппарата будет в десятки раз больше, чем то, что нарисовано на картинке выше.

[zyxman]

Для марсианского (юпитерианского) исследователя сейчас ускорители не потребуются - он будет переходить в рабочий режим прямо во время спуска с орбиты

Размер воздухозаборника конечно проблемка, но как-то же "дрозд" летал?

[Дмитрий Инфан]

Вы собрались что-то разглядывать на поверхности проносясь над ней на скорости 3 маха?

Вся проблема в том, что над Марсом на дозвуке летать почти нереально - на Земле вообще есть буквально несколько экспериментальных самолетов, которые способны летать в близких условиях на дозвуке.
И полезная нагрузка у них мизерная.

Для исследователя важны хорошая мобильность, большая полезная нагрузка и серьезная энергетика.

Вот сверхзвуковик с ядерным двигателем и позволит и отличную мобильность и мощную энергетику и может на себе таскать серьезный груз.

- Во первых, можно будет установить на борту хорошую оптику, во вторых можно будет поставить например мощный лазер и оценивать образцы прямо сверху, в третьих, можно будет взять с собой некоторое количество дополнительных сбрасываемых зондов, и при обнаружении интересных для исследования объектов, прицельно сбрасывать зонды как "высокоточное оружие"

А как насчёт атомного вертолёта? Насколько в условиях Марса окажется эффективен вертолётный винт?

[Виктор Левашов]

На Земле вертолётвы выше 5 км. не поднимаются. А на Марсе атмосфера разрежена как на 20 км.

[zyxman]

А как насчёт атомного вертолёта? Насколько в условиях Марса окажется эффективен вертолётный винт?

К сожалению, ничего лучше простого жесткого крыла нет. И даже вращающееся жесткое крыло существенно хуже.

Вообще существуют БПЛА вертолетного типа с заявленной рабочей высотой до 10км (я точно слышал про испытательный полет на 8км), и вроде официальный рекорд для вертолета 12км (условия Марса вроде обычно сравнивают с земными 30км).
Главная проблема что винт вертолета дозвуковой и еще никто не делал сверхзвуковой винт и видимо не случайно.

[Сторонний]

Для марсианского (юпитерианского) исследователя сейчас ускорители не потребуются - он будет переходить в рабочий режим прямо во время спуска с орбиты

Зачем ему осуществлять спуск с орбиты для наблюдения на скорости 3 маха?
 Оптический прибор усилить нельзя вместо реактора?

Размер воздухозаборника конечно проблемка, но как-то же "дрозд" летал?

Нет, это безусловно возможно, но не будет так красиво и мне кажется довольно бесполезным.

[Сторонний]

А как насчёт атомного вертолёта? Насколько в условиях Марса окажется эффективен вертолётный винт?

К сожалению, ничего лучше простого жесткого крыла нет. И даже вращающееся жесткое крыло существенно хуже.

Вообще существуют БПЛА вертолетного типа с заявленной рабочей высотой до 10км (я точно слышал про испытательный полет на 8км), и вроде официальный рекорд для вертолета 12км (условия Марса вроде обычно сравнивают с земными 30км).
Главная проблема что винт вертолета дозвуковой и еще никто не делал сверхзвуковой винт и видимо не случайно.

Вертолётный винт хуже крыла по аэродинамическим характеристикам, но сообщает огромный реактивный КПД двигателю, потому при необходимости "просто висения в воздухе" вертолёт может быть предпочтительнее, - это моё мнение, может быть я ошибаюсь.

 По поводу высоты вы не в курсе.

 Вот этот вертолёт поставил рекорд высоты полёта для вертолётов в 12442 метра. - http://airwar.ru/enc/uh/sa315.html

[pkl]

Начали с сверхзвуковой крылатой ракеты с ядерным прямоточным двигателем, а закончили рекордами высоты для вертолётов. Мда.

[Сторонний]

Начали с сверхзвуковой крылатой ракеты с ядерным прямоточным двигателем, а закончили рекордами высоты для вертолётов. Мда.

Просто стали рассматривать аппарат целесообразный для полётов в атмосфере Марса.

 Такой ядерный ПВРД может быть полезен для взлёта с Марса.

[Дмитрий Инфан]

А как насчёт атомного вертолёта? Насколько в условиях Марса окажется эффективен вертолётный винт?

К сожалению, ничего лучше простого жесткого крыла нет. И даже вращающееся жесткое крыло существенно хуже.

Вообще существуют БПЛА вертолетного типа с заявленной рабочей высотой до 10км (я точно слышал про испытательный полет на 8км), и вроде официальный рекорд для вертолета 12км (условия Марса вроде обычно сравнивают с земными 30км).
Главная проблема что винт вертолета дозвуковой и еще никто не делал сверхзвуковой винт и видимо не случайно.

Вертолётный винт хуже крыла по аэродинамическим характеристикам, но сообщает огромный реактивный КПД двигателю, потому при необходимости "просто висения в воздухе" вертолёт может быть предпочтительнее, - это моё мнение, может быть я ошибаюсь.

 По поводу высоты вы не в курсе.

 Вот этот вертолёт поставил рекорд высоты полёта для вертолётов в 12442 метра. - http://airwar.ru/enc/uh/sa315.html

Насколько знаю, сила тяжести на Марсе в 2,5 раза меньше, чем на Земле. Следовательно при той же тяге и при той же массе (на Земле) на Марсе этот рекордный вертолёт мог бы подняться и повыше. Может, пусть и впритык, тяги винта всё-таки хватит?