Ракетните двигатели на бъдещето

Вече е ясно, че в един не много хубав момент, ще трябва да напуснем планетата Земя. Колко скоро ще настъпи този момент, зависи от това кой ще унищожи първи планетата – Слънцето или самите ние. Но как по-точно ще пътуваме до звездите? Каква технология ще задвижва корабите ни? Едно е сигурно – тя ще води началото си от научната фантастика!

Обикновените химически ракети разчитат на драматичен взрив от горещи газове, които, разширявайки се, задвижват ракетата. Проблемите при тях са два – опасността от загуба на контрол над взривяването на газа (при което следва зрелищно „БУМ!”) и огромното количество гориво, което те изгарят за части от секундата. Очевидно те правят космическите полети в момента твърде опасни. Какви са резервните ни варианти, с какви предимства и недостатъци разполагат те и кой е най-добрият от тях?

 

5. Слънчево платно

Решение на проблема с огромното количество гориво, нужно за такива пътешествия, са т.нар. слънчеви платна. Тази начин на пътуване използва слабото, но постоянно налягане, което слънчевата светлина упражнява. За едно огромно платно това налягане е достатъчно за задвижване през космоса. Платното на снимката може да задвижи съвсем малък полезен товар. За задвижването на пилотиран кораб, който да стигне до други звезди, ще е нужно слънчево платно, широко стотици километри. Идеята за такива платна датира още от 1611г. и е формулирана от Йоханeс Кеплер. Физиката на слънчевото платно е удивително проста, но самото му изграждане е огромно инженерно предизвикателство. Друг проблем е влиянието на звездата, към която се приближаваме – тя би имала същия ефект като нашето Слънце, но в обратна посока. Има идеи за изграждане на установка от лазери на Луната, които да увеличат скоростта до една втора от тази на светлината, но дори и те надхвърлят инженерните ни способности! Друг проблем е връщането на устройството…

От няколко опита за тестване на слънчеви платна, има само един успешен – през 2004г. японска ракета разгърна два малки прототипа на слънчеви платна, които обаче бяха без двигателна функция. Поради всичките си проблеми, те получават последното 5-то място в класацията.

 

4. Релсово оръдие

Един изобретателен метод за извеждането на ракета в орбита е релсовото оръдие. То е описано от Артър Кларк и други фантасти. Релсовото оръдие не използва гориво, а магнитното действие на електрическия ток. Като цяло релсовото оръдие представлява две успоредни жици и ракета, която ги „възсяда”. Чрез пускане на милиони ампери ток през жиците, се създава силно електромагнитно поле, което тласка ракетата с огромна скорост. Проблемът на релсовото оръдие е, че то увеличава скоростта толкова бързо, че обектите се сплескват, а човек никога не би могъл да издържи такова ускорение. Релсови оръдия вече са изстрелвали плътни метални обекти, но не могат да се използват за повечето мисии. Поради ограниченото им приложение, те получават четвъртото място.

 

3. Плазмен двигател

Плазмените двигатели – например VASIMR, могат да бъдат до 10 пъти по-ефективни от йонните, които са на 2-ро място, но пък са по-сложни от тях, по-трудни за конструиране и поддръжка. Затова са и едно място по-назад. Този тип двигател използва различни методи (радиовълни и магнитни полета), за да нагорещява водороден газ до главозамайващите 1 000 000 (един милион) градуса по Целзий. След това горещата плазма се изхвърля от края на ракетата, като по този начин й придава значителна тяга. Такъв двигател никога не е изпращан в космоса, макар вече да е конструиран тук долу, на Земята.

 

2. Йонен двигател

За разлика от химическата ракета, йонният двигател не „взривява” газове. Той прилича на кинескопа на телевизора – през жичка тече електричен ток, който създава лъч от йони, изскачащи от края на ракетата. Тягата му обикновено се измерва в унции – една унция е равна на 28,3 грама. Всъщност тук на Земята той не би могъл да помръдне. Но във вакуума на открития космос, нещата не стоят така – липсата на огромна тяга йонният двигател наваксва с продължителното си действие. Рекордът за най-дълго действащ йонен двигател е поставен още през 1998 година от йонния тласкач NSTAR на NASA – двигателят е действал 678 дни! Макар да е доста вероятно йонен двигател да ни бута до звездите, не бързайте да разглобявате стария телевизор! Първо прочетете, кой е победителят!

Първото място се присъжда на…

 

1. Постояннотоков реактивен двигател, използващ ядрен синтез

Не, не победата не му се присъжда заради дългото име, което, в интерес на истината, звучи като нещо излязло от любимия ни жанр… Този тип двигател също използва за гориво водородния газ, но със съществената разлика, че си го набавя сам! Водородът е най-разпространеният елемент във Вселената. ПРД използва този факт и „загребва” водород, докато се движи през космоса. Щом се натрупа достатъчно водород, той се загрява до температура от няколко милиона градуса, за да започне да отделя енергия при термоядрена реакция. Един такъв двигател с тегло 1000 тона може да поддържа постоянно ускорение от 1g (g=9,8 m/s2). Ако се поддържа такава тяга за една година, двигателят ще достигне 77% от скоростта на светлината. Тъй като според Айнщайн времето се забавя в бързо движеща се ракета, то за 23 години (според часовниците на борда) ПРД ще достигне до галактиката Андромеда, която се намира на 2 милиона светлинни години от нас. С тези си невероятно звучащи характеристики, постояннотоковият реактивен двигател получава първото място в нашата класация.

 

БОНУС ТЕХНОЛОГИЯ – Космически асансьор

Много от тези двигатели, поради огромните си размери, трябва да бъдат изградени в открития космос. Основна пречка за това са изключително високите цени на монтажа в космоса – изпращането на около 450гр. материал в орбита струва повече от 10 000 долара. Т.нар. космически асансьор може да намали тази цена до (сега внимавайте!) 1 долар!!! Така изграждането на горните двигатели ще стане много по-лесно и евтино. Та каква е тази удивителна технология?! Не, не е нищо свързано с единадесетото или тридесет и второто измерение на Струнната Теория, а е едно просто… въже! Представете си въже, дълго десетки хиляди километри, което стърчи от Земята, държано само от центробежната сила, породена от въртенето на нашата планета. Точно както в приказките за бобеното зърно, нали?! Е, това въже няма да е съвсем обикновено, по простата причина, че трябва да може да издържи напрежение от 60 до 100 гигапаскала (Gpa). За сравнение – стоманата се троши при 2 Gpa. Това правеше идеята неосъществима, но само докато не бяха разработени въглеродните нанотръби. Те са много по-здрави и по-леки от стоманата и всъщност притежават якост доста по-голяма от нужната – 120 Gpa. Разбира се космическият асансьор има своите проблеми, например, много трудното изграждане на толкова дълги нанотръби и евентуалните сблъсъци със сателити и други обекти. Ако бъдат решени тези проблеми (което може да стане много скоро) космическият асансьор ще преобърне икономиката на космическите полети с главата надолу!

 

В заключение мога да кажа, че този и следващия век са ключови в развитието на междузвездните кораби. Съвсем скоро ще се осъществи мисия до Марс, а след нея всяка друга планета от Слънчевата система ще изглежда много по-близо. Дори в края на века нашите деца могат да станат свидетели на първите пътешествия на човечеството към близките звезди! Със сигурност научните и технически познания на хората все още не са достатъчни, но с тези темпове на растеж, бъдещето е наистина оптимистично!

Статията е на повече от половин година, информацията в нея вече може да не е актуална.
17 коментара

Вашият коментар

Поддържани BB тагове: [spoiler], [img], [b], [u], [i] и [url]

Вход | Регистрация   |  

Петя Ивайлова

? Брей, ами може някой да я е построил и да прелита тайно от място на място – да си устройва околосветски пътешествия…

рин

@Петя Ивайлова , преди 20тина години по БНТ имаше едно кратко интервю с един българин, показваш приснимана книжка от Софийската библиотека, една малка със схеми, как да посториш летяща чиния, какви са принципите и тн. Само трябвало да имаш парички за материалите и да се хваниш да я майсториш. 🙂 Няма шега, показаха и снимки от книжката и печатите от библиотеката, схеми, наръчници всичко, даже и в кой отдел и място може да се намери, барем някой богат българин, се хване на въдицата 😉

Петя Ивайлова
Петя Ивайлова

Много интересни неща, без съмнение. Това с гравитацията направо може да се използва за създаване на летящи чинии.

Неделчо Ласков
Неделчо Ласков

@Никола Козмарев, ама ти си бил цяла космическа агенция! Даже не една, NASA, ESA и Роскосмос заедно не могат да се мерят с теб!

рин

Браво @Никола Козмарев И аз създадох преди години космически бойнг за кратки разстояние до Марс и Обратно на базата на опредлено движение на един тип земен двигател в комбина с йонния, барабар със създаденото от мен перпето мобиле, когато бях млад , което по късно се оказа, че работи, но само в космоса-силите на триене и тн. Яко е да видиш и други наследници на най древната цивилизация да създават така от раз, големи неща, за които народа на земята, не е дорасъл още. 🙂

Никола Козмарев

Още в началото се говори за напускане на земята и отиване на населението й на друго небесно тяло или небесни тела. Но това е невъзможно докато не се открие метод и техническо устройство да отведе хората не около небесните тела , а ги отведе долу, върху повърхността на тялото, да се придвижват свободно върху повърхността му. Хората трябва да могат да вземат проби и да ги изслдват на изследваното тяло или на земята и след като установят благоприятни условия за живот да мислят заселване на хора. Другото е авантюра. За сега няма такова решение. Аз разработих метод и техническо устройство за преобразуване въртящия момент на двигателя в движеща сила. Създадената движеща сила не зависи по никакъв начин от околната среда: твърд път , въздух, вода или вакум. Задвижвания по този начин апарат може да се движи във всички посоки на света, да стои неподвижно в пространството, се движи във въздушно пространство, във вакум, във вода или под вода. Може да пренася и товари. Възможно е да се създаде и индивидуално придвижване.
Всичките предложения за транспортиране, които се предлагат, в представените от вас статии са свързани с изнасяне на материали в космоса и монтирането им в някаква система, това вече е възможно.
На новите заселници ще им е необходима, освен всички други условия за живот и храна, но за това е необходима почва. Разработил съм и технология за създаване на почва на подходящи терени. ,при определени условия.
А сега за придвижването до небесните тела. Предлагат се приказни и невъзможни идеи, като се има предвид липсата на технологии и технически средства за решаването им. Аз предлагам научно възможни и практически възможни решения. Без да се старая да изразявам високата си ученост.
Разработих двигатели, които се задвижват от флуиди, които притежават някаква кинетична енергия и двигателите я преобразуват в механична работа, без почти никакви загуби. При тях липсват вредни въздействия върху живите организми, каквито съществуват в до сега използваните до сега решения за такива цели. Могат да се използват за въздушни течения, водни течения, без нанасяне вреда на природата с огромни инженерни съоръжения. Може да се използва и напора на водата морските вълни. Те могат да се използват и в космоса, ако има необходимите условия за това.
Разработих метод и съоръжение за разлагане на водата на водород и кислород и двигател, който може да работи в режим на експлозия и в режим на имплозия. Тъй като разхода на енергия, при разлагането на водата е в пъти по-малък от енергията произведена при изгарянето на водорода и кислорода, двете технически устройства могат да се свържа ида работят на един вал. От изгарянето на водорода и кислорода се произвежда вода, която може да се разлага и така процеса да продължи докато е необходимо. Разбира се получават се и малки загуби на вода, които трябва да се предвидят, като резерва.
Разработих метод и техническо устройство за преобразуване на енергията от гравитацията във въртящ момент и то единствено и само от гравитационната енергия, с минимални загуби. Този метод може да се използва на земята, в космоса и на космическите тела. Знае се, че гравитацията е в цялот космическо пространство и е най-чистата енергия.
За използването на разработките ми не са необходими стотици години ,огромни разходи на капитали и енергия. Повечето могат да се прилагат веднага, а за някои са необходими някои допълнителни изследвания, с оглед практическото им приложение

Велин

Нито един от споменатите двигатели не е способен да ни заведе до други звезди! Реактивния метод за задвижване в космоса ще стане история след въвеждането на Електрогравитационния принцип в космическите технологии. Този принцип вече успешно задвижва най секретния американски самолет-В-2. Характерно за гравитационния метод за задвижване е това, че се използва асиметрично изкривяване на гравитационните полета с помощта на високоволтови импулси и специални форми. Това поле обгръща целия летателен апарат и създава екран срещу гравитацията, което намаля теглото на апарата и разбира се и инерционните сили при ускорение. Асиметричното поле създава постоянно гравитационно ускорение в определена посока. Тези нови технологии се изследват от НАСА в космическото пространство. Не е нужно гориво, а само електричество за задвижването. Такъв апарат, базиран на гравитационен принцип, може да изведе космически кораб в космоса без ракетни двигатели и да развие неограничени скорости в космическото пространство. Държа да отбележа, че не се нарушават законите на физиката! Според теорията на Айнщайн нищо не може да се движи с по голяма скорост от светлината! Това е заложено във формулата, която показва повишаване на масата на тялото при достигане до близки на светлината скорости, което ограничава скоростта. С помощта на електрогравитационния принцип, се намалява масата на апарата, поради екраниращия ефект на полетата от съпротивлението на околното пространство. Това свойство позволява да се развият по високи скорости от светлината, без да се нарушава закона на Айнщайн! Точно това ни е необходимо за междузвездни полети и то ще бъде реалност в най скоро време! За повече информация търсете: elektrogravitation Braun

gost

Кларк описва страшно подробно асансьора в „фонтаните на рая“. Там споменава и че идеята е на един руски инженер (не си спомням името).
За двигателите ще спомена само, че ядреният синтез е все още в лабораториите и някои ядрени арсенали. Има доста време докато бъде реализиран. Най-перспективен всъщност ми се струва плазменият. Йонният – също, но само за апаратура. 🙂

Неделчо Ласков
Nedelcho_Laskov

NASA финансира две отделни награди – една за производството на самото въже и една за задвижване на товар по въже. Може би си гледала точно това…

Мира
Pepper

На мен най-познат ми е асансьора. По дискавъри бяха пуснали съзтезание за учени да развият технологии за него, за по-добро кпд, по-голяма достъпност и тн. Не си спомням какво стана накрая. Май не се справиха 🙂

Неделчо Ласков
Nedelcho_Laskov

И може да стане повод за следващата ми статия! 🙂

Петя Ивайлова
petia84

Артър Кларк не споменаваше ли нещо за космическия асансьор в третата Космическа одисея – мисля, че беше свързано с диаманти… Когато го четох (преди доста време) определено не разбрах за какво става дума, но сега ми е малко по-ясно:)) .
А ако от ЦЕРН намерят някакво космическо приложение на новите частици, които откриха преди няколко месеца (по-бързи от светлината, учудена съм, че не се вдигна повече шум), може да се появи някакъв нов супер двигател – дано!