Антиматерия домчит обитаемый корабль к Марсу за полтора месяца
Корабль с двигателем на позитронах мог бы выглядеть так (иллюстрация NASA).Космические двигатели на антивеществе куда ближе, чем принято думать. Они могут быть сравнительно недорогими и безопасными. Главное – выбрать оптимальный вариант конструкции. Ведь тут исследованы далеко не все возможные схемы. Так считает маленькая компания из Санта-Фе.
Используя двигатель на антиматерии, лёгкий пилотируемый корабль мог бы достичь Марса за 45-90 дней, вместо примерно полугода с химическими двигателями и сотнями тонн топлива или ионными двигателями, питаемыми солнечными батареями, величиной с пару футбольных полей. Это впечатляет, но насколько двигатели на антивеществе могут быть реальны, с точки зрения техники сегодняшнего дня?
Институт перспективных концепций аэрокосмического агентства США (NIAC) финансирует небольшую американскую компанию Positronics Research, которая уже не первый год занимается разработкой и постройкой опытных устройств для работы с антиматерией, всевозможных магнитных ловушек, в частности.
Недавно компания представила две новые концепции космических двигателей на антиматерии, отличающиеся от ранее известных схем.
Напомним, античастицы похожи на своих обычных «родственников», но несут противоположный заряд. «антиблизнец» электрона – позитрон, заряжен положительно, а «антивариант» протона — антипротон – отрицательно.
При столкновении материи и антиматерии высвобождается огромное количество энергии в виде излучения, в соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна (E = mc2). И это значит, что долей грамма антивещества по заложенной в нём энергетике хватило бы для путешествия корабля к Марсу.
Проблем, если упрощать, всего две: хранение антиматерии на борту и рациональный способ использования её огромной энергии. Новый взгляд на эти задачи и предлагает Positronics Research.
Главная идея: эта компания считает, что топливом для кораблей будущего должны стать позитроны, а не антипротоны или какие-нибудь ядра антигелия, как предлагалось ранее.
Выбор этот обоснован так. При реакции аннигиляции материи и антиматерии рождаются гамма-лучи высокой энергии, что в случае пилотируемого аппарата влечёт за собой включение в конструкцию тяжелейшей защиты.
От таких лучей не только сложно защищаться, их и использовать-то для привода корабля – затруднительно. То есть, значительная часть энергии будет улетать прочь.
Аннигиляция позитронов рождает гамма излучение с энергией примерно в 400 раз меньшей. И это хорошо с самых разных точек зрения.
Схема ракетного двигателя типа «Позитронный реактор» (иллюстрация Positronics Research).Первый вариант своего двигателя авторы назвали «Позитронный реактор» (Positron reactor).
Предполагается, что энное количество позитронов (сотые доли грамма) было бы наработано на земных установках и помещено в большое число миниатюрных магнитных капсул-ловушек. Капсулы эти по очереди, но с большой частотой, направляют в центр реактора, наполненного специальным теплообменником – матрицей.
В центре реактора ловушку выключают, позитроны взаимодействуют с её веществом и дают вспышку излучения, нагревающего матрицу. Через матрицу пропускают водород, который разогревается и с большой скоростью истекает из сопла двигателя.
Часть горячего водорода отводится для привода насоса, а холодный водород из бака, прежде чем попасть в реактор, проходит через двойные стенки сопла – для его охлаждения.
Позитронный реактор мог бы дать удельный импульс в 900 секунд, сообщают исследователи. То есть, на каждый грамм израсходованного за секунду рабочего тела (водорода) он дал бы 900 граммов тяги.
Это примерно в 2-3 раза выше, чем у химических двигателей. Что означает аналогичное уменьшение необходимого для полёта, например, к Марсу топлива, снижение общего веса корабля, а значит – снижение необходимой для его разгона силы тяги.
Заметим, ионные двигатели дают намного больший удельный импульс, но требуют мощного источника электрической энергии извне: или от чудовищно-гигантских солнечных панелей, или – от небольшой атомной электростанции на борту.
owalon.com
Космические двигатели на антивеществе куда ближе, чем принято думать. Они могут быть сравнительно недорогими и безопасными. Главное – выбрать оптимальный вариант конструкции. Ведь тут исследованы далеко не все возможные схемы. Так считает маленькая компания из Санта-Фе. Используя двигатель на антиматерии, лёгкий пилотируемый корабль мог бы достичь Марса за 45-90 дней, вместо примерно полугода с химическими двигателями и сотнями тонн топлива или ионными двигателями, питаемыми солнечными батареями, величиной с пару футбольных полей. Это впечатляет, но насколько двигатели на антивеществе могут быть реальны, с точки зрения техники сегодняшнего дня?Институт перспективных концепций аэрокосмического агентства США (NIAC) финансирует небольшую американскую компанию Positronics Research, которая уже не первый год занимается разработкой и постройкой опытных устройств для работы с антиматерией, всевозможных магнитных ловушек, в частности.
Недавно компания представила две новые концепции космических двигателей на антиматерии, отличающиеся от ранее известных схем.
Напомним, античастицы похожи на своих обычных «родственников», но несут противоположный заряд. «антиблизнец» электрона – позитрон, заряжен положительно, а «антивариант» протона — антипротон – отрицательно.
При столкновении материи и антиматерии высвобождается огромное количество энергии в виде излучения, в соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна (E = mc2). И это значит, что долей грамма антивещества по заложенной в нём энергетике хватило бы для путешествия корабля к Марсу.
Проблем, если упрощать, всего две: хранение антиматерии на борту и рациональный способ использования её огромной энергии. Новый взгляд на эти задачи и предлагает Positronics Research.
Главная идея: эта компания считает, что топливом для кораблей будущего должны стать позитроны, а не антипротоны или какие-нибудь ядра антигелия, как предлагалось ранее.
Выбор этот обоснован так. При реакции аннигиляции материи и антиматерии рождаются гамма-лучи высокой энергии, что в случае пилотируемого аппарата влечёт за собой включение в конструкцию тяжелейшей защиты.
От таких лучей не только сложно защищаться, их и использовать-то для привода корабля – затруднительно. То есть, значительная часть энергии будет улетать прочь.
Аннигиляция позитронов рождает гамма излучение с энергией примерно в 400 раз меньшей. И это хорошо с самых разных точек зрения.
Схема ракетного двигателя типа «Позитронный реактор» (иллюстрация Positronics Research).
Первый вариант своего двигателя авторы назвали «Позитронный реактор» (Positron reactor). Предполагается, что энное количество позитронов (сотые доли грамма) было бы наработано на земных установках и помещено в большое число миниатюрных магнитных капсул-ловушек. Капсулы эти по очереди, но с большой частотой, направляют в центр реактора, наполненного специальным теплообменником – матрицей.
В центре реактора ловушку выключают, позитроны взаимодействуют с её веществом и дают вспышку излучения, нагревающего матрицу. Через матрицу пропускают водород, который разогревается и с большой скоростью истекает из сопла двигателя.
Часть горячего водорода отводится для привода насоса, а холодный водород из бака, прежде чем попасть в реактор, проходит через двойные стенки сопла – для его охлаждения.
Позитронный реактор мог бы дать удельный импульс в 900 секунд, сообщают исследователи. То есть, на каждый грамм израсходованного за секунду рабочего тела (водорода) он дал бы 900 граммов тяги.
Это примерно в 2-3 раза выше, чем у химических двигателей. Что означает аналогичное уменьшение необходимого для полёта, например, к Марсу топлива, снижение общего веса корабля, а значит – снижение необходимой для его разгона силы тяги.
Заметим, ионные двигатели дают намного больший удельный импульс, но требуют мощного источника электрической энергии извне: или от чудовищно-гигантских солнечных панелей, или – от небольшой атомной электростанции на борту.
Позитронный же реактор энергетически вполне самодостаточен и технически сравнительно прост. И в этом его колоссальное преимущество перед ионниками.
К тому же, на данном принципе ничто не мешает создать мощный позитронный привод, способный вывести корабль на околоземную орбиту. А ионники на это неспособны, они хороши лишь для межпланетных перелётов.
Что до гипотетических маленьких капсул с ловушками для позитронов – такими вещами как раз и занимается сейчас компания из города Санта-Фе в штате Нью-Мексико.
Так будет выглядеть полёт корабля с «Абляционным позитронным двигателем» (иллюстрация Positronics Research).
Второй вариант привода назван «Абляционный позитронный двигатель» (Ablative positron engine). Капсулы с магнитными ловушками, в которых хранятся позитроны, здесь ещё покрыты слоем свинца. Аннигилируют капсулы в широком сопле двигателя. Но зачем свинец? Он поглощает мощную гамма-радиацию от аннигиляции и переизлучает этот поток энергии в виде рентгеновских лучей.
Рентгеновские же лучи, в отличие от гамма-радиации, очень хорошо поглощаются тончайшим слоем специального покрытия сопла. Эти слои в двигателе постепенно испаряются и дают тягу.
Расчётный удельный импульс абляционного позитронного привода составляет 5 тысяч секунд.
«Самое существенное преимущество этих схем – безопасность», — говорит физик из Йельского университета (Yale University), один из лидеров компании Positronics Research, Джеральд Смит (Gerald Smith).
Данные установки не производят высокоактивных отходов, как, к примеру, атомные реакторы, что снимает вопрос об утилизации такого корабля.
В случае несчастья на старте (если по какой-то немыслимой причине отключатся все капсулы-ловушки) такой корабль не выбросит в атмосферу радиоактивных веществ. Будет лишь короткая гамма-вспышка и взрыв, вполне сравнимый по силе со взрывом обычной химической ракеты. Так что зона безопасности вокруг старта может составлять всего километр.
«По грубой оценке, чтобы произвести 10 миллиграммов позитронов, необходимых для пилотируемой марсианской миссии, нужно приблизительно $250 миллионов; с использованием технологии, которая в настоящее время развивается, — заявил мистер Смит. – Основываясь на опыте ядерной технологии, кажется разумным ожидать, что стоимость производства позитронов снизится с большим количеством исследований».
Напомним, ранее американцы уже показывали эскизы ряда космических двигателей на антиматерии, однако, там применялись антипротоны, причём не столько для создания тяги непосредственно, сколько для катализа ядерных и термоядерных реакций.
Пусть удельный импульс тех «гибридов» был бы существенно выше позитронного аппарата, но зато сложность и практическая реализуемость (в обозримом будущем) – явно ниже.
Если специалисты из Positronics Research будут быстро продвигаться в данном исследовании, может оказаться, что к первым пилотируемым полётам на Марс позитронный привод дойдёт до стадии опытных образцов.
down-house.ru
С помощью двигателей на антиматерии пилотируемая экспедиция могла бы достичь Марса всего за полтора месяца, потратив буквально ничтожное количество топлива.
Впервые идею создания двигателя на антиматерии подал немецкий конструктор Ойген Зенгер
Массовое «производство» позитронов планируется наладить на строящейся установке Международного линейного ускорителя (ILC), хотя проблема хранения этих высокоэнергетических частиц до сих пор остается технически нереализуемой
Концепция пилотируемой марсианской миссии с двигателем на позитронах
Примерно так может выглядеть полет корабля с двигателем, основанном на абляции антиматерией частиц твердой пластины
Как известно, антиматерия состоит из частиц, которые отличаются от своих обычных «родственников» противоположным зарядом. Так «антипод» электрона — позитрон — во всем похож на него, но имеет положительный заряд, а антипротон, напротив, заряжен отрицательно. При столкновении две противоположные частицы аннигилируют, выделяя высокоэнергетические гамма-кванты. Другими словами, встреча материи и антиматерии приводит к полному преобразованию их массы в энергию, в полном соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна (E = mc2). Этот делает антиматерию самым эффективным видом топлива: в нескольких миллиграммах подобного вещества содержится энергии достаточно для того, чтобы слетать на Марс и обратно.
Идею двигателя на антиматерии впервые выдвинул немецкий физик Ойген Зенгер (Eugen Sänger) в 1953 г. Этот исследователь, долгое время работавший на нацистскую Германию, оставил после себя массу интереснейших разработок. В двигателе Зенгера гамма-лучи, получающие в результате аннигиляции антивещества и обыкновенной материи, должны были отражаться от специального зеркала, толкая корабль в нужном направлении. Правда, как в те времена, так и сегодня создать подобные зеркала не представляется возможным: пока что не существует материалов, способных эффективно отражать гамма-излучение — оно пронизывает насквозь любой экран.
Тем не менее, двигатель на антиматерии возможен, и его разработкой сегодня занимаются самые разнообразные научные организации. К их числу принадлежит компания Positronics Research, которую финансирует Институт передовых концепций (NIAC) NASA. Специалисты этой компании считают, что топливом для двигателей должны стать не антипротоны, как неоднократно предлагалось ранее, а позитроны — «анти-электроны». При аннигиляции антипротонов выделяются гамма-кванты более высоких энергий, однако использовать их для движения корабля оказывается весьма затруднительно. Они представляют большую опасность для экипажа и требуют тяжелых систем защиты. Аннигиляция позитронов рождает гамма-излучение с энергией примерно в 400 раз меньшей, позволяя и облегчить корабль, и упростить конструкцию самой двигательной установки.
В Positronics Research предложены три варианта компоновки двигателя. Первый вариант предполагает использование камеры сгорания с тугоплавкой вольфрамовой матрицей, выполняющей роль теплообменника. С высокой частотой в камеру впрыскиваются небольшие порции позитронов, до поры до времени хранившихся в специальных магнитных ловушках. Сталкиваясь с электронами, они аннигилируют, нагревая вольфрамовую матрицу. Параллельно в камеру подается рабочее тело, например водород. Вступая в контакт с теплообменником, он раскаляется и вылетает наружу через сопла — так же, как это в обычных реактивных двигателях. К преимуществам данной конструкции следует отнести ее простоту и технологичность. Вместе с тем, конечная эффективность установки будет существенно ниже теоретического предела, поскольку скорость вылетающих из сопла газов ограничена температурой плавления вольфрама.
Второй вариант предусматривает непосредственный нагрев рабочего тела гамма-лучами, без использования теплообменника. Это решение позволяет обойти температурное ограничение, свойственное конструкции с вольфрамовой матрицей. Обратной стороной медали являются возможные проблемы с перегревом самой камеры: ее стенки могут просто прогореть.
Наконец, существует и третий подход, основанный на феномене абляции — уноса частиц с поверхности твердого тела обтекающим его потоком горячих газов. Правда, в данном случае речь идет не о газах, а о гамма-лучах, которые будут бомбардировать специальную пластину, выбивая из нее частицы вещества. Таким образом, в роли рабочего тела выступит твердый экран, постепенно истончающийся в процессе полета. Эта концепция также не лишена недостатков: половина гамма-фотонов пролетит мимо экрана, а значит, КПД подобной установки ограничен 50%.
Ученым еще предстоит решить массу проблем, связанных с получением и хранением антиматерии, однако специалисты Positronics Research отмечают, что и в этой области последнее время заметен существенный прогресс. По их оценкам, первый полет к Марсу на позитронном приводе может состояться уже в 2030 г.
Читайте также: «Химия далеко не увезет».
По публикации The Future of Things
www.popmech.ru
Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Задачу тяготения и задачи всей энергетики нельзя представить реально решёнными без реального понимания эфира, как мировой среды, передающей энергию на расстояниях.
Дмитрий Иванович Менделеев
Новая концепция электричества нужна, прежде всего, потому, что в современной концепции электричества током проводимости является движение свободных электронов при неподвижных ионах. Тогда как, ещё двести лет тому назад Фарадей в своём опыте, – который может повторить любой школьник, – показал, что ток проводимости это движение, как отрицательных, так и положительных зарядов.
Кроме того, современная концепция электричества не способна объяснить, например: каким образом электрический ток генерирует магнетизм, как осуществляется сверхпроводимость, как осуществляется выпрямление тока, и т.д.
Новая концепция электричества должна начинаться с осознания того, что понятие "эфир" пора переместить из области загадочных и непонятных явлений в область, где мы посредством эфира варим борщ и гладим рубашки.
Эфир посредством своих мини вихрей образовывает гравитоны, которые является магнитными диполями. Вся материя Вселенной сложена из гравитонов и окружена ими.
Гравитон под действием внешних сил может приобретать электронный или позитронный электрический заряд.
Так, трение стеклянных и смоляных палочек есть как раз та внешняя сила, которая способствует приобретению гравитонами электрических зарядов - это процесс электризации, в котором так называемые свободные электроны участие не принимают.
Процесс электризации проводников происходит под действием разности электрических потенциалов.
При исчезновении в проводнике разности электрических потенциалов электроны и позитроны вокруг проводников аннигилируют с эфирными электронами и позитронами и превращаются в незаряженные гравитоны.
Электронно-позитронный ток распространяется не в самом проводнике, а в окружаемом проводник эфире, потому-то этот ток до сих пор никем не был обнаружен, и за ток проводимости приняли движение, так называемых, свободных электронов.
Электронно-позитронный ток распространяется со скоростью света, потому-то электрон-позитронный переменный ток, покрывая расстояние в тысячи километров, успевает пройти от источника до потребителя (одну полуволну) за одну сотую долю секунды (50 герц). Тогда как скорость движения свободных электронов составляет три сантиметра в секунду.
Электронно-позитронный ток это движение энергии электронов и позитронов, передающийся от одного гравитона, соседнему гравитону.
Электрон формируется посредством приобретения гравитоном отрицательного электрического заряда в виде генерации северного полюса магнита, а позитрон формируется посредством приобретения гравитоном положительного электрического заряда в виде генерации южного полюса магнита.
Причиной электрического сопротивления электронно-позитронного тока является тот факт, что свободные электроны, притягиваясь к позитронному потоку, тормозят его движение.
Потому-то "приморозка" свободных электронов к атомам является причиной сверхпроводимости.
Двести лет тому назад Фарадей поставил опыт, где демонстрируется получение тока в гальванометре при движении магнита в катушке индуктивности.
Сегодня, осмысляя этот опыт, приходится делать вывод: современная теория тока проводимости ошибочна потому, что основой этой теории является движение свободных электронов при неподвижных положительных зарядах.
Опыт же Фарадея демонстрирует движение, как отрицательных, так и положительных зарядов.
А так как в проводнике, кроме подвижных электронов и неподвижных ионов, других зарядов нет, то следует сделать вывод: Фарадей получил, в качестве тока проводимости, электронно-позитронный ток, распространяющийся в эфире вокруг проводников.
И тот известный факт, что силовые линии магнитного поля, генерируемое током проводимости, распространяется вокруг проводников, также подтверждает, что электронные и позитронные заряды распространяются вокруг проводников. И эти заряды генерируют, как электрическую составляющую, так и магнитную составляющую.
Вся материя состоит из гравитонов и окружена ими, включая проводник.
Электромагнитная индукция это превращение окружающих проводник гравитонов в электроны и позитроны, которая осуществляется посредством пересечения проводником силовых линий магнитного поля.
Часть окружающих проводник гравитонов, двигаясь в магнитном поле и пересекая его силовые линии, приобретают электронные – а при смене полюса магнита – позитронные заряды.
Исследование катодных лучей, которые есть поток электронов, показывает, что луч, проходя между горизонтально расположенными заряженными пластинами, притягивается к положительно заряженной пластине. А, проходя между вертикально расположенными полюсами магнита, луч смещается влево, или, если полюса поменять местами, вправо. Поток позитронов ведет себя точно также, только наоборот.
Отсюда следует вывод: электронно-позитронный ток, так же как электромагнитная волна, генерирует вектор магнитной индукции, направленный перпендикулярно движению тока.
Притяжение электрона к положительно заряженной пластине, а позитрона к отрицательной объясняется конструкцией зарядов.
По нашей гипотезе электрические заряды распространяется не сами по себе, а посредством гравитонов. Гравитон - это магнитный диполь, и его заряд образуется посредством пояса в виде тора (тороида).
Ось вращения тора проходит через полюса диполя, и наружная часть его оболочки вращаются, либо от северного полюса диполя к южному полюсу, либо наоборот, генерируя своим вращением, либо северный полюс магнита (электрон), либо южный полюс (позитрон). Тогда как противоположные полюса генерируются внутренней частью тора.
Окружающие заряды эфирные гравитоны, притянутые к тороиду, образуют электрическую составляющую заряда. А гравитоны, находящиеся внутри тороидов, своими полюсами присоединяет эфирные гравитоны, которые поляризованы перпендикулярно движению заряда и образуют магнитную составляющую заряда.
Таким образом, электрон это на 90% поверхности является магнитным монополем северного полюса, а позитрон – магнитным монополем южного полюса. Каждый заряд генерирует 10% магнитной индукции противоположного полюса.
Когда на проводник подаётся разность потенциалов, проводник по всей его длине электризуется, то есть гравитоны вокруг проводника превращаются в электроны или позитроны и начинает течь электронно-позитронный ток.
Причём, разность электрических потенциалов поляризует электроны и позитроны так, что заряды генерируют вектор магнитной индукции, не только перпендикулярно вектору движения тока, но и параллельно линии, рисующей сечение проводника.
Поэтому, при движении тока, перпендикуляр вектора магнитной индукции зарядов превращается в окружающие проводник спиралевидные силовые линии магнитного поля, а направление распространения тока (направление распространения зарядов) рождает правило буравчика, по которому можно определить направление вектора магнитной индукции, который генерируется этими зарядами.
Пространственная конфигурация свободных зарядов, которые оказались в зоне взаимодействия друг друга, характеризуется тем, что вектор магнитной индукции этих зарядов распространяется перпендикулярно вектору движения зарядов. А вектор магнитной индукции гравитонов, образующих электрическую составляющую зарядов, распространяются вдоль вектора движения зарядов, или под некоторым углом к этому вектору.
Два разноимённых заряда объединены многочисленными гравитационными цепочками с однонаправленной магнитной поляризацией гравитонов.
Два одноимённых заряда объединены многочисленными гравитационными цепочками с встречной (юг-север – север-юг для электронов и север-юг – юг-север для позитронов) поляризацией гравитонов.
Причём, количество соединяющих заряды цепочек прямо пропорционально величине зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между зарядами.
Кстати, тот факт, что формулы закона всемирного тяготения Ньютона и закона взаимодействия зарядов Кулона имеют одинаковую математическую форму, объясняется тем, что эти формулы отражают одинаковое соотношение между количеством гравитонов, участвующих во взаимодействии, и силой, генерируемой этими гравитонами.
А так как сила электрического взаимодействия несравненно больше гравитационного, то и магнитная индукция гравитонов, генерируемых электрическими зарядами, несравненно больше магнитной индукции гравитонов, генерируемых гравитирующими телами.
Электроны и позитроны в "обнаженном" виде не существуют ибо, как только у гравитона появляется заряд, так сразу же заряженный гравитон окружается поляризованными гравитонами.
Поэтому электроны и позитроны существуют только в виде квантов электромагнитных волн и квантов электронно-позитронного тока, даже если они находятся в состоянии так называемых свободных зарядов.
Исключением являются электроны, вращающиеся вокруг ядра атома, которые генерируют только свою электрическую составляющую в отсутствии магнитной составляющей.
Электрическое взаимодействие отличается от магнитного тем, что магнитное взаимодействие определяется гравитонами, имеющими два полюса магнита.
А электрическое взаимодействие определяется двумя зарядами, которые во взаимодействии используют один полюс магнита: электрон - северный полюс, позитрон - южный полюс.
Заряженные гравитоны (гравитоны, находящиеся внутри тороидов) отличаются друг от друга противоположным направлением своей поляризации, отчего их тороиды генерируют противоположные монополи.
Причём, заряженные гравитоны сохраняют направление своей поляризации, независимо от того, что они в неподвижном эфире могут принимать какое угодно пространственное положение.
Однако опыты показывают, что заряженные гравитоны в некоторых процессах могут менять направление своей поляризации и превращаться в заряд противоположного знака.
Так в искусственных электрических системах с переменным напряжением заряды способны, посредством двухпериодного выпрямления, менять направление своей поляризации и превращаться в заряд противоположного знака.
Видимо, позитронная эмиссия также протекает посредством «переворачивания» электрона в позитрон.
Выравнивающий разность потенциалов электрический ток вокруг проводников это движение электронов и позитронов, которое в цепях нагрузки осуществляет электрические взаимодействия.
Движение электронов с позитронами в цепях нагрузки генерирует магнитное поле, которое взаимодействуя с магнитным полем статора, перемещает ротор (якорь) двигателя.
Остаток энергии электронов и позитронов аннигилирует, нагревая двигатель.
В процессе аннигиляции электрона с позитроном происходит преобразование электрической (по сути – магнитной) энергии зарядов в механическую энергию двух гравитонов, которые регистрируются как фотоны.
Раскалённая электрическая конфорка есть итог аннигиляции электронов с позитронами вокруг нагревательных элементов с появлением фотонов-гравитонов, генерирующих тепловую энергию.
Электродвижущая сила это сила, которая перемещает электрические заряды.
Электродвижущая сила генерируется разностью электрических потенциалов.
Когда какой либо генератор генерирует разность электрических потенциалов, проводник по всей его длине электризуется, то есть, гравитоны, окружающие проводник, превращаются в электроны или позитроны.
Генератор постоянного тока, генерируя одноимённые заряды, своей конструкцией задаёт направление движение тока.
Движение зарядов осуществляется аналогично тому, как постоянные магниты, отталкиваются друг от друга одноименными полюсами.
Точно так же и заряды отталкиваются друг от друга одноименными полюсами гравитонов, из которых формируются заряды.
Таким образом, электродвижущая сила это сила отталкивания друг от друга одноимённых зарядов. А генератор задаёт направление этого отталкивания.
Так называемые сторонние силы – это ни что иное как магнитные силы, равно как и электрические силы, которые есть те же магнитные силы.
Специфически электрических, ни сил, ни зарядов в природе не существует, так как электрон это магнитный монополь северного полюса, а позитрон - магнитный монополь южного полюса.
По нашей гипотезе током проводимости является электронно-позитронный ток, распространяющийся в эфире, окружающем проводник.
Свободные электроны проводника притягиваются позитронным потоком электронно-позитронного тока, что и определяет их движение от минуса к плюсу.
А заряды тока проводимости движутся: позитроны – от минуса к плюсу, а электроны – от плюса к минусу.
Главная загадка работы аккумуляторов заключается в конструкции электрона.
Почему один и тот же ток, текущий по аноду и катоду, направляет анионы к аноду, а катионы к катоду?
Ответ однозначен: такое поведение тока определяется уникальностью конструкцией электрона.
По нашей гипотезе электрон это на 90% поверхности монополь северного полюса, названный минусом. И только на 10% поверхности представляет собой южный полюс, названный плюсом (специфически электрических зарядов в природе не существует).
Именно такая конструкция электрона определяет осаждение катионов на минусовые участки электронов, которые находятся вокруг катода. И осаждение анионов на плюсовые участки электронов, которые находятся вокруг анода, что обеспечивает протекание реакция окисления.
Вторая загадка работы аккумуляторов заключается в том, что зарядка аккумуляторов осуществляется электронным током, распространяющимся от плюса к минусу в эфире, который окружает заряжающий аккумулятор проводник. Ток заряда также течёт вокруг анода и катода.
Ток разряда формируется посредством электризации анионно-катионной разностью электрических потенциалов поверхности анода, катода и внешней цепи аккумулятора. То есть, на всех этих поверхностях окружаемые их гравитоны превращаются в электроны, в чём и заключается электризация проводников.
Анод, катод и электролит, в данном случае, превращаются в генератор постоянного тока, для внешней нагрузки аккумулятора.
Движение тока разряда обратное движению тока заряда. Поэтому анод и катод меняют свой электрический знак на противоположный. Анионы возвращаются на катод, а катионы на анод, начинается процесс восстановления исходных химических элементов.
Гипотеза о том, током проводимости является электронно-позитронный ток, распространяющийся в эфире вокруг проводников, объясняет также загадку работы запирающего слоя p–n перехода.
Когда на p-n переход подаётся прямой ток, означающий, что на переход подаётся электронный ток, распространяющийся вокруг проводника от плюса к минусу, то электронный поток притягивает к себе дырки из n-области, которые оказавшись в p-области, заполняются электронами, и запирающий слой исчезает.
Когда на p-n переход подаётся обратный ток, означающий, что на переход подается позитронный ток, распространяющийся вокруг проводника от минуса к плюсу, то позитронный поток притягивает к себе электроны запирающего слоя и перемещает их дальше от границы раздела слоёв. В результате чего запирающий слой p-n перехода расширяется, увеличивая его сопротивление.
Минимальный позитронный ток поддерживает необходимую ширину запирающего слоя.
Наличие электронно-позитронного тока, распространяющегося вокруг проводника с запирающим слоем p-n перехода, объясняется тем, что электронно-позитронный ток двигается вместе со своим электрическим (магнитным) полем, которое распространяется не только вокруг проводника, но и внутри его. А запирающий слой p-n перехода своим магнитным полем ограничивает распространение магнитного поля электронно-позитронного тока.
По нашей гипотезе током проводимости является электронно-позитронный ток, распространяющийся вокруг окружающем проводник эфире.
Основной величиной электрического сопротивления для протекания электронно-позитронного тока является притяжение свободных электронов проводника к позитронному потоку электронно-позитронного тока.
Причиной электрического сопротивления является тот факт, что электронно-позитронный ток распространяется в эфире со скоростью света, а скорость свободных электронов, как показывают опыты, равна трём сантиметров в секунду. И, таким образом, свободные электроны, притягиваясь к позитронному потоку, тормозят движение электронно-позитронного тока.
В сверхпроводнике при сверхнизких температурах, как было замечено в экспериментах, исчезают свободные электроны, которые "примораживаются" к атомам, что и определяет исчезновение электрического сопротивления для протекания электрон-позитронного тока.
При постоянном токе источника, в проводнике имеет место скачкообразное исчезновение электрического сопротивления вследствие одновременного "примораживания" электронов к атомам.
При переменном токе источника, электронно-позитронный ток, который распространяется со скоростью света, сообщает свободным электронам возвратно-поступательные колебания, препятствующие им «примораживаться» к атомам. Вследствие чего процесс исчезновения электрического сопротивления получает регулировку.
К 100-летниму юбилею сверхпроводимости российский ученый Федюкин Вениамин Константинович усомнился в том, что такое явление существует.
Он пишет: «исходя из общенаучных, мировоззренческих положений и практики о том, что всякому действию есть противодействие и любому движению есть сопротивление, можно утверждать, что движению и электрического тока вдоль проводника должно быть сопротивление. Поэтому так называемой «сверхпроводимости» электрического тока нет, и не может быть».
Нужно отдать должное мужеству этого настоящего учёного, который остался верен теории, и не побоялся бросить вызов большинству учёных, и даже самой практике.
Исследование Федюкина Вениамина Константиновича обогатили теорию, подведя науку к необходимости сделать открытие электронно-позитронного тока: «ток электрической энергии не есть движение электронов, переносчиками электричества является напряженное электромагнитное поле, распространяющееся не внутри, а в основном вне проводника».
Электромагнитные волны это волны, формирующиеся электронными и позитронными зарядами.
Независимо от длины волны полуволны образованы одноимёнными зарядами.
Каждый заряд окружён гравитонами, которые зарядами поляризуются.
Причём, магнитную составляющую электромагнитной волны образуют гравитоны, которые поляризуются перпендикулярно направлению распространению электромагнитной волны. А остальные гравитоны образуют электрический потенциал заряда.
То есть заряды электромагнитных волн и заряды электронно-позитронного тока это одни и те же заряды – электроны и позитроны.
Электромагнитная волна распространяется в эфире посредством передачи заряда электронов и позитронов от одних гравитонов соседним.
Таким образом, практически покоящиеся в эфире гравитоны, проходя полный цикл возбуждения (циклы электронов и циклы позитронов), передают энергию электромагнитной волны в пространстве.
Электромагнитная волна, достигая гравитонов, находящихся вокруг приемной антенны, передаёт ей свои заряды, генерируя в антенне электронно-позитронную ЭДС.
Электроны с позитронами электромагнитных волн, излучаемые Солнцем, сталкиваясь с атомами и молекулами газов атмосферы, с земной поверхностью, с различными объектами, – посредством аннигиляции рождают хаотично двигающиеся световые гравитоны-фотоны, которые, попадая в механизм зрения человека, рисуют нам наш мир.
Гипотеза о том, что током проводимости является электронно-позитронный ток, распространяющийся в окружаемом проводник эфире, вместе с гипотезой о том, что фотоэффект есть не выбивание электрона из катода, а отражение электромагнитной волны от катода, полностью переворачивает наше представление об этом процессе.
Современная электротехника осознала, что электроны могут покидать металлы только в результате термоэлектронной эмиссии. Энергии ультрафиолетого излучения для этого недостаточно.
Анионно-катионная разность электрических потенциалов аккумулятора электризует его внешнюю цепь. И позитроны, распространяющиеся в эфире вокруг проводника, и подающиеся на катод, притягивают к себе свободные электроны проводника, что создает иллюзию того, что фототок есть движение электронов. На самом же деле, фототок это упорядоченное движение позитронов, когда на аноде минус, и упорядоченное движение электронов, когда на аноде плюс.
Причём, нужно иметь в виду, что позитроны и электроны в электромагнитной волне имеют противоположные векторы их движения. Поэтому позитроны фототока движутся от плюса к минусу, а электроны, когда плюс и минус меняются местами, также движутся от плюса к минусу.
Противоположность векторов движения позитронов и электронов в электромагнитной волне объясняет странность характеристики фотоэлемента. Ведь если бы позитроны и электроны в электромагнитной волне имели бы одинаковое направление движения, то характеристики фотоэлемента имела бы вид, где левая часть графика была бы зеркальным отражением правой части графика. Вместо этого мы наблюдаем, что при повышении положительного потенциала электронная полуволна затухает до нуля, что свидетельствует о том, что положительный потенциал катода препятствует электронам достигать анода.
Таким образом, опыты по фотоэффекту доказывают, что электронные и позитронные полуволны в электромагнитной волне имеют противоположные векторы движения.
Литература
1. Максвелл Д. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. - М.:
2. Менделеев Д. И. Попытка химического понимания мирового эфира http://www.alt-tech.org/files/fizika/Popytka.pdf
3. Эйнштейн А. К электродинамике движущихся тел. http://interstellar-flight.ru/03/kedt.pdf
4. Гришаев А.А. Новый взгляд на аннигиляцию и рождение пар. http://newfiz.narod.ru/annigil.html
5. Ивченков Г. Токи смещения в металлах, диэдектриках и в вакууме http://refdb.ru/look/1835860.html
6. Федюкин В.К. Не сверхпроводимость электрического тока, а сверхнамагничиваемость материалов.http://window.edu.ru/resource/138/53138/files/Fedukin2.pdf]]
traditio.wiki
Корабль с двигателем на позитронах. Рисунок НАСА.
Институт перспективных концепций аэрокосмического агентства США (NIAC) финансирует небольшую американскую компанию Positronics Research, которая уже не первый год занимается разработкой и постройкой опытных устройств для работы с антиматерией, всевозможных магнитных ловушек, в частности.
Недавно компания представила две новые концепции космических двигателей на антиматерии, отличающиеся от ранее известных схем.
Напомним, античастицы похожи на своих обычных "родственников", но несут противоположный заряд. "антиблизнец" электрона – позитрон, заряжен положительно, а "антивариант" протона — антипротон – отрицательно.
При столкновении материи и антиматерии высвобождается огромное количество энергии в виде излучения, в соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна (E = mc2). И это значит, что долей грамма антивещества по заложенной в нём энергетике хватило бы для путешествия корабля к Марсу.
Проблем, если упрощать, всего две: хранение антиматерии на борту и рациональный способ использования её огромной энергии. Новый взгляд на эти задачи и предлагает Positronics Research.
Главная идея: эта компания считает, что топливом для кораблей будущего должны стать позитроны, а не антипротоны или какие-нибудь ядра антигелия, как предлагалось ранее.
Выбор этот обоснован так. При реакции аннигиляции материи и антиматерии рождаются гамма-лучи высокой энергии, что в случае пилотируемого аппарата влечёт за собой включение в конструкцию тяжелейшей защиты.
От таких лучей не только сложно защищаться, их и использовать-то для привода корабля – затруднительно. То есть, значительная часть энергии будет улетать прочь.
Аннигиляция позитронов рождает гамма излучение с энергией примерно в 400 раз меньшей. И это хорошо с самых разных точек зрения.
Первый вариант своего двигателя авторы назвали "Позитронный реактор" (Positron reactor).
Предполагается, что энное количество позитронов (сотые доли грамма) было бы наработано на земных установках и помещено в большое число миниатюрных магнитных капсул-ловушек. Капсулы эти по очереди, но с большой частотой, направляют в центр реактора, наполненного специальным теплообменником – матрицей.
В центре реактора ловушку выключают, позитроны взаимодействуют с её веществом и дают вспышку излучения, нагревающего матрицу. Через матрицу пропускают водород, который разогревается и с большой скоростью истекает из сопла двигателя.
Часть горячего водорода отводится для привода насоса, а холодный водород из бака, прежде чем попасть в реактор, проходит через двойные стенки сопла – для его охлаждения.
Позитронный реактор мог бы дать удельный импульс в 900 секунд, сообщают исследователи. То есть, на каждый грамм израсходованного за секунду рабочего тела (водорода) он дал бы 900 граммов тяги.
Это примерно в 2-3 раза выше, чем у химических двигателей. Что означает аналогичное уменьшение необходимого для полёта, например, к Марсу топлива, снижение общего веса корабля, а значит – снижение необходимой для его разгона силы тяги.
Заметим, ионные двигатели дают намного больший удельный импульс, но требуют мощного источника электрической энергии извне: или от чудовищно-гигантских солнечных панелей, или – от небольшой атомной электростанции на борту.
Позитронный же реактор энергетически вполне самодостаточен и технически сравнительно прост. И в этом его колоссальное преимущество перед ионниками.
К тому же, на данном принципе ничто не мешает создать мощный позитронный привод, способный вывести корабль на околоземную орбиту. А ионники на это неспособны, они хороши лишь для межпланетных перелётов.
Что до гипотетических маленьких капсул с ловушками для позитронов – такими вещами как раз и занимается сейчас компания из города Санта-Фе в штате Нью-Мексико.
Так будет выглядеть полёт корабля с "Абляционным позитронным двигателем"
Второй вариант привода назван "Абляционный позитронный двигатель" (Ablative positron engine). Капсулы с магнитными ловушками, в которых хранятся позитроны, здесь ещё покрыты слоем свинца.
Аннигилируют капсулы в широком сопле двигателя. Но зачем свинец? Он поглощает мощную гамма-радиацию от аннигиляции и переизлучает этот поток энергии в виде рентгеновских лучей.
Рентгеновские же лучи, в отличие от гамма-радиации, очень хорошо поглощаются тончайшим слоем специального покрытия сопла. Эти слои в двигателе постепенно испаряются и дают тягу.
Расчётный удельный импульс абляционного позитронного привода составляет 5 тысяч секунд.
"Самое существенное преимущество этих схем – безопасность", — говорит физик из Йельского университета (Yale University), один из лидеров компании Positronics Research, Джеральд Смит (Gerald Smith).
Данные установки не производят высокоактивных отходов, как, к примеру, атомные реакторы, что снимает вопрос об утилизации такого корабля.
В случае несчастья на старте (если по какой-то немыслимой причине отключатся все капсулы-ловушки) такой корабль не выбросит в атмосферу радиоактивных веществ. Будет лишь короткая гамма-вспышка и взрыв, вполне сравнимый по силе со взрывом обычной химической ракеты. Так что зона безопасности вокруг старта может составлять всего километр.
"По грубой оценке, чтобы произвести 10 миллиграммов позитронов, необходимых для пилотируемой марсианской миссии, нужно приблизительно $250 миллионов; с использованием технологии, которая в настоящее время развивается, — заявил мистер Смит. – Основываясь на опыте ядерной технологии, кажется разумным ожидать, что стоимость производства позитронов снизится с большим количеством исследований".
Вместе со сравнительной простотой позитронного привода эти цифры означают, что полёты на антиматерии – куда ближе к реальности, чем полагали многие ещё недавно. Не зря NIAC выделил Positronics Research средства на подробное изучение и отработку этой технологии.
Напомним, ранее американцы уже показывали эскизы ряда космических двигателей на антиматерии, однако, там применялись антипротоны, причём не столько для создания тяги непосредственно, сколько для катализа ядерных и термоядерных реакций.
Пусть удельный импульс тех "гибридов" был бы существенно выше позитронного аппарата, но зато сложность и практическая реализуемость (в обозримом будущем) – явно ниже.
Если специалисты из Positronics Research будут быстро продвигаться в данном исследовании, может оказаться, что к первым пилотируемым полётам на Марс позитронный привод дойдёт до стадии опытных образцов.
Источник: membrana.rumj12.ucoz.ru
9. Транспорт
9.1. Водородомобили
Все бензиновые и дизельные автомобили и "малый" водный транспорт, а также военная бронетехника будут работать на водороде. По мере прихода водородной энергетики на транспорт, разгорается соперничество между двумя подходами к созданию водородных
Рис. 13 - Схема Honda-FCX: под капотом – электромотор и система управления,
под передними сиденьями – топливные элементы, под задними сиденьями –
баллоны с водородом, за спинками задних сидений – батареи суперконденсаторов
(иллюстрация с сайта [world.honda.com])
автомобилей: а) [ёмкость с водородом - водородные топливные элементы (ВТЭ) -электродвигатель на колесе] - т.е. это "водородо-электро-мобили"; б) [ёмкость с водородом -двигатель внутреннего сгорания (ДВС) на водороде - остальное как в обычном автомобиле] - т.е. это как бы "чистые" водородомобили (без электродвигателя на колесе). Так, ВТЭ особенно активно продвигает Honda и DaimlerChrysler, а ставку на ДВС, сжигающие водород, делают BMW и Mazda. Ford работает в обоих направлениях. Компания Ford объявила, что первой в мире начнёт (с 2007 г.) серийные поставки коммерческим потребителям пригородных автобусов E-450, оснащённых водородными ДВС (V-образный десятицилиндровый мотор с рабочим объёмом 6,8 литра, 235 л.с.). Фирма "Honda" начала мелкосерийный выпуск электромобиля "FCX" на водородных топливных элементах "Honda FC Stack" с длиной пробега без заправки до 500 км (рис. 13). В США в 2004 г. уже открыты первые несколько десятков "водородных заправок".
Рис. 14 - "Водородомобиль" марки "h3R" концерна BMW
Концерн "BMW" создал опытные модели водородомобилей - городскую "745Н" и спортивную "h3R" (макс. скорость до 300 км/час) - см. рис. 14, в двигателе которых "напрямую" сжигается водородное топливо, причем жидкий водород хранится в "криогенном баке" - в таком варианте его достаточно для пробега без дозаправки более 500 км.
Однако в последние годы эксперты приходят к выводу, что для "водородомобилей" традиционный ДВС - не самый лучший вариант и более подходит ""двигатель Стирлинга" (рис. 15). Двигатель Стирлинга - двигатель внешнего сгорания. Внешний источник тепла нагревает газ в правой части теплообменного цилиндра. Газ разширяется и через трубку оказывает давление на рабочий поршень. Поршень опускается, толкает шатун и поворачиает маховик.
Рис 15 - Схема двигателя Стирлинга
При этом одновременно вправо двигатется вытеснительный поршень. Он вытесняет газ из нагревающейся части теплообменного цилиндра в его холодную часть, которая имеет охлаждающие рёбра. Теплообменный поршень заполнен теплоизолирующим материалом. Газ остывает, создавая обратное усилие на рабочий поршень, поршень поднимается вверх и цикл повторяется с начала. Двигатель Стирлинга имеет меньше подвижных частей, нежели обычные двигатели и не имеет никаких клапанов, кулачков, топливных инжекторов или искровых систем зажигания. Поэтому он тише обычных двигателей. Двигатели Стирлинга также требуют минимального обслуживания, а его выхлопы незначительны. Эффективность подобных машин потенциально больше аналогичных установок внутреннего сгорания или газовых турбин. В лучших зарубежных образцах двигателей Стирлинга удельная масса составляет 1,2‑3 кг/кВт, а эффективный КПД до 45%.
Впрочем, до 2010-2015 гг. будут популярны также и автомобили-"гибриды" (рис. 16), где сочетаются двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и мощный электроаккумулятор. Например, пятиместный "гибрид" "Toyota Prius II" имеет расход бензина в городе 2,8 литра на 100 километров. Рабочий объём его 4-х-цилиндрового ДВС - 1,5 литра, мощность - 76 лошадиных сил. Имеется также электродвигатель на постоянных магнитах, синхронный, мощностью 67 "лошадей". Зарядка аккумуляторных батарей идёт сразу с двух сторон — от ДВС и от колёс (при торможении). Изюминка машины — делитель мощности (планетарная трансмиссия). Общий кпд "Prius II" - 37%. Однако прогресс в этой отрасли стремителен: американская компания "AFS Trinity Power Corporation" уже разработала "гибридный" автомобиль (и налаживает его выпуск), расход топлива у которого будет составлять примерно один литр на сто километров!
9.2. Хранение водорода
Водород в автомобиле можно хранить тремя принципиальными способами: в сжатом виде (в облегченных сверхпрочных углепластиковых баллонах - до 350 атм), в сжиженном виде (в теплоизолированных криогенных ёмкостях) или в "связанном" виде, прежде всего, в виде металл-гидридов. Так, учёные из Danmarks Tekniske Universitet (DTU) изобрели "водородные таблетки", которые имеют такую же плотность "упаковки энергии", как у бака с бензином, но еще и абсолютную пожарную безопасность, плюс дешевизну. Состоят эти таблетки из аммиака, затем используется катализатор, который аммиак разлагает, освобождая водород. Когда "таблетка" пустеет, нужно просто накачать в неё новую порцию аммиака. Но
создан уже и 5-й способ - полимерный водородный аккумулятор. Однако большинство экспертов склоняется к "криогенному" варианту хранения (как на заправках, так и на борту автомобиля) сжиженного водорода.
Рис. 16 - Схема "Toyota Prius II"
На авиалайнерах также со временем заменят керосиновые двигатели на водородно-кислородные (один такой двигатель - "scramjet" - уже разработан).
Важно, что выхлопы любых водородных двигателей являются экологически чистыми и содержат только водяной пар. (Однако следует помнить, что при сжигании 1 кг водорода из атмосферы "изымается" 8 кг кислорода, а пары воды, т.е. выхлопы, также дают парниковый эффект - так что и здесь нет полной "экологической победы").
В ЦЕЛОМ необходимо подчеркнуть, что водородная энергетика - это не просто очередная "передовая технология" - это гораздо больше: речь идёт о новом технологическом укладе всей мировой экономики.
9.3. Электромобили
Но также будут весьма популярны "городские" электромобили - небольшие трех-четырехколёсные фургоны для внутригородских перевозок, работающих и без ДВС, и без водорода. Так, британская компания "Modec" начала серийный выпуск одноименного грузового электромобиля-фургона (рис. 17), по основным параметрам практически не уступающего автомобилям с ДВС. Грузовик оснащён электромотором мощностью 102 лошадиные силы и с максимальным крутящим моментом равным 300 ньютон-метров. Его никелевые батареи выдерживают тысячу полных циклов заряда-разряда и обеспечивают фургону дальность хода в 180 км. Этого вполне хватает на один-два дня работы в городе. Зарядка батареи осуществляется за ночь. Грузоподъёмность машины составляет 2 тонны, а максимальная скорость - 80 км/час. Почти полное отсутствие движущихся частей (кроме ротора, приводных валов и колёс) означает высокую надёжность автомобиля. Поэтому межсервисный интервал равен 32 тысячи километров, а гарантия даётся на 160 тысяч километров (т.е. на 3 года).
Огромный прогресс имеет место в деле разработки аккумуляторов. Так, компания "Toshiba" разработала на основе нанотехнологий новый литий-ионный аккумулятор, которая заряжается на 80% емкости всего за 1 минуту – это как минимум в 60 раз быстрее, чем у современных аккумуляторов. Аккумуляторы будут предназначены для использования в автомобилях и промышленных устройствах, включая гибридные транспортные средства. Новые батареи будут иметь большой ресурс, теряя 1% емкости только за 1000 циклов заряда-разряда. Также они смогут полноценно работать на морозе при –40 градусах по Цельсию. Новинка будет запущена в серийное производство в 2006 году. Компания "Peugeot Citroen" уже создала водородную аккумуляторную "супербатарею" мощностью 80 кВт, которая к тому же имеет огромный ресурс.
Рис. 17 - Грузовой электромобиль-фургон "Modec"
Рис. 18 - Городской миниэлектромобиль (Германия)
Российско-британской фирмы "Ultra Motors" начинает серийный выпуск колеса, совмещённого с электролвигателем. "Мотор-колесо" Шкондина (рис. 19) является крупным достижением в области электромобилестроения. Мотор-колесо состоит из стационарного постоянного магнита, прикрепленного к раме и окруженного тремя парами электромагнитов. Эти магниты находятся во вращающемся плоском диске, закрепленном на колесе. Оно обеспечивает исключительную простоту конструкции электромопедов и электромобилей, отсутствие потерь мощности (нет щеток!), бесшумность и экологичность. С одним мотор-колесом мощность 300 Вт мопед без помощи педалей разгоняется до 25-30 км/ч и может "тянуть" до 200 кг груза. При торможении или скатывании с горки электронное управление переключает мотор в режим генерации, позволяя вырабатывать до 180 Вт энергии. Пробег на одной зарядке с относительно "слабой" батареей емкостью 20 А-час (напряжение 24 В) достигает 35-40 километров.
Рис. 19 - "Мотор-колесо" Шкондина
9.4. Пневмокары
Француз Ги Негрэ, который на протяжении нескольких лет развивал свою оригинальную концепцию автомобиля на сжатом воздухе, похоже, получил хороший шанс на серийное производство своей "самобеглой повозки" с нулевым выхлопом. Компания Негрэ - Motor Development International (MDI) подписала соглашение о сотрудничестве с индийским автостроительным гигантом Tata. Индийская компания намерена применить наработки француза в своей продукции - возможно, поставив на поток городской микроавтомобиль MiniCAT, созданный MDI. При длине 2,65 метра машина имеет ширину 1,62 метра, и в её салоне размещаются три человека в один ряд (крайние сиденья чуть позади среднего, водительского). Весит MiniCAT всего 750 килограммов. Его максимальная скорость - 110 километров в час. Чтобы заполнить его углепластиковый баллон, нужно сжать 90 кубометров воздуха до 300 атмосфер. Причём заправлять баллон можно как на компрессорной станции (на что уйдёт 3 минуты), так и от бытовой розетки. В этом случае воздух сжимает миникомпрессор на борту авто, на что уходит 4 часа. Этого запаса хватает лёгкой машине на 200-300 километров хода по шоссе или 150 километров в городе.
Из-за отсутствия сгорания в моторе замена масла ему требуется лишь каждые 50 тысяч километров. Машина оснащена электронной системой доступа с бесконтактной карточкой и кондиционером, который работает на даровом холоде выбрасываемого из двигателя воздуха.
Рис. 19а - Пневмокар
9.4. Двигатель на "антиматерии"
Но и это ещё не предел человеческой мысли! Мировая наука всё более и более приближается к реальному двигателю "на антиматерии". Напомню, что при столкновении материи и антиматерии высвобождается (по А. Эйнштейну) гигантское количество энергии. Используя такой двигатель и всего лишь несколько миллиграмм антивещества, пилотируемый корабль мог бы, например, достичь Марса за 60 дней, вместо примерно полугода, если использовать традиционное "химическое" ракетное топливо (т.е. сотни тонн гептила и др.), или если использовать разрабатываемые ныне ионные двигатели, питаемые солнечными батареями, величиной с футбольное поле (или небольшой атомной электростанцией на борту). Институт перспективных концепций аэрокосмического агентства США (NIAC) разработал и испытал "Позитронный реактор" (рис. 20), топливом там служат позитроны:
е- (электрон) + е+ (позитрон) = f (фотон) + (E = mc2).
Рис. 20 - Схема ракетного двигателя типа "Позитронный реактор"
(иллюстрация с сайта [Positronics Research])
Предполагается, что несколько десятков миллиграмма "позитронного топлива" будет наработано на земных установках и помещено в большое число миниатюрных магнитных капсул-ловушек. Капсулы эти по очереди, но с большой частотой, направляются в реактор-матрицу. В центре реактора ловушку "открывают", позитроны аннигилируют и дают вспышку излучения, нагревающего теплообменник реактора. Через реактор пропускают водород, который разогревается и с большой скоростью истекает из сопла двигателя. Такой "звездолёт" будет в десятки раз легче нынешних, а "позитронный двигатель" будет исключительно надёжен, т.к. почти не имеет вращающихся и перемещающихся деталей. По грубой оценке, чтобы произвести 10 миллиграммов позитронов, необходимых для пилотируемой марсианской миссии, нужно приблизительно $250 миллионов.
mikrasna.narod.ru
 Впервые идею создания двигателя на антиматерии подал немецкий конструктор Ойген Зенгер
| Как известно, антиматерия состоит из частиц, которые отличаются от своих обычных «родственников» противоположным зарядом. Так «антипод» электрона – позитрон — во всем похож на него, но имеет положительный заряд, а антипротон, напротив, заряжен отрицательно. При столкновении две противоположные частицы аннигилируют, выделяя высокоэнергетические гамма-кванты. Другими словами, встреча материи и антиматерии приводит к полному преобразованию их массы в энергию, в полном соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна (E = mc2). Этот делает антиматерию самым эффективным видом топлива: в нескольких миллиграммах подобного вещества содержится энергии достаточно для того, чтобы слетать на Марс и обратно. Идею двигателя на антиматерии впервые выдвинул немецкий физик Ойген Зенгер (Eugen Sänger) в 1953 г. Этот исследователь, долгое время работавший на нацистскую Германию, оставил после себя массу интереснейших разработок. В двигателе Зенгера гамма-лучи, получающие в результате аннигиляции антивещества и обыкновенной материи, должны были отражаться от специального зеркала, толкая корабль в нужном направлении. Правда, как в те времена, так и сегодня создать подобные зеркала не представляется возможным: пока что не существует материалов, способных эффективно отражать гамма-излучение – оно пронизывает насквозь любой экран. Тем не менее, двигатель на антиматерии возможен, и его разработкой сегодня занимаются самые разнообразные научные организации. К их числу принадлежит компания Positronics Research, которую финансирует Институт передовых концепций (NIAC) NASA. Специалисты этой компании считают, что топливом для двигателей должны стать не антипротоны, как неоднократно предлагалось ранее, а позитроны – «анти-электроны». При аннигиляции антипротонов выделяются гамма-кванты более высоких энергий, однако использовать их для движения корабля оказывается весьма затруднительно. Они представляют большую опасность для экипажа и требуют тяжелых систем защиты. Аннигиляция позитронов рождает гамма-излучение с энергией примерно в 400 раз меньшей, позволяя и облегчить корабль, и упростить конструкцию самой двигательной установки. В Positronics Research предложены три варианта компоновки двигателя. Первый вариант предполагает использование камеры сгорания с тугоплавкой вольфрамовой матрицей, выполняющей роль теплообменника. С высокой частотой в камеру впрыскиваются небольшие порции позитронов, до поры до времени хранившихся в специальных магнитных ловушках. Сталкиваясь с электронами, они аннигилируют, нагревая вольфрамовую матрицу. Параллельно в камеру подается рабочее тело, например водород. Вступая в контакт с теплообменником, он раскаляется и вылетает наружу через сопла – так же, как это в обычных реактивных двигателях. К преимуществам данной конструкции следует отнести ее простоту и технологичность. Вместе с тем, конечная эффективность установки будет существенно ниже теоретического предела, поскольку скорость вылетающих из сопла газов ограничена температурой плавления вольфрама. Второй вариант предусматривает непосредственный нагрев рабочего тела гамма-лучами, без использования теплообменника. Это решение позволяет обойти температурное ограничение, свойственное конструкции с вольфрамовой матрицей. Обратной стороной медали являются возможные проблемы с перегревом самой камеры: ее стенки могут просто прогореть. Наконец, существует и третий подход, основанный на феномене абляции — уноса частиц с поверхности твердого тела обтекающим его потоком горячих газов. Правда, в данном случае речь идет не о газах, а о гамма-лучах, которые будут бомбардировать специальную пластину, выбивая из нее частицы вещества. Таким образом, в роли рабочего тела выступит твердый экран, постепенно истончающийся в процессе полета. Эта концепция также не лишена недостатков: половина гамма-фотонов пролетит мимо экрана, а значит, КПД подобной установки ограничен 50%. Ученым еще предстоит решить массу проблем, связанных с получением и хранением антиматерии, однако специалисты Positronics Research отмечают, что и в этой области последнее время заметен существенный прогресс. По их оценкам, первый полет к Марсу на позитронном приводе может состояться уже в 2030 г. |
30.ucoz.ru
Массовое «производство» позитронов планируется наладить на строящейся установке Международного линейного ускорителя (ILC), хотя проблема хранения этих высокоэнергетических частиц до сих пор остается технически нереализуемой
Концепция пилотируемой марсианской миссии с двигателем на позитронах
Примерно так может выглядеть полет корабля с двигателем, основанном на абляции антиматерией частиц твердой пластины
