Дослідження

Сонячний космічний двигун-знайомтеся

Давно відомо, що головна перешкода для міжпланетних польотів – це низька потужність сучасних ракетних двигунів. Вони мають занадто малий ККД, вимагають великої кількості палива і не підходять для швидкої зміни швидкості. Та й самі швидкості занадто малі в результаті.

Тому так цікаві всі альтернативні космічні двигуни. Їх же не так багато: іонні, ядерні (реактивні та іонні в результаті), сонячні вітрила і..

. хм, схоже, що з реального Це все..

. Хіба що, ще гравітаційний маневр, але це не зовсім двигун, скоріше потужний спосіб розгону з обмеженим застосуванням. Фотонні двигуни так і залишилися фантастикою.

Так, ще років 20 говорять про EmDrive, який мало не суперечить фізиці, але поки на цьому напрямку тихо…

І ось, з’явився новий тип двигуна…

тут як в тому анекдоті: не те щоб це прямо “новий тип движка”. І не” з’явився”, а запропонований 🙂 швидше, це нова модель поєднання відомих фізичних принципів. Однак, Технічна інженерна новизна тут теж є, причому цікава.

Але, про все по-порядку :)отже, натрапив я намедни на статтю про один дивний проект. У двох словах: розповідалося, що автори хочуть використовувати сонячну енергію для нагрівання робочого тіла в космічному реактивному двигуні. Якийсь щит з безліччю внутрішніх трубок нагрівається енергією сонячного світла, в них розігрівається робочий газ (водень), який за тиском викидається назад, створюючи реактивну тягу.

.. Задум простий і зрозумілий.

Один з можливий видів того самого щита – з безліччю порожнистих трубокприводилися навіть слова авторів, що цей двигун буде в три рази могутніше “звичайних” хімічних движків, які використовуються в сучасних ракетах. Так, ось так ось, скромненько..

. Спочатку я вирішив, що це маячня якась. Начебто, думка авторів проекту зрозуміла: так, в космосі тіла сильно нагріваються.

Нагрівання посилюється відсутністю атмосфери, яка розсіює сонячне світло. Крім того, у вакуумі немає атомів газів, які можуть відвести тепло – охолодження йде тільки за рахунок інфрачервоного випромінювання. У підсумку, якщо на землі пісок зазвичай не розігрівається вище +70-80°С, то температура грунту на поверхні Місяця досягає +127°C.

тобто, різниця дійсно є, хоча не особливо вражає. ДО РЕЧІ, температура полум’я ракетного воднево-кисневого движка-близько + 2482°С. тобто, тяга при сонячному нагріванні безумовно виникне, але буде мізерно малою.

І це на рівні орбіти Землі. А якщо до Марса летіти? Там же нагрів від сонця ще слабкіше. Ну, і про що тут може йти мова? Чогось у статті не вистачає: навряд чи автори проекту цього не знають.

.. Загалом, вирішив покопатися і побачив нарешті посилання на першоджерело.

Це інтерв’ю з Джеймсом Бенкоскі з Меріленда, який проводить експерименти в лабораторії прикладної фізики Університету Джона Хопкінса. Виявилося, що журналісти написали правду, розповівши про головне – про тепловий розігрів водню сонячним випромінюванням. Але, не згадали одну деталь, без якої загубився весь сенс розробки.

Виявляється автори дослідження кажуть, що цей двигун буде ефективний тільки якщо буде використовуватися в околицях Сонця. Ще точніше-під час виконання гравітаційного маневру на відстані 1 мільйона кілометрів від нашого світила. Зонд Parker Solar ProbeParker Solar Probe-зонд, який пролетить в 6, 2 мільйона кілометрів від сонця, здійснюючи гравітаційний маневр в 2025 році.

Бачите його щит, що захищає апарат від сонця?Ось тепер все встало на свої місця :)тобто, це не окремий двигун, а додатковий засіб розгону при гравітаційному маневрі. На відстані в 150 разів ближче до сонця, його випромінювання на порядки сильніше, ніж на орбіті Землі. Тому, щит повинен нагріватися до” дуже високих ” температур.

Відповідно, і газ буде нагріватися до температур, порівнянних з температурою спалювання в ракетних двигунах. У статтях замало цифр, але дещо є. Кажуть, що зонд повинен буде провести близько двох годин при температурі 4500°F (2482°С).

Це вимагало розробити нові матеріали, здатні витримати таку температуру. (хто б сумнівався..

. ) Зонд Parker Solar Probe джерело: https://solarsystem. nasa.

gov/Щит захищатиме апарат від перегріву своєю тінню. А холодний водень, що надходить в трубки на гарячій стороні щита, буде забирати тепло щита і охолоджувати його. Перегрітий таким чином водень буде викидатися назад, створюючи реактивний струмінь і несучи зайве тепло.

Подвійна вигода: тяга і охолодження:) Температура “згоряння” водню в ракетних двигунах-близько 2419°С. крім того, хімічні движки працюють лічені хвилини, а в даній розробці час перебування в гарячій зоні – близько двох годин. Тобто, додатковий розгін за рахунок нагріву водню, буде тривати довше, а в підсумку і розвивається швидкість – вище.

Все залежить від обсягу водневого бака. Вигоди є, тут з’єднані відразу дві технології: гравітаційний маневр і реактивний рух. Перший-найпотужніший спосіб розгону з наявних сьогодні.

Розгін Pioner – 1 і Voyager-за допомогою гравітаційних маневрів, а другий, через розігрів водню сонцем, – допоміжний і потенційно досить дієвий. Ну і ще раз, все відбувається біля самого Сонця, де теплової енергії-хоч греблю гати..

. Крім того, в даному випадку у апарату зовсім немає ракетних двигунів. Немає і всіх проблем і пристроїв, які пов’язані зі змішуванням і підпалом воднево-кисневої суміші, яка, потенційно вибухонебезпечна.

.. Є тільки ємності для водню, насос для прокачування газу, зворотні клапани і сам щит.

А ось полум’я ніби як і немає, незважаючи на температуру?У світлі всього цього, слова авторів про перевищення швидкості в порівнянні з “звичайними” ракетами вже не здаються зовсім вже фантастикою. (Хоча, це твердження вимагає пояснень щодо триразового переваги. Зі статті не зрозуміло що саме порівнювали: тільки хімію з розігрівом або підсумкові швидкості апаратів.

.. як враховували гравітаційний маневр-теж не ясно.

) Як ви зрозуміли, це лише концепція. Чи приймуть її в результаті-важко сказати. Однак, сама думка використовувати енергію, яка пропадає даром при здійсненні гравітаційного маневру навколо Сонця – досить здорова.

Крім того, чим ближче до Сонця, тим вище набрана швидкість. Але, там і гаряче. А, водень послужить і охолоджувачем заодно.

Дослідна модель в лабораторії вже побудована. Звичайно ж, поки не з реальними рівнями випромінювання – важливо було підтвердити сам принцип. Поки результати відповідають розрахунковим.

Недоліки концепту я поки важко назвати. Навскидку: жаростійкі матеріали для сонячного щита. Розміри щита-мабуть це вже не проблема, оскільки ми бачимо щит на Parker Solar Probe.
Що думаєте? Є думки?Дорогі друзі, каналу дуже потрібна ваша поддержкапідпишіться на мій канал 🙂 натисніть палець вгору-Вам не складно, а автору приємно. Статті по темі:збірка російського космічного ядерного буксира розпочата

Related posts

Leave a Comment