Proyecto Orión (propulsión nuclear)

El Proyecto Orión fue un estudio realizado en las décadas de 1950 y 1960 por la Fuerza Aérea ^de los Estados Unidos , DARPA [ ^{1 ]} y la NASA sobre la viabilidad de una nave espacial de pulso nuclear que sería propulsada directamente por una serie de explosiones atómicas detrás de la nave. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Tras ideas preliminares en la década de 1940 ^{[ 4 ]} y un documento clasificado del que el físico Stanisław Ulam fue coautor en 1955, ^{[ 5 ]} DARPA (entonces conocida como ARPA) acordó patrocinar y financiar el programa en julio de 1958. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Las primeras versiones del vehículo fueron diseñadas para lanzamiento terrestre , pero las versiones posteriores estaban destinadas a ser utilizadas únicamente en el espacio. El esfuerzo de diseño tuvo lugar en General Atomics en San Diego, ^{[ 5 ]} y entre los partidarios se encontraba Wernher von Braun , ^{[ 8 ]} quien publicó un libro blanco defendiendo la idea. ^{[ 2 ] [ 9 ]} La NASA también creó un perfil de misión a Marte basado en el diseño, proponiendo un viaje de ida y vuelta de 125 días con ocho astronautas y un costo de desarrollo previsto de 1.500 millones de dólares. ^{[ 8 ]} Se realizaron pruebas no nucleares con modelos, siendo la prueba más exitosa la que tuvo lugar a finales de 1959, ^{[ 7 ]} pero el proyecto finalmente fue abandonado por razones que incluyen el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares de 1963 , ^{[ 10 ]} que prohibía las explosiones nucleares en el espacio en medio de preocupaciones sobre la lluvia radiactiva . ^{[ 2 ]}

Los físicos Ted Taylor y Freeman Dyson dirigieron el proyecto, y Taylor ha sido descrito como la "fuerza impulsora detrás de Orión". ^{[ 6 ]} En 1979, General Dynamics donó un modelo de madera de la nave de 66 cm de altura (26 pulgadas) al Smithsonian , que lo exhibe en el Centro Steven F. Udvar-Hazy en el condado de Fairfax , Virginia . ^{[ 10 ]} 

Frederick Reines , principios de la década de 1950, fotografía de Los Alamos.

Estanislao Ulam , c. 1945 , foto de Los Álamos

El físico Stanislaw Ulam propuso la idea general de la propulsión por pulsos nucleares en 1946, ^{[ 4 ]} y Frederick Reines y Ulam realizaron cálculos preliminares en un memorándum de Los Alamos fechado en 1947. ^{[ 4 ] [ 3 ] [ 11 ]} En agosto de 1955, Ulam fue coautor de un documento clasificado que proponía el uso de bombas de fisión nuclear, "expulsadas y detonadas a una distancia considerable", para propulsar un vehículo en el espacio exterior. ^{[ 5 ] [ 4 ]} El proyecto fue liderado por Ted Taylor en General Atomics y el físico Freeman Dyson, quien, a petición de Taylor, se tomó un año libre del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton para trabajar en el proyecto. ^{[ 6 ]}

En julio de 1958, ARPA acordó patrocinar Orion con un nivel inicial de $1 millón por año, momento en el que el proyecto recibió su nombre y comenzó formalmente. ^{[ 6 ] [ 7 ]} La agencia otorgó un estudio del concepto a General Dynamics Corporation , ^{[ 10 ]} pero decidió retirar el apoyo a finales de 1959. ^{[ 6 ]} La Fuerza Aérea de los EE. UU. acordó apoyar a Orion si se encontraba un uso militar para el proyecto, y la Oficina de Vuelos Espaciales Tripulados de la NASA también contribuyó con fondos. ^{[ 5 ]} El concepto investigado por el gobierno utilizaba un escudo de explosión y un amortiguador de choque para proteger a la tripulación y convertir las detonaciones en una fuerza de propulsión continua. ^{[ 12 ] [ 13 ]} La prueba del modelo más exitosa, en noviembre de 1959, alcanzó aproximadamente 100 metros de altitud con seis explosiones químicas secuenciadas. ^{[ 7 ]} La NASA también produjo un perfil de misión a Marte para un viaje de ida y vuelta de 125 días con ocho astronautas, con un costo de desarrollo previsto de $1.5 mil millones. ^{[ 8 ]} El programa Orion fue cancelado en 1964, después de que Estados Unidos firmara el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares el año anterior; el tratado redujo considerablemente el apoyo político al proyecto. ^{[ 10 ] [ 8 ]} La NASA también había decidido, en 1959, que el programa espacial civil sería no nuclear a corto plazo. ^{[ 6 ]}

El concepto Orión ofrecía tanto un alto empuje como un alto impulso específico , o eficiencia propulsora: 2000 unidades de pulso ( I _sp ) según el diseño original y un I _sp de quizás 4000 a 6000 segundos según el plan de la Fuerza Aérea, con una propuesta posterior de bomba de fusión de 1968 por Dyson que potencialmente aumentaría esto a más de 75 000 I _sp , permitiendo velocidades de 10 000  km/s. ^{[ 8 ]} Se estimó que un dispositivo nuclear de tamaño moderado, en ese momento, produciría alrededor de 5 o 10 000 millones de caballos de fuerza. ^{[ 6 ] [ 14 ]}

Freeman Dyson en 2005

Ted Taylor en 1965

La potencia extrema de las explosiones nucleares, en relación con la masa del vehículo, se controlaría mediante detonaciones externas, aunque una versión anterior del concepto de pulso proponía contener las explosiones en una estructura de presión interna, con un diseño de este tipo preparado por The Martin Company . ^{[ 8 ] [ 6 ]} Como comparación cualitativa de potencia, los cohetes químicos tradicionales , como el Saturno V que llevó el programa Apolo a la Luna, producen un alto empuje con un impulso específico bajo, mientras que los motores de iones eléctricos producen una pequeña cantidad de empuje de forma muy eficiente. Orión, por el contrario, habría ofrecido un rendimiento superior al de los motores de cohete convencionales o nucleares más avanzados que se estaban considerando entonces. Los partidarios del Proyecto Orión creían que tenía potencial para viajes interplanetarios baratos . ^{[ 15 ]}

Desde el Proyecto Longshot hasta el Proyecto Daedalus , Mini-Mag Orion y otras propuestas que analizan la disipación de energía térmica, el principio de propulsión de pulso nuclear externo para maximizar la energía de supervivencia ha permanecido común entre los conceptos serios para el vuelo interestelar sin transmisión de energía externa y para el vuelo interplanetario de muy alto rendimiento. ^{[ 8 ]} Estas propuestas posteriores han tendido a modificar el principio básico al contemplar equipos que impulsan la detonación de pastillas de fisión o fusión mucho más pequeñas, en contraste con las unidades de pulso nuclear más grandes del Proyecto Orion (bombas nucleares completas).

El motor de pulso nuclear Orion combina una velocidad de escape muy alta, de 19 a 31 km/s (19 mi/s) en diseños interplanetarios típicos, con meganewtons de empuje. ^{[ 17 ]} Muchos sistemas de propulsión de naves espaciales pueden lograr uno u otro, pero los cohetes de pulso nuclear son la única tecnología propuesta que podría satisfacer los requisitos de potencia extremos para proporcionar ambos a la vez (véase propulsión de naves espaciales para sistemas más especulativos).  

El impulso específico ( I _sp ) mide cuánto empuje se puede obtener de una masa de combustible determinada y es una figura de mérito estándar para la cohetería. Para cualquier propulsión de cohete, dado que la energía cinética del escape aumenta con el cuadrado de la velocidad ( energía cinética = 1/2 mv² ) , mientras que el ^momento y el empuje aumentan linealmente con la velocidad ( momento = mv ), obtener un nivel particular de empuje (como en una aceleración g determinada ) requiere mucha más potencia cada vez que la velocidad del escape y el I _sp aumentan considerablemente en un objetivo de diseño. (Por ejemplo, la razón más fundamental por la que los sistemas de propulsión eléctrica de alto I _sp tienden a tener poco empuje se debe a sus limitaciones en la potencia disponible. Su empuje es en realidad inversamente proporcional al I _sp si la potencia que entra en el escape es constante o está en su límite debido a las necesidades de disipación de calor u otras restricciones de ingeniería). ^{[ 18 ]} El concepto Orión detona explosiones nucleares externamente a una tasa de liberación de potencia que está más allá de lo que los reactores nucleares podrían soportar internamente con los materiales y el diseño conocidos.

Dado que el peso no es una limitación, una nave Orion puede ser extremadamente robusta. Una nave no tripulada podría soportar aceleraciones muy grandes, quizás de 100 g . Sin embargo, una Orion tripulada debe utilizar algún tipo de sistema de amortiguación detrás de la placa propulsora para suavizar la aceleración casi instantánea a un nivel que los humanos puedan soportar cómodamente, normalmente entre 2 y 4 g .  

El alto rendimiento depende de la elevada velocidad de escape, para maximizar la fuerza del cohete con una masa de propulsor determinada. La velocidad de los restos de plasma es proporcional a la raíz cuadrada del cambio de temperatura ( Tc ) de la bola de fuego nuclear. Dado que estas bolas de fuego suelen alcanzar diez millones _de grados Celsius o más en menos de un milisegundo, generan velocidades muy elevadas. Sin embargo, un diseño práctico también debe limitar el radio destructivo de la bola de fuego. El diámetro de la bola de fuego nuclear es proporcional a la raíz cuadrada de la potencia explosiva de la bomba.

La forma de la masa de reacción de la bomba es crucial para su eficacia. El proyecto original diseñó bombas con una masa de reacción de tungsteno . La geometría y los materiales de la bomba concentraban los rayos X y el plasma del núcleo del explosivo nuclear para impactar en la masa de reacción. En efecto, cada bomba sería una carga nuclear hueca .

Una bomba con un cilindro de masa de reacción se expande en una onda plana de plasma en forma de disco cuando explota. Una bomba con una masa de reacción en forma de disco se expande en una onda de escombros de plasma en forma de cigarro mucho más eficiente. La forma de cigarro concentra gran parte del plasma para que impacte en la placa de empuje. ^{[ 19 ]} Para una mayor eficiencia de la misión, la ecuación del cohete exige que la mayor fracción de la fuerza explosiva de la bomba se dirija a la nave espacial, en lugar de gastarse isotrópicamente .

El impulso específico efectivo máximo, I _sp , de un impulso de pulso nuclear de Orión generalmente es igual a:

$${\displaystyle I_{sp}={\frac {C_{0}\cdot V_{e}}{g_{n}}}}$$

donde C ₀ es el factor de colimación (qué fracción de los restos de plasma de la explosión impactará realmente en la placa absorbedora de impulsos cuando explota una unidad de pulsos), V _e es la velocidad de los restos de plasma de la unidad de pulsos nucleares y g _n es la aceleración estándar de la gravedad (9,81  m/s² ^; este factor no es necesario si I _sp se mide en N·s/kg o m/s). Se puede lograr un factor de colimación cercano a 0,5 igualando el diámetro de la placa impulsora al diámetro de la bola de fuego nuclear creada por la explosión de una unidad de pulsos nucleares.

Cuanto más pequeña sea la bomba, menor será cada impulso, por lo que la frecuencia de los impulsos será mayor y se necesitarán más para alcanzar la órbita. Impulsos más pequeños también significan menor impacto en la placa propulsora y menor necesidad de amortiguación para suavizar la aceleración.

El rendimiento óptimo de las submuniciones del motor Orion (para el diseño de referencia tripulado de 4000  toneladas) se calculó en torno a 0,15  kt, con aproximadamente 800 submuniciones necesarias para entrar en órbita y una tasa de lanzamiento de submuniciones de aproximadamente 1 por segundo. ^{[ 20 ]}

Lo siguiente se puede encontrar en el libro de George Dyson . ^{[ 19 ]} Las cifras para la comparación con el Saturno V se toman de esta sección y se convierten del sistema métrico (kg) a toneladas cortas estadounidenses (abreviadas como "t" aquí).

Entre finales de 1958 y principios de 1959, se comprendió que el tamaño mínimo del vehículo práctico estaría determinado por la potencia explosiva mínima alcanzable. El uso de  bombas de 0,03 kt (potencia a nivel del mar) daría como resultado una masa del vehículo de 880 toneladas. Sin embargo, esto se consideró demasiado pequeño para cualquier cosa que no fuera un vehículo de prueba orbital, y el equipo pronto se centró en un "diseño base" de 4000 toneladas.

En aquel entonces, los detalles de los diseños de bombas pequeñas estaban rodeados de secretismo. Muchos informes de diseño de Orión omitían todos los detalles de las bombas antes de su lanzamiento. Compárese lo anterior con el informe de 1959 de General Atomics, ^{[ 24 ]} que exploraba los parámetros de tres tamaños diferentes de naves espaciales hipotéticas Orión:

El diseño más grande de los mencionados es el diseño "super" Orión; con 8 millones de toneladas, podría ser fácilmente una ciudad. ^{[ 25 ]} En entrevistas, los diseñadores contemplaron la gran nave como una posible arca interestelar . Este diseño extremo podría construirse con materiales y técnicas que se podían obtener en 1958 o que se preveía que estarían disponibles poco después.

La mayor parte de las tres mil toneladas de cada una de las unidades de propulsión de la "super" Orión estarían compuestas de material inerte, como polietileno o sales de boro , utilizadas para transmitir la fuerza de la detonación de las unidades de propulsión a la placa impulsora de Orión y absorber neutrones para minimizar la lluvia radiactiva. Un diseño propuesto por Freeman Dyson para la "super Orión" contemplaba que la placa impulsora estuviera compuesta principalmente de uranio o un elemento transuránico, de modo que al alcanzar un sistema estelar cercano, la placa pudiera convertirse en combustible nuclear.

El diseño del cohete de pulso nuclear Orion ofrece un rendimiento extremadamente alto. Los cohetes de pulso nuclear Orion, que utilizan unidades de pulso de fisión nuclear, fueron concebidos originalmente para su uso en vuelos espaciales interplanetarios.

Las misiones que se diseñaron para un vehículo Orion en el proyecto original incluían un viaje de una sola etapa (es decir, directamente desde la superficie de la Tierra) a Marte y de regreso, y un viaje a una de las lunas de Saturno. ^{[ 25 ]}

Freeman Dyson realizó el primer análisis de qué tipos de misiones Orión eran posibles para alcanzar Alfa Centauri , el sistema estelar más cercano al Sol . ^{[ 26 ]} Su artículo de 1968, "Transporte interestelar" (publicado en Physics Today ) ^{[ 27 ]} mantuvo el concepto de grandes explosiones nucleares, pero Dyson se alejó del uso de bombas de fisión y consideró en su lugar el uso de explosiones de fusión de deuterio de un megatón . Sus conclusiones fueron simples: la velocidad de los escombros de las explosiones de fusión probablemente estaba en el  rango de 3000 a 30 000 km/s y la geometría reflectante de la placa hemisférica de empuje de Orión reduciría ese rango a 750 a 15 000  km/s. ^{[ 28 ]}

Para estimar los límites superior e inferior de lo que se podía lograr con la tecnología de 1968, Dyson consideró dos diseños de naves estelares. El diseño más conservador, con placa impulsora de energía limitada, simplemente debía absorber toda la energía térmica de cada explosión (4 × 10¹⁵ ^julios , la mitad de la cual sería absorbida por la placa impulsora) sin fundirse. Dyson estimó que si la superficie expuesta consistía en cobre con un espesor de 1 mm, entonces el diámetro y la masa de la placa impulsora hemisférica tendrían que ser de 20 kilómetros y 5 millones de toneladas, respectivamente. Se necesitarían 100 segundos para que el cobre se enfriara por radiación antes de la siguiente explosión. Luego, el diseño de disipador de calor  Orión , con energía limitada, tardaría aproximadamente 1000 años en llegar a Alfa Centauri.

Para mejorar este rendimiento a la vez que se reducían el tamaño y el coste, Dyson consideró un diseño alternativo de placa impulsora con limitación de momento, en el que se sustituye un recubrimiento de ablación de la superficie expuesta para eliminar el exceso de calor. La limitación viene determinada por la capacidad de los amortiguadores para transferir el momento desde la placa impulsora acelerada impulsivamente al vehículo acelerado suavemente. Dyson calculó que las propiedades de los materiales disponibles limitaban la velocidad transferida por cada explosión a unos 30 metros por segundo, independientemente del tamaño y la naturaleza de la explosión. Si el vehículo se acelera a 1 gravedad terrestre (9,81  m/s² ⁾ con esta transferencia de velocidad, entonces la frecuencia de pulso es de una explosión cada tres segundos. ^{[ 29 ]} Las dimensiones y el rendimiento de los vehículos de Dyson se presentan a continuación:

Estudios posteriores indican que la velocidad de crucero máxima que teóricamente se puede alcanzar es de unos pocos por ciento de la velocidad de la luz (0,08–0,1 c ). ^{[ 15 ]} Una Orión atómica (de fisión) puede alcanzar quizás entre el 9 y el 11 % de la velocidad de la luz. Una nave estelar de propulsión de pulso nuclear impulsada por unidades de propulsión de pulso nuclear catalizadas por fusión-antimateria estaría de manera similar en el rango del 10 %, y los cohetes de aniquilación pura de materia-antimateria serían teóricamente capaces de obtener una velocidad entre el 50 % y el 80 % de la velocidad de la luz . En cada caso, ahorrar combustible para desacelerar reduce a la mitad la velocidad máxima. El concepto de usar una vela magnética para desacelerar la nave espacial a medida que se acerca a su destino se ha discutido como una alternativa al uso de propulsor; esto permitiría que la nave viajara cerca de la velocidad teórica máxima. ^{[ 30 ]} 

A 0,1 c , las naves estelares termonucleares Orión requerirían un tiempo de vuelo de al menos 44 años para llegar a Alfa Centauri, sin contar el tiempo necesario para alcanzar esa velocidad (unos 36 días a una aceleración constante de 1 g o 9,8 m/s² ⁾ . A 0,1 c , una nave estelar Orión requeriría 100 años para recorrer 10 años luz. El astrónomo Carl Sagan sugirió que este sería un excelente uso para las reservas de armas nucleares. ^{[ 31 ]}    

Como parte del desarrollo del Proyecto Orión, para obtener financiación militar, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos propuso en la década de 1960 una plataforma de armas nucleares con misiles, resistente a explosiones nucleares y con base en el espacio, similar a un "acorazado espacial". Esta plataforma conformaría la "Fuerza de Bombardeo del Espacio Profundo" de la USAF. ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

Entre 1973 y 1974, la Sociedad Interplanetaria Británica (BIS) diseñó un concepto similar al de Orión . El Proyecto Dédalo consistía en una sonda interestelar robótica con destino a la Estrella de Barnard , que viajaría al 12 % de la velocidad de la luz. En 1989, la Armada de los Estados Unidos y la NASA estudiaron un concepto similar en el Proyecto Longshot . Ambos conceptos requieren avances significativos en la tecnología de fusión y, por lo tanto, no pueden construirse en la actualidad, a diferencia de Orión.

Desde 1998 hasta la actualidad, el departamento de ingeniería nuclear de la Universidad Estatal de Pensilvania ha estado desarrollando dos versiones mejoradas del proyecto Orión, conocidas como Proyecto ICAN y Proyecto AIMStar, que utilizan unidades compactas de propulsión de pulsos nucleares catalizadas por antimateria , ^{[ 35 ]} en lugar de los grandes sistemas de ignición de fusión por confinamiento inercial propuestos en los proyectos Daedalus y Longshot. ^{[ 36 ]}

Se creía que el costo de los materiales fisionables necesarios era elevado, hasta que el físico Ted Taylor demostró que, con el diseño adecuado de explosivos, la cantidad de materiales fisionables utilizados en el lanzamiento era prácticamente constante para cada tamaño de Orión, desde 2000 toneladas hasta 8 millones de toneladas. Las bombas más grandes utilizaban más explosivos para supercomprimir los materiales fisionables, aumentando así la eficiencia. Los restos adicionales de las explosiones también servían como masa de propulsión adicional.

La mayor parte de los costos de los programas históricos de defensa nuclear se han destinado a los sistemas de entrega y soporte, en lugar de al costo de producción de las bombas directamente (las ojivas representaron el 7% del gasto total de EE. UU. entre 1946 y 1996, según un estudio). ^{[ 37 ]} Tras el desarrollo de la infraestructura inicial y la inversión, el costo marginal de las bombas nucleares adicionales en producción en masa puede ser relativamente bajo. En la década de 1980, algunas ojivas termonucleares estadounidenses tenían  un costo estimado de 1,1 millones de dólares cada una (630  millones de dólares por 560). ^{[ 38 ]} Para las unidades de pulso de fisión, quizás más simples, que se utilizarían en un diseño de Orion, una fuente de 1964 estimó un costo de 40 000 dólares o menos cada una en producción en masa ( equivalente a 308 000 dólares en 2024 ). ^{[ 38 ] [ 39 ]}

El proyecto Daedalus propuso posteriormente explosivos de fusión ( pastillas de deuterio o tritio ) detonados mediante confinamiento inercial por haz de electrones. Este es el mismo principio que rige la fusión por confinamiento inercial . En teoría, podría reducirse a explosiones mucho más pequeñas y requerir amortiguadores de impacto de menor tamaño.

Entre 1957 y 1964, esta información se utilizó para diseñar un sistema de propulsión espacial llamado Orión, en el que se lanzaban explosivos nucleares detrás de una placa impulsora montada en la parte inferior de la nave, los cuales explotaban. La onda expansiva y la radiación de la detonación impactaban contra la parte inferior de la placa impulsora, impulsándola con gran fuerza. La placa impulsora estaba montada sobre grandes amortiguadores de dos etapas que transmitían la aceleración de forma uniforme al resto de la nave.

Se elaboró ​​un diseño preliminar para una unidad de pulso nuclear. Este proponía el uso de un explosivo de fisión potenciado por fusión con carga conformada. El explosivo estaba envuelto en un relleno de canal de óxido de berilio , rodeado a su vez por un espejo de radiación de uranio . Tanto el espejo como el relleno del canal tenían un extremo abierto, en el cual se colocaba una placa plana de propelente de tungsteno . La unidad completa estaba integrada en una lata con un diámetro no mayor a 150 mm (6 pulgadas ) y pesaba poco más de 140 kg (300 libras), de modo que pudiera ser manipulada por maquinaria adaptada de una máquina expendedora de refrescos; se consultó a Coca-Cola sobre el diseño. ^{[ 40 ]}  

A la  microsegundo de la ignición, el plasma y los neutrones de la bomba gamma calentarían el relleno del canal y quedarían parcialmente contenidos por la capa de uranio. Entre dos y tres  microsegundos después, el relleno del canal transmitiría parte de la energía al propulsor, que se vaporizaría. La placa plana de propulsor formaría una explosión en forma de cigarro dirigida hacia la placa impulsora.

El plasma se enfriaría a 14 000 °C (25 200 °F) al recorrer los 25 metros (82 pies) hasta la placa impulsora, y luego se recalentaría a 67 000 °C (120 600 °F) al impactar contra ella, aproximadamente a los 300 microsegundos, y ser recomprimido. Esta temperatura emite luz ultravioleta, que se transmite con dificultad a través de la mayoría de los plasmas. Esto ayuda a mantener fría la placa impulsora. El perfil de distribución en forma de cigarro y la baja densidad del plasma reducen el impacto instantáneo en la placa impulsora.      

Debido a que el momento transferido por el plasma es mayor en el centro, el espesor de la placa impulsora disminuiría aproximadamente en un factor de 6 desde el centro hacia el borde. Esto garantiza que el cambio de velocidad sea el mismo para las partes interna y externa de la placa.

A bajas altitudes, donde el aire circundante es denso, la dispersión gamma podría dañar a la tripulación sin un escudo contra la radiación; un refugio contra la radiación también sería necesario en misiones largas para sobrevivir a las erupciones solares . La eficacia del blindaje contra la radiación aumenta exponencialmente con el grosor del escudo; véase rayos gamma para una discusión sobre el blindaje. En naves con una masa superior a 1000 toneladas (2 200 000 lb) , el volumen estructural de la nave, sus provisiones junto con la masa de las bombas y el propulsor, proporcionarían un blindaje más que adecuado para la tripulación. Inicialmente se pensó que la estabilidad sería un problema debido a imprecisiones en la colocación de las bombas, pero posteriormente se demostró que los efectos se compensarían. ^{[ 41 ] [ 42 ]} 

En 1959 se realizaron numerosas pruebas de vuelo con modelos a escala, utilizando explosivos convencionales, en Point Loma, San Diego. El 14 de noviembre de 1959, el modelo de un metro, también conocido como "Hot Rod" y "putt-putt", realizó su primer vuelo con RDX (explosivos químicos) en un vuelo controlado de 23  segundos hasta alcanzar una altura de 56 metros (184 pies) . Las grabaciones de las pruebas se transcribieron a vídeo ^{[ 43 ]} y se emitieron en el programa de la BBC " To Mars by A-Bomb" en 2003, con comentarios de Freeman Dyson y Arthur C. Clarke . El modelo aterrizó en paracaídas sin sufrir daños y forma parte de la colección del Museo Nacional del Aire y el Espacio Smithsoniano. 

El primer amortiguador propuesto fue una bolsa de aire en forma de anillo. Pronto se comprendió que, en caso de fallo de la explosión, la placa de empuje de 500 a 1000 toneladas (1 100 000 a 2 200 000 lb) arrancaría la bolsa de aire al rebotar. Por ello, se desarrolló un diseño de amortiguador de resorte y pistón de dos etapas con desajuste. En el diseño de referencia, el amortiguador mecánico de la primera etapa se ajustó a 4,5 veces la frecuencia de pulso, mientras que el pistón de gas de la segunda etapa se ajustó a 0,5 veces la frecuencia de pulso. Esto permitió tolerancias de tiempo de 10 ms en cada explosión.  

El diseño final solucionaba el problema del fallo de la bomba mediante un retroceso y un rebote hacia la posición central. Por lo tanto, tras un fallo y en el lanzamiento inicial desde tierra, sería necesario iniciar o reiniciar la secuencia con un dispositivo de menor potencia. En la década de 1950, los métodos para ajustar la potencia de las bombas estaban en sus inicios y se consideró seriamente la posibilidad de sustituir una bomba de potencia estándar por una de menor potencia en un lapso de 2 o 3 segundos, o bien, proporcionar un método alternativo para disparar bombas de baja potencia. Los dispositivos modernos de potencia variable permitirían ajustar automáticamente un único explosivo estandarizado (configurarlo a una potencia menor).

Las bombas debían lanzarse detrás de la placa de empuje con la velocidad suficiente para explotar a 20-30 metros (66-98 pies) más allá de ella cada 1,1 segundos. Se investigaron numerosas propuestas, desde múltiples cañones que sobresalían del borde de la placa de empuje hasta bombas propulsadas por cohetes lanzadas desde las vías de una montaña rusa; sin embargo, el diseño de referencia final utilizó un sencillo cañón de gas para disparar los dispositivos a través de un orificio en el centro de la placa de empuje.  

La cancelación final del proyecto se debió a la falta de un requisito de misión, la decisión de centrarse en enviar cohetes a la luna y, en última instancia, la firma del Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares en 1963, ^{[ 57 ]} que prohibía los ensayos de armas nucleares en la atmósfera y el espacio. ^{[ 58 ]}

Una prueba similar a la de una placa de empuje ocurrió como un efecto secundario accidental de una prueba de contención nuclear llamada " Pascal-B " realizada el 27 de agosto de 1957. ^{[ 59 ]} El diseñador experimental de la prueba, el Dr. Robert Brownlee, realizó un cálculo muy aproximado que sugería que el explosivo nuclear de bajo rendimiento aceleraría la enorme  placa de acero (900 kg) a seis veces la velocidad de escape . ^{[ 60 ]} La placa nunca fue encontrada, pero el Dr. Brownlee cree que nunca abandonó la atmósfera; por ejemplo, podría haberse vaporizado por el calentamiento de compresión de la atmósfera debido a su alta velocidad. La velocidad calculada fue lo suficientemente interesante como para que la tripulación apuntara una cámara de alta velocidad a la placa que, desafortunadamente, solo apareció en un fotograma, lo que indica un límite inferior muy alto para la velocidad de la placa.

La primera aparición impresa de esta idea parece ser en el cuento de Robert A. Heinlein de 1940, " Blowups Happen ".

Como comenta Arthur C. Clarke en sus memorias sobre la realización de la película 2001: Una odisea del espacio en Los mundos perdidos de 2001 , se consideró una versión de pulso nuclear de la nave espacial interplanetaria estadounidense Discovery One . Sin embargo, la Discovery de la película no utilizó esta idea, ya que Stanley Kubrick pensó que podría considerarse una parodia tras haber realizado Dr. Strangelove o: Cómo aprendí a dejar de preocuparme y amar la bomba . ^{[ 61 ]}

Una nave espacial Orion ocupa un lugar destacado en la novela de ciencia ficción de 1985, Footfall, de Larry Niven y Jerry Pournelle . Ante un asedio/invasión alienígena de la Tierra, los humanos deben recurrir a medidas drásticas para poner en órbita una nave de combate y hacer frente a la flota alienígena.

La premisa inicial de la miniserie Ascension de 2014 es que, en 1963, el presidente John F. Kennedy y el gobierno estadounidense, temiendo que la Guerra Fría se intensificara y condujera a la destrucción de la Tierra, lanzaron la Ascension , una nave espacial de la clase Orión, para colonizar un planeta que orbita Proxima Centauri, asegurando así la supervivencia de la raza humana.

La novela de ciencia ficción Ark , del autor Stephen Baxter, publicada en 2008, utiliza una nave generacional de la clase Orión para escapar de un desastre ecológico en la Tierra.

Hacia el final de su trilogía Empire Games , Charles Stross incluye una nave espacial inspirada en el Proyecto Orión. Los diseñadores de la nave, limitados por la capacidad industrial de la década de 1960, pretenden que se utilice para explorar mundos paralelos y como elemento disuasorio nuclear, superando así las capacidades más contemporáneas de sus adversarios.

En la novela de terror Torment, de Jeremy Robinson (escrita bajo el seudónimo de Jeremy Bishop), los personajes principales escapan de una guerra nuclear global en una nave de propulsión nuclear por pulsos. Esta nave forma parte de un conjunto de tres que integran el "Protocolo Orión", un mecanismo de escape para miembros del gobierno federal. Las naves se encuentran en una cámara subterránea bajo The Ellipse en Washington, D.C.

En la novela de ciencia ficción de 2008, El problema de los tres cuerpos , y su serie de televisión asociada, se lanza una sonda hacia una flota alienígena que se aproxima utilizando una variación del método Orión. ^{[ 62 ]}

• Estrella de AIM
• Propulsión por pulsos nucleares catalizada por antimateria
• Helios (sistema de propulsión)
• NERVA (Motor nuclear para aplicaciones en vehículos cohete)
• propulsión nuclear
• Cohete nuclear de agua salada
• explosión nuclear pacífica
• Proyecto Plutón
• Proyecto Prometeo
• Proyecto Valkiria

• El caso de Orión
• Freeman Dyson hablando sobre el Proyecto Orión
• Ondas de choque de pulso electromagnético como resultado de la propulsión por pulso nuclear ; Archivado el 24 de febrero de 2021 en Wayback Machine .
• George Dyson hablando sobre el Proyecto Orión en TED.