Pogon kosmičkih brodova

(1/10) > >>

dan555:
Nekada je čovek maštao da leti kao ptica a danas da putuje do drugih zvezda.Da li je to moguće?
Mislim da uopšte ne možemo da predvidimo kada će biti prvi interstelarni let. Nijedan problem vezan za takvo putovanje nije rešen ali nauka nam kaže da je ipak možda moguće u dalekoj budućnosti napraviti međuzvezdani kosmički brod.

Danas se koriste hemijski raketni motori, koji vrlo malo energije mogu da iskoriste za koristan teret, uglavnom podižu sopstvenu masu. Glavni razlog je mala efikasnost i to što moraju da nose kiseonik za oksidaciju.
Rešenje se traži u letelici koja bi poletala kao avion koristeći običan mlazni motor koji troši kiseonik iz atmosfere, na velikoj visini bi dostigao ogromnu brzinu (više od 15 maha) i prešao na raketni pogon do orbite. Na taj način morao bi da nosi manje kiseonika i više korisnog tereta.
Prvi pokušaji bili su sa X15 http://www.x15.com/ a pre par godina uspešno je testiran u vazduhu X43. http://www.zap16.com/X43-a.htm. Prvi pokušaj je propao ali drugi je uspeo i leteo je 6,83 maha brzo.


Prva stvar koju treba rešiti je pogon broda.
U dalekoj budućnosti možda će postojati orbitalni lift kao najbolji način da se stigne do orbite. http://en.wikipedia.org/wiki/Space_elevator Mikrotubule od ugljenika su, pretpostavlja se, najverovatniji kandidat za njegovu izgradnju. Materijala ima u izobilju a čvršći je od čelika. Problem je što je samo uzdužno čvrst a poprečno se lako kida. Rešenje je možda u kombinaciji sa još jednim C molekulom- dijamantima, koji bi dali čvrstinu u svim pravcima. Takođe možda će mikrotubule biti "pletene" unakrst pa bi i to možda bilo rešenje.
 

I na kraju još jedan način dostizanja orbite, ali samo za teret, je elektromagnetni top, dužine oko 20 Km koji bi ispaljivao projektile sa korisnim teretom na orbitu veoma jevtino.
Ovim bi bio rešen prvi problem putovanja na zvezde, jer ipak prvo treba doći do orbite.

Sledeći korak je samo putovanje Kosmosom.
Danas koristimo već pomenute hemijske raketne motore, koji ne dolaze u obzir za veoma duga putovanja. Umesto njih već su u upotrebi jonski motori, koji daju mali ali stalan potisak, efikasniji su i na velikim rastojanjima postižu veće brzine od hemijskih motora. http://www.astronomija.co.yu/razno/...04/letelica.htm
Princip je veoma jednostavan i uopšte nije nov ali tek sada se uviđaju njegove velike prednosti. Uz pomoć električne struje odgovarajući gas (najčešće kseon) se jonizuje, od atoma gasa odvajaju se negativno naelektrisani elektroni i stvaraju se pozitivni joni (katjoni) koji se, uz pomoć električnog polja, ubrzavaju i ispuštaju iz motora stvarajući potisak.  Problem je u veoma sporom dostizanju velikih brzina.


Zato moramo ići u budućnost. Postoje tri mogućnosti, barem danas za njih znamo: nuklearni fisioni, nuklearni fuzioni i anihilacijski motori.
Nuklearnom fisijom već smo ovladali ali kao što svi znamo nikako nije pogodna za motore.Previše je komplikovana, nije moguće izvoditi male eksplozije (raznela bi brod) i preopasno je za samu planetu, zamislite da, poput Mira, neki takav brod padne i raspe radioaktivne elemente.
Fuzija je "sveti gral" fizičara i energetičara, to je rešenje za sve naše današnje probleme sa energijom. Ona je naj kandidat za motor kojim bi mogli da naselimo naš Sunčev sistem.
Ali, kako je dobiti?Prometeja niotkuda...
Pošto nismo u stanju da obezbedimo pritiske koji vladaju u zvezdama moramo da povećavamo temperaturu ne bi li nadjačali odbojne sile između jezgara atoma. Dva su glavna pravca istraživanja: ruski TOKAMAK http://en.wikipedia.org/wiki/Tokamak i američki sistem sa snažnim laserom koji pravi rozetu i sam sebe više puta preseca u jednoj tački, gde se energija sabira i postiže ogromna temperatura. Naš dr. Bogdan Maglič je vodio taj tim. http://www.rexresearch.com/maglich/maglich.htm
Tokamak je u stvari akcelerator i zbog veličine verovatno nije pogodan za motor, ali Magličeva "Migma fusion" liči na dobar izbor.
Verovato će fuzija biti ostvarena i mi možemo ozbiljno razmišljati o naseljavanju planeta u okruženju.
Čisto da pomenem hladnu fuziju. Pre više godina sva štampa je pisala o elektohemijskom, krajnje jednostavnom eksperimentu čiji autori su tvrdili da su ostvarili dobitak u energiji zahvaljujući fuziji. Taj eksperiment je toliko jednostavan da su ga mnoge, pa i neke naše laboratorije ponovile, ali eksperiment nije izdržao provere. Fuzija nije dokazana, ali rezulati ipak ukazuju da se nešto u tim elektrodama dešava, pa je SAD vlada, posle pauze od nekoliko godina odlučila da finansira dalja istraživanja.
Ako se ovo ostvari dobićemo male nuklearne motore svuda oko sebe, baš kao u filmu Povratak u budućnost (automobil koji radi i na koru od banane, sećate se?)
Anihilacijski motori kao gorivo koristili bi materiju i antimateriju.
Antimaterija ima ista svojstva kao materija ali suprotne naboje. Elektron npr. ima naelektrisanje +1, a njegova antičestica pozitron -1. Pri dodiru ove čestice se poništavaju (anihiliraju) pri čemu sva materija prelazi u energiju, dakle iskorištenje goriva je 100%, ali polovinu energije odnose neutrini koji vrlo malo reaguju sa materijom (lako prolaze kroz celu našu planetu), pa ostaje „samo“ 50%. Ako se zna da je efikasnost fisionih reaktora 0,1%, a eventualnih fuzionih 0,5% vidi se koliko je to više od svega što danas imamo.
Antimaterija je nastala istovremeno sa materijom ali smatra se da se poništila, a mali višak preostale materije čini sve oko nas. Teorija dopušta mogućnost postojanja celih galaksija antimaterije ali na njihovim obodima gde bi bile u dodiru sa materijom dolazilo bi do jakih eksplozija a takve izvore energije još nismo opazili. Antičestice stvaraju se stalno na zvezdama i u sudarima čestica u kosmosu. U našoj atmosferi nastaju od visokoenergetskih kosmičkih zraka ali se odmah ponište sa okolnom materijom.
Pošto nam ništa od toga nije dostupno, moramo ih sami praviti. Antičestice „proizvode“ se u akceleratorima. To su jaki magneti u obliku velikih prstenova čiji obim se meri kilometrima i troše mnogo energije da bi veoma ubrzali čestice koje se zatim sudaraju. Godišnje se u svetu napravi od 1-10 nanograma (milijarditih delova grama), a jedan gram košta 25 milijardi dolara (tim jednim gramom mogli bi svoj automobil da vozimo sledećih 100.000 godina).
Dobijene a-čestice ne smeju doći u dodir sa materijom, pa se čuvaju u peningovim zamkama, kombinaciji električnih i magnetnih polja, koje takođe troše mnogo energije.
Na način kojim se danas dobija i čuva a-materija verovatno ne može se napraviti motor za kosmički brod ali sama činjenica da je već proizvodimo ohrabruje.
Možda će budući motor proizvoditi a-materiju na samom brodu ili će ona biti ukrcavana u rezervoare.

Toliko o pogonima za koje znamo da su mogući, naravno ako pronađemo odgovarajuću tehnologiju. Sada malo o hipotetičkim.
Vakuum nije samo prazan prostor, već je nabijen energijom.U jakom električnom polju iz vakuuma iskače elektron. Takođe stalno iskaču parovi čestica-antičestica, ali odmah se ponište pa ih ne možemo primetiti. Te virtuelne čestice mogu postati stvarne ako se spolja doda energija.
Već se javljaju hipoteze o korišćenju te energije "nulte tačke", što bi bio odličan izbor za motor, nije potrebno nositi ni praviti gorivo.
Iako svi to znamo ipak da pomenem, najveća brzina u univerzumu je brzina svetlosti, ali ništa što ima masu ne može je postići. Kada neki objekat ubrzava povećava se njegova masa i potrebna energija za kretanje. Kada dostigne brzinu svetlosti njegova masa postaje beskonačna a za njeno pokretanje potrebna je beskonačna energija, koje u konačnom univerzumu nema. A gravitacija tog objekta takođe je bekonačna pa bi se ceo kosmos urušio u njega.
Možemo govoriti samo o brzinama bliskim svetlosnim.

ps Starosedeoci NF na Krsti su ovo već pročitali u temi http://forum.krstarica.com/showthread.php?t=100326&page=1&pp=15 .
Od svojih postova u toj temi napisao sam ovo kao članak za e-magazin Forumaš br.2 koji nikako da izađe pa evo članka ovde.

Napomena: ja sam potpuni amater i sasvim je moguće da sam u članku negde preterao a negde možda i pogrešio. U oba slučaja molim da me ispravite.

Kao i uvek, očekujem vaš doprinos temi.

NaraYan:
"Ali, kako je dobiti?Prometeja niotkuda... "

Lepa rechenica, nema shta :]

Obichno na kreju ne bude ni fisioni, ni fuzioni, ni hemijski...
Mislim da ce se za pogon tih letelica koristiti neshto sasvim trece, a shta... Nemam pojma, jer kad bih znao napravio bih ga. :-)

Glorija:
Mislim da kod pogona i uopste kod letenja u Svemir treba razdvojiti uzletanje sa planete i sletanje na istu od putovanja kroz sam Svemir.Izazovi se drasticno razlikuju.Klark preporucuje "lift" od Zemlje do orbite, rakete bas i nisu isplative a satl ?Pogon vec sad imamo - uspevamo do orbite,zar ne?
Let kroz svemir je posve drugaciji problem i letelice koje ga izvode takodje.Kad god na filmu vidim svemirski brod, onako elegantan i nalickan, pitam se koliko logike ima u tom dizajnu. Logicno bi bilo brodove za Svemir graditi U Svemiru (npr.u orbiti).Lepota dizajna je sasvim nevazna pri izgradnji.Zar ne bi bilo logicnije dovuci asteriod (malecki) pa ga izbusiti i opremiti? Ustedila bi se silna poletanja sa materijalom sa Zemlje.
Ipak mi se najvise svidja resenje tipa Zvezdane kapije:za tren si na drugom kraju galaksije !
Ispodsvetlosne brzine, generacijski brodovi i slicna resenja - ko ce toliko da ceka ?

slon:
Evo da dodam i ja nešto ovdje. Davno je bilo moguće do marsa i nazad otići za 4 sedmice. Do najbliže zvijezde za 100 godina. Ja sam surfajući nedavno netom shvatio da je najveci problem politika. :wall:

dan555:
Pojasni, molim te. Kako bi to bilo moguće na današnjem nivou tehnologije?

Navigacija

[0] Indeks poruka

[#] Sledeća strana