Napędy

Zdaje się, że obok pozyskania antymaterii drugim problemem z jej użytkowym wykorzystaniem jest jej składowanie. I jest to problem równie wielki, jak w przypadku pozyskania, bo najmniejszy przeciek AM poza składowisko skończy się wielkim i widowiskowym BUM. Składowanie jej w polach EM zależnych od ciągłego dopływu energii (w sporych ilościach) na statkach kosmicznych jest wg mnie mało realne. Wykorzystanie AM jako paliwa mnie mało interesuje, bardziej ciekawi mnie problem jej składowania, bo jego rozwiązanie przybliżyłoby nas znacznie do problemów z gorącą fuzją. A co za tym idzie - budowy tutaj, na Ziemi, funkcjonalnych i tanich reaktorów fuzyjnych.

Mam nadzieję, że szybko rozwiążą problem z przechowywaniem AM. Już nie mogę się doczekać statków kosmicznych o napędzie XXX z paliwem AM.

Odkryto pas antymaterii wokół Ziemi

http://www.kosmonauta.net/index.php/Astron...woko-ziemi.html

Naukowcy rozważają możliwość wykorzystania antycząstek do napędzania statków kosmicznych. Najlepszym rozwiązaniem byłoby pozyskanie antyprotonów z otaczającego Ziemię pasa, przechowanie ich do czasu startu misji i w odpowiednim momencie doprowadzenie do wymieszania antyprotonów z protonami, co doprowadziłoby do anihilacji tych cząstek. Niestety ilość antyprotonów otaczających Ziemię jest zdecydowanie za mała, aby wykorzystać je jako jedyne paliwo (a w największych ziemskich akceleratorach można wytwarzać jedynie nanogramy antycząstek rocznie i to przy ogromnym nakładzie kosztów).

Alternatywnym rozwiązaniem jest wykorzystanie antyprotonów jako katalizatora do wyzwolenia reakcji nuklearnej. Ilości antycząstek potrzebnych w tym procesie byłyby znacznie mniejsze, więc znalezione zasoby mogłyby być wystarczające.

To drugie rozwiązanie jest bardzo ciekawe 🙄

Na napędy z wykorzystaniem AM jeszcze trochę poczekamy :wacko: a na razie mamy takie konstrukcje :

Silnik J-2X – podstawowe informacje i postępy prac

http://www.kosmonauta.net/index.php/Techno...stepy-prac.html

Silnik J-2X, konstruowany przez Pratt & Whitney Rocketdyne we współpracy z Narodową Amerykańską Agencją Kosmiczną (NASA), przeszedł już testy schładzania oraz 1,9 sekundowy test ogniowy (14 lipca 2011). Mimo pewnych opóźnień J-2X jest na prostej drodze do celu – napędzania górnego stopnia nowej ciężkiej rakiety nośnej.

Projekt silnika J-2X wysunięto w roku 2005 w ramach planowania nowego budżetu NASA na rzecz programu Constellation. W roku 2006 projekt został zaakceptowany i do 2016 roku miał zostać ukończony.

Silnik J-2X opiera się na konstrukcji silnika J-2 oraz jego usprawnionej wersji J-2S. J-2 z czasów programu Apollo zasilał górne stopnie rakiety Saturn V. Pięć silników przeznaczono do napędzania drugiego poziomu S-II oraz jeden, odpalany dwa razy, dla poziomu trzeciego S-IVB. Nowością, jak na tamten okres, była możliwość ponownego użycia silnika J-2 w trakcie misji. Pierwszy raz dla umieszczenia na ziemskiej orbicie S-IVB, kiedy drugi stopień S-II został już odcięty, oraz drugi, by skierować rakietę w stronę Księżyca.

Na potrzeby projektu X-33, w latach 90 XX wieku, wykorzystano rozwiązania z silnika J-2S. Projektowany silnik powietrzno-stożkowy z serii J-2T nie doczekał się praktycznego wykorzystania. Po serii naziemnych testów, program zawieszono.

Dzisiaj na scenę wkracza potomek wyżej wymienionych silników – J-2X – choć jego przyszłość wciąż nie jest pewna. Przeszedł on już kilka podstawowych testów, następne odbywać się będą w ciągu najbliższych miesięcy.

J-2X powstał z myślą o napędzaniu drugiego stopnia rakiety Ares I oraz stopnia EDS (Earth Departure Stage) Aresa V. EDS jest podobny do poziomu S-IVB rakiety Saturn V i miałby działać na podobnej zasadzie – po odcięciu głównego członu Aresa V, J-2X skierowałby EDS na niską orbitę okołoziemską, a stamtąd, po kolejnym odpaleniu J-2X, w stronę orbity księżycowej.

W styczniu 2006 zaniechano użycia SSME, zamiast niego zdecydowano się na użycie dwóch silników J-2X. Z ramienia NASA powstało biuro J-2X Upper Stage Engine Element Office, zajmujące się tworzeniem silnika. Zwołano zespół inżynierów z ery Apollo pracujących przy silniku J-2, przedyskutowując historyczne problemy z silnikiem J-2 i starając się odnaleźć sposób na ich obejście. Przygotowano wtedy dokładny raport usprawnienia J-2.

W 2006 zatwierdzono wstępny kosztorys, rozpoczęły się także pierwsze testy, jednak w październiku 2010 prezydent Barack Obama zawiesił program Constellation, więc koncepcja silnika J-2X straciła rację bytu. Projektanci i inżynierowie nie zawiesili programu i testy są kontynuowane z myślą o wykorzystaniu J-2X jako układu napędowego wyższych poziomów nowych ciężkich rakiet nośnych NASA.

Przyszłość

Przez najbliższe lata będą odbywały się kolejne testy, w tym przede wszystkim ogniowe (zapłonowe) na platformie testowej A-2 Stennis Space Center, a następnie, po wybudowaniu platformy A-3, silnik J-2X przejdzie badania w warunkach próżniowych.

Przyszłość silnika jest wciąż niepewna i już wystąpiły drobne opóźnienia ze względu na niezdecydowanie w doborze materiałów. Podstawą istnienia J-2X jest rakieta, w której mógłby się znaleźć. Niestety, termin ukończenia (i rozpoczęcia) prac nad ciężką rakietą nośną, na dzień dzisiejszy, jest niewiadomą.

J-2X byłby doskonałym napędem dla jednostek udających się z orbity w głęboką przestrzeń kosmiczną (np. na Księżyc lub Marsa), dlatego jego powstawanie jest ściśle związane z przyszłością załogowych lotów kosmicznych NASA.

NASA wybrała 5 firm, studia nad napędem przyszłości

http://www.kosmonauta.net/index.php/Techno...-09-21-sep.html

Amerykańska agencja kosmiczna NASA dokonała wyboru pięciu przedsiębiorstw, które przeprowadzą wstępne studia nad napędem elektrycznym do poruszania się w przestrzeni kosmicznej. Wykształcona technologia może odegrać ważną rolę w załogowej eksploracji poza niską orbitę wokółziemską.

Wybrane przedsiębiorstwa to:

Analytical Mechanics Associates Inc., Hampton, Va.

Ball Aerospace & Technologies Corp., Boulder, Colo.

The Boeing Company, Huntington Beach, Calif.

Lockheed Martin Space Systems Company, Littleton, Colo.

Northrop Grumman Systems Corp., Redondo Beach, Calif.

Program wyceniany jest na 3 mln dolarów, przy największym pojedynczym kontrakcie opiewającym na 600 tys. dolarów. Każda z firm dostarczy raport końcowy, który pozwoli na określenie koncepcji misji, mającej zademonstrować technologie związane z napędem elektrycznym SEP (Solar Electric Propulsion), zwanym też napędem jonowym.

W niedalekiej przyszłości konieczne będzie korzystanie z niezawodnych i tanich sposobów na przemieszczanie dużych ładunków w dalszej przestrzeni kosmicznej (np. do punktu L1 czy potencjalnych stacji paliwowych) oraz na wysokie orbity Ziemi (z orbit niższych, na które ładunki zostaną dostarczone rakietami o napędzie chemicznym). Napęd SEP mógłby także zostać użyty podczas misji do asteroid bliskich Ziemi.

Rozwinięcie odpowiedniego napędu będzie kluczową kwestią przy dalszej eksploracji kosmosu przez ludzi. Dzięki przeprowadzonym studiom koncepcyjnym zidentyfikowane zostaną przeszkody (braki technologiczne) oraz zaproponowane innowacyjne możliwości ich obejścia lub rozwiązania.

NASA wykorzysta efekty tych badań przy planowaniu przyszłej misji demonstrującej napęd SEP, wymagający dostarczenia dużej energii (np. 300 kW). Posłanie demonstratora na reprezentatywną trajektorię, wiodącą przez pasy radiacyjne Van Allen'a i działającego w rzeczywistym środowisku kosmicznym, może odsłonić nieprzewidziane wcześniej problemy. Zebrane dane zapewnią jednak mniejsze ryzyko utraty przyszłych statków, korzystających z napędu SEP.

Studia fundowane są z Programu Rozwoju Technologii Eksploracji agencji NASA. Kontrakty zarządzane są przez Biuro Kosmicznych Technologii w ośrodku Glenn Research Center (NASA) w Cleveland.

(NASA)

Mam nadzieję że na silnik VASIMIR NASA też da pieniądze bo ten silnik także działa dzięki wykorzystaniu

energii elektrycznej ( do generacji mikrofal rozgrzewających wodór do stanu plazmy) 🙄

http://www.marssociety.org/home/press/tms-...marsexploration

http://www.thespacereview.com/article/1690/1

http://www.twardziel.pl/technologia/astron...nasa,213,0.html

http://nextbigfuture.com/2009/10/vasimr-ur...tor-direct.html

A tu takie przyszłościowe wizje statków kosmicznych z elektrycznym jonowym napędem 🙄

http://www.popsci.com/military-aviation-sp...-space-thruster

http://europa.astrowww.pl/jimo.htm

Romek, widzę że jesteś ekspertem w tej dziedzinie, więc mam pytanko.Oglądałem kiedyś serial ("Virtuality"), gdzie do rozpędzenia statku używano wybuchów bomb atomowych. Z początku wydało mi się to niedorzeczne (czy to bezpieczne? Co z energią cieplną, promieniowaniem przenikliwym? A nawet jeśli, to czy opłacalne? Koszt ładunków i ilość marnowanej energii muszą być olbrzymie). Jednak trochę poczytałem i dowiedziałem się, że to coś nazywa się nuklearny napęd pulsacyjny i było faktycznie realnie rozważane przez agencje kosmiczne.Całkiem niedawno znów coś o tym przeczytałem i zainteresowanie wróciło. Skoro orientujesz się w temacie napędów, to może wiesz jak wygląda obecna sytuacja z tym rodzajem silnika? Czy ktoś myśli o tym poważnie czy dalej to Sci-Fi? Jaki byłby koszt takiego rozwiązania i czy jest ono coś warte biorąc pod uwagę dość skromne obecnie plany kosmicznych mocarstw?Albo chociaż wiesz gdzie można o tym coś więcej poczytać (tylko nie Wikipedia bo to mam dawno za sobą)?

Ekspertem to nie jestem 😀 ale rzeczywiście bardzo się tym interesuję. Co do nuklearnego napędu pulsacyjnego to z tego co wiem teoretyczne prace nad nim przerwano w latach 80-tych i nie są kontynuowane. Powodem tego były oczywiście problemy z promieniowaniem, odprowadzaniem wielkich ilości ciepła i skomplikowanym systemem amortyzacji detonacji. Także wysokie koszty i protesty ekologów miały na to pewien wpływ. Tu Ci tylko mogę podać link do krótkiego opisu tego napędu i wizji statku: http://gadzetomania.pl/2011/04/09/11-sposo...owy/top#content i link do dłuższego artykułu: http://www.kosmonauta.net/index.php/Techno...ki-jadrowe.html oraz taki: http://pl.wikipedia.org/wiki/Projekt_Dedal i taki: http://translate.google.pl/translate?hl=pl...r_propulsion%29 i taki: http://translate.google.pl/translate?hl=pl...ulse_propulsion

Nie znaczy to oczywiście że przerwano prace nad wszelkimi napędami nuklearnymi dla statków kosmicznych. Silniki z reaktorami jądrowymi do takich statków są opracowywane od lat 60-tych. Tyle tylko ze nie były to silniki pulsacyjne wykorzystujące wybuchy jądrowe ale zwykle reaktory podgrzewające gaz do stanu wysokotemperaturowej plazmy. Dawały one nieco mniejszą prędkość odrzutu i były mniej wydajne ale były bezpieczniejsze w eksploatacji a technologia ich konstrukcji już prawie dopracowana. Co prawda prace konstrukcyjne tu także przerwano w latach 70-tych ale obecnie, to znaczy w XXI wieku je wznowiono. Tu Ci mogę podać link do strony na której zamieściłem kiedyś informacje na ten temat: http://www.trek.pl/forum/index.php?showtopic=13&st=30 i tutaj http://www.trek.pl/forum/index.php?showtopic=5912&st=135

Szczególnie Rosjanie zaczęli nad takim silnikiem ostatnio intensywnie pracować. Jednakże prawdopodobnie mamy już całkiem nową i znacznie lepszą koncepcję napędu jądrowego bo opartego nie na rozbiciu atomu ale na syntezie jąder 🙄 http://gadzetomania.pl/2011/06/29/nasa-pro...kow-kosmicznych

A więcej informacji na temat napędów jądrowych do statków kosmicznych to najlepiej poszukać przez Google 🙄

Russia Plans for Nuclear Space ship going to Mars

http://technicalstudies.youngester.com/201...space-ship.html

Igor Lisov, a Moscow-based expert on Russian space program, said the prospective ship would use a nuclear reactor to run an electric rocket engine.

O, dzięki. Zwłaszcza za ten drugi link, bo jest dość aktualny i zawiera dużo konkretnych danych.A projektu szkoda, to był chyba jedyny sposób, żeby dolecieć gdzieś dalej w rozsądnym czasie.

Obecnie się nad tym projektem nie pracuje ale nie można wykluczyć że za kilka czy kilkanaście lat ktoś do niego wróci gdy postęp technologiczny i naukowy da nowe możliwości konstrukcyjne. Poza tym wydaje mi się że ten ostatni pomysł jest lepszy niż jądrowe silniki pulsacyjne i znacznie bliższy realizacji:

silnik fuzyjny

http://gadzetomania.pl/2011/06/29/nasa-pro...kow-kosmicznych

http://spectrum.ieee.org/aerospace/space-f...-space-travel/0

http://www.physorg.com/news/2011-06-nasa-f...ster-space.html

http://newsspazio.blogspot.com/2011/06/un-...e-nucleare.html

http://mbcalyn.wordpress.com/2011/06/

http://sigalontech.soup.io/tag/thruster

http://oibalos-space-science.blogspot.com/...01_archive.html

http://actualite.portail.free.fr/tech-scie...ngins-spatiaux/

http://orbiteritalia.forumotion.com/t1288-...i-progetti-nasa

http://m.futura-sciences.com/2071/show/8c5...f1cc05cef9682c1

http://passion-radio.forumactif.com/t3846p...l-astrophysique

NASA testuje silnik rakietowy J-2X

http://www.kosmonauta.net/index.php/Techno...-40-sekund.html

Wczoraj, 28 września, w Centrum Kosmicznym im. Johna Stennisa znajdującym się w stanie Mississipi odbył się 40-sekundowy test ogniowy silnika rakietowego nowej generacji, noszącego oznaczenie J-2X i będącego rozwinięciem i jednocześnie spadkobiercą silników J-2, wykorzystywanych w trakcie amerykańskich lotów księżycowych w ramach programu Apollo. Nowy silnik będzie pełnił kluczową rolę w realizacji nowego programu załogowej rakiety nośnej SLS, której pierwszy lot testowy zaplanowany jest na rok 2017.

Zarówno silniki J-2X dla górnego stopnia, jak i planowane silniki RS-25 D/E dla pierwszego stopnia, wykorzystują kriogeniczne materiały pędne, jakimi są ciekły wodór (LH2) oraz ciekły tlen (LOX) i wspólnie będą zasilać przyszłą ciężką rakietę NASA programu załogowego SLS.

Do próby doszło po dwóch tygodniach od ujawnienia planów NASA, dotyczących budowy systemu transportowego SLS, choć oczywiście prace nad konstrukcją nowych urządzeń trwają od początku programu Constellation, gdy w planie NASA istniała jeszcze budowa rakiet Ares I oraz Ares V.

Paliwo rakietowe z... moczu

http://odkrywcy.pl/kat,111398,title,Paliwo...,wiadomosc.html

Te beztlenowe bakterie nazywane są przez mikrobiologów „anammoks” (ang. annamox) Określenie wywodzi się od angielskich słów „anaerobic” (pol. beztlenowe) oraz „ammonium” (pol. amoniak). Mikroby tego typu są w stanie przekształcać amoniak w postaci jonów amonowych w inne związki azotu. Amoniak jest obecny w moczu ssaków, w tym również człowieka. Stanowi znaczny odsetek odpadów komunalnych oraz rolniczych, tym samym będąc zagrożeniem dla środowiska naturalnego. Wykorzystanie go, w celu przetworzenia w użyteczne substancje, jest celem wielu badań naukowych. Jedną z substancji, którą można otrzymać z moczu jest hydrazyna, będąca wysokoenergetycznym paliwem, wykorzystywanym między innymi w silnikach rakiet kosmicznych.

Tuż po odkryciu tych mikroorganizmów, naukowcy i inżynierowie z NASA zainteresowali się możliwościami, jakie oferują ich beztlenowe procesy metaboliczne. W istocie, hydrazyna, którą produkowały mikroby, spełniała wszystkie wymogi paliwa rakietowego. To związek, który wykorzystuje się przede wszystkim w paliwach hipergolowych, których składniki, w momencie zmieszania, samoczynnie się zapalają. Najczęściej stosuje się hydrazynę w połączeniu z kwasem azotowym lub tetratlenkiem diazotu.

Naukowcy sugerują, że jest tylko kwestią czasu, kiedy produkcja hydrazyny rozwinie się na skalę, która umożliwi wysyłanie rakiet napędzanych moczem w przestrzeń kosmiczną.

Lecz na tym nie kończy się zastosowanie bakterii anammoks. Ich niezwykłe właściwości wykorzystywane są także w oczyszczalniach ścieków. Pozwalają je usprawnić i obniżyć poziom zużycia energii.

Dzięki nim dwuetapowe przekształcenie sprowadza się do tylko jednej reakcji – przemiany amoniaku w gaz azotowy. Oznacza to rezygnację z zaopatrywania bioreaktorów w tlen, co jest niezwykle kosztowną procedurą. Oczyszczalnie muszą w tym celu dostarczać pompom tlenowym energię elektryczną, które często sięga 70 proc. ogólnego zużycia energii przez cały zakład. Obliczono, że procedura oczyszczania ścieków dzięki bakteriom anammoks jest o 90 proc. tańsza.

Kryptonowy silnik plazmowy dla sond kosmicznych

http://www.kosmonauta.net/badania-rozwoj/m...1-10-06-krypton

Elektryczne napędy plazmowe typu Halla to przyszłość astronautyki. Już dziś są poważną konkurencją dla klasycznych silników rakietowych, zwłaszcza jako napędy manewrowe do zmian orientacji satelitów i ich orbit oraz jako marszowe w sondach dalekiego zasięgu. Silniki te mają jednak istotną wadę: gazem roboczym jest w nich trudno dostępny i drogi ksenon. Korzystając z doświadczeń z akceleratorami ciągłych strumieni plazmy, zespół naukowców i inżynierów z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie zbudował silnik typu Halla zoptymalizowany do pracy ze znacznie tańszym gazem szlachetnym: kryptonem.

Cząsteczki plazmy (jony i elektrony) są obdarzone ładunkiem elektrycznym, mogą więc być przyspieszane w polu elektrostatycznym do dużych prędkości, sięgających w silnikach Halla od 15 do 30 km/s i więcej (prędkość gazów odrzutowych w silnikach chemicznych nie przekracza 4 km/s). Silnik plazmowy wytwarza słaby ciąg (od kilku do 1000 miliniutonów, w zależności od mocy), ale może działać długo i zmienić prędkość sondy nawet o kilka kilometrów na sekundę.

Zbudowany egzemplarz silnika typu Halla to prototypowe urządzenie, obecnie przygotowywane do testów w warunkach próżniowych. „Jeśli testy wypadną pomyślnie, czeka nas jeszcze optymalizacja silnika i cała seria badań kwalifikacyjnych. Zgłoszenie projektu do ESA w ramach II konkursu PECS, czyli Porozumienia o Europejskim Państwie Współpracującym, zawartego między Polską a ESA, zaowocowało pozytywną oceną.

Dr Jacek Kurzyna z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy

w Warszawie prezentuje elektryczny silnik plazmowy typu Halla do sond kosmicznych,

zoptymalizowany do pracy z kryptonem.

Aż nie chce mi się wierzyć że w Polsce można skonstruować coś co odniesie światowy sukces 😆 Obym się mylił.

DLR ma nową wielką komorę próżniową

http://www.kosmonauta.net/index.php/Techno...owa-komora.html

27 października w Getyndze otworzono nową komorę próżniową o pojemności 236 m3, dedykowaną badaniom kosmicznych napędów elektrycznych w warunkach zbliżonych do pracy w przestrzeni kosmicznej.

Nowa komora oznacza możliwość badania pracy silników elektrycznych, np. jonowych, w próżni, w temperaturach nawet -268oC. Inwestycja umożliwi rozwój nowych technologii związanych z takimi silnikami i wzorcowego ich badania, w tym badania wpływu gazów wylotowych na statki kosmiczne (w czym ośrodek w Getyndze specjalizuje się od wielu lat). Urządzenie ma 12 metrów długości i 5 metrów średnicy.

Przyda się do testowania tego polskiego silnika 🙄

Może w końcu Unia Europejska zacznie na poważnie konkurować z USA, Japonią i Chinami w tej dziedzinie 🙄

Podobno Niemcy już przed II Wojną Światową skonstruowali pierwszy tego typu silnik i byli pionierami w tej dziedzinie.

Boeing rozpoczyna prace nad napędem słoneczno-elektrycznym

http://www.kosmonauta.net/index.php/Techno...acommentid:2982

Artystyczna wizja rozwiązania, nad którym pracuje Boeing

The Boeing Company rozpoczął prace w ramach czteromiesięcznego kontraktu z NASA, mającego na celu opracowanie koncepcji misji demonstrującej zastosowania technologii SEP (Solar Electric Propulsion).

Kontrakt jest wart 600 milionów dolarów. The Boeing Company jest jedną z pięciu firm wybranych przez NASA do przeprowadzenia studium misji, która miałaby zademonstrować możliwości napędów słoneczno-elektrycznych, jak również infrastrukturę pozwalającą na ekonomiczne utrzymanie ludzkiej obecności w przestrzeni kosmicznej.

W ramach projektu Boeing badał będzie możliwość połączenia wydajnych, wysokoenergetycznych paneli słonecznych z zaawansowanymi silnikami elektrycznymi, w celu przemieszczania statków kosmicznych i ładunków na wysoką orbitę ziemską i w głąb przestrzeni kosmicznej.

Steve Johnston, dyrektor działu Advanced Space Exploration Boeing Phantom Works, mówi: “Boeing był pionierem w używaniu silników elektrycznych i stworzył rozwiązanie integrowania kompaktowych, lekkich i bardzo wydajnych ogniw słonecznych z silnikami elektrycznymi nowej generacji dla celów przeszłych misji kosmicznych. Ta technologia pozwala na zmniejszenie wagi i kosztów, a jednocześnie na zwiększenie manewrowalności satelitów na orbicie i na bardziej opłacalne transportowanie misji załogowych i robotycznych w głąb przestrzeni kosmicznej.”

Phantom Works będzie przeprowadzał badania w Huntington Beach przy wsparciu ekspertów od napędów elektrycznych z Boeing Space & Intelligence Systems w El Segundo w Kaliforni.

Oby jak najszybciej udało się skonstruować wydajne silniki i panele elektryczne, ale z drugiej strony nie ma to jak generator lub reaktor jądrowy Bo na samych panelach słonecznych chyba trudno będzie polecieć w odległy kosmos. 🙄

Ale drugi plus jest taki że w końcu biorą się za to prywatne firmy więc koszty mogą nie być zbyt wysokie.

Nuklearne napędy kosmiczne cz. 1

http://www.kosmonauta.net/index.php/Techno...napedy-cz1.html

W dniach 30 września – 2 października 2011 roku w Orlando na Florydzie odbyło się sympozjum 100 year spaceship organizowane przez DARPA. Jednym z poruszanych tematów była kwestia napędów, które można by wykorzystać w trakcie podróży poza Układ Słoneczny. Jak na razie najlepszym pomysłem wydaje się być wykorzystanie napędu opartego na reakcjach termojądrowych.

Szacuje się, że statek kosmiczny, zdolny do podróży międzygwiezdnych, z napędem opartym na tokamaku, musiałby ważyć około 7000 ton. Dla porównania Międzynarodowa Stacja Kosmiczna waży "zaledwie" 417 ton.

Istnieje jednak ciekawa alternatywa. O tym już wkrótce w części 2.

Silnik jądrowy z projektu Prometeusz JIMO ( bardzo podobny do silnika VASIMIR )

Power-Conversion Concept Designed for the Jupiter Icy Moons Orbiter

http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT/2003/5000/5490mason.html

Dual 100-kWe Brayton conversion system with liquid-metal-cooled reactor.

Nuklearne napędy kosmiczne cz. 2

http://www.kosmonauta.net/index.php/Techno...19-napedy2.html

Komora urządzenia Shiva

Już na początku lat siedemdziesiątych zaproponowano inny pomysł – wykorzystanie laserów dużej mocy do impulsowego naświetlania tarczy deuterowo-trytowej, tj. niewielkiej sferycznej porcji paliwa.

Teoretycznie to rozwiązanie jest stosunkowo proste. Tarcza deuterowo-trytowa, umieszczona w komorze, naświetlana jest równomiernie ze wszystkich stron wiązkami lasera. Powoduje to rozgrzanie powierzchni tarczy, która eksploduje, odrzucając z wielką siłą resztę materiału (czyli wnętrze tarczy) do wewnątrz. Gdy paliwo znajdujące się wewnątrz tarczy zapada się, mikstura osiąga bardzo dużą gęstość. Dodatkowo powstają fale uderzeniowe, które rozchodzą się do wewnątrz i w centrum kulistej tarczy spotykają się z falami nadchodzącymi z naprzeciwka, co dodatkowo zwiększa gęstość i temperaturę punktu. Reakcja fuzji, rozchodząc się na zewnątrz, powoduje zapalenie plazmy w całej objętości tarczy.

Schemat działania fuzji opartej na inercyjnym uwięzieniu plazmy.

Niebieskie strzałki oznaczają promienie lasera, pomarańczowe odrzut, a fioletowe transportowaną do wewnątrz energię cieplną.

1. Promienie lasera gwałtownie ogrzewają powierzchnię tarczy, zamieniając ją w plazmę.

2. Następuje kompresja paliwa, wywołana odrzutem materiału z powierzchni tarczy.

3. Implozja tarczy powoduje osiągnięcie bardzo dużej gęstości materiału.

4. Następuje zapłon plazmy.

Badania nad ICF są przeprowadzane od lat siedemdziesiątych w Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) w Livermore w Kalifornii. Pierwszy z wybudowanych tam laserów powstał w roku 1977 i nazywał się Shiva. Miał 20 ramion (stąd nazwa) i wysyłał w impulsie trwającym około 1 ns energię rzędu 10 kJ. Jego następcą był laser Nova, wybudowany w 1984 roku. Stworzony z założeniem doprowadzenia do zapłonu plazmy, nigdy nie osiągnął tego celu, pozwolił jednak na zebranie wielu bardzo istotnych danych eksperymentalnych (w tym na określenie głównego problemu w osiągnięciu zapłonu jako na wynikającego z niestabilności plazmy). W 2009 w LLNL powstało National Ignition Facility (NIF), na chwilę obecną największe i najbardziej energetyczne urządzenie ICF na świecie. Pojedynczy wysyłany z jego lasera impuls, trwający kilka pikosekund, niesie energię 4 MJ.

Napęd nuklearny a podróż do gwiazd

Urządzenia ICF są z założenia mniejsze i lżejsze niż tokamaki, a naukowcy podejrzewają, że ich miniaturyzacja będzie również postępować szybciej. Szacuje się, że statek kosmiczny zdolny do podróży międzygwiezdnych oparty na ICF ważyłby około 500 ton (wliczając paliwo). Napęd ten został zasugerowany w projekcie Daedalus British Interplanetary Society i jest bardzo prawdopodobnym, że zostanie on również zasugerowany w projekcie Icarus. Projekty te, zarówno Daedalus z lat siedemdziesiątych, jak i rozpoczęty w 2009 pięcioletni Icarus, mają na celu wykonanie teoretycznego studium statku kosmicznego zdolnego do podróży międzygwiezdnych.

Dla napędu opartego na ICF szacuje się impuls właściwy (stosunek ciągu do masy zużytego paliwa) na miliony sekund. Tylko przy takich wartościach można mówić o realnych czasach podróży międzygwiezdnych – dla takiego impulsu właściwego możliwe są prędkości rzędu dziesięciu tysięcy kilometrów na sekundę. Dla porównania maksymalny teoretyczny impuls właściwy dla silnika chemicznego wynosi ok. 500 sekund, a dla napędu jonowego – rzędu tysięcy sekund.

Kolejnym istotnym parametrem przy wykorzystaniu napędu opartego na ICF do podróży międzygwiezdnych jest ilość detonacji kapsułek paliwowych na sekundę. Projekt Daedalus mówił o 250 detonacjach na sekundę, co wydaje się być ogromną liczbą. Założeniem projektu Icarus jest osiągnięcie 10-50 detonacji na sekundę.

Oprócz wspomnianych powyżej usprawnień technologicznych należy się jeszcze zastanowić nad paliwem, które ma być wykorzystywane. W warunkach ziemskich zazwyczaj rozważa się mieszankę deuter-tryt. Niestety fuzja trytu produkuje duże ilości neutronów, co sprawia, że reaktor staje się radioaktywny. Jako że neutrony nie mają ładunku elektrycznego, nie mogą zostać skierowane do wylotu za pomocą pola magnetycznego (co zapewniłoby dodatkowy ciąg). Alternatywą jest reakcja pomiędzy deuterem a helem-3, która jest bardziej wydajna, produkuje więcej energii i mniej neutronów. Jej wynikiem jest natomiast duża ilość protonów, które mogą zostać skierowane do wylotu za pomocą pola magnetycznego, zmniejszając promieniowanie reaktora i zwiększając ciąg. Niestety hel-3 nie występuje na Ziemi. Można go natomiast znaleźć w atmosferach gazowych olbrzymów i na powierzchni Księżyca. Można więc powiedzieć, że aby w pełni wykorzystać możliwości, jakie dają napędy kosmiczne, musimy i tak najpierw stać się cywilizacją kosmiczną.

Wygląda na to że co prawda prognoza ze Star Treka iż w 2063 roku zbudujemy napęd warp raczej nie sprawdzi się, ale na napęd termojądrowy i loty kosmicznych sond go gwiazd mamy realne szanse 🙄 A może już nawet w przyszłym dziesięcioleciu jak dobrze pójdzie i pojawi się znowu współzawodnictwo wielkich mocarstw w tej dziedzinie 🙄

Poza tym taki napęd pozwoliłby dolecieć do granic Układu Słonecznego chyba w kilka dni a maksymalnie w kilka tygodni licząc czas na rozpędzanie i hamowanie !

Poza tym istnieje już jeszcze nowsza i lepsza wersja tego pomysłu 🙄 o czym zamieściłem informację w jednym z wcześniejszych postów.

http://www.uprp.pl/nasa-proponuje-nowy-spo...,9,wai,pl,text/

http://www.physorg.com/news/2011-06-nasa-f...ster-space.html

John J. Chapman, fizyk i inżynier elektronik z NASA Langley Research Center proponuje znacznie tańszy i bardziej wydajny silnik fuzyjny na bazie boru zamiast deuteru i trytu.

I to do realizacji w ciągu zaledwie 10 lat ❗

Nuclear Fusion and Its Future Uses In Spacecraft

http://www.weirdwarp.com/2009/08/nuclear-f...-in-spacecraft/

Microwave fusion jet

Gas dynamic fusion propulsion

Tube like fusion powered spacecraft

Znacznie więcej na temat nuklearnych napędów kosmicznych jest w artykule z lipca 2010 r. :

Impulsowe silniki jądrowe

http://www.kosmonauta.net/index.php/Techno...ki-jadrowe.html

SpaceX prezentuje: silnik SuperDraco

http://www.polskieradio.pl/23/267/Artykul/...lnik-SuperDraco

SpaceX pracuje nad rozwojem technologii kosmicznej. Sukcesem zakończył się test nowego silnika, dzięki któremu będziemy mogli lądować na odległych planetach.

Super Draco będzie montowany w następnej generacji kapsuł Dragon. Dragony to pojazdy montowane na czybku rakiety nośnej Falcon, które w kosmosie staną się zamodzielnymi pojazdami i np. zadokują do ISS, zawożąc tam prowiant i załogę. W tej chwili używają słabszego silnika Draco.

W przyszłości 8 silników SuperDraco pozwoli kapsule podróżować samodzielnie na krótkich dystansach. W razie potrzeby astronauci będą mogli samodzielnie odłączyć sie od rakiety podczas procedury startowej, co zwiększy ich bezpieczeństwo. Silniki będą mogły być odpalane kilka razy.

Australijscy naukowcy zajęli się badaniem napędu Alcubierre'a (cuś na podobę trekowego warpa). Tym razem nie poszło o sprawdzenie czy taki napęd może działać czy nie bo to już wszyscy dookoła sprawdzili z przodującą sowiecką nauką na czele, ale o specyfikę tego działania.

Wyszło, że podczas lotu pole warp będzie akumulować napotkane podczas lotu cząsteczki energetyczne. W chwili, w której pole warp się wyłączy cząsteczki zostaną uwolnione pod postacią wysokoenergetycznego impulsu - głównie do przodu i do tyłu. Wciśnięcie pedału hamulca zbyt blisko celu może spowodować jego... zniszczenie. Im dłuższa podróż tym impuls będzie bardziej intensywny.

Czyli leci sobie Enterprise z załogą na wakacje, leci. Doleciał, Kirk mówi "cała stop", a Risa robi bum 😀

Link do artykułu

Link do tłumaczenia Google, nie odpowiadam za ten bełkot

Dewastujący wpływ napędu WARP ?

http://www.kosmonauta.net/index.php/Astron...p-20120313.html

Fizycy z Sydney odwołują się do pracy Miguela Alcubierre'a, w której autor, opierając się na teoriach Einstaina, stworzył koncepcję napędu warp statków kosmicznych. Model zakładał możliwość przekroczenia granicy prędkości światła dzięki wykorzystaniu specjalnej bańki wokół statku, która pozwalałaby na przesuwanie przestrzeni. Przed pojazdem zachodziłaby kontrakcja przestrzeni, a za nim jej ekspansja.

Poważnym argumentem przeciwko użyteczności tej teorii jest potrzeba użycia olbrzymiej energii, choć fizycy-teoretycy wciąż „usprawniają” tę koncepcję. W 2002 roku zmieniono równania w ten sposób, że do napędu warp wymagane by było jedynie kilka miligramów „negatywnej energii” (którą należałoby pozyskać z egzotycznych cząstek – kolejna praktyczna przeszkoda w realizacji tej teorii). Kolejnym zagrożeniem jest promieniowanie Hawkinga, które najprawdopodobniej zniszczyłoby wszystko wewnątrz bąbla.

Nie wszyscy naukowcy są tym zrażeni i jak widać na przykładzie badaczy z Sydney, wciąż rozwiązują problemy związane z poruszaniem się z prędkościami większymi od światła. Co ciekawe, sami fizycy twierdzą, że prowadzą badania z pogranicza fantastyki naukowej. Dodają jednak przy tym, że pomysł ten zgadza się z ogólną teorią względności.

Tak więc nawet jeśli kiedykolwiek opracujemy sposób na użycie napędu warp i wytworzenie stabilnego „bąbla” ścieśniającego przestrzeń przed statkiem i rozszerzającego ją z tyłu, inżynierowie staną przed nowym wyzwaniem – co zrobić z cząstkami zebranymi po drodze by nie niszczyć wszystkiego wokół po przybyciu do celu? Tym bardziej, że przyrost ich energii w trakcie podróży może być nieskończony (na co pozwala teoria relatywistyczna).

No proszę to wygląda na to, że Gene Roddenberry oraz reżyserzy Star Trek'a mieli genialne przeczucie. Przecież zawsze podczas wejścia Enterpise'a w warp i wyjścia z warp pojawiał się silny błysk wokół statku. Zawsze zastanawiałem się dlaczego - teraz już wiem - tak musiało być bo taki efekt musi temu zjawisku towarzyszyć. Tak działa napęd warp Alcubierre 😀

http://www.trek.pl/index.php/news/5890

http://kopalniawiedzy.pl/Warp-naped-predko...-kosmiczny,7488

http://wszechswiat-i-my.phorum.pl/viewtopic.php?f=32&t=3

Symulacja Warp w metamateriałach

http://www.medigo.pl/n,i,1687,symulacja_wa...metamaterialach

Igor Smolyaninov z University of Maryland twierdzi, że czasoprzestrzenny bąbel Acubierre'a można symulować w metamateriałach. W roku 1994 meksykański fizyk Miguel Alcubierre zaproponował koncepcję napędu Warp, który ma działać dzięki rozszerzeniu czasoprzestrzeni za statkiem i jej ściśnięciu przed pojazdem.

Igor Smolyaninov z University of Maryland twierdzi, że czasoprzestrzenny bąbel Acubierre'a można symulować w metamateriałach.

Teraz Igor Smolyaninov zaprezentował analizę [PDF], w której zauważa, że skoro metamateriały pozwalają na manipulowanie polem elektrycznym i magnetycznym, to ich odpowiednia budowa umożliwi dowolne sterowanie falami elektromagnetycznymi. A skoro tak, i jeśli Alcubierre ma rację, to możliwe jest stworzenie takiego memtamateriału, kŧóry pozwoli na przeprowadzenie w jego wnętrzu symulacji napędu Warp. Z wyliczeń naukowca wynika, że napęd tego typu mógłby pozwolić na podróże z prędkością równą 1/4 prędkości światła.

http://arxiv.org/vc/arxiv/papers/1009/1009.5663v1.pdf