Ядерный взрыв в космосе

CaRRibeaN>Нет. По оптическим параметрам туда можно вставить 8600 кг урана в оболочках (их много обычно). уран-238 имеет энерговыделение в трехфазной системе порядка 8 кт/кг, т.е. больше 70 Мт получить нельзя даже теоретически. соотвественно по самым оптимистическим прикидкам энерговыделение не преввысит 130 Мт.

Не совсем так. "Кузькину мать" не забывайте делали еще тогда когда с физикой ТЯ была сильная напряженка(у американцев Майкл был вообще с ЧИСТЫМ жидким дейтрием, но имел массу около 100т, размером с двухэтажный дом ). Теперь бомбы вторичного деления на У-238 не применяют -сильно грязные(первая такая бомба ОДНА дала около 80% радиоактивного загрязнения Семипалатинского полигона за всю его историю!). А наращивая кол-во дейтрида лития можно и до ТЕРРАТОНЫ дойти -принципиального ограничения нет.

Ник

Мне кажется что "сбивать" астероид ядерным устройством на расстоянии геостационарной орбиты или даже орбиты луны нельзя.

Во первых от мощьного взрыва возникнут последствия для земли а во вторых если делать это на как можно большем удалении, потребуется меньший импульс отклонения гарантирующий при подлете камня к земле его с ней расхождение.

Во загнул! Очень длинное предложение

Kuznets>>А сколько нужно времени чтобы добраться с Земли до этой орбиты?
Kuznets>>Т.е. на каком расстоянии нужно обнаружить объект чтобы успеть что-то сделать?
ratman>Да недолго, в общем-то. До Луны - 3 дня, до ГСО - несколько часов... Более чем оперативно.

Т.е. обнаружить объект надо за три дня его пути до орбиты Луны, так? Такое возможно?

Alek>Во первых от мощьного взрыва возникнут последствия для земли

Какие последствия могут быть от взрыва на расстоянии десятков тыс.км. кроме нарушенной связи (и то не уверен)?

>а во вторых если делать это на как можно большем удалении, потребуется меньший импульс отклонения гарантирующий при подлете камня к земле его с ней расхождение.

Кто бы спорил...

>Не совсем так. "Кузькину мать" не забывайте делали еще тогда когда с физикой ТЯ была сильная напряженка

С физикой ТЯ не было напряженности уже в 30-ые годы. Она опередила физику распада ядра.

>(у американцев Майкл был вообще с ЧИСТЫМ жидким дейтрием, но имел массу около 100т, размером с двухэтажный дом ).

Ну и чего? Проблема же не в физике, а в технике.

>Теперь бомбы вторичного деления на У-238 не применяют -сильно грязные(первая такая бомба ОДНА дала около 80% радиоактивного загрязнения Семипалатинского полигона за всю его историю!).

Что значит не применяют? 70% современных бомб такие, только они еще грязнее - в них нету термоядерной части, а только У235 и У238.

>А наращивая кол-во дейтрида лития можно и до ТЕРРАТОНЫ дойти -принципиального ограничения нет.

Нет. Более того, поскольку удельное энерговыеделение Д+Д конфаймента растет с ростом массы в степени 4/3, то чем больше масса, тем больше кт/кг можно получить. Теоретически - до 62 кт/кг для Д+Д.

Проблема в том, что запалить например 10 тонн дейтерида лития без ухищрений не получиться. Приходиться использовать адиабатическое обжатие (радиационную имплозию). Делаеться это сейчас путем улавливания разнообразными оболочками как можно большей части энергии.

Смысл "кузьконой матери" а так же взрыва Bravo был в том, что удалось подобрать такое соотношение гамма-оболочек, нейтронного потока и первоначальной инициации, что появилась возможность создавать "детонацию" всей этой махины, поэтому пропали ограничения на массу (связанные с энергией первоначальной зажигалки, например в изд 602 общее энерговыделение составило 1 Мт с двух ядерных бомб, т.е. энергоотдача от устройства деления была почти такой же, как в самой навороченно подобной бомбе - King).

Прикинем: Летит железоникелевый астероид диаметром 1км, со скоростью 50км/с. Однократный бум в 200Мт, если 50% энергии поглотит вещество астероида (что вообще-то сомнительно), испарит 125млн. тонн вещества – или 3% массы. Понятно, что такой поверхностный взрыв для железного метеорита – что слону дробина, астероид не расколется. При скорости разлета испарившегося вещества в 50км/сек (считаем, что вещество разлетается равномерно по полусфере), изменение скорости астероида составит, примерно 0,8км/с. Если взрыв произошел точно сбоку - вектор скорости повернется на угол около одного градуса. Но… космическое тело при входе в сферу действия Земли может иметь геоцентрическую скорость, направленную не только не на центр Земли, но даже и не на край Земли, однако траектория астероида, изогнувшись из-за земного притяжения, сможет все же задеть Землю. Так что подрыв нужно делать далеко за орбитой Луны, причем с высокой точность (±10м) и обязательно с учетом формы и вращения астероида. Цена ошибки – возможное усугубление ситуации, скажем вместо океана, астероид угодит в Европу. Доверить ли такую операцию беспилотным средствам?
С другой стороны высадка на астероид или комету людей, не так нереальна, как кажется.
При угрозе уничтожения человечество может пойти на использование “экстремальных” технологий – например, запуск с поверхности Земли тяжелого космического корабля при помощи импульсного ядерного двигателя. Несколько десятков ядерных взрывов в атмосфере в отдаленном районе лучше, чем падение астероида. Удельный импульс двигателя такого корабля по разным оценкам от 5000с до 10000с и более. Характеристическая скорость порядка 150км/сек. Стартовая масса – тысячи или даже десятки тысяч тонн.
Что касается поражающих факторов космического ядерного взрыва на наземные объекты, то особое место отводится потенциальной возможности вывода из строя радиоэлектронной техники в результате воздействия на нее электромагнитного импульса (ЭМИ) ядерного взрыва. Считается, что подрыв на высоте 400км только одного боеприпаса мощностью 10Мт приведет к такому нарушению функционирования радиоэлектронных средств в обширном районе, при котором время их восстановления превысит допустимые сроки для принятия ответных мер. См. журнал «Зарубежное военное обозрение» №8 за 1989 год.
Вообще ядерное взрывное устройство – это, прежде всего высокая физика. Какое еще устройство сделанное человеком может создать давление в 1,5 миллиарда атмосфер? Довести плотность вещества до 1200г/см³? Разогнать десятки килограмм вещества до скорости более 1000км/сек? И все это при собственной массе в 100-500кг. Как легкий, компактный, чрезвычайно мощный источник энергии в технике оно не имеет себе равных.
К сожалению десятки лет политической пропаганды сделали свое дело – у многих людей слова «ядерный взрыв» вызывают просто физическое отвращение. Но, к счастью, человечество устроено так, что каждое последующее поколение критически относится к догмам предков. Международный запрет на ВСЕ ядерные взрывы не продлится вечно. Время использования ядерных взрывов в мирных целях еще наступит. Другое дело, что никто не добывает обычными взрывами руду рядом с человеческим жильем. Нужна санитарно-защитная зона (СЗЗ). Концентрация ядерной энергии в миллион раз больше химической – соответственно и СЗЗ должна быть в тысячи раз больше. Т. е. за пределами атмосферы (а еще лучше и магнитосферы) Земли. Природа Земли базируется на химических превращениях, природа Космоса – на ядерных реакциях. Использование ядерной энергии там так же естественно для окружающей среды как химической на Земле. Значит там и следует использовать ядерную энергию наиболее эффективными способами.

Хорошо, если железо-никелевый камень. А если ядро кометы ? Боюсь, тут все будет хуже.
Что касательно ЭМИ - если мы взрываем астероид хотя бы за орбитой Луны - никакой ЭМИ не страшен. "Освещенность" атмосферы тепловым рентгеном в этом случае обратно пропорциональна квадрату расстояния, и при таковом в 400000 км просто может не приниматься во внимание при любой мощности взрыва. (Тем более что одиночную бомбу за 200 Мт и сколь-нибудь приемлемого веса вряд ли возможно сделать.)
Относительно рекордных характеристик рукотворных устройств. Вроде как температура горения плазмы в "типовых" зарядах Теллера-Улама составляет 300-350 млн. К, причем температура равновесная ! Тогда получается, что давление излучения не миллиард, а многие триллионы атмосфер. И еще любопытный народ посчитал, что пиковая мощность нашей "Царь-бомбы" могла составлять несколько процентов от суммарной мощности излучения Солнца. Правда, всего на десяток-другой наносекунд.

Мощность солнца, если мне память не изменяет 10³⁰ватт. Энергетика "изделия 604" - 50 Мт, или 225 ГДж, время горения - примерно 100 мкс, из них - микросекунд 30 ТЯ-горения, во время которого выделилось примерно 80% энергии или 180 ГДж, пиковая мощность таким образом ~6*10<sup>15<sup> ватт. Собственно может имелось ввиду, что эти тридцать микросекунд приток энергии на Землю от рукотворного изделия был порядка десятков процентов от Солнца?

CaRRibeaN>Мощность солнца, если мне память не изменяет 10³⁰ватт. Энергетика "изделия 604" - 50 Мт, или 225 ГДж, время горения - примерно 100 мкс...

Длительность импульса гамма и СЖРИ - ~ 20 nc. Т.к. что оценка чуть другая...

ФинТ>Хорошо, если железо-никелевый камень. А если ядро кометы ? Боюсь, тут все будет хуже.
Не понял? Почему хуже? Ядра комет - неоднородная смесь льда с различными породами. Они имеют тенденцию рассыпаться в гравитационных приливных волнах, и тому был пример. Естественно, они более хрупкие чем железоникелевые астероиды. Может, Вы имеете ввиду, что большее, чем у астероида, количество обломков в результате взрыва подвергнет Землю массированной бомбардировке?

>Длительность импульса гамма и СЖРИ - ~ 20 nc. Т.к. что оценка чуть другая...

20 ПИКОсекунд??? Это радиус энерговыделения 6 мм - что бы это могло быть-то????

Или это вы так замысловато наносекунды написали? Откуда циферки?

CaRRibeaN>Мощность солнца, если мне память не изменяет 10³⁰ ватт.
Не совсем так - 4*10²⁶ ватт.

Кроме того, 50 Мт - это не 225 ГДж, а 2*10¹⁷ Дж. Почувствуйте разницу И еще у меня сомнение насчет приведенного далее времени горения сверхсжатой ТЯ плазмы - 100 мкс ??? В литературе обычно приводят 30-100 нс ! Вы сами сравните тепловые скорости разлета плазмы при 300 млн. К и геометрические размеры заряда. Получается разлет со скоростями порядка метр в микросекунду. Начальный объем сжатого топлива - десятки литров ! Никак не получаются СОТНИ микросекунд, в крайнем случае 1, но и это оценка сверху.
Если принять все поправки по цифрам - 30 нс вместо 30 мкс, 2*10¹⁷ Дж и мощность Солнца правильно учесть, получаем 1,5% полной мощности Солнца, что и требовалось.

Tico> Может, Вы имеете ввиду, что большее, чем у астероида, количество обломков в результате взрыва подвергнет Землю массированной бомбардировке?

Вот именно ! Кроме того, передать импульс от взрыва ядру кометы, как единому целому, не получится. А какая разница, упадет на Землю 10 млрд. тонн или только 3 отколовшихся ?

>>Длительность импульса гамма и СЖРИ - ~ 20 nc. Т.к. что оценка чуть другая...

CaRRibeaN>20 ПИКОсекунд??? Это радиус энерговыделения 6 мм - что бы это могло быть-то????

CaRRibeaN>Или это вы так замысловато наносекунды написали? Откуда циферки?

nc - наносекунд. Из личного опыта Правда, при несколько меньшей мощности... Эх, давно это было...

>Не совсем так - 4*10²⁶ ватт.

О сорри. Это я с массой перепутал видимо, всегда путаю.

>Кроме того, 50 Мт - это не 225 ГДж, а 2*10¹⁷ Дж.

Внимательностью в расчете я никогда не отличался

>Почувствуйте разницу

Если 30 мкс, то действительно может дойти до процентов...

>В литературе обычно приводят 30-100 нс !

Э, можно подробнее? Чего за литература?

>Вы сами сравните тепловые скорости разлета плазмы при 300 млн.

Откуда вы взяли 300 млн К? Плазма в изделии 604 в среднем была нагрета до 4 ккэв, или 45 млн кельвинов. При этом тепловые скорости разлета составляют порядка 200-300 км/с За 100 микросекунд все теоретически разлетиться на 20-30 метров, но дело в том, что первые 30 мкс от инициации - это подрыв устройства деления (до начала нагрева) потом еще микросекунд 20 начала детонационного нагрева, с обжатием и прочими радостями, потом микросекунд 30 - основное горение, и уже потом начало разлета.

Поскольку горение ТЯ проиходит не просто так а в "псевдодетонации", то и получаеться что общее время энерговыделения у такого каллибра может достигать 100 микросекунд.

А вообще это как считать. Например обжатие девайса деление идет микросекунды, а развитие энерговыделения с разлетом - меньше микросекунды. Так же и здесь, пока спектр первоначального энерговыделения от ЯБ доползет до нужного, пока нейтрончики обеспечат разогрев оптических оболочек, а продукты деления проионизируют ТЯ материал, пока это все обратной радиационной имлозией обожметься - время пройдет немалое.

CaRRibeaN>Меня всегда интересовали данные по РДС-37, вопервых как там в действительности была редуцированна мощность, а во-2 динамика подрыва интересна.

Увы, по снижению мощности ничего кроме избитой фразы о замене 50% топлива инертным материалом я ничего не нашел

Кстати, откуда такое ограничение на саморазогрев плазмы до 12 кэв ?
Может это при нормальной плотности ? Ок, давайте тогда определимся,
как вы считаете, топливо (Li⁶D) в заряде Теллера-Улама можно сжать до 100-200 г/cм³ или нет ?

По "Майку" - там расчеты были очень грубыми, собственно сам взрыв и использовали потом для калировки моделей. Вряд ли прогноз в 1-10 Мт с наиболее вероятным значением 5 Мт можно назвать точным.
Более того, были "мистические" опасения, что поделится весь U²³⁸ в оболочке, и тогда мощность скакнет еще в разы.

CaRRibeaN> Это популизм чистой воды. Человек просто не в курсе, что при некоторой не очень высокой температуре вся энергия начнет вкачиваться практически исключительно в излучение.

По поводу данных Л.Феоктистова - ну, его сложно обвинить в некомпетентности. Человек начинал еще с "трубы" Зельдовича, потом проектировал первый уральский ТЯ заряд, дослужился до замминистра Средмаша... Кстати, неравновесное горение сжатой D+T плазмы так и называется - эффект Зельдовича. Сечение реакции столь велико, что все топливо успевает сгореть быстрее, чем энергия утечет в излучение. Потому и получается фантастическая температура - просто это температура "кинетическая".

FinT>Увы, по снижению мощности ничего кроме избитой фразы о замене 50% топлива инертным материалом я ничего не нашел

Ну похоже это действительно так.

FinT>Кстати, откуда такое ограничение на саморазогрев плазмы до 12 кэв ?

банально - по энерговыделению с дейтерида лития 6. 57 кт/кг если я правильно помню, надо глянуть точно.

FinT>Может это при нормальной плотности ?

Простите, а откуда энергия на обжатие береться?

>Ок, давайте тогда определимся,
>как вы считаете, топливо (Li6D) в заряде Теллера-Улама можно >сжать до 100-200 г/cм3 или нет ?

Эээ, понятия не имею. У вас есть данные по сжимаемости? Я хорошо разбирабсь в девайсах деления, там у меня есть все графики...

>По "Майку" - там расчеты были очень грубыми, собственно сам взрыв и использовали потом для калировки моделей. Вряд ли прогноз в 1-10 Мт с наиболее вероятным значением 5 Мт можно назвать точным.

Да но они ошиблись и в Браво и еще где-то...

>Более того, были "мистические" опасения, что поделится весь U238 в оболочке, и тогда мощность скакнет еще в разы.

Эээ, а это-то откуда?

>По поводу данных Л.Феоктистова - ну, его сложно обвинить в некомпетентности. Человек начинал еще с "трубы" Зельдовича, потом проектировал первый уральский ТЯ заряд, дослужился до замминистра Средмаша...

Ааа, я перепутал. Не о том Феоктистове подумал. А откуда цифры-то? Фотометрически конечно можно получить и миллиард, но плазму разогреть до таких величин невозможно.

>Кстати, неравновесное горение сжатой D+T плазмы так и называется - эффект Зельдовича.

>Сечение реакции столь велико, что все топливо успевает сгореть быстрее, чем энергия утечет в излучение.

Простите, фигня какая-то. Откуда энергию на "сечение реакции столь велико" взять-то??

>Потому и получается фантастическая температура - просто это >температура "кинетическая".

Чего-то тоже не пойму. А какая еще температура бывает?

CaRRibeaN>Откуда вы взяли 300 млн К?
Увы, не могу знать подробностей конструкции "изделия 604", поэтому ориентируюсь на общие характеристики "классических" устройств Теллера-Улама, т.е. типа "Браво", РДС-37 и пр. Может я и ошибаюсь в этом. Но вот для вышеназванных девайсов 1-го поколения цифры в 30 мкс и 45 млн. К выглядят нереальными даже при оценочных расчетах.
У меня сложилось впечатление, что "изделие 604" - всего лишь многоступенчатый вариант зарядов 1-го поколения (которые, кстати, более-менее хорошо описаны в открытой литературе, особенно "Майк", хоть он и весьма архаичен). Поправьте, если я ошибаюсь

По поводу рекордных температур вообще - в книжке Л. Феоктистова нашел упоминание, что при взрывах на полигоне для D+T плазмы удавалось получить температуру горения в 1 млрд. К ! Правда, горение неравновесное. Но все равно достойно книги рекордов Гиннесса.

FinT>Увы, не могу знать подробностей конструкции "изделия 604", поэтому ориентируюсь на общие характеристики "классических" устройств Теллера-Улама, т.е. типа "Браво", РДС-37 и пр.

Ну и, ну и? Меня всегда интересовали данные по РДС-37, вопервых как там в действительности была редуцированна мощность, а во-2 динамика подрыва интересна.

FinT>Но вот для вышеназванных девайсов 1-го поколения цифры в 30 мкс и 45 млн. К выглядят нереальными даже при оценочных расчетах.

Да ну? Вот оценочные расчеты очень просто приводят к одной простой мысле - выше 12 кэв ДТ-плазму, образованную из дейтерида лития 6 самонагревом не разогреть даже в случае 100% горения. Конечно спектр температур вещества имеет максвеловское распределение, а излучения при таких параметрах и еще выше, но тем не менее факт: вы можете найти атом или фотон с температурой и 100 кэв, однако это же не значит, что ВСЯ плазма так разогрета. Оперируют всегда средними значениями.

Вы бы показали, как в девайсах 2-ого поколения (а именно так принято именовать вышеперечисленные) достигаються написанные вами температуры, исходя из имеющихся кпд и масс?

FinT>которые, кстати, более-менее хорошо описаны в открытой литературе, особенно "Майк", хоть он и весьма архаичен

И что про него написанно, например написанно почему он получился в 2 раза мощнее расчетного энерговыделения?

FinT>У меня сложилось впечатление, что "изделие 604" - всего лишь многоступенчатый вариант зарядов 1-го поколения

А что вы понимаете под многоступенчатостью? В смысле пердыдущая порция ТЯ разогревает и обжимает следующую? Ну почти так, только процесс детонационного характера, и реакционноспособная ТЯ-масса в каждый момент практически равна.

Самый смак был как раз в достижении таких параметров, что стали доступны масштабы 20-500 Мт.

>По поводу рекордных температур вообще - в книжке Л. Феоктистова нашел упоминание, что при взрывах на полигоне для D+T плазмы удавалось получить температуру горения в 1 млрд. К ! Правда, горение неравновесное. Но все равно достойно книги рекордов Гиннесса.

Это популизм чистой воды. Человек просто не в курсе, что при некоторой не очень высокой температуре вся энергия начнет вкачиваться практически исключительно в излучение.

CaRRibeaN>Да ну? Вот оценочные расчеты очень просто приводят к одной простой мысле - выше 12 кэв ДТ-плазму, образованную из дейтерида лития 6 самонагревом не разогреть даже в случае 100% горения. Конечно спектр температур вещества имеет максвеловское распределение...

В силу неравновесности процесса максвелловского распределения там нет и близко.

FinT>>Увы, по снижению мощности ничего кроме избитой фразы о замене 50% топлива инертным материалом я ничего не нашел

CaRRibeaN>Ну похоже это действительно так.

На http://nuketesting.enviroweb.org/hew/Nwfaq/Nfaq1.html приводится другая версия. Они считают, что отражающая оболочка Царь-бомбы была выполнена не из U238, а из неделящегося материала. Это привело к двум последствиям:

а) Мощность устройства снизилась почти в 2 раза, т.к. не было энерговыделения от расщепления U238 быстрыми нейтронами от реакции синтеза.

б) Бомба получилась, пожалуй, самой чистой из всего, что было испытано, т.к. практически все приходилось на синтез. Что было бы, если бы в оболочке царь-бомбы был U238, мне даже представить страшно. Это-ж сколько грязи при такой мощности было бы выброшено

U235>На http://nuketesting.enviroweb.org/hew/Nwfaq/Nfaq1.html приводится другая версия. Они считают, что отражающая оболочка Царь-бомбы была выполнена не из U238, а из неделящегося материала. Это привело к двум последствиям:

U235>а) Мощность устройства снизилась почти в 2 раза, т.к. не было энерговыделения от расщепления U238 быстрыми нейтронами от реакции синтеза.

Правильно, я ж об этом писал - РАСЧЕТНАЯ мощность была 100-120Мт

U235>б) Бомба получилась, пожалуй, самой чистой из всего, что было испытано, т.к. практически все приходилось на синтез. Что было бы, если бы в оболочке царь-бомбы был U238, мне даже представить страшно. Это-ж сколько грязи при такой мощности было бы выброшено Охохо - та, первая термоядерная, в которой синтез давал только 20%, внесла при мощности 5 Мт, ~80% !!! ВСЕГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ Семипалатинского полигона за ВСЕ ВРЕМЯ его существования!

Ник

Это, которая "будильник", она же "слойка Сахарова"? Так ее даже непонятно, как классифицировать, то-ли это термоядерная бомба, то-ли бомба деления на U238.

Кстати, что приятно, так это осознание того, что в космосе мы може запросто форсировать уже существующую и испытанную "царь-бомбу". Там ведь можно забить на все неприятности с загрязнением и напихать U238 по полной программе. Так что резерв есть. Где-то на конференции по защите от астероидов встречал слова конструкторов ядерных боеприпасов, что они могут на сегодня сделать девайс до 200Мт, а в принципе, могут сообразить и что-нибудь помощнее, но тут уже им нужна капитальная программа исследовании с полновесными испытаниями. А такие девайсы ИМХО на земле уже рвать опасно. Так что опять возвращаемся к необходимости испытаний в космосе.