Проект Валькирия - Project Valkyrie

В Валькирия теоретический космический корабль, разработанный Чарльз Пеллегрино и Джим Пауэлл (физик из Брукхейвенская национальная лаборатория ). Теоретически «Валькирия» способна ускоряться до 92% скорости света и затем замедляться, перенося небольшую человеческую команду в другую звездную систему.[1]

Дизайн

Высокая производительность Valkyrie объясняется ее инновационным дизайном. Вместо твердого космического корабля с ракетой в задней части, Валькирия больше похожа на поезд канатной дороги, с помещениями для экипажа, топливными баками, радиационной защитой и другими жизненно важными компонентами, протянутыми между передним и задним двигателями на длинных тросах. Это значительно снижает массу корабля, поскольку больше не требуются тяжелые элементы конструкции и радиационная защита. Это значительное преимущество, потому что в ракете на каждый лишний килограмм полезной нагрузки (сухой массы) потребуется соответствующее дополнительное количество ракетного топлива или топлива.

Модуль экипажа «Валькирии» будет тянуться на 10 километров позади двигателя. Небольшой вольфрамовый экран толщиной 20 см будет висеть в 100 метрах за двигателем, чтобы защитить прицепной модуль экипажа от вредного излучения.[2] Топливный бак может быть размещен между модулем экипажа и двигателем для дополнительной защиты. В задней части корабля будет второй двигатель, который будет использовать для замедления. Перед замедлением можно сбросить передний двигатель и бак, в котором находится подача топлива, для снижения расхода топлива.[1] Система привязи требует, чтобы элементы корабля перемещались «вверх» или «вниз» по привязям в зависимости от направления полета.

Двигатели

Первоначально двигатель Валькирии работал бы с использованием небольшого количества антивещество вызвать чрезвычайно энергичную реакцию синтеза. Магнитная катушка улавливает продукты этой реакции, выбрасывая их со скоростью, равной 12-20% скорости света (35 000-60 000 км / с). Когда космический корабль приближается к 20% скорости света, в двигатели поступает больше антивещества, пока оно не переключится на аннигиляцию чистого вещества и антивещества.[2] Он будет использовать этот режим для ускорения оставшейся части пути до 0,92 c. По оценке Пеллегрино, кораблю потребуется 100 тонн вещества и антивещества, чтобы достичь 0,1-0,2 градуса Цельсия, с неопределенным избытком вещества для обеспечения эффективного использования антивещества. Чтобы достичь скорости 0,92 с и затем замедлить, Валькирии потребуется соотношение масс 22 (или 2200 тонн топлива для 100-тонного космического корабля).[1]

На таких высоких скоростях обломки будут представлять серьезную опасность. Во время ускорения Валькирия использует устройство, которое сочетает в себе функции защиты от частиц и Жидкокапельный радиатор. Отработанное тепло сбрасывается в жидкие капли, которые выбрасываются перед судном. По мере того, как корабль ускоряется, капли (теперь холодные) эффективно падают обратно в корабль, поэтому система самовоспроизводится. Во время замедления корабль будет защищен ультратонкими зонтичными щитами, дополненными пылевым щитом, возможно, сделанным путем измельчения кусков выброшенной первой ступени.[1]

Критика

Главный вопрос осуществимости Валькирии[нужна цитата ] (или для любой привод пучка антивещества) заключается в его потребности в количестве топлива на основе антивещества, измеряемом в тоннах. Антивещество не может быть произведено с эффективностью более 50% (то есть для производства одного грамма антивещества требуется вдвое больше энергии, чем вы получили бы от уничтожения этого грамма с помощью грамма вещества). Так как полкилограмма антивещества даст 9 × 1016 J если аннигилировать с равным количеством вещества,[3] это быстро увеличивает потребность в энергии для его производства. Для производства 50 тонн антивещества Валькирии потребуется 1,8 × 1022 J. Это то же количество энергии, которое сейчас использует весь человеческий род примерно за сорок лет.

Эту проблему можно решить, создав поистине огромную электростанцию ​​для завода по производству антивещества, вероятно, в виде огромного массива солнечные панели общей площадью миллионы квадратных километров или много термоядерные реакторы. В качестве альтернативы гибридный привод антивещества-синтеза, который Valkyrie использует для ускорения до 0,2c потребует гораздо меньше антивещества и при скорости истечения 30–60 000 км / с−1, по-прежнему весьма выгодно отличается от конкурирующих двигателей, таких как импульсный двигатель с инерционным ограничением, используемый Проект Дедал или же Проект Орион. Легкая конструкция «Валькирии» также может применяться в самых разных космических аппаратах.

При использовании тросов между элементами корабля и двигателями отсутствует жесткость. Без активного ускорения или тяги для натягивания и выпрямления страховочных тросов малейший дисбаланс, избыточная сила или перемещение элементов корабля в различные конфигурации полета создают опасность столкновения между элементами корабля и двигателями. Поскольку длительный космический полет на межзвездных скоростях вызывает эрозию из-за столкновения с частицами, газом, пылью и микрометеоритами, тросы буквально являются спасательными тросами.[4][5] Изменение курса или поворот корабля требует перестановки или выравнивания каждого элемента корабля и, предположительно, при этом расходуется больше топлива.

Поскольку радиаторы жидких капель (LDR) развертываются с другой стороны движителя и основного корпуса, капли и коллекторы подвергаются воздействию другой половины тепловой энергии гамма-излучения от аннигиляции антивещества. Если общая площадь коллекторов больше, чем радиационная защита, LDR будет служить для охлаждения самого себя, а не защиты основных компонентов корабля.[6]

Мелочи

В фильме показан внешне похожий звездолет. Аватар.[7]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d "Звездолет" Валькирия Антиматерия ". Атомные ракеты: медленнее света. 19 декабря 2009 г.
  2. ^ а б "Космический корабль" Валькирия - следующий гигантский скачок "?. Отредактированная запись в руководстве. BBC. 8 августа 2006 г.
  3. ^ «Эквивалентность массы и энергии». Стэнфордская энциклопедия философии. 12 сентября 2001 г.
  4. ^ Космические тросы: критерии проектирования Технический меморандум НАСА 108537, июль 1997 г.
  5. ^ Туда и обратно: руководство по сверхнадежности межзвездных миссий для неспециалистов В архиве 2014-05-08 в Wayback Machine Генри Гарретт, 30 июля 2012 г.
  6. ^ Андерсон, Руперт В. (28 марта 2015 г.). Космический компендиум: межзвездное путешествие. ISBN  9781329022027.
  7. ^ «Технологии космических кораблей в« Аватаре »- это дизайн ракеты на антиматерии Валькирии». nextbigfuture.com. 26 января 2010 г.

внешняя ссылка