Как Ще Работи Fusion Propulsion

{h1}

Използвайки съвременната технология на ракетните двигатели, пътуването до марс отнема седем месеца. Fusion задвижването ще намали това пътуване наполовина. Разберете какво е синтезът и как би могъл да ускори пътуването в космоса.

Хората са кацнали на Луната няколко пъти и летенето в земната орбита днес изглежда рутинно. Космосът е дори дългосрочно селище за някои астронавти на борда на Международната космическа станция. Въпреки това, когато мислите за размера на нашата Слънчева система, да не говорим за Вселената, току-що направихме бебешки стъпки в космоса. За да отиде на Марс и други планети, които са извън обсега на конвенционалните ракетни двигатели, НАСА разработва няколко усъвършенствани задвижващи системи, включително такава, която влага силата на слънцето.

По принцип космическият апарат, който се захранва със синтез, е предназначен да пресъздава същите типове високотемпературни реакции, които се случват в сърцевината на слънцето. Огромната енергия, създадена от тези реакции, се изгонва от двигателя, за да осигури тяга. Използвайки този тип задвижваща система, космически кораб може да излети до Марс само за около три месеца. На обикновените ракети биха били необходими поне седем месеца, за да стигнат до Марс.

В това издание на Как ще работят неща, ще научите какво е фюжън и какви разработки е направила НАСА в изграждането на космически кораб с термоядрен синтез.

Какво е Fusion?

Ние и нашата планета сме бенефициенти на милиони реакции на ядрен синтез, протичащи всяка секунда в сърцевината на слънцето. Без тези реакции нямаше да имаме светлина или топлина и вероятно няма живот. Реакция на сливане се получава, когато два атома на водород сблъсък, за да се създаде по-голям хелий-4 атом, който освобождава енергия. Ето как работи процесът:

  • Два протона се комбинират, образувайки деутериев атом, позитрон и неутрино.
  • Протон и деутериев атом се комбинират и образуват атом хелий-3 (два протона с един неутрон) и гама лъч.
  • Два атома хелий-3 се комбинират, образувайки хелий-4 (два протона и два неутрона) и два протона.

Сливането може да се случи само при супер загрята среда измерване в милионите градуси. Звездите, които са направени от плазма, са единствените природни обекти, които са достатъчно горещи, за да създават реакции на синтез. Плазма, често наричана четвъртото състояние на материята, е йонизиран газ изграден от атоми, лишени от някои електрони. Реакциите на синтез са отговорни за създаването на 85 процента от слънчевата енергия.

Високото ниво на топлина, необходимо за създаване на този тип плазма, прави невъзможно съдържанието на компонентите във всеки известен материал. Плазмата обаче е добър проводник на електроенергия, което дава възможност да се държи, ръководи и ускорява използването магнитни полета, Това е основата за създаването на космически кораб с термоядрен синтез, който НАСА смята, че е постижим в рамките на 25 години. В следващия раздел ще разгледаме конкретни проекти за термоядрен двигател в разработка.

Летене на Fusion Power

Реакциите на синтез освобождават огромно количество енергия, поради което изследователите измислят начини да използват тази енергия в задвижваща система. Космически кораб, захранван със синтез, може да промени графика на НАСА за командировка на Марс. Този тип космически кораби биха могли да съкратят времето за пътуване до Марс с повече от 50 процента, като по този начин намаляват вредното излагане на радиация и безтегловност.

Изграждането на космически кораб с термоядрен синтез би било еквивалент на разработването на автомобил на Земята, който може да пътува два пъти по-бързо от всеки автомобил, с горивна ефективност от 7 000 мили на галон. В ракетната наука енергийната ефективност на ракетния двигател се измерва от неговата специфичен импулс, Специфичният импулс се отнася до мерните единици на тягата на единиците гориво, консумирани във времето.

Задвижването с термоядрен синтез може да има специфичен импулс, около 300 пъти по-голям от обикновените химически ракетни двигатели. Типичният химически ракетен двигател има специфичен импулс от около 450 секунди, което означава, че двигателят може да генерира 1 килограм тяга от 1 килограм гориво за 450 секунди. Fusion ракета може да има приблизително специфичен импулс от 130 000 секунди. Освен това ще се използват ракети със захранване водород като гориво, което означава, че ще може да се попълни, докато пътува през космоса. Водородът присъства в атмосферата на много планети, така че всички космически кораби, които би трябвало да направят, е да се потопи в атмосферата и да засмуче малко водород, за да се зарежда с гориво.

Ракетите с мощен синтез могат също да осигурят по-голяма тяга от химическите ракети, които бързо изгарят горивото си. Смята се, че задвижването на синтез ще позволи бързо пътуване до всяка точка на нашата Слънчева система и може да позволи обходни пътувания от Земята до Юпитер само за две години. Нека да разгледаме два проекта за задвижване на синтез на НАСА.

Променлива специфична импулсна магнитоплазмена ракета

VASIMR всъщност е плазмена ракета, която е предвестник на термоядреното задвижване. Но тъй като ракетата със захранващ синтез ще използва плазма, изследователите ще научат много от този тип ракета. VASIMR двигателят е доста удивителен с това, че създава плазма при изключително горещи условия и след това изхвърля тази плазма, за да осигури тяга. В двигателя VASIMR има три основни клетки.

  • Предна клетка - Газът на гориво, обикновено водородът, се инжектира в тази клетка и се йонизира, за да създаде плазма.
  • Централна клетка - Тази клетка действа като усилвател за допълнително нагряване на плазмата с електромагнитна енергия. Радио вълните се използват за добавяне на енергия към плазмата, подобно на това как работи микровълновата фурна.
  • Задна клетка - Магнитен накрайник преобразува енергията на плазмата в скорост на струйния ауспух. Магнитното поле, което се използва за изхвърляне на плазмата, също защитава космическия кораб, защото предпазва плазмата от докосване до черупката на космическия кораб. Плазмата вероятно ще унищожи всеки материал, с който е влязъл в контакт. Температурата на плазмата, излизаща от дюзата, е толкова гореща, колкото 180 милиона градуса по Фаренхайт (100 милиона градуса по Целзий). Това е 25 000 пъти по-горещо от газовете, изхвърлени от космическата совалка.

При командировка до Марс, VASIMR двигател непрекъснато ще се ускорява за първата половина на пътуването, след което ще обърне посоката си и ще забави за втората половина. Променлива плазмена ракета може да се използва и за позициониране на спътници в земна орбита.

Газо динамично огледало Fusion задвижване

Разработено едновременно с VASIMR е газовото динамично огледало (GDM) Fusion Propulsion система. В този двигател дълга, стройна, носеща ток намотка от тел, която действа като магнит, обгражда вакуумна камера, която съдържа плазма. Плазмата се улавя в магнитните полета, създадени в централната част на системата. Във всеки край на двигателя има огледални магнити, които не позволяват плазмата да излезе от краищата на двигателя твърде бързо. Разбира се, искате част от плазмата да изтече, за да осигури тяга.

Обикновено плазмата е нестабилен и не се ограничава лесно, което затруднява ранните експерименти с огледални синтезиращи машини. Газо динамичното огледало е в състояние да избегне проблеми с нестабилността, тъй като е конструирано по дълъг и тънък начин, така че линиите на магнитното поле са прави в цялата система. Нестабилността също се контролира, като позволява определено количество плазма да изтече покрай тясната част на огледалото.

През 1998 г. GDM Fusion Propulsion Experiment в НАСА произвежда плазма по време на тест на плазмената инжекционна система, който работи подобно на предната клетка на VASIMR. Той инжектира газ в GDM и го нагрява Електронно циклотронно резонансно отопление (ECRH), индуцирана от микровълнова антена, работеща на 2,45 гигагерца. В момента експериментът е предназначен да потвърди осъществимостта на концепцията за GDM. Изследователите работят и върху много от експлоатационните характеристики на двигател в пълен размер.

Въпреки че много от съвременните задвижващи концепции на НАСА са десетилетия от постигането, основата на синтезното задвижване вече се изгражда. Когато са налични други технологии, за да направят мисията на Марс възможна, това може да е космически кораб, захранван със синтез, който ни превозва там. До средата на 21 век пътуванията до Марс може да станат толкова рутинни, колкото пътуванията до Международната космическа станция.

За повече информация относно термоядреното задвижване и други съвременни концепции за задвижване, вижте връзките на следващата страница.


Видео Добавка: Nuclear Fusion: Engine of the Stars and Energy of the Future.




Изследване


Плаващи Острови На Скалата, Проследени В Тихия Океан
Плаващи Острови На Скалата, Проследени В Тихия Океан

Как Се Формира Черна Дупка?
Как Се Формира Черна Дупка?

Наука Новини


Големият Динозавър Е Имал Смайващи Малки Оръжия И Дебели Пръсти
Големият Динозавър Е Имал Смайващи Малки Оръжия И Дебели Пръсти

Новата Ai Система На Google Може Да Бъде Пробив На Машинно Обучение
Новата Ai Система На Google Може Да Бъде Пробив На Машинно Обучение

С Какви Екологични Проблеми Ще Се Сблъскат Следващото Поколение?
С Какви Екологични Проблеми Ще Се Сблъскат Следващото Поколение?

Еха! Невероятни Подводни Изображения
Еха! Невероятни Подводни Изображения

Защо Стотици Странни, Морски Картофи Във Формата На Сърце Се Измиват На Брега В Англия? 
Защо Стотици Странни, Морски Картофи Във Формата На Сърце Се Измиват На Брега В Англия? 


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com