Novi svemirski pogoni - snovi i stvarnost
Pogon "bašice", "hiperpogon", nazvan i "warp" prema TV seriji Star Trek, je znanstvena fantastika, zar ne? Ispostavilo se možda, ali NASA svejedno radi na tome. Nedavno su se pojavila izvješća o internoj agencijskoj studiji o izvedivosti korištenja ove vrste prijenosa. Dakle, što je zapravo s tim alternativnim pogonima budućnosti?
Za početak, mora se pojasniti da NASA ne gradi motor koji doseže i. U ovoj studiji, iskusni fizičar pogona dr. Harold White s Instituta za beskonačni svemir pokušava razriješiti ozbiljan paradoks možda najpoznatijeg teorijskog modela za putovanje brže od svjetlosti, također poznatog kao Alcubier Drive (1).
1. Vizualizacija prostorno-vremenskog nabora oko warp broda - Alcubierre
Model, koji je prvi predložio teorijski fizičar Miguel Alcubierre, u skladu je s Einsteinova teorija. To funkcionira na sličan način kao i dobro poznati trik sa stolnjakom i posuđem. KA je na prostorno-vremenskom stolnjaku, aktuator energično povlači tkaninu stolnjaka ispod sebe, a KA se u tren oka nalazi na novom mjestu u odnosu na tkaninu. Alcubière je opisao prostor-vrijeme kako se širi s jedne strane broda i skuplja s druge, dijelom zahvaljujući korištenju negativne energije. On bi trebao stvoriti određeni džep u prostor-vremenu, u kojem letjelica može djelovati izvan nama poznatih granica fizike. Koncept negativne energije je egzotičan, ali.
Problem nije samo u negativnoj energiji, nego i u tome što je smjer kretanja letjelice u ovom modelu proizvoljan pri korištenju pogonskog uređaja, njime se ne može upravljati. Ovdje na scenu stupa spomenuti dr. White koji predlaže drugačiju paradigmu. Umjesto stacionarne letjelice aktiviranjem Alcubierreovog motora iz zaustavljene pozicije, istraživač predlaže "svemirsku letjelicu koja polijeće sa Zemlje i postavlja početnu brzinu svjetlosti, a zatim pokreće warp polje". "Zamah polja djeluje na početnu brzinu kao skalarni faktor, što rezultira mnogo većom prividnom brzinom", napisao je White. Tako će se prije “skoka u hipersvemir” odrediti smjer leta. U svom obrazloženju on također nudi metodu za smanjenje potrebe za energijom.
White završava svoj argument sugerirajući to Alcubière Drive u početku se mogao koristiti interno bez da bude bačen u široke međuzvjezdane prostore. Čak i u ovim manjim razmjerima, to bi već bilo nešto. Trenutno je do Mjeseca potrebno oko tri dana, au najboljoj konfiguraciji oko 6-8 mjeseci do Marsa. To je ono što dobivamo od pogonskih sustava koji se temelje na miješanju tekućeg vodika s kisikom i spaljivanju u raketama. Za neke, ono što sada koristimo nije pogon, već čak i štaka. Otuda potraga za alternativama.
Veslo da se odgurnete od svemira
Drugi tragač je 80-godišnji umirovljeni profesor fizike. Jim Woodwardkoji je došao na ideju korištenja Machovog principa za pogon svemirskih brodova. Sva materija u Svemiru je usko povezana, a masa tijela nije njegova unutarnja karakteristika, već posljedica njegovih drugih dijelova. Prema Machovom principu, inercija materije (otpor ubrzanju) ne proizlazi iz unutarnjih svojstava materije, već je mjera njezine interakcije s cijelim svemirom. Inercija to se događa samo zato što je u svemiru ostalo nešto materije. Ovaj princip je kao hipotezu formulirao austrijski fizičar i filozof iz XNUMX. stoljeća. Ernst Mach. Ovo je bila jedna od inspiracija Alberta Einsteina za njegovu opću teoriju relativnosti (GRT), ali je na kraju bila u suprotnosti s njom.
Šumar on stvara maloljetnika za NASA-u prototip pogonskih sustava (2) koju on sam naziva MEGA Drive. Ne treba im gorivo, samo stalna opskrba strujom. Najvažnija stvar u ovom rasporedu piezoelektrični diskovikoji istovremeno mijenjaju svoje maseno i energetsko stanje pod djelovanjem dovedene energije što uzrokuje ubrzanje. Temelji se na sporom ubrzanju, ali u vrlo dugom razdoblju. Svemirska letjelica s MEGA pogonom mogla bi na kraju postići brzinu blisku svjetlosti uz stalnu opskrbu električnom energijom iz nuklearnog reaktora na brodu tijekom nekoliko desetljeća, rekao je Woodward.
2. Jedan od prototipova MEGA Drive
Njegov tim koristi u prototipovima hrpu piezoelektričnih kristala s elektrodama u sendviču između njih, djelujući kao kondenzator. Kada se na snop između elektroda u piezoelektričnom materijalu dovede napon, stvara se izmjenično električno polje. To uzrokuje promjenu gustoće energije, fluktuacije energije. Piezoelektrični kristali su elektromehanički uređaji, što znači da se pod naponom mehanički šire i skupljaju ovisno o predznaku napona. Prema Woodwardu, to uzrokuje ubrzanje zbog promjena u dimenzijama hrpe zbog elektromehaničkih učinaka, a istodobno uzrokuje potrebno ubrzanje na mjestu uređaja koji se nalazi u velikom gravitacijskom polju. Trik je ovdje, kažu istraživači, da se energetske vibracije i mehaničke vibracije ispravno sinkroniziraju, što zahtijeva korištenje dvije frekvencije, prvog i drugog harmonika, a ovaj drugi harmonik mora stvoriti slijed.
U eksperimentalnim ispitivanjima, prema publikaciji, prototip je uspio stvoriti 20 mikronjutona potiska. Ne puno, pa znanstvenici govore o korištenju mnogih od ovih "motora" na jednom brodu.
Woodwardov rad na njegovom MEGA pogon traje više od trideset godina. Godine 2017. dobio je sredstva iz NASA-inog programa Innovative Advanced Concepts. Jednom financirani, Woodward i njegovi partneri su se čak razvili koncept otvorene svemirske letjelice imenovani SSI lambdakoji sadrži niz stotina MEGA diskova. U novije vrijeme, MEGA-in najnoviji prototip prijenosa proizveo je znatno veći potisak od svih svojih prethodnih prototipova. Sada postoje planovi za slanje prototipa u orbitu.
Međutim, drugi istraživači su skeptični prema ovom projektu. Mike McDonald, aeronautički inženjer u Laboratoriju za mornaričko istraživanje u Marylandu, rekao je za časopis Wired da su male šanse da proradi.
Ionske i jezgre
Mach pogongdje je tim prof. Woodward se odnosi na nestandardne projekte i još uvijek se smatra egzotičnim. Postoje i druge "mainstream" ideje za sporo ubrzanje. svemirska letjelica za velike brzine. Prvo, ionski akumulatori (3). Niz takvih sustava premalen je da bi prevladao gravitacijsko polje Zemlje, odnosno poletio. Međutim, u svemiru ionski motor može postići brzine koje nijedna kemijska raketa ne može postići. kemijske rakete može doseći maksimalno 64 km/h. Procjenjuje se da ionski potisnici pokreću brodove do pet puta njihove brzine. Uz to, ionski motori imaju učinkovitost goriva od 000 posto, dok kemijske rakete imaju samo 90 posto.
3. Satelit s ionskim motorom
Ionski potisnici se godinama koriste u NASA-inim misijama, uklj. NA Deep Space 1, odnosno u proučavanju asteroida 9969 Braille i kometa Borellija, u misiji Dawn koja je stigla do Veste i Ceres. Ionski potisnici potencijalno su obećavajući za međuzvjezdana putovanja, ali također imaju ograničenja. Ionski potisnici zahtijevaju električnu energiju. Solarne ćelije se u tom smislu mogu koristiti samo u bližim dijelovima Sunčevog sustava. Za daljnje ekspedicije potrebni su drugi izvori, od kojih su najčešći nuklearni reaktori.
I tako smo stigli nuklearni motorkoji je mnogo moćniji od ionske cijevi alternativa kemijskim raketama u svemiru. Iako u strogom smislu, takva ideja kao npr. toplinski nuklearni pogon (NTP) je još uvijek kemijska tvar slična tekućem vodiku. Energija fisije proizvedena u reaktoru zagrijavala je gorivo u plinoviti oblik i izbacivala se kroz mlaznicu sličnu tradicionalnim raketama. Takvi pogoni bi omogućili dvostruko veći potisak. A to znači da će se vrijeme putovanja prepoloviti, što vjerojatno nitko neće zanemariti.
Naravno, ako brzina i vrijeme nisu problem, što bi u budućnosti mogao biti slučaj u turizmu ili čak rekreaciji u svemiru, onda bismo trebali razmotriti alternativna rješenja za pogon kao što su npr. solarna jedra. Nedavno se takva shema naziva Svjetlosno jedro 2 (4) je u orbiti testirala organizacija pod nazivom Planetary Society. Kaže da su probe inspirativne.
Pa tko zna nije li ovo jedan od održivih načina za neke svemirsko putovanje. Sunčev vjetar je, za razliku od negativne energije ili Machovog principa, nešto što je ustaljeno u postojanju i djelovanju, zbog čega se kozmička jedra čine stvarnijima od snova o "superluminoznosti".
