محققان قصد داشتند موشک اتمی بسازند و به وسیله آن به زحل بروند، آن ها ۷ سال به واسطه پروژه Onion روی این موضوع کار کردند اما این پروژه به دلایل سیاسی کنار گذاشته شد.

 در ۲۰ جولای سال ۱۹۶۹ هیچکس توجهی به نیل آرمسترانگ که قدم بر روی ماه نهاد نداشت، زیرا همه توجه ها به سمت اولین ماموریت با سرنشین به زحل بود. هنگامی که ناسا در حال کشف چگونگی استفاده از موشک ها برای رفتن به ماه بود، پروژه دولتی ایالات متحده آمریکا به طور مخفیانه در حال ایجاد سفینه فضایی بزرگی بود که انرژی آن از انفجارهای بمب اتمی تامین می شد و طوری طراحی شده بود که در سال ۱۹۷۰ می توانست ۲۰ خدمه را به خارج از منظومه شمسی ببرد. این پروژه تحت عنوان پروژه اورین (Orion) بود.

قوی ترین موشک ناسا Space Launch System نام دارد. وزن این موشک ۲۸۷۵ تن همراه با سوخت است، طول آن ۳۲۲ فوت (۹۸ متر) است و می تواند ۱۳۰ تن وزن را تا مدار پایین زمین (LEO) بلند کند. این موشک بزرگترین بالابرنده ای است که تاکنون ساخته شده است و کلیدی برای اهداف ناسا برای فرستادن بیش از هفت فضانورد به مدار سیسلونار (مداری بین زمین و ماه) و فرستادن چند خدمه به مریخ است.

اکنون یک سفینه فضایی با طول ۲۰۰ فوت (۶۰ متر)، وزن تقریبی ۴۰۰۰ تن را تصور کنید که قادر است ۱۶۰۰ تن وزن با ۸ نفر را در محفظه ای شبیه یک زیردریایی کوچک با کپسول محصور، به LEO ببرد. به جای استفاده از آلیاژهای سبک وزن هوافضایی، بدنه سفینه از فولاد جوش داده شده دارای یک چهارم اینچ ضخامت است و با استفاده از تکنیک های ساخت زیردریایی استاندارد ساخته شده است. سفینه فضایی قابل استفاده مجدد است.

این سفینه غول پیکر به منظور ماموریت های چندتایی طراحی شده است. ایده آن است که این سفینه اول در سال ۱۹۶۵ به مریخ رود و سپس در سال ۱۹۷۰ با توقفی در مریخ به زحل برود. چگونه چنین چیزی ممکن می شود؟ این کار با آزاد کردن بمب های اتمی و سوار شدن بر موج های انفجاری امکانپذیر می شود.

پروژه Orion تحت ملاحظه جدی دولت آمریکا قرار داشت و به دنبال نسل جدید از سفینه فضایی بود. اگر چنین پروژه ای انجام شود پروژه آپولو در مقابل این پروژه بسیار کوچک است.

این تعهد از سال ۱۹۵۷ تا ۱۹۶۵ جدیت گرفت، واشنگتن ۱۰٫۵ میلیون دلار آمریکا (معادل ۸۵ دلار آمریکا به نرخ امروز) روی این ایده هزینه کرد، با تفکراتی این چنینی تخصص پروژه منهتن از ساخت سلاح های جنگی به توسعه پروازهای فضایی تبدیل یافت. این پروژه بسیار پیشرفته بود و اغلب کارهای این پروژه برای نیم قرن آینده هم برنامه ریزی شده بود.

فراتر از ماه

با وجود اینکه موشک های شیمیایی در سراسر جهان با نیروی محرکه اولیه ای برای سفرهای فضایی توسعه یافتند، این تکنولوژی زمانی که اولین سفر German V2 در سال ۱۹۴۴ انجام گرفت دارای محدودیت هایی بود، به همین دلیل پروژه Orion در دست اقدام قرار گرفت.امروزه موشک های شیمیایی پیچیده تر شدند و به ما این اجازه را می دهند که کاوشگرهای بدون سرنشین را به خارج از منظومه شمسی بفرستیم، اما تاکنون نگرانی ها درباره ماموریت های با سرنشین بوده است، چنین ماموریت هایی در خارج از مدار ماه و رسیدن به مریخ عملی نیستند.

مسئله دیگری که درباره انرژی موشک های شیمیایی وجود دارد این است که این موشک ها با میزان سوختی که دارند چقدر تغییرات سرعت می توانند ایجاد کنند؟ مهندسان این موضوع را تحت عنوان تکانه ویژه موشک بیان می کنند، که با ثانیه اندازه گیری می شود. هر چه این مقدار بیشتر باشد عملکرد موشک بهتر است. محاسبات نسبتا پیچیده هستند، از این روش می توان برای مقایسه سیستم های غیر مشابه هم استفاده کرد، مانند اینکه موشک های شیمیایی دارای نیروی پرتاب بالایی ولی برای مدت بسیار کوتاهی هستند در حالی که یون ها مقدار نیروی پرتاب بسیار کوچکی ولی برای مدت بسیار طولانی دارند.

با وجود اینکه پرتاب موشک های شیمیایی تماشایی است، این موشک ها مناسب نیستند. حداکثر سرعت خروجی آن ها تقریبا ۱۰۰۰۰ کیلومتر بر ساعت است و این بدان معناست که بهترین تکانه ویژه این موشک ها ۴۳۰ ثانیه است. در حالی که نیروی پرتاب یون که برای ماموریت مدارگرد قمرهای یخی مشتری استفاده خواهد شد دارای تکانه ویژه ۹۶۲۰ ثانیه است. متاسفانه نیروی پرتاب آن آهسته است و تنها می تواند برای کاوشگرهای بدون سرنشین استفاده شود و با شتاب بسیار کم در اعماق فضا حرکت کند.

در عمل، موشک های شیمیایی تقریبا به ۱۶ تن سوخت نیاز دارند تا بتوانند یک تن محموله را به مدار ببرند. برای رفتن به ماه باید ۱۰۰۰ تن سوخت داشته باشند تا بتوانند یک تن محموله را به آنجا ببرند. به همین دلیل سفینه فضایی همراه با سرنشین بسیار تنگ است، خدمه های محدودی را حمل می کند و از آلیاژهای هوافضایی کاملا سبک ساخته شده است. به همین دلیل است که ماموریت آپولو با یک سفینه به اندازه آسمان خراش آغاز گردید و با یک کپسول سوخته بازگشت.

دانشمندان و مهندسان حتی از سال ۱۹۲۰ از این محدودیت ها آگاه بودند. آنچه نیاز بود انرژی بسیار قوی تر از سوختن دو ماده شیمیایی بود.

موشک های اتمی

هنگامی که انیشتین فرمول مشهور خود یعنی E=mc2 را کشف کرد،  بیان داشت که شکافتن اتم می تواند مقدار زیادی انرژی آزاد سازد. از سال ۱۹۲۰ تا ۱۹۳۰ در صفحات علمی تخیلی ایده های زیادی وجود داشت تا آینکه اولین آزمون اتمی در آلاموگوردو، مکزیک و در ۱۱ جولای  ۱۹۴۵ انجام گرفت.

به سرعت طرحی پیشنهادی برای موتورهای موشک اتمی آغاز گردید و خیلی سریع شرایط پیشرفته ای ایجاد شد.

اساس موشک اتمی که به عنوان موشک حرارتی هسته ای شناخته شده است، بسیار آسان است. بجای اینکه مانند موشک شیمیایی سوخت و نیروی محرکه هردو یک چیز محسوب شوند، در موشک اتمی این دو قسمت جدا هستند. سوخت، یک راکتور با هسته گرافیتی است که در مکان اتاقک احتراق قرار گرفته است. این راکتور در پوششی از برلیوم قرار گرفته و از یک انتها تا انتهای دیگر آن سوراخ است و لوله ای از میان آن رد شده که این لوله اجازه عبور هیدروژن را می دهد. هیدروژن به عنوان نیروی محرکه عمل می کند و حین عبور از میان راکتور دمای آن را تا ۳۰۰۰ کلوین بالا می برد و سبب می شود نیروی پرتاب اعمال شود.

این سیستم بسیار کارآمدتر از موشک شیمیایی است، و تکانه ویژه ای با ۸۴۰ ثانیه در مقایسه با تکانه موشک شیمیایی که ۲۳۰ ثانیه است ایجاد می کند. دولت آمریکا تحت تاثیر توانایی موشک های هسته ای قرار گرفت که این موشک ها در دو پروژه کیوی و راور بکار بسته شدند و موشک هسته ای در پروژه موتور NERVA که برای ماموریت مریخ بدون سرنشین بود، به اوج خود رسید اما این پروژه در سال ۱۹۷۲ کنسل شد.

با اینکه موتورهای هسته ای بسیار امیدوارکننده به نظر می رسیدند اما دارای مشکلات مشابه موشک های شیمیایی هستند. برای دستیابی به نیروی محرکه، راکتور باید گرما بگیرد، در حالی که هنگامی که راکتور به اوج خود می رسد دما به پایین تر از نقطه انجماد موتور می رسد، این بدان معناست که هیدروژن مایع تنها به عنوان نیروی محرکه عمل نمی کند بلکه یک مایع خنک کننده حیاتی است که موتور را از نابودی حفظ می کند.

چنین چیزی در آزمون ایستا ممکن است قابل قبول باشد اما در پرواز ممکن است ناگهان موتور ذوب شود، آتش بگیرد یا از هم پاشیده شود. هسته موتور اتمی در تماس مستقیم با جهان بیرون است و ایزوله نیست. همین موضوع احتمال ناکامی راکتور در جو و بارش تکه های سوخت هسته ای به زمین را افزایش می دهد.

یقینا چنین چیزی مطلوب نیست.

بنابراین موشک های هسته ای چندان قوی نیستند و موتورهای هسته ای که کارآمدتر هستند نیز دارای نواقصی هستند. بنابراین باید به دنبال چیزی بهتری باشیم.

شروع پروژه Orion

اعضای گروه پروژه منهتن، یکی از بزرگان بمب هیدروژنی و ریاضیدان آمریکایی با خود اندیشیدند که اگر به جای اینکه از موشک ها استفاده کنیم تا به بمب برسیم، از بمب استفاده کنیم تا به موشک دست یابیم چه پیش خواهد آمد؟

پروژه Orion به سال ۱۸۸۰ برمی گردد یعنی زمانی که مخترع آلمانی پیشنهاد ساخت یک سفینه فضایی را داد که با انداختن دینامیت در یک شی ء ناقوس مانند فولادی بسیار بزرگ حرکت می کرد. یکی از روش های ایجاد موشک هسته ای پیش بردن سفینه فضایی با انفجار یک بمب هسته ای است. تصور کنید که مانند موشک هسته ای بجای جلوگیری از انجماد راکتور، از بخار صدها راکتور مصرفی استفاده شود. در جاهای دیگر این راکتورها ممکن است بمب نامیده شوند اما بستگی به نوع دید شما دارد.

در سفینه Orion یک بمب هسته ای از انتهای سفینه انداخته می شود و زمانی که به مسافت معینی می رسد، بمب منفجر می شود. بمب یک موج شوک پلاسما ایجاد می کند که سفینه را به جلو می راند، هنگامی که موج شوک از بین می رود بمب دیگری انداخته می شود و این فرایند ادامه پیدا می کند.

پروژه Orion توسط طراح برجسته سلاح های هسته ای تئودور تیلور در سال ۱۹۵۷ آغاز شد.

موسسه اتمی در سال ۱۹۵۵ به منظور برنامه صلح تاسیس گردید. هدف یافتن کاربردهای صلح آمیز برای انرژی هسته ای است. از سال ۱۹۵۷ تا ۱۹۶۵  موسسه اتمی بیش از ۵۰ نفر را برای پروژه Orion استخدام کرد و ۱۰٫۴ میلیون دلار هزینه کرد.

گروهی که تیلور برای پروژه Orion تشکیل دادند شامل اکثر دانشمندان پروژه منهتن و گروهی دانشمند مشتاق بود که تمایل به کار روی ابزارهای هسته ای بدون انجام تحقیقات اسلحه ای بودند.