Вот тут вот мы начали говорить о противоастероидной обороне.
Кинетическое воздействие - это конечно хорошо, но когда мы можем выстрелить в астероид чем-то массой всего несколько тонн, а сам он весит миллионы, если не миллиарды тонн, то нам хотелось бы выстрелить чем-то внушительным, не так ли? Потому что если мы выстрелим чем-то маленьким - то на траекторию астероида это повлияет не сильно, и в этом случае нас всех ждет бадабум...
Совершенно естественным образом мысль тут же обращается к ядерному оружию.
Окей, ребята, сейчас мы будем говорить о ядерном оружии.
Да, я в курсе о том, что разговоры эти нездоровые, но поскольку за мной приглядывают, и я это знаю - поверьте, я прекрасно осознаю, что происходит, и здесь все в порядке.
Как было указано по ссылке в начале, просто взорвать ядерный заряд возле астероида - плохая идея. Во время испытаний ядерного оружия на море был установлен тот факт, что уже на расстоянии нескольких сотен метров от эпицентра обычные корабли, которые по морям плавают - они остаются на плаву. То есть, обычная жестяная - ну ладно, не жестяная, а железная - коробка на расстоянии нескольких сотен метров от эпицентра испытывает недостаточное воздействие, чтобы пойти ко дну. Взрыв в воздухе заряда во многие килотонны недостаточен для разрушения небольшого объекта. Почему?
Потому что мало выделить энергию при взрыве - эту энергию еще надо сконцентрировать на объекте, то есть - передать объекту.
При воздушных взрывах ударная волна, которая образуется - она конечно ничего так себе, однако ее воздействие весьма ограничено по расстоянию. Вместе с тем именно ударная волна несет в себе ту самую кинетическую энергию, которая влияет на изменение вектора скорости объекта. Поскольку в космосе нет воздуха, или иной среды, то ударная волна формируется исключительно из материала конструкции бомбы.
Материала у нас с гулькин нос, и как эту бомбу ни подрывай - ее воздействие ударной волной на вектор траектории массивного объекта близко к нулю (ну это сильно гиперболизировано, конечно, но по сути верно).
Иными словами, ядерные заряды бесполезны в космосе в том случае, если целью подрыва заряда является изменение траектории массивного объекта.
Отсюда возникает естественная мысль о том, что для успешного применения ядерного боезаряда в космосе, было бы очень неплохо где-то взять дополнительную массу. Дополнительную материю, которая, испытав на себе комплексное воздействие факторов ядерного взрыва, придет в движение, и в движении этом уже окажет на массивный объект необходимое кинетическое воздействие, существенно большее, нежели обычный импульс от столкновения. И в данном смысле вариант решения только один - дополнительная материя, которая нам требуется для того, чтобы изменить орбиту астероида - это сам астероид.
Иными словами, подрыв ядерного заряда должен осуществляться либо на поверхности астероида, либо под его поверхностью.
Мы с вами пришли к выводу о том, что кинетическое столкновение является необходимым и существенным фактором для применения ядерных зарядов против астероидов.
Современные боеголовки на участке снижения развивают скорости до нескольких километров в секунду. При этом момент подрыва определяется взрывателем, и в большинстве случаев взрыв боевых зарядов происходит в атмосфере. Почему? Потому что соударение на скорости несколько километров в секунду с поверхностью земли механически разрушает конструкцию боеголовки, и не дает ей взорваться. Проникающие боеголовки вроде есть, но опять же - специальная конструкция, низкая скорость соударения... Особенно хочу отметить, что речь идет о земных условиях, где диапазон возможных скоростей столкновения невелик, а сами скорости умеренные (до 7000 м/сек).
В случае же космоса картинка сильно иная. Мы можем доставлять заряд на поверхность "медленно", посадкой аппарата. Однако низкая гравитация препятствует фиксации заряда на поверхности тела. Более того, как было показано в фильме "Армагеддон" с Брюсом Виллисом - а их консультировали ребята из НАСА - даже в этом случае может потребоваться заглубление заряда в тело астероида, то есть - нужно бурение. А в отсутствие гравитации бурить породы неизвестного состава, структуры и консистенции, сами понимаете - дело крайне технологически сложное и неприятное.
И кстати без помощи русских - нереализуемое.
Исходя из этого, интересным представляется "быстрый" метод - с высокой скоростью соударения боеголовки с астероидом. Возможно даже - на встречных орбитах. Своего рода космическая стрельба по тарелочкам. Однако скорости соударения в данном случае могут составлять десятки километров в секунду. Учитывая важность вовлечения породы астероида в образование ударной волны, нам требуется чудовищная точность срабатывания взрывателя заряда боеголовки. А поскольку в любой технической системе существуют люфты, и поскольку инициируется ядерный заряд обычной химической взрывчаткой, которая при разных температурах горит с разной скоростью, но скорость ее горения всегда ниже определенной максимальной...
Ну короче вы поняли - одно дело взрыв в атмосфере с точностью плюс-минус сто метров, и совсем другое - с точностью плюс-минус метр (это жирно, тут нужен нулевой допуск!) на поверхности астероида, при скорости соударения во многие километры в секунду. Человек, который создаст взрыватель контактного действия, гарантированно подрывающий ядерный боезаряд при кинетическом соприкосновении с целью в широком диапазоне скоростей от единиц до десятков километров в секунду, и тем самым решит вопрос о быстрой доставке ядерного заряда к астероиду - станет героем человечества.
Ребята, я очень скромный человек, но потерплю, так и быть.
Мы как нибудь это переживем, правда?
Ну что, поехали?
Итак. Чтобы оказать максимальный эффект на астероид, мы будем использовать контактный метод подрыва. Оружейники уже скептически ухмыльнулись - ничего, посмотрим, кто будет смеяться последним. И да - наш метод подрыва будет работать при скоростях соударения в километры и десятки километров в секунду. Оружейники покрутили пальцем у виска.
Ребята, вы мне должны будете бутылку крепкого, причем хорошую такую, идет?
Используя контактный метод подрыва, мы сразу решаем проблему точности. Наш ядерный заряд взрывается гарантированно либо на поверхности астероида, либо под его поверхностью, учитывая скорость соударения.
Для начала ядерной реакции обычно используется два метода - имплозивный и аддитивный.
При имплозивном методе ядерный "шарик" обжимается со всех сторон так, чтобы его плотность превысила определенный предел, за которым подкритическая масса шарика становится надкритической. Обжимание происходит окружающим зарядом взрывчатки (которая, повторяем - горит с очень небольшой скоростью).
Имплозивный метод дает нам первый вариант контактного ядерного боезаряда.
Представим себе чугунную чушку, внутри которой находится ядро. Часть чушки по диаметру ядра является подвижной (как-то ядро мы же туда запихнули?). При ударе об астероид эта часть, двигаясь по инерции, сдавливает ядро, доводя его до критической плотности. Поскольку скорость соударения в нашем случае превышает скорость горения обжимающего заряда - все должно сработать. Одну бутылку вы мне уже должны, товарищи оружейники.
Ну ладно - чушка не чугунная, но вы поняли принцип...
А теперь то, что лично мне кажется гораздо более лучшим вариантом. Аддитивный принцип. Почему?
Здесь две причины. Имплозивный заряд естественным образом ограничен по массе делящегося вещества. То есть - мы получим Толстяка/Малыша, и все. Однако чем больше дубина - тем приятней ложится в руку, не так ли? А увеличить массу делящегося вещества мы можем только аддитивным методом, когда критическая масса образуется совмещением некоторого (большого) числа подкритических масс. В этом случае количество делящегося материала может кратно превышать критическую массу для данного изотопа, и следовательно - мы можем вместо 20 килотонн получить 60-80. Мелочь, а приятно...
И вторая причина - не надо заботиться о целостности ядра в процессе соударения.
Окей. Давайте рассмотрим конструкцию ядерного заряда аддитивного типа с кинетической инициацией, работающего в широком диапазоне скоростей соударения (километры - десятки километров в секунду). Вот вы думаете, почему в заголовок статьи у меня вынесен Леголас? О, ребята, потому что - Леголас знает толк в кинетическом поражении целей на расстоянии.
Мы будем делать космическую стрелу.
Итак, описание конструкции. Конструкция представляет из себя сочетание трех частей. Ограждающего конуса, центрального стержня и концевой болванки. Как это работает?
При соударении с высокой скоростью в месте соударения начинается деформация материала. Если скорость соударения выше скорости распространения ударной волны в материале - а она у нас выше - деформация превращается в расплескивание. Соединенные в передней части конус (вершиной) и центральный стержень начинают расплескиваться. При этом центральный стержень просто разрушается, а материал конуса ограждает его. Почему именно конус? Потому что по мере накопления расплесканного материала он стремится разлететься в стороны, и дополнительно поступающий по расширяющейся окружности материал конуса препятствует этому, прижимая и удерживая формирующуюся камеру. Разрушающийся в центре камеры стержень формирует ядро делящегося вещества, материал конуса ограждает его от разлетания в стороны.
Концевая болванка просто прихлопывает это дело сверху. Мне кажется это прикольным.
Стержень делящегося материала должен быть изготовлен методом порошкового спекания. Разрушение порошковой структуры происходит легче, оно более предсказуемо в наших условиях, чем разрушение монолитного стрежня. Нагревающийся при разрушении делящийся материал расплавляется. Поскольку у нас все в вакууме происходит - все нормально.
Как только масса делящегося материала достигает критической - начинается цепная ядерная реакция. Так как это происходит чуть раньше, чем стержень доходит до упора - у нас в центр ядерного деления поступает свежий материал, и горячая зона становится больше, чем в обычном ядерном заряде.
Так как источником ядерного взрыва является формирование критической массы при соударении - наш заряд гарантированно располагается на поверхности астероида, либо под его поверхностью. Материал конуса изолирует формирующееся ядро от окружающих пород, и поддерживает его в компактном виде. Когда "процесс пошел", в зону деления поступает дополнительное (сверхкритическое) количество делящегося материала, что увеличивает выделение энергии. Выделившаяся энергия наиболее полным образом передается веществу астероида, и заставляет его участвовать в формировании конечного эффекта - рассыпания астероида ударной волной, смещения его реактивным выбросом продуктов взрыва с орбиты, расплавления пород термическим воздействием.
И вот не говорите мне, что по форме наш заряд нее напоминает стрелу...
В заключение. Аддитивные варианты были не реализованы в первых бомбах потому, что скорость сведения частей заряда была недостаточной. Скорость эта составляла сотни метров в секунду. Однако у нас километры и десятки километров в секунду. Так что получится.
Вот такая вот у нас космическая стрела получается. :)
Любите ли вы атомную бомбу, как люблю ее я?
Все, человечество спасено, можно и отдохнуть...
Journal information