Инженер NASA смоделировал двигатель, который нарушает законы физики (но это не точно) / Хабр

Leonid_R

16 окт 2019 в 16:34

Время на прочтение
2 мин

Количество просмотров

24K

Научно-популярное Космонавтика Физика

_{Источник: Wikimedia}

Инженер Центра космических полетов имени Маршалла NASA Дэвид Бёрнс предложил концепцию нового двигателя, который не использует реактивную тягу и, в теории, нарушает закон сохранения импульса. Проект опубликован на сервере NASA для технических отчетов.

В общих чертах проект Бёрнса представляет собой цилиндр с сильным магнитным полем, внутри которого движется кольцо ионов. В одной части цилиндра ускоритель должен разгонять ионы до околосветовой скорости, а в другой — замедлять. При этом ионы ударяются о стенки цилиндра. В классической физике такие удары не приводили бы к росту импульса, однако Бернс обращается к Специальной теории относительности: из-за близости к скорости света масса ионов будет возрастать. В итоге, импульс при ударе с одной стороны будет значительно сильнее и система будет в целом ускоряться.

Бернс предложил модель двигателя с магнитным полем силой 13Т и ускорителем на 160 МВт. По его плану, затраченную энергию можно будет восполнять при замедлении ионов.

Мартин Таймар из Технического университета Дрездена критически оценил идею «невозможного» двигателя:

«Бернс работал над своим дизайном в частном порядке, без какой-либо поддержки со стороны НАСА, и он признает, что его концепция в целом неэффективна. Тем не менее, он предположил, что есть потенциал, чтобы сохранить большую часть энергии, которую ускоритель теряет при нагревании и излучении».

Таймар упомянул, что проект Бернса может столкнуться с проблемами, которые возникали у другого «невозможного» двигателя EmDrive. EmDrive — установка из магнетрона и резонатора, в котором тяга создается благодаря стоячей волне электромагнитных колебаний. Разработки EmDrive ведутся с 1999 года, однако эксперименты до сих пор не дали подтверждения работоспособности двигателя.

«Насколько мне известно, все инерционные двигательные установки никогда не работали в среде без трения… Эта машина использует СТО, в отличие от других, что усложняет картину, но к сожалению, на каждое действие есть противодействие», — уточняет Таймар.

Теги:

• физика
• двигатели
• теория относительности

Хабы:

• Научно-популярное
• Космонавтика
• Физика

Всего голосов 54: ↑31 и ↓23 +8

Комментарии
59

Леонид Ромащенко
@Leonid_R

Пользователь

Комментарии
Комментарии 59

Информационный сайт А. М. Белова Заправляем ракету пылью и песком.

Инерционные реактивные двигатели на пыле и песке доставят к дальним планетам и защитят Землю от астероидов и комет. Импульсный инерционный реактивный двигатель на песке и пыли с Луны. Доставка грузов без ракет. Перемещение и отклонение астероидов и комет в космосе.

Информационный сайт А. М. Белова Заправляем ракету пылью и песком. Инерционные реактивные двигатели на пыле и песке доставят к дальним планетам и защитят Землю от астероидов и комет. Импульсный инерционный реактивный двигатель на песке и пыли с Луны. Доставка грузов без ракет. Перемещение и отклонение астероидов и комет в космосе.

| О проекте | Главная | Оставить сообщение | Адрес для связи: [email protected] |

           
Использовать астероиды, кометы, малые планеты для пополнения реактивной расходной массы космических аппаратов предлагали уже давно. Ведь использовать материалы с этих космических тел очень заманчиво, так как вывод их в космос намного выгоднее по энергозатратам и экономически, чем доставлять их в космос с Земли.

           
Однако материалы, из которых сложены малые космические тела, не могут использоваться в качестве топлива для химических реактивных двигателей. Электрические и магнитные их свойства тоже очень плохие, что не позволяет использовать их в электромагнитных реактивных двигателях. Поэтому поскольку современный уровень развития техники не позволяет создать термоядерные, аннигиляционные и прочие возможные космические двигатели будущего, то остается лишь попытаться использовать механический двигатель. И первое предложение по чисто механическому ускорению каменных материалов, добытых непосредственно на астероиде, конечно, было самым очевидным – это установка непосредственно на астероиде некоего подобия пращи (см. анимацию на Рис. 1). Ведь праща была простейшим приспособлением для метания камней, известным всем народам с глубокой древности.

           
Эта конструкция имела следующие основные недостатки:

           
1. Несбалансированность своих вращающихся частей, что приводило с одной стороны к значительным потерям на трение, а с другой стороны ограничивало максимальную скорость вращения пращи.

           
2. Организация добычи каменных блоков с определенными геометрическими и массовыми параметрами.

           
3. Сложность процедуры заряжания пращи каменными блоками.

           
4. Необходимость иметь сравнительно мощный источник энергии.

           
5. Большие масса и габариты, как самой пращи, так и механизмов, обеспечивающих ее функционирование.

           
Конечно, самым существенным недостатком является низкая скорость вращения пращи, так как низкая скорость ее вращения не позволит придать большую скорость отбрасывания каменным блокам (расходной реактивной массе). А это в свою очередь приведет в конечном итоге, к потере всех преимуществ от добычи расходной реактивной массы на малых космических телах.

           
В статье: Кинетическое оружие на основе инерционного реактивного двигателя http://stob2.narod.ru/4i.htm был описан ряд инерционных реактивных двигателей лишенных большинства недостатков классической пращи и теоретически способных придавать отбрасываемым расходным реактивным массам необходимую скорость. Но описанные в этой статье схемы инерционных реактивных двигателей все же предполагают использование отбрасываемых грузов сравнительно сложных, как по своей конструкции, так и в изготовлении. Организация производства таких грузов из материалов малых космических тел непосредственно на космических аппаратах в настоящее время маловероятна.

           
Однако, если исходить из того, что двигатель использующий материалы малых космических тел не будет предназначен для вывода объектов на орбиту искусственного спутника, а будет использоваться для ускорения и маневрирования аппаратов уже находящихся в космосе, то можно будет пойти на существенное ограничение тяги и импульсный характер работы такого двигателя. В этом случае в качестве отбрасываемых реактивных масс можно будет использовать уже не массивные каменные блоки со строго определенной геометрией, а мелкий песок или практически пыль. Источником такого песка может послужить буровой шлам, образующийся при разбуривании астероида или, так называемая, лунная пыль, доставляемая в космос с поверхности Луны (см. статью: Зачем возвращаются к освоению Луны? Или военные нашли идеальное место для космического базирования кинетического оружия. http://stob2.narod.ru/21s.htm ).

           
Тогда и схема инерционного реактивного двигателя будет существенно отличатся, от приведенных в статье: Кинетическое оружие на основе инерционного реактивного двигателя http://stob2.narod.ru/4i.htm. Упрощенно она может выглядеть примерно, так как показано в анимации на Рис. 2.

           
Работает этот двигатель следующим образом. Из питателя (на Рис. 2 показан в виде прямоугольника коричнево-красного цвета) песчинка выталкивается в зазор между двумя встречно-вращающимися маховиками (на Рис. 2 показаны в виде двух кругов серого цвета). Сцепляется с поверхностями маховиков и за время прохождения зазора между маховиками приобретает скорость равную линейной скорости вращения маховиков и выбрасывается в космическое пространство с приобретенной скоростью. При этом двигатель получает импульс, направленный в противоположную сторону от направления полета песчинки.

           
В процессе выбрасывания из двигателя песка скорость вращения маховиков будет постепенно замедляться. Поэтому песок из предлагаемого двигателя целесообразно выбрасывать небольшими порциями, периодически восстанавливая максимально возможную скорость вращения маховиков или, говоря иначе восстанавливая накопленную в них кинетическую энергию.

           
Восстанавливать кинетическую энергию маховиков можно сравнительно длительное время, используя для раскручивания маховиков маломощные электромоторы, питаемые от маломощных солнечных батарей.

           
Учитывая, что масса отдельных песчинок очень мала, можно практически создать двигатель с массой маховиков превышающих массу песчинки в десятки тысяч раз и при этом с вполне приемлемыми массово-габаритными параметрами всего двигателя в целом.

           
Предлагаемый двигатель можно устанавливать непосредственно на астероиде, траекторию движения которого необходимо изменить. Но это можно делать лишь на астероидах на изменение траектории движения, которых имеется значительное время (до нескольких лет). К тому же бурение астероида с целью получения бурового шлама сама по себе весьма непростая задача, требующая больших энергозатрат.

           
Поэтому более простым и надежным было бы все же организовать добычу и выделение при помощи центрифуг нужной фракции песка на Луне. С последующим выводом его без помощи ракет на лунную орбиту. О чем уже было написано в статье: Зачем возвращаются к освоению Луны? Или военные нашли идеальное место для космического базирования кинетического оружия. http://stob2.narod.ru/21s.htm ). Ради решения этой задачи на Луне можно построить космический лифт. Причем в отличие от Земли на Луне технически возможно строительство классического космического лифта.

           
Затем с лунной орбиты уже при помощи предлагаемого двигателя песок можно транспортировать в точки ожидания, где постепенно можно будет накапливать весьма значительные массы песка. Используя его в дальнейшем, в качестве расходной реактивной массы при осуществлении полетов к Марсу и другим дальним космическим телам либо направляя его при помощи предлагаемого двигателя к приближающимся астероидам с целью изменения их траектории движения при столкновении. Если массы песка будут значительными, то можно будет отклонять непосредственно при подлете к Земле даже большие астероиды, воздействие на которые в настоящее время считается невозможным. Если астероид не удастся совсем отклонить от Земли, то можно рассчитывать хотя бы на организацию его падения в безлюдном месте Земли или в худшем случае попытаться заменить место его падения в окрестностях Москвы на место расположенное, где ни будь в Америке, например.

           
Описанная выше транспортная система, вероятно, сможет обеспечить экономичность полетов к дальним планетам и перехвата астероидов, но сократить затраты времени на выполнение этих операций точно не сможет. К сожалению, не во всех случаях следует рассчитывать на достаточное время для срабатывания транспортной системы. Например, приближающийся к Земле астероид может быть обнаружен слишком поздно, или если необходима срочная доставка груза на Марс, или, наконец, если транспортная система используется в качестве компонента кинетического оружия для обстрела отдельных территорий на Земле. Во всех этих случаях необходимо иметь транспортную систему с более высоким быстродействием.

           
Решить эту проблему можно было бы за счет применения химических жидкостных или твердотоплевных реактивных двигателей, но в таких двигателях в принципе невозможно использовать, добытые на астероидах или Луне материалы. Поэтому конструкцию классического химического реактивного двигателя необходимо изменить. На Рис. 3 показана схема и принцип работы такого измененного реактивного двигателя в разрезе.

           
На Рис. 3 синим цветом, показана рабочая камера реактивного двигателя, серым цветом – взрывной заряд и коричневым цветом – песок. В качестве взрывного заряда может использоваться жидкое или твердое взрывчатое вещество, а в целях получения запредельно высоких характеристик транспортной системы, и ядерный заряд.

           
Подрыв взрывного заряда в рабочей камере реактивного двигателя приводит к почти мгновенному выбросу песка из рабочей камеры с высокой скоростью. В результате чего камера реактивного двигателя вместе с полезной нагрузкой (на Рис. 3 не показана) начинает двигаться в сторону противоположную направлению движения песка.

           
Использовать в космических реактивных двигателях различные взрывные заряды, в том числе и ядерные заряды, предлагалось еще в прошлом веке. По ряду причин они не нашли широкого практического применения. Однако эффективность таких реактивных двигателей существенно возрастает при использовании в них в качестве реактивной расходной массы материалов добываемых на Луне или малых космических телах.

           
Если сам двигатель можно сделать сравнительно недорогим, то вся инфраструктура по обеспечению его работы, конечно, дешевой не получится. Зато именно тот, кто потратится, и будет определять, до момента создания более прогрессивных двигателей, кто, когда и зачем будет летать к дальним планетам, а главное определять какую часть населения Земли спасать в случае, если всю Землю защитить не удастся. Один раз нам уже повезло. Тунгусский метеорит упал в почти безлюдном районе тайги. А ведь он мог упасть и в европейской части России. Сейчас мы уже можем позаботиться о везении и при новых визитах подобных гостей.

           
Читайте так же статью: Инерционная транспортная система на основе канатного маховика для доставки грузов в космос без ракет (короткий космический лифт) http://stob2. narod.ru/5i.htm

                                                                                                           
январь 2012 года

IVO Ltd. впервые представляет двигатель — чисто электрический двигатель для спутников — SatNews

12 апреля 2022 г.

ООО «ИВО» . представила свой IVO Quantum Drive , первый чисто электрический двигатель для спутников, который не использует топливо и обеспечивает непревзойденную эффективность, масштабируемость и возможности для космической отрасли.

Построенный на основе квантованной инерции, IVO Quantum Drive — это первая в мире коммерчески жизнеспособная и доступная чисто электрическая двигательная технология, подтвержденная испытаниями в тепловом вакууме.

IVO Ltd. сотрудничала с E-Labs из Фредериксбурга, Вирджиния, чтобы проверить работу двигателя в суровых условиях, которые он увидит в космосе. Вакуумная камера также служила для проверки тяги, развиваемой квантованной инерцией. IVO Quantum Drive достиг 45 мН тяги, потребляя всего один ватт и не расходуя топлива. Это было сделано при 9×10-6 торр с температурными циклами в диапазоне от -100°С до 100°С. Подруливающее устройство работало, как и ожидалось, без каких-либо изменений в производительности.

Благодаря тому, что он использует только электричество и не использует топливо, Quantum Drive IVO имеет нулевые выбросы и является автономным. Это дает ему уникальную способность быть внутри самого космического корабля. Модульная конструкция квантового привода IVO позволяет масштабировать его по нескольким осям для удовлетворения потребностей каждого отдельного космического корабля независимо от требований к тяге.

“ Преимущества технологии чисто электрической тяги будут ощущаться во всей космической отрасли. Квантовый двигатель IVO позволяет измерять срок службы космического корабля не несколькими годами, а десятилетиями9. 0009 », — сказал Даниэль Телехей , главный операционный директор IVO Ltd. « Мы особенно рады возможностям этой технологии, которые обеспечивает резкое снижение энергопотребления», — добавил Телехи. «В конечном счете, модульность IVO Quantum Drive позволяет разрабатывать гораздо более совершенные космические корабли, которые будут невероятно эффективными, легкими, маневренными, независимыми от топлива и, что наиболее важно, экономичными ».

В 2021 году генеральный директор и изобретатель квантового привода IVO, 9 лет.0008 Ричард Мэнселл обнаружил, что чисто электрическая тяга может использоваться для космических кораблей благодаря сочетанию математических данных и эмпирических данных испытаний. «Квантовая инерция обсуждалась как теория в течение нескольких лет, поэтому мы подошли к проблеме с нетеоретической линзой », — сказал он. « Теперь мы можем сказать, что основные принципы квантовой инерции верны в данных испытаний, и они по-прежнему согласуются с квантовой, инерциальной и гравитационной физикой . »

» Резкое снижение энергопотребления этого двигателя приведет к уменьшению потребности космического корабля в солнечной энергии. Это позволит уменьшить форм-фактор, а также уменьшить вес, что увеличит количество космических аппаратов на данной ракете-носителе. Разработка корабля уже очень дорогая, поэтому возможность сэкономить как на стоимости разработки, так и на стоимости запуска хорошо послужит космической отрасли9.0009 », — сказал Пол Сежас, менеджер по технологической интеграции, IVO Ltd.

IVO Ltd. собирается начать программы разработки для клиентов, начиная со второго квартала 2022 года. , Спутники С тегами: Рекомендуемые

Межпланетный космический транспорт с использованием инерционной термоядерной двигательной установки (Конференция)

Межпланетный космический транспорт с использованием инерционной термоядерной двигательной установки (Конференция) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другие сопутствующие исследования

В этой статье мы показываем, как большие преимущества, которые предлагает ICF для межпланетного движения, могут быть реализованы с помощью концепции космического корабля VISTA. Ожидается, что производительность VISTA превзойдет производительность других реалистичных технологий для миссий на Марс, если прирост энергии, достижимый для целей ICF, превысит несколько сотен. Основываясь на хороших характеристиках, ожидаемых от Национального предприятия по воспламенению США (NIF), требования к VISTA должны быть в пределах возможного, если можно будет разработать творческие концепции целей, такие как быстродействующий воспламенитель. Мы также указываем, что 6000-тонный VISTA может посетить любую планету в Солнечной системе и вернуться на Землю примерно через 7 лет или меньше без каких-либо значительных физиологических опасностей для астронавтов. В концепции VISTA предусмотрены такие кратковременные миссии, особенно на Марс, что опасность от космического излучения и невесомости может быть снижена до незначительного уровня. Поэтому VISTA представляет собой значительный шаг вперед для концепций космического движения.

Авторов:

Орт, CD

Дата публикации:

1998-04-20

Исследовательская организация:

Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. (LLNL), Ливермор, Калифорния (США)

Организация-спонсор:

Министерство сельского хозяйства США, Вашингтон, округ Колумбия (США)

Идентификатор ОСТИ:

324289

Номер(а) отчета:

UCRL-JC-129237; КОНФ-980659-
ПО: DE98058340; БР: DP0210000; CNN: W-7405-Eng-48; РНН: 99:003662

Номер контракта с Министерством энергетики:  

W-7405-ENG-48

Тип ресурса:

Конференция

Отношение ресурсов:

Конференция: 9. международная конференция по новым ядерно-энергетическим системам (ICENES `98), Тель-Авив (Израиль), 28 июня — 2 июля 1998 г. ; Другая информация: PBD: 20 апреля 1998 г.

.

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

70 ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И СТРОЕНИЕ; ИНЕРЦИОННОЕ УДЕРЖАНИЕ; КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ; ДВИГАТЕЛИ

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс


Орт, CD. Межпланетный космический транспорт с использованием инерционного термоядерного двигателя . США: Н. П., 1998.
Веб.

Копировать в буфер обмена


Орт, CD Межпланетный космический транспорт с использованием инерционного термоядерного двигателя . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена


Орт, CD, 1998.
«Межпланетный космический транспорт с использованием инерционного термоядерного двигателя». Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/324289.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_324289,
title = {Межпланетный космический транспорт с использованием инерционного термоядерного двигателя},
автор = {Орт, CD},
abstractNote = {В этой статье мы показываем, как большие преимущества, которые ICF предлагает для межпланетного движения, могут быть реализованы с помощью концепции космического корабля VISTA. Ожидается, что производительность VISTA превзойдет производительность других реалистичных технологий для миссий на Марс, если прирост энергии, достижимый для целей ICF, превысит несколько сотен. Основываясь на хороших характеристиках, ожидаемых от Национального предприятия по воспламенению США (NIF), требования к VISTA должны быть в пределах возможного, если можно будет разработать творческие концепции целей, такие как быстродействующий воспламенитель. Мы также указываем, что 6000-тонный VISTA может посетить любую планету в Солнечной системе и вернуться на Землю примерно через 7 лет или меньше без каких-либо значительных физиологических опасностей для астронавтов. В концепции VISTA предусмотрены такие кратковременные миссии, особенно на Марс, что опасность от космического излучения и невесомости может быть снижена до незначительного уровня. Таким образом, VISTA представляет собой значительный шаг вперед для концепций космического движения.},
дои = {},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/324289},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1998},
месяц = ​​{4}
}


Копировать в буфер обмена

Просмотр конференции (0,90 МБ)

Дополнительную информацию о получении полнотекстового документа см.