Auto >> Fordonsteknik >  >> Motor

Kommer vi någonsin att ha rymdskepp parkerade i våra garage?

Det finns massor av saker om Hans skepp, och andra skepp som du ser i Star Wars, som är extremt tilltalande. Till exempel är Lukes X-Wing-fighter tillräckligt liten för att man skulle kunna tänka sig att den passar i ett garage, men den har tydligen tillräckligt med bränsle och förnödenheter (som syre) ombord för att resa avstånd på många ljusår. Alla fartyg verkar ha:

  1. Otroligt kraftfulla och effektiva motorer som använder mycket små mängder bränsle
  2. Extremt effektiva artificiella gravitationssystem
  3. Lika effektiva tröghetsdämpningssystem som gör att fartyget kan gå från noll till miljoner miles per timme på bara några sekunder utan att krossa fartyget till en pannkaka
  4. Förmågan att resa snabbare än ljusets hastighet.

Ingen har den minsta aning om hur man utför punkterna 2 till 4 i denna lista idag, så låt oss ignorera dem och fokusera bara på motorerna. Kommer du någonsin att ha ett fordon i bilstorlek som kan flyga till månen?

Saturn V-raketerna som skickade amerikanska astronauter till månen visar dig det tekniska tillståndet idag. Saturnus V är en kemisk raket. Den var 363 fot (110 meter) hög och vägde 3 000 ton (2 727 000 kg). Detta är knappast något som skulle passa i ditt garage! Dessutom skulle det vara svårt för den genomsnittliga personen att ha råd med det. Eller för att fylla på den -- Den bar över 5 miljoner pund (2 272 000 kg) bränsle!

För att kunna spränga iväg till månen från ditt garage är en sak du behöver bränsle med mycket högre energitäthet. Till exempel, How Nuclear Radiation Works diskuterar det faktum att ett pund höganrikat uran har tillräckligt med energi för att motsvara ungefär 1 000 000 gallons (4M liter eller så) bensin. Med andra ord, ungefär all energi som lagras i en Saturn V-raket kunde rymmas i ett pund eller två (ett kilogram) anrikat uran (förutsatt att du hade ett effektivt sätt att utvinna energin på ett kontrollerat sätt). Andra sätt att skapa energi effektivt inkluderar kärnfusion och förintelse av materia-antimateria.

Problemet med raketmotorer idag är dock att de med nödvändighet är reaktionsmotorer . Det enda sättet vi för närvarande känner till för att driva en rymdfarkost genom rymden är att kasta ut något på baksidan av rymdfarkosten och dra fördel av den lika och motsatta reaktionen. Artikeln med titeln How Rocket Engines Work går in på detta mycket detaljerat. En kemisk raket bränner bränslet för att accelerera det, och kastar sedan ut bränslets vikt baktill på raketen med en hastighet av kanske 6 000 MPH (10 000 KPH). Rymdfarkosten drar då nytta av den lika och motsatta reaktionen och rör sig framåt.

På grund av detta beroende av reaktionsmotorer måste du bära mer än bara "energi" i ditt rymdskepp. Du måste också bära något att kasta ut ur ditt rymdskepp för att kunna ta dig framåt. Denna massa kan vara i form av en fast, vätska eller gas. Jonmotorer, till exempel, joniserar något som Xenon och accelererar de joniserade atomerna i ett elektriskt fält. Atomerna rör sig mycket snabbare när de kommer ut på baksidan av en jonmotor, så du får mer framåtrörelse per kastad atom. Men du måste fortfarande kasta massor av atomer för att komma någonstans. Genom att kasta atomerna i hastigheter som närmar sig en rimlig bråkdel av ljusets hastighet får man maximal rörelse per atom. Men du måste fortfarande bära tillräckligt med massa för att få fart på fartyget och sedan stanna igen när du väl kommer till månen. Med dagens teknik är det mycket massa.

Från denna diskussion kan du se att ditt personliga rymdskepp behöver ett mycket exotiskt energiproduktionssystem (med kärnklyvning, kärnfusion eller antimateria), och du måste bära massan som kommer att kastas ut ur skeppet för att skapa rörelse. Den massan kommer att vara betydande med nuvarande teknik. Ett sista problem handlar om värmeproduktion. Kärnklyvning och fusion genererar massor av värme, som du måste dumpa någonstans. Att dumpa värme i rymden är svårt eftersom rymdens vakuum gör den till världens största termos. Storleken på de termiska radiatorerna kommer att förhindra att ditt personliga rymdskepp får plats i garaget.

Så det ser inte bra ut just nu. Om inte någon uppfinner något som en billig antigravitationsmaskin eller ett sätt att förvränga rymdtiden, kommer vi inte att flyga till månen i våra bilar någon gång inom en snar framtid...

Här är några intressanta länkar:

  • NASA:Forskare undersöker med antimateria och fusion
  • Termisk kärnkraftsframdrivning
  • Rymdresor
  • Start- och framdrivningssystem
  • Grundläggande om kärnfusion