Вход
Быстрая регистрация
Если вы у нас впервые: О проекте FAQ
3

На чем будет работать двигатель межпланетного корабля?

Gremy [44.6K] 9 месяцев назад

Экспедиция даже на Марс предполагает создание принципиально нового по сравнению с классическим внутреннего сгорания двигателя - ДВС здесь не выглядит перспективным - во-первых непомерно большую долю от массы корабля будет занимать топливо и окислитель, во-вторых скорость такого корабля будет оставлять желать значительно большего - одно дело запустить беспилотник, который будет долгие года пересекать солнечную систему и тихо-степенно "прощупывать" планету за планетой, другое дело если его будут пилотировать живые люди - их время "по определению" сильно ограничено... Вопрос к вам, физики и техники - что же это будет за двигатель, который и не так много массы и места будет занимать, и придаст кораблю солидную (хоть и не субсветовую) скорость?

2

Наиболее перспективным на сегодня вариантом двигателя для межпланетного корабля является ионный двигатель. В нём ионизированные атомы разгоняются в электрическом поле и выбрасываются со скоростью, которая примерно в 10 раз больше скорости истечения рабочего тела из химического двигателя. Какие двигатели уже опробованы на автоматических межпланетных станциях, например на японской станции «Хаябуса».

Главное достоинство ионных двигателей — способность непрерывно работать многие месяцы и даже годы, а также небольшой расход топлива. Их недостаток — низкая тяга, поэтому они не могут использоваться для старта с Земли. Тем не менее, уже выведенному в космос кораблю, подобный двигатель может обеспечить разгон до скоростей, недостижимых для химических ракет.

На сегодня главной задачей в разработке ионных двигателей является повышение их мощности. В США уже разрабатывается двигатель, который будет обеспечивать тягу около 5 ньютонов. С таким двигателем полёт с земной орбиты до Марса может занять всего пару недель.

Источником энергии для ионного двигателя могут служить как солнечные батареи, так и (в случае высокой мощности) бортовой ядерный реактор.

2

К сожалению, не разбираюсь подробно в технической стороне вопроса, т. е. в плане конструкций, я больше теоретик. С моей точки зрения, двигатель будет совершенно нового вида, возможно, работать он будет на специальном ядерном топливе. Вместе с этим свои плоды должны будут принести и другие направления в науке. Например, такой корабль будет состоять из сверхтонкого, очень прочного, но легкого материала. Несложно представить, как на огромную взрывную волну реагирует тяжелая грузовая машина и как это делает маленький мячик от пинг-понга. Очень и очень интересный вопрос вы задали. Из единицы здесь вытекает десяток. У данной научной проблемы очень много разветвлений. Ещё не менее важным является вопрос не только о том, какое это будет топливо, но и где его брать и как использовать очень экономно и наиболее эффективно. Пожалуй, самое единственное, что приходит уверенно в голоду - это, как уже было отмечено выше, атомная энергия.

Есть ещё такое понятие как "Кротовая нора"

2

Да в общем то именно отсутствие двигателя и ограничивает освоение планет. Со времен Фау-2 прогресс не велик.

Пока нет ничего.

Из реалистичного рассматриваются 2 варианта:

  1. ЯРД - атомный реактор нагревает водород и выбрасывает его через сопло. Т.е. более-менее обычный РД, но с большим импульсом. В общем то в начале 70-х в США двигатель доведен до летного состояния.
  2. Ионный двигатель. Электрическое поле разгоняет ионизированный газ (криптон или еще что то). Импульс просто гигантский. Питание или от реактора или от солнечных батарей. Проблема с очень малой тягой.

Все остальное - достаточно фантазийно.

Gremy [44.6K]
Водород и криптон - откуда они в космосе? Или их с собой возить (вот только возможно ли это - их на полет туда-обратно ведь потребуется гигантское количество)?  9 месяцев назад
BAU [58.9K]
Ну что значит гигантское? Подняв скорость истечения (импульс) в 2 раза, запас топлива можно сократить в 4 раза.
У ионных двигателей скорость истечения раз в 10 больше, чем у ЖРД.
Итого запас сократиться в 100 раз.
А топливо брать или с Земли или где то по пути заправляться.
 9 месяцев назад
комментировать
1

Идей на эту тему много. Например, могу подарить такую - использовать для рабочего тела "эквивалентно-бескон­ечную массу". В моей машине локального времени (в интернет-поиске - МЛВ), рабочее тело обретает массу, эквивалентную бесконечной. За счет чего я и сделал заключение, что темп времени в установке локально равен нулю.

А вот в качестве "рабочего тела" может быть что угодно - например квантовые флуктуации, виртуальные частицы (или, даже, поляризация вакуума), для которых можно остановить время и которые станут реально иметь массу в рабочий момент реактивного выброса. Проблема только в том, что необходимую для этого энергию можно получить только около звезды, излучением, радиационным путем. И тогда строчки из песни космонавтов, приобретут новый смысл - "... проложим свой путь от звезды до звезды ...". И все будут удивляться, как это автор песни в 20 веке смог предвидеть будущее на сотни лет вперёд!

1

Все предложенные здесь "двигатели" были придуманы много десятилетий назад! Это говорит прежде всего о том, что нового в этом вопросе ничего не появилось. Из более-менее свежих идей была предложена идея разгона корабля мощными лазерами, но боюсь, что в таком корабле ни один человек не выживет. Остается только развиваемый принцип реактивного двигателя, но на основе ЯРД или ионный, оба эти двигателя требуют большого количества энергии, получаемого в относительно небольшой установке, как только появятся компактные энергетические установки с мощностью измеряемой мегаваттами, так и появятся новые космические корабли, способные летать в любую точку солнечной системы. Запасы топлива можно создавать на орбите и снабжать необходимым количеством космические корабли там же, тем более, что сборка их скорее всего будет происходить в космосе.

0

Фотонный двигатель. Аннигиляция. Вещество и антивещество. К сожалению, зеркало такого двигателя достаточно большое. Оно будет занимать больше половины корабля. Стартовать с Земли он не сможет. Поэтому части корабля придется изготавливать на Земле, а собирать его придется на орбите. Для этого космонавты и работают на космических станциях. Отрабатывают сборку космических кораблей. Скорость такого корабля будет близкой к скорости света. Поэтому слетать на Марс для него - пшик. Так, только груз и колонистов на орбиту Марса закинуть. А потом к звёздам...

Krass [92.1K]
К сожалению, на МКС не отрабатывают сборку космических кораблей. А только мелкий ремонт самой МКС.  9 месяцев назад
IGOR PROKHOROV [11.1K]
Меата, фотонный двигатель хорош только для межзвездных перелетов. Но в пределах Солнечной системы он не годится.  9 месяцев назад
Gremy [44.6K]
Фотонный двигатель НЕ годится для межзвездных перелетов. Потому что даже субсветовая скорость для масштабов галактики (а тем более "межгалактики­") черепашья - ближайшая к нам (не считая Солнца) звезда (проксима Центавра) находится на расстоянии 3 с лишним световых лет, а что уж говорить о более далеких звездах... Полеты сроком во много лет (а тем более десятков лет) перспективы не имеют. А расстояния в сотни, тысячи парсек будут (надеюсь на то!) преодолевать с помощью "здесьужеупомян­утых" "кротовых нор" (если не найдут способа преодолевать световой барьер в 3-хмерном пространстве). Но я об этом пока не решаюсь загадывать и рассуждать, а ограничился в своем вопросе только лишь масштабами СОлнечной системы.  9 месяцев назад
IGOR PROKHOROV [11.1K]
Маэстро, до самых ближайших звезд фотонный двигатель прекрасно дотянет. Примерно до тех, которые отстоят от нас не более чем на 10 световых лет. Только на практике это будут делать не с помощью фотонки, а на совершенно иных принципах.
Дело в том, что любой более-менее традиционный космический корабль, движущийся на околосветовой скорости, будет иметь два непреодолимых недостатка: 1) он будет подвергаться быстрому разрушению из-за столкновений с микрочастицами космической пыли, 2) он не сможет достигать звездных систем на удалениях, превышающих длительность человеческой жизни.
Значит, нужно разработать такой принцип движения, чтобы скорость была во много раз больше световой и при этом любые микрометеориты не причиняли бы никакого вреда. Вот над этим я и работаю и сам принцип предложить уже могу.
 9 месяцев назад
Gremy [44.6K]
Так Вы - специалист в данной области? Я-то дилетант (Вы еще над этим иронизируете). Вот только решусь сделать даже не рацпредложение, а просто идею подам по поводу первого указанного Вами "непреодолимого недостатка"... вначале выражу сожаление, что по данному поводу (вообще по поводу сверхдальних полетов) оптимизма не испытывал такой корифей, как Ландау. В своей популярной книжке "Физика для всех" он и соавтор Китайгородский писали, что "на путешествие... в самом лучшем случае понадобится столько энергии, сколько производится на всем земном шаре за несколько десятилетий. Сейчас это явно не по карману человечеству и вряд ли окажется доступным даже в отдаленном будущем.  9 месяцев назад
все комментарии (еще 7)
комментировать
0

Думаю наука уже на пороге создания безопорного движителя, ничего сверхъестественного в такой концепции движения нет, так что в ближайшее время он должен появиться (а может уже и есть, но засекречен). Источник энергии для такого движителя то же уже разработан - ядерный реактор, в космическом исполнении.

Знаете ответ?
Есть интересный вопрос? Задайте его нашему сообществу, у нас наверняка найдется ответ!
Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей!
Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги. Подробнее..
регистрация
OpenID