NASA подтверждает работоспособность «невозможного» волнового двигателя, не использующего реактивную массу — EmDrive / Хабр

Дисклеймер: данная статья написана неспециалистом в данной области. Коррективровки, замечания и развёрнутые комментарии всячески приветствуются.

Суть новости

30 июля на 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference — пятидесятой совместной конференции Американского Института Аэронавтики и Астронавтики, Американского Сообщества Инженеров-Механиков, Сообщества Автомобильных Инженеров и Американского Сообщества Инженерного Образования, посвященной двигательным системам, если кому интересно значение сокращений, представители лаборатории NASA предоставили отчёт, согласно которому EmDrive, двигатель, создающий тягу без выброса реактивной массы, работает.

Принцип работы

Очевидно, читатель, следуя примеру мирового научного сообщества, скептически выгибает бровь относительно предыдущей фразы. Потому тут же приведу описание принципа работы двигателя, представленное на сайте компании-изобретателя.

В самом общем виде устройство состоит из магнетрона и отражательной камеры специфической формы, создающей резонанс электромагнитной волны.

Принцип действия основывается на эффекте давления электромагнитного излучения: микроволновое излучение оказывает давление на отражатель. Благодаря форме отражательной камеры давление на большей стороне оказывается выше, чем на меньшей. Возникает логичное возражение, что, согласно ньютонианским законам, такое давление в закрытой системе приведёт лишь к нагрузке на материал камеры. Однако, по утверждению создателей, в данном случае необходимо применение Специальной Теории Относительности, согласно которой, из-за околосветовой скорости движения волны, отражательная камера и волна должны рассматриваться в разных системах отсчёта и, следовательно, комбинация отражатель+волна становятся открытой системой и создаёт тягу без использования реактивного выброса. Сила волны дополнительно увеличивается благодаря создаваемому резонансу. Интересующиеся конкретными формулами могут посмотреть их в приведённом выше источнике.

История

Первый экспериментальный образец: медного цвета отражательная камера, магнетрон и много водного охлаждения.

Первые новости о таком двигателе появились в 2000 году, когда британец Roger J. Shawyer основал компанию Satellite Propulsion Research Ltd, занятую разработкой этого устройства. Несмотря на то, что рабочий прототип был изготовлен ещё в 2003 году (устройство создавало тягу в едва заметные, но достаточные для доказательства работоспособности концепции 16 mN), полноценные независимые исследования были начаты только в 2008 году — тогда китайская команда учёных провела теоретические расчёты и согласилась, что теория жизнеспособна. В 2010 году та же команда опубликовала работу, где вывела формулу расчёта тяги такого двигателя, а так же заявила, что в экспериментах была получена тяга в 720 mN (72 грамма). Однако, и их работа была встречена с большим скептицизмом.

Наконец, учёный из США, Guido Fetta, построил свою версию «безтопливного» двигателя, работающего на том же принципе, но использующего не форму отражателя камеры, а отражатели с разным коэффициентом отражения, и убедил NASA провести испытания.

Результаты испытаний лаборатории Eagleworks Laboratories были представлены 30 июля 2014г. Общий смысл отчёта можно сжать до «Мы не уверены, как это работает, но оно работает»: исследователи старались избегать размышлений о физике работы двигателя и просто привели результаты испытаний. Выдержка из отчёта.

Для надежности испытаний сотрудники лаборатории провели сравнительные испытания «нулевого двигателя» — той же системы, настроенной с незначительными изменениями, предотвращающими появление тяги, а также испытывали рабочий образец в разных направлениях, чтобы исключить возможные ошибки, вызванные воздействием электромагнитного поля на измерительное оборудование.

Согласно отчёту NASA, удалось достичь тяги в 30-50 mN. Заметно меньше, чем ранее заявленный результат китайской команды, однако вполне достаточно для подтверждения функциональности такой системы. К сожалению, количество затраченной электроэнергии указано не было, так что оценить эффективность такого двигателя пока не выходит.

Источники информации: раз и два.

Возможное применение

Дальнейший текст является исключительно авторскими размышлениями

Думаю, любой энтузиаст космической техники сможет привести немало возможных ситуаций, где подобный электрический двигатель будет крайне полезен. В первую очередь — вывод спутников на высокую земную орбиту. Сейчас большая часть массы отправляемого на геостационарную орбиту аппарата состоит из топлива. С использованием EmDrive, аппарат может выйти на высокую орбиту, получая энергию от солнечных батарей или РИТЭГов.

Аналогичная система может использоваться и для исследования Солнечной системы — двигаясь с постоянным, хоть и небольшим ускорением, космический аппарат сможет покрывать межпланетные расстояния куда быстрее, чем используя современную систему «начального пинка» от химической ракеты и полёта по баллистической траектории.

Аналогичную систему предлагают ионные двигатели, но, во-первых, в них всё же используется рабочее тело, а значит, что его количество накладывает ограничения на общее количество тяги, которое может произвести двигатель, не говоря о том, что топливо имеет массу. Во-вторых, судя по увиденному, конструкция EmDrive куда проще и дешевле ионного двигателя: отражательная камера, магнетрон, источник энергии и система охлаждения — все эти части достаточно просты и давно испытаны.

Разумеется, пока что речь идёт лишь о крайне лёгких аппаратах — ещё неизвестно, возможно ли будет создать двигатель с тягой достаточной, чтобы его можно было установить на пилотируемый корабль или аппарат размером с межпланетный модуль Curiosity. Однако, если это всё же окажется возможным, единственным ограничением в межпланетных перелётах окажется энергия, а в отличие от топлива, добывать её в космосе мы уже умеем.

Двигатель будущего

Реактивные двигатели имеют свои ограничения. С их помощью можно добраться лишь до ближайших планет Солнечной системы – Марса, Венеры, и то крайне медленно, но о достижении других систем даже в пределах нашей Галактики речи не идет. Тому причиной и бешеное количество топлива, необходимое для маневрирования, и износ, и сложность управления. Впрочем, есть другой путь. Очень спорный. Очень подозрительный. Но… вдруг?

Тим Скоренко

Новость, всколыхнувшая научную общественность, прозвучала в конце июля 2014 года. Как утверждали многочисленные таблоиды, NASA одобрило и по итогам испытаний признало работающим двигатель, который совсем не использовал топлива и создавал тягу за счет генерируемых магнетроном микроволн.

Тут же посыпались опровержения и пояснения. Споры о странном силовом агрегате не утихают до сих пор и, видимо, не утихнут до создания полностью рабочей модели или до появления доказательств того, что устройство является мошенничеством. Так или иначе, налицо два факта: нет, специалисты NASA не объявили «волновой» двигатель работающим и не подтвердили, что с его помощью человечество полетит в дальний космос; да, специалисты NASA протестировали устройство и назначили даты новых испытаний. Значит, есть о чем поговорить.

Двигатель на микроволнах

Двигатель EmDrive британский инженер Роджер Шоуэр задумал еще в начале 2000-х годов и создал под его разработку небольшую компанию. Первое явление странного аппарата миру произошло шестью годами позже.

EmDrive представляет собой конусообразный резонатор, на более узком конце которого установлен мощный магнетрон — электронная лампа, генерирующая микроволны. Когда магнетрон работает, микроволны, отражаясь от тщательно рассчитанной формы резонатора, усиливаются от одного конца устройства к другому. По утверждению создателя, благодаря этому возникает едва заметный дисбаланс давлений, который и создает тягу — пусть крошечную, но зато не требующую огромного количества топлива и совершенно безотходную. Иначе концепт называется «резонансным двигателем» (а не «релятивистским», конечно, как не слишком метко обозвала его пресса).

А вот дальше начинается фантастика. Шоуэр утверждает, что благодаря непосредственному преобразованию электричества в тягу не происходит потери момента импульса, каковая неизбежно имела бы место при наличии промежуточных звеньев. И при этом двигатель будто бы не нарушает законов Ньютона. Звучит странно. Вообще-то любые электромагнитные волны имеют момент, и построить на этом принципе ракету можно, только вот сделано это задолго до Шоуэра, и эффективность такой системы практически равна нулю.

Волны Шоуэра заперты внутри резонатора — как он может передавать энергию внешнему устройству? Представьте себе радиоуправляемый вертолетик, к которому прикреплена коробка. Он взлетит и поднимет коробку. А теперь закрепите его внутри коробки, запустите и закройте крышку. Никакого полета не будет. Или другой вариант: представьте, что вы толкаете автомобиль, сидя внутри. Примерно так выглядит идея Шоуэра. Но британский департамент торговли и промышленности выделил инженеру грант, а NASA провела испытания как EmDrive Шоуэра, так и аналогичной системы, разработанной американским инженером Гвидо Феттой. Происходит что-то странное, но что?

Попытки построить движитель без расходования рабочего тела, то есть, по сути, без топлива, предпринимались и раньше. Известной псевдонаучной историей было создание и испытание четыре года назад устройства, прозванного в научных кругах «гравицапой», а полуофициально называвшегося гравитационным двигателем. Инициатором его создания стал физик Спартак Поляков, а разработчиком — заместитель генерального директора ГКЦ имени М.В. Хруничева Валерий Меньшиков.
В прессе в связи с появлением «гравицапы» поднялся значительный шум, а Меньшиков получил средства не только на разработку бестопливного движителя (о принципе работы которого не распространялся вообще), но и на испытательный запуск его в космос. Испытания состоялись на борту спутника «Юбилейный» в 2010 году — планировалось включить «гравицапу» суммарно на 207 секунд и отклонить спутник на 1 км. Но результат, как и следовало ожидать, оказался отрицательным. Комиссия РАН по борьбе с лженаукой по итогам испытаний добилась остановки финансирования псевдонаучного проекта, и о «гравицапе» с тех пор ничего не слышно.

Подозрительные испытания

Первая «ласточка», обозначившая научный интерес к EmDrive, пролетела в 2012 году, когда китайская команда, заинтересовавшаяся разработкой Шоуэра, построила собственный двигатель по такому же принципу и объявила, что в ходе испытаний получена тяга порядка 72 г. Этого, к слову, достаточно, чтобы приводить в движение небольшой испытательный спутник.

Параллельно аналогичное устройство представил американский разработчик Гвидо Фетта. Но после тестирования обеих систем специалисты NASA во главе с Гарольдом Уайтом выпустили официальный документ — тот самый, что поверг мировую общественность в шок. Озаглавлен он так: «Аномальное создание тяги с помощью опытного резонансного устройства». Да, в заголовке действительно есть слово «аномальный». Испытания показали следующие результаты: для CannaeDrive при частоте микроволн примерно 935 МГц была получена тяга около 30−50 мН (3−5 г), а для EmDrive при частоте 1933 МГц и напряжении 17 В тяга составила 91 мН. Испытания заняли восемь дней, шесть из них ушли на настройку и проверку оборудования, а два — непосредственно на замеры. Прибором для измерения послужил крутильный маятник, точнейшее из возможных устройств для подобных исследований, а проводили замеры в вакуумной камере, в которой обычно рассчитывают тягу ионных двигателей. Теоретическая мощность космического двигателя, основанного на этой технологии, может составлять до 0,4 Н на 1 кВт. Это позволяет в будущем построить корабль для полета на Марс — при наличии 2-мегаваттного реактора двигатель может создавать тягу в 800 Н, приводя в движение 90-тонный космический корабль, причем вся миссия с учетом 70-дневного пребывания на Красной планете займет всего восемь месяцев. Будущее уже здесь? Видимо, пока нет.

Здоровый скептицизм

Что же смущает скептиков в этих исследованиях? Во-первых, подозрительное научное обоснование. Трудно поверить, но и Шоуэр, и китайская группа, и лаборатория NASA объясняют наличие тяги совершенно по-разному! Причем ни одно объяснение толком не соотносится с современной наукой.

Одно из основных направлений деятельности лаборатории Eagleworks — исследование возможности создания варп-двигателей. Варп-двигатель — это гипотетическое устройство, которое, основываясь на искривлениях пространства-времени, способно перемещать космический корабль со скоростью, превышающей световую. Наиболее известен эксперимент лаборатории с интерферометром Уайта-Джудея. В ходе эксперимента сравниваются фазы двух лазерных лучей, один из которых прямой, а второй теоретически проходит через область искривления пространства, созданную тороидальным устройством разработки того же Уайта. Правда, к варп-двигателям лаборатория пока не приблизилась ни на шаг.

Да, с теорией плоховато. Но ведь результаты, показанные на серьезных тестах, казалось бы, налицо. Дело в том, что тут тоже не все просто. Говорить об «одобрении NASA» в полной мере нельзя, потому что в этой организации 18 000 сотрудников и сотни подразделений. Испытания же проводило подразделение Eagleworks Labs, состоящее из пяти человек и специализирующееся на нестандартных движителях, — то есть эта лаборатория в разное время испытывала даже вечные двигатели! Да и руководитель лаборатории Уайт известен своими неортодоксальными научными идеями и стремлением совершить прорыв в физике любой ценой. Поэтому корректной, а не «желтой» формулировкой была бы следующая: «Экспериментальная лаборатория провела предварительные исследования резонансного двигателя». Не более того.

Во-вторых, смущает и то, что даже в отчете NASA многовато белых пятен. Из отчета не очень понятно, какая часть исследований проводилась в вакууме, а какая — в атмосфере. Есть также и странные пассажи, например такой: «Тяга наблюдалась с обеих сторон устройства, в том числе и с той, где мы не ожидали ее зафиксировать». Это означает, что двигатель работает при правильной установке и… при неправильной тоже. А если его вверх ногами перевернуть, он тоже будет работать?

Наконец, исследователи совершенно серьезно применяют термин «реактивная передача импульса через квантовый вакуум виртуальной плазмы», который не соотносится с современной физикой никоим образом. Потому что никакого «квантового вакуума виртуальной плазмы» не существует. В американских научных кругах применение такой терминологии называют эффектом «Стартрека», вспоминая легендарный научно-фантастический сериал «Звездный путь», сценарий которого пестрил псевдонаучными объяснениями различных технологий.

Борьба с лженаукой

От других подозрительных или откровенно псевдонаучных проектов и EmDrive Шоуэра, и CannaeDrive Фетты отличает одно: принцип работы озвучен, чертежи открыты, и любая лаборатория в мире может при желании построить аналог и испытать его (как и поступили китайцы). Зачем трем независимым и достаточно авторитетным группам исследователей в разное время объявлять об успехе проекта, если этот проект мошеннический?

На самом деле в современной теоретической физике множество белых пятен, и ученые этого не скрывают. Мы не знаем очень многого, в том числе связанного и с фундаментальными, основополагающими законами. Проблема в том, что «закрытие» этих пятен маленькими частными лабораториями маловероятно, зато информационная шумиха вокруг их работ может помешать более надежным научным изысканиям. Впрочем, наиболее вероятное объяснение полученных NASA результатов — это ошибка при исследованиях. Крутильный маятник — сверхчувствительный прибор, и он мог зафиксировать тягу, возникающую, например, при термальном расширении или сжатии устройства.

Работа продолжается

В EmDrive слишком много неясного, чтобы списывать этот двигатель со счетов. Исследователи пока не смогли доказать ни его несостоятельности, ни его работоспособности. Истина, как говорится, где-то рядом.

В 2015—2017 годах проводятся независимые тесты системы в одном из крупнейших исследовательских центров NASA, кливлендском Glenn Research Center. Там систему будут испытывать по схожей с Eagleworks Labs методике. Затем последуют испытания в лаборатории реактивного движения NASA близ Лос-Анджелеса. Наконец, в очередь на исследование встала еще одна группа независимых экспертов — лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (Балтимор), причем они будут использовать не крутильный маятник, а крутильные весы Кавендиша, то есть другой прибор.

Все это говорит о том, что уже к концу следующего года мы будем точно знать, является ли идея Шоуэра космическим прорывом или очередным псевдонаучным безумием. Мы искренне болеем за первое. Но счет, кажется, в пользу второго.

В новом японском ракетном двигателе в качестве топлива используются ударные волны

Недавно протестированная технология может стать ключевым фактором для исследования дальнего космоса.

Nagoya University/JAXA

Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) успешно испытало более эффективный тип ракетного двигателя, приводимого в движение ударными волнами. Это тип вращающегося детонационного двигателя (РДЭ), и в ходе испытаний он поднял 30-футовую (8-метровую) одноступенчатую ракету.

Ракета стартовала с космодрома Утиноура в префектуре Кагосима и за четыре минуты поднялась на высоту 146 миль (235 км). В общей сложности полет длился восемь минут. При приземлении агентство извлекло из моря капсулу, содержащую важные данные об испытании, в том числе изображение, показывающее работу RDE класса 500N в космосе:

Источник: JAXA

Это значительный шаг вперед в реализации альтернативных двигательных установок, направленный на снижение затрат и повышение эффективности ракетных двигателей. Есть надежда, что новая конструкция двигателя будет соответствовать требованиям новой космической эры, которая может стать началом исследования дальнего космоса.

Что такое вращающиеся детонационные двигатели?

Традиционно в ракетах для старта используются химические жидкие компоненты топлива, такие как гидразин, высокоэффективная перекись, азотная кислота, жидкий водород и другие в различных комбинациях.

Обычные ракетные двигатели имеют камеру сгорания, в которой сжигаются запасы топлива, топлива и окислителей для получения горячих выхлопных газов и, в конечном итоге, тяги. При этом используется третий закон движения Ньютона, который гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие.

Сжигание является относительно медленным и контролируемым процессом, который также очень хорошо изучен и развит как технология.

С другой стороны, двигатели с вращающейся детонацией используют волны детонации для сжигания смеси топлива и окислителя. Взрывы движутся по кольцевой камере по петле, создавая газы, которые выбрасываются с одного конца кольцеобразного канала для создания тяги в противоположном направлении. Затем распространяется ударная волна от взрыва, закручиваясь и расширяясь примерно в пять раз со скоростью звука. Это, в свою очередь, генерирует высокочастотные ударные волны и волны сжатия, которые можно использовать для создания большего количества детонаций по самоподдерживающейся схеме, чему способствует добавление небольшого количества топлива. В результате этот тип двигателя высвобождает значительно больше энергии из значительно меньшей массы топлива, чем при сгорании.

В аналогичной конструкции, называемой импульсно-детонационным двигателем, двигатель работает в импульсном режиме, чтобы обновлять смесь в камере сгорания между каждой детонационной волной и следующей.

Самый популярный

По данным НАСА, «Ракетные двигатели с импульсной детонацией работают путем впрыска топлива в длинные цилиндры, которые открыты с одной стороны и закрыты с другой. Когда газ заполняет цилиндр, воспламенитель, например свеча зажигания, Топливо начинает гореть и быстро переходит в детонацию или силовой удар. Ударная волна проходит через цилиндр со скоростью, в 10 раз превышающей скорость звука, поэтому сгорание завершается до того, как газ успеет расшириться. выхлоп выходит через открытый конец цилиндра, создавая тягу для транспортного средства».

Ракетные испытания JAXA также включали импульсно-детонационный двигатель в качестве второго двигателя. Трижды он работал в течение двух секунд, а вращающийся детонационный двигатель работал в течение шести секунд при взлете. Тем не менее, тест по-прежнему служил для демонстрации того, что как PDE, так и RDE являются жизнеспособной ракетной технологией.

До сих пор ФДЭ считались хуже РДЭ, потому что в РДЭ волны циклически перемещаются вокруг камеры, а в ФДЭ камеры необходимо продувать между импульсами. Хотя НАСА и другие организации продолжают исследовать использование ПДЭ в качестве ракетных двигателей, до сих пор их полезность была сосредоточена на использовании в военных целях, например, в высокоскоростных разведывательных самолетах. На самом деле, до испытаний JAXA PDE были испытаны только в 2008 году на модифицированном самолете Rutan Long-EZ, построенном Исследовательской лабораторией ВВС США и компанией Innovative Scientific Solutions Incorporated.

Но теперь, когда PDE так хорошо показали себя в космосе наряду с RDE, их применение может быть пересмотрено и, возможно, расширено.

Кроме того, группа исследователей из Университета Центральной Флориды (UCF) недавно провела первую демонстрацию третьего типа детонационного двигателя — детонационного двигателя с наклонной волной (OWDE). Это производит стабильную непрерывную детонацию, фиксированную в пространстве.

Состоит из полой трубки, разделенной на три секции. Первая секция представляет собой камеру смешения, в которой воспламеняется и ускоряется струя водородного топлива, предварительно перемешанного с воздухом. Во второй камере к воздуху под высоким давлением, проходящему по трубе, добавляется водородное топливо сверхвысокой чистоты. Затем трубка сужается, ускоряя смесь до 5,0 Маха, прежде чем отправиться в финальную «испытательную секцию», где происходит детонация. В последней секции воздушно-топливная смесь направляется вверх по наклонной рампе. Взаимодействие волн давления в камере вызывало стабильный непрерывный взрыв, который оставался почти неподвижным. Теоретически двигатель OWDE может позволить летательному аппарату летать со скоростью, в 17 раз превышающей скорость звука.

Как PDE и RDE могут изменить исследование космоса?

Важность PDE и RDE для будущих исследований дальнего космоса обусловлена ​​их преимуществами по сравнению с обычными ракетными двигателями.

Например, по оценкам, RDE обеспечивают удельный импульс, который на 10-15% больше, чем у обычных двигателей. Удельный импульс – это тяга, создаваемая на единицу расхода топлива; это   обычно выражается в фунтах тяги на фунт топлива, используемого в секунду, и является мерой эффективности ракетного двигателя. В целом, RDE хвалят за их способность обеспечивать более высокую производительность и большую тепловую эффективность.

Поскольку для работы им требуется меньше топлива, RDE также могут быть более экономичными и, возможно, позволят сделать ракеты легче. Уменьшив свой вес, ракеты могли достигать больших высот быстрее и эффективнее.

RDE, испытанный JAXA, создавал тягу около 500 ньютонов. Это ничтожно мало по сравнению, например, с ракетой Falcon Heavy от SpaceX, чьи двигатели с 27 двигателями Merlin вместе генерируют более 5 миллионов фунтов тяги при старте, что эквивалентно примерно восемнадцати Боингам 747. Однако, хотя RDE все еще находится на ранних стадиях, инженеры JAXA считают, что в конечном итоге это позволит ракетам использовать меньше топлива и веса. Это может иметь жизненно важное значение для межпланетных миссий.

RDE также исследуются ВМС США на предмет их способности снижать расход топлива. ВВС США также построили экспериментальный RDE, который использует водородное и кислородное топливо для создания тяги около 890 Н.

Между тем, JAXA подсчитало, что ракеты на основе RDE могут быть использованы на практике примерно к 2026 году. и насилие.

Дина Тереза ​​| 18.08.2022

инновацииМикробатареи будущего могут помочь крошечным роботам управлять пространством и временем

Саде Агард| 04. 09.2022

инновацииСтартап превращает электронные отходы в солнечные фонари, чтобы решить проблему частых отключений электроэнергии в Нигерии

Баба Тамим| 9.11.2022

Еще новости

инновации
Россия заявляет, что ее «самолет судного дня» теперь может связываться со своими глубоководными атомными подводными лодками

John Loeffler| 25.11.2022

наука
Редкая амеба, поедающая мозг, распространяется по США

Айеша Гулзар| 25.11.2022

Инновация
Инженеры тестируют новую навигационную технологию для миссии НАСА «Артемида» в пустыне Аризоны

Крис Янг| 17.11.2022

Двигатель на бегущей волне для путешествий в дальний космос — ScienceDaily

Новости науки

от исследовательских организаций

Дата:

17 сентября 2004 г.

Источник:

Лос-Аламосская национальная лаборатория

Резюме:

Ученый из Калифорнийского университета, работающий в Лос-Аламосской национальной лаборатории, и исследователи из Northrop Grumman Space Technology разработали новый метод выработки электроэнергии для путешествий в дальний космос с помощью звуковых волн.

Поделиться:

ПОЛНАЯ ИСТОРИЯ

ЛОС-АЛАМОС, Нью-Мексико, 16 сентября 2004 г. – Ученый Калифорнийского университета, работающий в Лос-Аламосской национальной лаборатории, и исследователи из Northrop Grumman Space Technology разработали новый метод выработки электроэнергии для путешествий в дальний космос. с помощью звуковых волн. Термоакустический электрический генератор бегущей волны может питать космические зонды в самых дальних уголках Вселенной.

реклама

В исследовании, опубликованном в недавнем выпуске журнала Applied Physics Letters, научный сотрудник лаборатории Скотт Бэкхаус и его коллеги из Northrop Grumman, Эмануэль Твард и Майк Петах, описывают конструкцию термоакустической системы для выработки электроэнергии на борту космического корабля. . Система двигатель бегущей волны/линейный генератор переменного тока похожа на современные термоэлектрические генераторы в том, что она использует тепло от распада радиоактивного топлива для выработки электроэнергии, но более чем в два раза эффективнее.

Новая конструкция представляет собой усовершенствование существующих термоэлектрических устройств, используемых для выработки электроэнергии на борту космических кораблей. Такие устройства преобразуют только 7 процентов энергии источника тепла в электричество. Двигатель бегущей волны преобразует 18 процентов энергии источника тепла в электричество. Поскольку единственным движущимся компонентом устройства, помимо самого газообразного гелия, является поршень, работающий при температуре окружающей среды, устройство обладает высокой надежностью, необходимой для зондов дальнего космоса.

Двигатель бегущей волны — это современная адаптация термодинамического изобретения Роберта Стирлинга XIX века — двигателя Стирлинга — который похож на паровой двигатель, но использует нагретый воздух вместо пара для приведения в движение поршня. Двигатель бегущей волны работает, пропуская газообразный гелий через стопку из 322 дисков из проволочной сетки из нержавеющей стали, называемую регенератором. Регенератор соединен с источником тепла и радиатором, который заставляет гелий расширяться и сжиматься. Это расширение и сжатие создает мощные звуковые волны — во многом так же, как молния в атмосфере вызывает тепловое расширение, вызывающее гром. Эти колеблющиеся звуковые волны в двигателе бегущей волны приводят в движение поршень линейного генератора переменного тока, который вырабатывает электричество.

НАСА финансировало исследования термоакустического электрического генератора бегущей волны.

Лос-Аламосская национальная лаборатория находится в ведении Калифорнийского университета для Национального управления ядерной безопасности (NNSA) Министерства энергетики США и работает в партнерстве с национальными лабораториями NNSA Sandia и Lawrence Livermore для поддержки NNSA в его миссии.

изменить мир к лучшему: спонсируемая возможность

Источник истории:

Материалы предоставлены Лос-Аламосская национальная лаборатория .