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Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare

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Offline zzambot

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Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« il: Mar 08/11/2011, 07:01 »
(da una ricerca nel forum non mi sembra sia stato trattato...)

L'originale progetto Orione, aveva come obiettivo la realizzazione di un razzo a propulsione nucleare in grado di raggiungere Marte in due settimane e Plutone in un anno.

L'idea è semplice quanto efficace: si tratta di far esplodere un serie di  piccole bombe a fissione  ed sfruttare l'onda d'urto per accelerare l'astronave. La propulsione nucleare  è in grado di fornire una spinta migliaia di volte più efficiente dei propulsori chimici. Lo schema del veicolo è concettualmente molto semplice: in cima è posta la sezione abitata, del diametro di 40-50 metri ed alto altrettanto. La coda  del veicolo è composta da un grande disco in grado di assorbire la spinta delle esplosioni e schermare equipaggiamento ed astronauti. Le due sezioni sono unite da una serie di pistoni per assorbire e ridistribuire gradualmente lo shock dell'esplosione.

Il progetto - che ebbe inizio nel 1958 sotto la direzione del fisico nucleare Ted Taylor - annoverava nel team ricercatori del calibro di Freeman Dyson.

In quegli anni  avevano ancora luogo  i test nucleari nell'atmosfera: nel corso di questi fu provato che  piastre di metallo opportunamente sagomate, ricoperte di grafite e protette da un sottile strato d'olio potessero resistere all'esplosione nucleare e riuscire ad raggiungere la velocità di fuga dal nostro pianeta. Una navicella potrebbe essere lanciata direttamente dalla superficie del nostro pianeta o assemblata in orbita con mezzi convenzionali prima di partire per una missione interplanetaria sotto la spinta nucleare.

Il progetto fu cancellato nella prima metà degli anni sessanta, quando furono proibiti tutti i test nucleari nell'atmosfera. Nonostante sia passato quasi mezzo secolo,   Orione rimane l'unico sistema per una vera esplorazione del sistema solare e interstellare, riuscendo teoricamente a raggiungere qualche percento della velocità della luce.

Il post originale è a questo indirizzo: http://marco-casolino.blogspot.com/2011/11/astronavi-di-una-realta-abbandonata-2.html

 

Offline paolo_a

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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #1 il: Mar 08/11/2011, 08:43 »
Poetico originale e funzionale, almeno in linea teorica.
Bisogna però vedere cosa ne pensano i verdi (un conto è lanciare un RTG, un altro un container con un centinaio di piccole testate nucleari) e i gestori dei satelliti.. Ho paura che ad un satellite non faccia piacere vedersi scoppiare un atomica, anche solo a 2000 km di distanza.. Figurarsi una serie di esplosioni.. Sul lancio diretto è inutile argomentare, l'unica sarebbe l'assemblaggio in orbita..
Detto questo, sarebbe il modo per raggiungere Centauri in un tempo, se non accettabile, almeno comprensibile!
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Offline Smiley1081

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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #2 il: Mar 08/11/2011, 09:19 »
Con alcuni verdi bisognerebbe usare lo stesso sistema usato dai legali del gruppo musicale Disaster Area...
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Offline albyz85

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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #3 il: Mar 08/11/2011, 09:29 »
Visto che vanno di moda le citazioni colte.... "una cag.....ata pazzesca!!", sia allora che oggi. :D
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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #4 il: Mar 08/11/2011, 10:21 »
Il progetto Orion fu qualcosa di più di una semplice proposta rimasta sulla carta, l'interesse per questo ambizioso (ed alquanto "esplosivo" ) progetto di veicolo spaziale sollevò un autentico interesse tra la fine degli anni '50 e la fine degli anni '60 con una vera e propria "famiglia" di veicoli spaziali più o meno specializzati, culminati con un progetto congiunto con la NASA in cui si prevedeva di accoppiare un Orion "piccolo" con i primi due stadi di un Saturn V allo scopo di consentire all'Orion di attivare il suo peculiare sistema propulsivo fuori dall'atmosfera (il che avrebbe salvato, come minimo, il sito di lancio).

Bisogna tenere conto del fatto che furono testati dei modelli in scala con esplosivi tradizionali (tritolo) offrendo risultati incoraggianti, la fine del progetto oltre che per motivi economici ed ambientali fu determinata dalla firma del trattato Partial Test Ban nel 1963.

Di seguito, per chi volesse approfondire, una serie di link dedicati all'argomento:

http://en.wikipedia.org/wiki/Project_Orion_(nuclear_propulsion)
http://up-ship.com/blog/?p=9397
http://www.astronautix.com/fam/orion.htm

Di seguito i report tecnici forniti dalla General Atomics alla NASA nel corso degli anni '60:

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19650058729_1965058729.pdf
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19770085619_1977085619.pdf
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19660072847_1966072847.pdf
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19660072846_1966072846.pdf
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19760065935_1976065935.pdf

E c'è anche un interessante volume "Project Orion: The True Story of the Atomic Spaceship" scritto dal figlio di Freeman Dyson, George, e reperibile su Amazon:

http://www.amazon.com/Project-Orion-Story-Atomic-Spaceship/dp/0805059857
 

Offline paolo_a

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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #5 il: Mar 08/11/2011, 11:52 »
Visto che vanno di moda le citazioni colte.... "una cag.....ata pazzesca!!", sia allora che oggi. :D

Magari anche no.. ma andrebbe spostato avanti almeno di 100 anni..

Per portare in orbita un bestione del genere, e portare in sicurezza le testate non oso immaginare quanti lanci.. magari costruendo lo scudo sulla luna.. forse..

La pecca è non poter avere un ugello, ma solo una superfice di impatto ridotta, distante chilometri dal punto di produzione della spinta: in pratica il 99.999% della spinta prodotta dalle bombe serve a pettinar bambole.. Va bene che le bombe H pesano poco in rapporto alla spinta prodotta.. Ma c'è sempre il peso micidiale di quello scudo in acciaio e grafite..
Forse avrebbe più rendimento un motore a ioni con serbatoio enorme e anni di accensione continua.. Spinta piccola ma peso della nave che cala pian piano..
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Offline Smiley1081

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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #6 il: Mar 08/11/2011, 12:03 »
Beh, uno potrebbe anche prendere un asteroide ferroso, e con un sistema di specchi solari, fonderlo a forma di scudo...
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Offline albyz85

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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #7 il: Mar 08/11/2011, 12:28 »
Beh, uno potrebbe anche prendere un asteroide ferroso, e con un sistema di specchi solari, fonderlo a forma di scudo...

...e la marmotta lo rivestirebbe di carta stagnola....
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Offline Ares Cosmos

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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #8 il: Mar 08/11/2011, 13:21 »
Anch'io trovo il progetto ridicolo.
Torno al mio leitmotiv: ma che ce ne facciamo di super propulsori se poi non riusciamo a fare il primo passo, ovvero superare la LEO? Che poi superpropulsori non ci servono, quelli attuali vanno benissimo.

Propulsione a forza di atomiche? Va bene in atmosfera, dove almeno puoi sfruttare l'onda d'urto dei gas sull'aria, ma nello spazio che onda d'urto si sfrutta? Quella generata dalla sublimazione della bomba e la pressione delle radiazioni senza contare che in gran parte si disperdono nel vuoto? Tipico progetto anni '50 americano, quando le automobili consumavano litri di benzina per fare pochi chilometri e s'ignorava il pericolo delle radiazioni.

Visti e toccati di persona: A4, Apollo 10, Mir (mock up), Soyuz TM 34
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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #9 il: Mar 08/11/2011, 13:39 »
Propulsione a forza di atomiche? Va bene in atmosfera, dove almeno puoi sfruttare l'onda d'urto dei gas sull'aria, ma nello spazio che onda d'urto si sfrutta?

Il terzo principio della dinamica ;-)
Tsiolkovsky ha dimostrato che un razzo funziona anche nel vuoto. Qui non è diverso.
Michael
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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #10 il: Mar 08/11/2011, 13:41 »
Anch'io trovo il progetto ridicolo.

Certo talmente "ridicolo" che personaggio del calibro di von Braun lo hanno sostenuto per anni, che il Glenn Research Center della NASA lo cita tuttora tra i progetti "precursori" dei futuri (o futuribili) sistemi di propulsione:

http://www.nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/ideaknow.html

Chiariamoci il concetto alla base di Orion è tutt'altro che elegante e come dice paolo_a dissipa gran parte della sua energia a vuoto, ma è senz'altro efficace (come lo sono spesso i sistemi basati sulla "forza bruta" come i razzi a propellente solido) grazie al cielo (e a Newton). Personalmente non mi sento di definire "ridicolo" un progetto del genere o dare dello stupido a chi lo ha propugnato per anni:

http://en.wikipedia.org/wiki/Freeman_Dyson
http://en.wikipedia.org/wiki/Ted_Taylor_(physicist)
http://en.wikipedia.org/wiki/Wernher_von_Braun
 

Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #11 il: Mar 08/11/2011, 13:54 »
A questo punto mi sembra giusto segnalare il seguente articolo di Micheal Flora "Project Orion:
Its Life, Death, and Possible Rebirth" :

http://www.islandone.org/Propulsion/ProjectOrion.html

Robert McNamara, Defense Secretary under the Kennedy Administration, realized that Orion was not a military asset. His department consistently rejected any increase in funding for the project, effectively limiting it to a feasibility study (37). Taylor and Dyson knew that another money source had to be found if a flyable vehicle was to be built. NASA was the only remaining option. Accordingly, Taylor and James Nance, a General Atomics employee and later director of the project, made at least two trips to Marshall Space Flight Center (MSFC) in Huntsville, Alabama (38). MSFC was von Braun's domain and it was where most of NASA's space propulsion research and development took place. Von Braun was hard at work on the Saturn project, which NASA had inherited from the old Army Ballistic Missile Agency. The Saturn V would eventually transport men to the moon. The Orion workers had produced a new, "first generation" design that abandoned ground launch and instead would have been boosted into orbit as a Saturn V upper stage. The core of the vehicle was a 200,000-pound "propulsion module" with a pusher-plate diameter of 33 feet, limited by the diameter of the Saturn. This design limitation also restricted Isp to from 1800 to 2500 seconds (39). While disappointingly low by nuclear- pulse standards, this figure still far exceeded those of other nuclear rocket designs. The shock absorber system had two sections: a primary unit made up of toroidal pneumatic bags located directly behind the pusher plate, and a secondary unit of four telescoping shocks (like those on a car) connecting the pusher plate assembly to the rest of the spacecraft (40).

How many Saturn V's would have been required to put this vehicle into orbit? Dyson says one or two (41); a simple inspection of published drawings indicates at least two, possibly three if the crew module (with crew aboard) was intended to be flown separately (42). In this case, some assembly would have been done on-orbit. Several mission profiles were contemplated; the one developed in greatest detail appears to have been a Mars flight. Eight astronauts, with around 100 tons of equipment and supplies, could have made a round trip to Mars in 125 days (43); most modern plans call for one-way times of at least nine months. Another impressive figure is that as much as 45% of the gross vehicle weight in Earth orbit could have been payload (44). Presumably the flight would have been made when Mars was nearest to the Earth; still, so much energy was available that almost the fastest-possible path between the planets could have been chosen. Inspection of the drawings indicates that a lander may also have been carried.

What about the cost? Pedersen's 1964 estimate of $1.5 billion for the project (45) suggests the superior economics of nuclear pulse spaceships. Dyson felt that Orion's appeal was greatly diluted by the chemical booster restriction: the Saturns would have represented over 50% of the total cost (46).

Von Braun became an enthusiastic Orion supporter, but he was able to make little headway among higher-level administration officials. In addition to the general injunction against nuclear power, very practical objections were raised: what if a Saturn bearing a propulsion module with hundreds of bombs aboard should explode? Was it possible to guarantee that not a single bomb would explode or even rupture? NASA's understandable fear of a public-relations disaster contributed to its reluctance to provide money (47); however, its Office of Manned Spaceflight was sufficiently interested to fund another study (48).

A hammer blow was delivered in August 1963 with the signing of the nuclear test-ban treaty by the U.S., U.K., and U.S.S.R. Orion was now illegal under international law. Yet the project did not die immediately. It was still possible that an exemption could be granted for programs that were demonstrably peaceful. Surely the treaty reduced Orion's political capital even further, though. Yet another problem was that, because Orion was a classified project, very few people in the engineering and scientific communities were aware of its existence. In an attempt to rectify this, Nance (now managing the project) lobbied the Air Force to declassify at least the broad outline of the work that had been done. Eventually it agreed, and Nance published a brief description of the "first generation" vehicle in October 1964 (49).


Giusto per intenderci, ognuno ha diritto alla propria opinione (ed "a posteriori" è sempre facile sparare sentenze) ma molta gente (anche di spessore) ha ritenuto il progetto Orion se non conveniente almeno fattibile.
« Ultima modifica: Mar 08/11/2011, 14:39 da archipeppe »
 

Offline Buzz

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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #12 il: Mar 08/11/2011, 14:00 »
Se n'era parlato diffusamente in qualche post.

Chiariamoci il concetto alla base di Orion è tutt'altro che elegante e come dice paolo_a dissipa gran parte della sua energia a vuoto, ma è senz'altro efficace (come lo sono spesso i sistemi basati sulla "forza bruta" come i razzi a propellente solido) grazie al cielo (e a Newton).
Cmq per come la vedo io l'esplosione é piuttosto inefficiente come mezzo di propulsione, (1) perchè l'energia va in ogni direzione e (2) perchè con l'onda d'urto comunque si perde un sacco di energia.  L'efficienza di un normale NTR è molto più alta, visto che comunque l'accelerazione del gas viene fatta in maniera isoentropica (o quasi) in un ugello. Sbaglio?

Il problema (e vero limite pratico dell'NTR) è la temperatura massima a cui si possono portare i gas con la reazione nucleare, per questioni di materiali. Ma questo sarebbe lo stesso problema dello scudo di questo sistema che usa le bombe aatomiche...

Personalmente non mi sento di definire "ridicolo" un progetto del genere o dare dello stupido a chi lo ha propugnato per anni
Pienamente d'accordo. :)
Sicuramente all'epoca davano del "ridicolo" a Leonardo da Vinci quando disegnava le macchine volanti...
« Ultima modifica: Mar 08/11/2011, 14:06 da Buzz »
Par l’espace, l’univers me comprend et m’engloutit comme un point; par la pensée, je le comprends. (Blaise Pascal).
An age is called Dark not because the light fails to shine, but because people refuse to see it. (James Michener)
 

Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #13 il: Mar 08/11/2011, 14:20 »
Cmq per come la vedo io l'esplosione é piuttosto inefficiente come mezzo di propulsione, (1) perchè l'energia va in ogni direzione e (2) perchè con l'onda d'urto comunque si perde un sacco di energia.  L'efficienza di un normale NTR è molto più alta, visto che comunque l'accelerazione del gas viene fatta in maniera isoentropica (o quasi) in un ugello. Sbaglio?

No, non sbagli affatto.

In ogni caso allego un disegno, di fonte NASA, che riassume le caratteristiche dei due sistemi.
 

Offline Vittorio

Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #14 il: Mar 08/11/2011, 14:34 »
A questo punto mi sembra giusto segnalare il seguente articolo di Micheal Flora "Project Orion:
...
Mmmh, si fa fatica a leggerlo, giallo su bianco (uso il tema chiaro).
Vittorio

Whoopee! Man, that may have been a small one for Neil, but that's a long one for me.
 

Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #15 il: Mar 08/11/2011, 14:39 »
Mmmh, si fa fatica a leggerlo, giallo su bianco (uso il tema chiaro).

Hai ragione, io uso il tema nero.
Adesso vi ho posto rimedio, ho evidenziato il testo tutto in rosso...
 

Offline blitzed

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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #16 il: Mar 08/11/2011, 14:52 »
Il progetto mi aveva già incuriosito e mi ero documentato...idea molto affascinante e tutto sommato "possibile", ipotizzando ovviamente di portare tutto l'ambaradan fuori dall'atmosfera con vettori tradizionali e sfruttare la propulsione nucleare solo a distanza di sicurezza..

...resta il fatto che tutte quelle testate nucleari vanno portate su, e sinceramente io ora come ora NON farei decollare un vettore con un payload composto da una manciata di bombe atomiche.

Comunque non lo considererei un progetto cretino quanto piuttosto un progetto a suo modo geniale e figlio del suo tempo: poco raffinato forse, ma tutto sommato molto "pratico".
Certo oggigiorno è difficile pensare che la propulsione del futuro sarà questa, ma tutto sommato mi sembra un'idea più verosimile di tante altre.
 

Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #17 il: Mar 08/11/2011, 14:56 »
...resta il fatto che tutte quelle testate nucleari vanno portate su, e sinceramente io ora come ora NON farei decollare un vettore con un payload composto da una manciata di bombe atomiche.

Questa è stata, da sempre, la preoccupazione maggiore espressa sia dalla NASA che dal Governo americano in merito all'utilizzo della Nuclear Pulse Detonation Propulsion (NPD) sia pure limitata nel suo utilizzo all'esterno dell'atmosfera terrestre.

Questo motivo, più che qualsiasi altra ragione, ha condotto alla cancellazione del progetto Orion alla metà degli anni '60 (oltre alla firma del trattato sulla non proliferazione degli armamenti spaziali).
 

Offline paolo_a

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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #18 il: Mar 08/11/2011, 15:19 »
Ne parlava anche Dan Simmons nel suo ciclo "Ilium/Olympos"..
Una razza di cyborg creati dall'uomo e lasciati a custodire il sistema solare esterno usano questa nave per raggiungere marte in tempi stretti..
Certo loro hanno avuto alcuni millenni per evolvere le tecnologie, ed erano affetti da una terribile attrazione per tutto ciò che è vintage, come appunto far vedere la luce ad un progetto umano anni '60, o studiarsi a memoria tutto Shakespeare.. Cosette del genere insomma XD
Anche nel libro però non si esce troppo dal verosimile, visto che per il tragitto Giove-Marte usavano alcune centinaia di bombe solo per rallentare.. E no, non vi racconto come accelerano. Dovrete leggervi i 4 libri   :cool:
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Re:Progetto Orione - razzo a propulsione nucleare
« Risposta #19 il: Mar 08/11/2011, 15:21 »
A questo punto mi sembra giusto segnalare il seguente articolo di Micheal Flora "Project Orion:

Poveraccio, chiamalo col suo nome giusto, Michael :)
Michael
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