|  | 10 октября 2012 | Космос и Авиация, Энергетика

Исследователи начинают создание импульсного космического двигателя, работающего на ядерном синтезе.

Импульсный двигатель


Благодаря бурному развитию современной науки и техники фантастические технологии, фигурировавшие в свое время в научно-фантастическом сериале "Звездный путь /Star Trek" постепенно начинают воплощаться в действительности. Мы уже рассказывали о разработках в области создания универсального диагностического прибора, аналога стартрековского трикодера. Но на этот раз дело обстоит гораздо серьезней. Ученые из Исследовательского центра аэрофизики университета Алабамы, НАСА, компании Boeing и Национальной лаборатории Ок-Ридж объединили свои усилия для создания космического импульсного двигателя, работающего на ядерном синтезе и использующим в качестве топлива "кристаллы дилития", которые хорошо известны любителям вышеупомянутого сериала.

Вот как сами ученые описывают то, над чем они работают: "Поклонникам Стартрека хорошо известно понятие импульсного двигателя, работающего на ядерной энергии экзотических кристаллов. Мы же в своей разработке используем дейтерий, один из стабильных изотопов водорода, и Li6, стабильный изотоп лития, объединенные в одной кристаллической структуре. Это - основа "кристаллов дилития", которые мы будем использовать в качестве топлива".

Структура импульсного двигателя


Конечно, то, что будут делать и использовать ученые, не совсем то, что фигурирует в сериале. В Стартреке дилитий - это необычайно редкий твердый минерал, добываемый на некоторых планетах, который используется для инициации и поддержания реакции вещество-антивещество в недрах деформационного двигателя Энтерпрайза, но никак не импульсного двигателя.

Новый импульсный двигатель, возможно, будет основан на принципах реакции ядерного синтеза, использующей технологию зета-сжатия (Z-pinch). Зета-сжатие плазмы реализуется за счет магнитного поля огромной силы, которое возникает при пропускании через плазму электрического тока не менее огромной силы. Это магнитное поле сжимает плазменный шнур до невероятно малого диаметра, ядра дейтерия и лития плазмы настолько приближаются друг к другу, что начинают идти реакции ядерного синтеза, в результате которой выделяется целый океан энергии. Стоит отметить, что технологии ядерного синтеза на основе зета-сжатия уже достаточно давно реализованы и изучаются на установке Z Machine, находящейся в Национальной лаборатории Сандиа (Sandia National Labs) американского Министерства энергетики.

На полной мощности импульсный двигатель будет почти непрерывно производить серию зета-сжатий плазмы. Но для людей, находящихся на борту космического корабля с таким двигателем, импульсы будут неразличимы друг от друга и сольются в непрерывном потоке тяги, которая обеспечит огромное ускорение космического корабля. Импульсный двигатель сможет обеспечить тягу, в миллионы раз превосходящую тягу, развиваемую двигателями современной ракеты-носителя класса Saturn-V.

Установка Z Machine


Помимо огромной тяги, импульсный двигатель на ядерном синтезе будет намного более эффективен, нежели традиционный ракетный двигатель. Используя импульсные двигатели, люди смогут летать дальше, быстрее и расходуя значительно меньшее количество топлива. Полет от Земли до Марса, может занять несколько недель времени, а не месяцев. По предварительным расчетам, импульсный двигатель сможет разогнать космический аппарат до максимальной скорости в 100 тысяч километров в час, это, конечно весьма быстро, хотя и несколько недотягивает до скорости, которую позволял развить деформационный двигатель Энтерпрайза.

Но, прежде чем "включить зажигание" нового импульсного двигателя, ученым придется изрядно "попотеть". Во-первых, им придется создать и удержать самоподдерживающуюся реакцию ядерного синтеза. Во-вторых, используя некий магнитный затвор, потребуется сориентировать выделяющуюся энергию в нужном направлении. Все это подразумевает немалый объем работы, исследований, моделирования и, конечно же, финансирования. Но, учитывая, что над данной проблемой работают ведущие ученые-физики с мировыми именами, то можно надеяться, что рано или поздно им удастся создать работоспособный импульсный двигатель, работающий на принципах зета-сжатия.




Ключевые слова:
Двигатель, Космический, Корабль, Импульсный, Ядерный, Синтез, Энергия, Скорость, Дейтерий, Литий, Дилитий, Зета-сжатие, Z-pinch

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые, работающие на энергетическом ускорителе Z-machine, начали добиватьс ...
  • Космический корабль с двигателем на ядерном синтезе сможет доставить людей ...
  • Ионный двигатель следующего поколения NEXT становится рекордсменом по време ...
  • На основе ядерного синтеза разработан совершенно новый принцип космических ...
  • Ракета с плазменным двигателем VASIMR прошла испытания, объявлена дата перв ...




  • 10 октября 2012 08:13
    #1 Написал: Zynaps

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    Замахнулись. Хотябы термоядерный рекатор отстроили наконец во франции. А то строили строили ... Звучит конечно мегахитово, особенно с использованием фичевых аналогий, но на практике если и построят лет через 50 то хорошо - это с оглядкой на темпы развития стационарных термоядреакторов.
        
    10 октября 2012 08:41
    #2 Написал: Vladi_mir

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Я конечно все понимаю, но не размажет ли астронавтов по стенке от такого ускорения?)
        
    10 октября 2012 08:48
    #3 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3854
    Цитата: Vladi_mir
    но не размажет ли астронавтов по стенке

    Размажет, конечно. Ведь всем известно, что человеческий организм может выдержать перегрузку лишь до определенного значения. Посему, в добавок к этому
    им придется создать
    придется разработать защиту людей от перегрузок.


    --------------------
        
    10 октября 2012 09:41
    #4 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    По моим прикидкам, при ускорении 2g (ни кого не размажет), корабль разовьёт скорость 100 тыс.км\ч примерно за 25 минут. Можно и потерпеть пол часика.


    --------------------
        
    10 октября 2012 10:46
    #5 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1018
    Согласен с HeavyGait, если сразу не гасить на гашетку, а плавно с одним ускорением набирать скорость, то человек полюбому выдержит такие испытания. Космонавты при старте ракеты испытывают ускорение до 4g, хоть и кратковременное. Проблема в другом: двигателя да и космокорабля с таким двигателем еще нет для их испытания, а есть только идеи и теории, что это возможно заработает, нужны лишь деньги и время.


    --------------------
        
    10 октября 2012 10:50
    #6 Написал: kiwiwolf

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Они только начинают создавать - это вовсе не означает, что у них это получиться!
    Для "технологии зета-сжатия (Z-pinch)" - требуется огромная мощность. В нормальных условиях энергия копится часами - однако в импульсном космическом двигателе потребуется источник с непрерывным питанием (накопить энергию не за пару часов, а за секунду / доли секунды).
    Поэтому на борт космического корабля потребуется взять пару мощных АЭС lol
        
    10 октября 2012 11:19
    #7 Написал: Yoshi

    Публикаций: 0
    Комментариев: 229
    HeavyGait,
    либо вАще при 1g 50 минут)
        
    10 октября 2012 12:51
    #8 Написал: MaxIvanov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 393
    А что ему мешает набрать скорость больше 100 тыс?
        
    10 октября 2012 14:32
    #9 Написал: pycha

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: FomaNeverujuwij
    Цитата: Vladi_mirно не размажет ли астронавтов по стенкеРазмажет, конечно. Ведь всем известно, что человеческий организм может выдержать перегрузку лишь до определенного значения. Посему, в добавок к этому им придется создать придется разработать защиту людей от перегрузок.



    защиту может и надо будет, но только от нейтронной радиации. тут имеется ввиду двигатеть сможет сделать гораздо большую тягу на 1кг топлива чем "сатурн". а ускорения не такие и большие будут. нащет источника энегрии для него это да, но эт уже другая проблема
        
    10 октября 2012 16:03
    #10 Написал: zabivator

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: HeavyGait
    рении 2g (ни кого не размажет), корабль разовьёт скорость 100 тыс.км\ч примерно за 25 минут. Можно и потерпеть пол часика.


    И до трети скорости света - это 60 дней.
        
    10 октября 2012 16:48
    #11 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Когда сила ускорения уравновесится силой инерции, корабль перестанет ускоряться.Т.е двигатель ,определённой мощности, сможет разогнать корабль ,данной массы, до како-то максимальной скорости. И чем ближе к этой скорости, тем меньше будет действовать на него сила тяги. Это и не позволит разогнаться ему до трети скорости света , даже за 60 дней.


    --------------------
        
    10 октября 2012 21:22
    #12 Написал: mkz

    Публикаций: 0
    Комментариев: 112
    HeavyGait,
    "сила инерции" - это еще более фантастично, чем термоядерный двигатель :D
        
    10 октября 2012 21:26
    #13 Написал: D_Starikov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Какие перегрузки? Подъем этого корабля будет явно осуществляться с помощью обычных ракетоносителей, там перегрузки человеческие. В Космосе силы притяжения нет, поэтому там ускорение может быть любое и перегрузки не будет- да хоть до скорости света.
        
    10 октября 2012 22:23
    #14 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Цитата: mkz
    "сила инерции" - это еще более фантастично

    Так в школьном учебнике по физике написано. Или вы ещё не проходили такую тему ?
    Цитата: D_Starikov
    В Космосе силы притяжения нет

    Как перегрузка (т.е сила действующая на ускоряемый объект) связана с силой притяжения ?


    --------------------
        
    10 октября 2012 22:28
    #15 Написал: Yoshi

    Публикаций: 0
    Комментариев: 229
    D_Starikov,
    жесть... 0_о
    Можно уточнить вы если физику не учили ( или не дошли еще) в школе, то хотя бы научную-фантастику читали?
    Особенно интересно про ракетоносителей... Это кто такие? Переносчики заразы (носители) или какие то огромные океанские танкеры которые предназначены для перевозки именно ракет?
    http://ru.wikipedia.org/wiki/Ракета-носитель
        
    10 октября 2012 23:28
    #16 Написал: gendalf

    Публикаций: 0
    Комментариев: 617
    Yoshi,
    Ракетоноситель (мужской род) - это средство доставки ракет к месту пуска. Самолет, корабль, катер, вооруженные ракетами - это ракетоносители.
    Ракета-носитель (женский род) - это ракета, предназначенная для доставки в заданную точку (в космос, в отдаленный район Земли или океана) искусственных спутников, космических кораблей, ядерных и неядерных боевых головок.



    к слову 100000км\ч это 27км\с
    при том что максимально достигнутая скорость 252,792 km/h (70.22 km/s) (перигелий на орбите вокруг солнца)

    в космосе набор скорости особо не ограничен.. у него после 27км\с топливо закончится?
        
    10 октября 2012 23:32
    #17 Написал: Yoshi

    Публикаций: 0
    Комментариев: 229
    gendalf, спасибо, ну я как бЭ в курсЭ. )
    А мой "вопрос" про ракетОнОсителей был в виде сарказма. В качестве пруфлинка в конце была ссылка на вики в которой во втором же абзаце пишут:

    В разговорной речи и в СМИ нередко используется искажённая (этимологически неправильная) форма этого термина: «ракетоноситель».

    ;)
        
    11 октября 2012 12:44
    #18 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Цитата: HeavyGait
    Когда сила ускорения уравновесится силой инерции, корабль перестанет ускоряться
    Вы тоже чего-то не дочитали в учебнике fellow
    ускорение не уравновешивается с инерцией, ускорение создает силу инерции, реактивный двигатель может ускоряться сколько угодно, пока не приблизится к скорости света, главное не забыть о своевременном торможении.
        
    11 октября 2012 13:26
    #19 Написал: Yoshi

    Публикаций: 0
    Комментариев: 229
    volod,
    стоп-стоп. А разве не будет ЛЮБОЙ РЕАКТИВНЫЙ двигатель ограничен скоростью выхлопа? Как он может разогнаться до скорости света, если, например, реактивная струя будет выходить только со скоростью, скажем 10 000 км/ч ?
        
    11 октября 2012 14:40
    #20 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Yoshi, т.е. по твоему движение земли по орбите солнца, которую мы не замечаем, ограничивает наши ракеты и реактивные самолеты при движении против солнечной орбиты? А то что наша галактика движется с еще большей скоростью?
    Главное чтобы реактивная струя имела скорость относительно ракеты, тогда они будут взаимно отталкиваться.
        
    11 октября 2012 15:51
    #21 Написал: Yoshi

    Публикаций: 0
    Комментариев: 229
    volod, не, ну относительность скорости к системе отсчета это понятно...
    я просто чего то думал про реактивную струю, что типа скорость выхлопа это и есть максимальная скорость ракеты... Хм, что то перепутал.
        
    11 октября 2012 15:58
    #22 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Цитата: volod
    ускорение создает силу инерции

    Да ? А я думал, что инерцией обладают все тела (и не ускоряющиеся тоже). Т.к. она - инерция, характеризуется массой тела. А по вашему получается - нет ускорения - нет инерции.
    Цитата: volod
    по твоему движение земли по орбите солнца, которую мы не замечаем, ограничивает наши ракеты

    А вы так не считаете? Зря ,наверное, европейцы проводят космические запуски из экваториальной зоны, рассчитывая , что бОльшая скорость вращения поверхности земли позволит им сэкономить на топливе. Это только свету безразличен выбор системы координат. А относительно солнца(а не относительно земли) - ракета будет двигаться по орбите быстрее , чем против орбиты.
    Главное чтобы реактивная струя имела скорость относительно ракеты, тогда они будут взаимно отталкиваться

    Да вот только и ракета будет иметь скорость относительно реактивной струи, уменьшая силу взаимного отталкивания.
    Цитата: volod
    реактивный двигатель может ускоряться сколько угодно, пока не приблизится к скорости света

    При стационарном режиме работы реактивного двигателя сила тяги постоянна и равна произведению секундного расхода топлива на относительную скорость выбрасываемых газов
    Поскольку скорость истечения продуктов сгорания (рабочего тела) определяется физико-химическими свойствами компонентов топлива и конструктивными особенностями двигателя, являясь постоянной величиной при не очень больших изменениях режима работы реактивного двигателя, то величина реактивной силы определяется в основном массовым секундным расходом топлива.
    А так как мощность двигателя не позволяет выбрасывать сколь угодно большую массу топлива в секунду времени,то и ускоряться сколь угодно долго он не может.
    Может быть поэтому на реактивных двигателях не летят к соседним звёздам. А то, раз так, и треть световой за 6о дней,давно б уже смотались !.
    До марса то еле добрались.


    --------------------
        
    11 октября 2012 16:33
    #23 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    окай, еще раз повторюсь
    Цитата: HeavyGait
    Когда сила ускорения уравновесится силой инерции, корабль перестанет ускоряться

    я плохо объясняю, скажу просто это ошибка, спросите у учителя физики. Ну и выше в постах есть кое-что.

    "ускорение создает силу инерции" если не согласны, почитайте основы хотя бы:
    Сила инерции, векторная величина, численно равная произведению массы т материальной точки на ее ускорение w и направленная противоположно ускорению. Силы инерции возникают при движении тел с ускорением, т.е. в случаях, когда они изменяют свое количество движения.
    Инерцию можно проявить только ускоряя тело.

    По поводу орбит тоже напутали скорость и эффективность реактивности. Я же говорил об орбите вокруг солнца на приличной скорости, а с экватора запускают не потому, что реактивность лучше работает, а потому, что имеет бонусом изначальную скорость вокруг земли.

    Если не говорить об околосветовых скоростях и иметь радиоактивный источник энергии, например ионый двигатель, то ускоряться вы сможете оочень долго, пока ему будет на чем работать и скорость не повлияет на его эффективность fellow
        
    11 октября 2012 18:08
    #24 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Инерция (от лат. inertia — бездействие), инертность (в механике), свойство материальных тел, находящее отражение в 1-м и 2-м законах механики. Когда внешние воздействия на тело (силы) отсутствуют или взаимно уравновешиваются, И. проявляется в том, что тело сохраняет неизменным состояние своего движения или покоя по отношению к так называемой инерциальной системе отсчёта. Если же на тело действует неуравновешенная система сил, то свойство И. сказывается в том, что изменение состояния покоя или движения тела, т. е. изменение скоростей его точек, происходит постепенно, а не мгновенно; при этом движение изменяется тем медленнее, чем больше И. тела. Мерой Инерции тела является его масса.Термин "И." применяют ещё по отношению к различным приборам, понимая под И. прибора его свойство показывать регистрируемую величину с некоторым запаздыванием. (Большая советская энциклопедия)

    Инерция, мех., это общее свойство материи, неспособность тела без содействия внешних сил изменить свое состояние покоя или движения; каждое тело пребывает в своем состоянии покоя или равномерного, прямолинейного движения, если действующие на него силы не принуждают его изменить это состояние. (Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона)
    Инерция, это явление сохранения скорости прямолинейного равномерного движения или состояния покоя при компенсации внешних воздействий. Инерция присуща всем материальным объектам в одинаковой степени.
    (Cловарь по естественным наукам. Глоссарий.ру)


    Методологические ошибки формирования понятия ИНЕРЦИЯ.

    Ни в одном из выше приведенных определений понятия не прослеживается причинно-следственная природа явления инерции, а именно, не прослеживается, что инерция - приобретённое свойство материальных объектов, результат предшествующего ему события-взаимодействия.
    Цитата: volod
    По поводу орбит тоже напутали скорость и эффективность реактивности. Я же говорил об орбите вокруг солнца на приличной скорости, а с экватора запускают не потому, что реактивность лучше работает, а потому, что имеет бонусом изначальную скорость вокруг земли.Если не говорить об околосветовых скоростях и иметь радиоактивный источник энергии, например ионый двигатель, то ускоряться вы сможете оочень долго, пока ему будет на чем работать и скорость не повлияет на его эффективность

    Вот вы уже и "эффективность реактивности" придумали (хотя в ваших предыдущих постах её не было). Что вы имеете в виду? И разве ионный двигатель (он же электро-реактивный) является радиоактивным источником энергии ?


    --------------------
        
    12 октября 2012 00:05
    #25 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    HeavyGait,
    вы ушли от темы, но не суть
    я все понял, можно не продолжать laughing
        
    12 октября 2012 11:08
    #26 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    При более углублённом рассмотрени вопроса, выяснил у господина Циолковского, что теоретическая возможность разгона реактивного двигателя до околосветовых скоростей существует. Однако, поскольку для этого разгона потребность в топливе возрастает экспоненциально, то на практике это не достижимо.
    Существует несколько способов обойти это ограничение: 1) увеличить скорость истечения газов реактивной струи (идеально до световой скорости - фотонная ракета) 2) черпать топливо из окружающего пространства ,чтобы не везти его с собой(гигантская электромагнитная ловушка на сверхпроводниках, захватывающая водород из космоса) 3) лишить корабль массы (экранирование экзотическими полями и пр фантастика ).
    Т.о вы, уважаемый volod, теоретически правы по этому пункту. К сожалению, ни один из этих способов не доступен человечеству на данном этапе развития.


    --------------------
        
    12 октября 2012 11:46
    #27 Написал: gendalf

    Публикаций: 0
    Комментариев: 617
    Yoshi, скорость\мощность выхлопа (ака сила с которой ракета толкается в противоположном направлении) определяет лишь величину ускорения, а не скорости
        
    12 октября 2012 14:06
    #28 Написал: Yoshi

    Публикаций: 0
    Комментариев: 229
    gendalf,
    Ооо! ) Истинна) А то тут такой холивар развели)
        
    12 октября 2012 14:58
    #29 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Цитата: gendalf
    определяет лишь величину ускорения, а не скорости

    Как глубокомысленно ! Особенно , если учесть что ускорение - это изменение скорости за единицу времени. Ну ни разу не связанные понятия smile .


    --------------------
        
    13 октября 2012 12:38
    #30 Написал: Vaneo

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Я всегда думал, что сначала изобретали реактор, а потом появлялся двигатель. Как в атомной индустрии. Как могут создать двигатель, если не могут сделать работоспособный реактор?
        
    13 октября 2012 16:33
    #31 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Я всегда думал, что сначала изобретали реактор, а потом появлялся двигатель

    Вот что пишут об этом постоянные участники межзвёздных перелётов по маршруту " Земля - Тау Кита - Земля"
    "Но, прежде чем "включить зажигание" нового импульсного двигателя, ученым придется изрядно "попотеть". Во-первых, им придется создать и удержать самоподдерживающуюся реакцию ядерного синтеза. Во-вторых, используя некий магнитный затвор, потребуется сориентировать выделяющуюся энергию в нужном направлении. Все это подразумевает немалый объем работы, исследований, моделирования и, конечно же, финансирования"
    "... можно надеяться, что рано или поздно им удастся создать работоспособный импульсный двигатель, работающий на принципах зета-сжатия."
    Где там сказано , что у них что-то появилось ? Ну почему вы не хотите читать статью?


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.